Què és un ferrocarril electrificat

2024 Autora: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 10:21

L'augment del volum de mercaderies transportades i la intensitat del trànsit de trens a les principals vies de transport ha provocat l'aparició de ferrocarrils electrificats. Aquests objectes són força difícils d'implementar tècnicament. A diferència dels primers ferrocarrils electrificats, les autopistes modernes són instal·lacions d'infraestructures complexes des del punt de vista de l'enginyeria i realitzen una sèrie de tasques importants per a la població i l'economia de l'estat. Aquest article descriu la història de l'aparició i desenvolupament del transport ferroviari elèctric, ofereix les principals característiques tècniques i una idea del sistema de subestacions i de la flota de locomotores.

Història primerenca del ferrocarril electrificat

La primera locomotora elèctrica de la història deu la seva aparició al famós inventor i empresari alemanyWerner Siemens. Aquesta mostra es va presentar a tot el món a l'exposició d'èxits de la indústria i la ciència a Berlín el 31 de maig de 1879. Es va construir especialment un ferrocarril electrificat amb una xarxa de contactes per demostrar les capacitats d'una locomotora elèctrica. La longitud d'aquest camí experimental era d'una mica més de 300 metres. El dispositiu, que es va demostrar al públic, difícilment es pot atribuir a les locomotores segons els estàndards moderns. Més aviat, era el seu model. El vehicle pesava només 250 quilograms, tenia una potència de tres cavalls i podia assolir una velocitat de no més de 7 quilòmetres per hora. Es va utilitzar un carril addicional per subministrar tensió. El material mòbil estava format per tres vagons. En total, no podien allotjar més de 18 persones.

Aquesta novetat va despertar un gran interès per part dels representants empresarials. Ja el mateix 1879 es va construir una carretera de 2 quilòmetres per lliurar treballadors i matèries primeres al territori d'una de les fàbriques de roba franceses.

Així, inicialment, el transport elèctric per ferrocarril es va utilitzar en empreses industrials i per al transport de viatgers dins de la ciutat (línies de tramvia). Tanmateix, després d'uns quants anys, s'obre el trànsit a la ruta Likterfelzh - Berlín. La cerimònia del tall del llaç vermell va tenir lloc el 16 de maig de 1881.

Electrificació dels ferrocarrils a la Rússia soviètica i l'URSS

A la Rússia tsarista, no es va prestar la deguda atenció al desenvolupament del ferrocarril elèctrictransport. Les línies de tramvia es van construir a les principals ciutats. Les principals línies de ferrocarril que connectaven les ciutats més grans de l'imperi no estaven electrificades. El 1880, un científic anomenat Pirotsky va aconseguir moure un vagó de ferrocarril pesat del seu lloc amb l'ajuda de l'electricitat. Però aquest experiment no va interessar a ningú. Només amb l'arribada del poder soviètic va començar una discussió sobre les perspectives del desenvolupament d'aquesta indústria. En aquell moment, les locomotores elèctriques es van introduir activament a la majoria de països del món. Els ferrocarrils electrificats eren simplement vitals per desenvolupar-se. Ja l'any 1921 es va aprovar un pla estratègic per a l'electrificació de tots els territoris del país. D'acord amb el pla anunciat, la xarxa de contactes de ferrocarrils electrificats s'havia d'estendre per les carreteres més importants que connectaven grans regions i ciutats industrials..

Ja l'any 1926 es va posar en funcionament un tram de carretera de vint quilòmetres amb xarxa elèctrica de contacte. Connectava la capital de la RSS de l'Azerbaidjan amb els camps petroliers de Surakhani. En aquest tram es va utilitzar un corrent continu de 1200 volts. El 1929 va estar marcat pel llançament solemne del primer tren elèctric de Moscou a Mytishchi. Aquests fets van marcar, sense exagerar, l'inici d'una nova era en la història del desenvolupament i la industrialització del nostre país.

Després d'unes dècades, el corrent altern arriba a substituir la constant. El 19 de desembre de 1955 es va posar en funcionament el tram Mikhailov-Ozherelye del ferrocarril. La seva longitud és de 85 quilòmetres. Les locomotores d'aquesta secció s'alimentaven amb corrent alternfreqüència industrial (50 Hertz) amb una tensió de 22.000 volts. Un any més tard, les línies elèctriques de contacte es van ampliar fins a l'estació de Pavelets 1. Així, la longitud total d'aquesta ruta era d'uns 140 quilòmetres.

Informació general sobre el ferrocarril rus

El ferrocarril de la Federació Russa és un organisme enorme. Està dividit en 17 departaments separats. Segons les últimes dades, la longitud total de les carreteres operades arriba als 86 mil quilòmetres. Al mateix temps, la longitud dels ferrocarrils electrificats és una mica més de la meitat d'aquest valor (51%). No tots els països poden presumir d'aquest indicador. Cal assenyalar que la quota dels ferrocarrils electrificats a Rússia representa més del vuitanta per cent del trànsit total de mercaderies i passatgers. Això és força comprensible. Al cap i a la fi, en primer lloc, s'electrifiquen les autopistes de transport molt carregades. A més, electrificar carreteres amb poc trànsit no és viable econòmicament i suposarà pèrdues. Aquests indicadors només es poden aconseguir mitjançant el treball conjunt de tot el poble. Al mateix temps, cal tenir una enginyeria mecànica i una fabricació d'instruments molt desenvolupades, una indústria elèctrica desenvolupada i potencial científic.

La longitud total dels trams electrificats del ferrocarril al nostre país és d'aproximadament 43 mil quilòmetres. Al mateix temps, 18 mil quilòmetres funcionen amb corrent continu. En conseqüència, els 25.000 quilòmetres restants funcionen amb corrent altern.

Avantatges d'electrificació

En el context d'un gran nombre d'avantatges i desavantatges dels ferrocarrils electrificats, tots els inconvenients simplement es perden. En primer lloc, la quantitat d'emissions nocives és molt menor que la de les locomotores dièsel. Això té un efecte positiu sobre el medi ambient. En segon lloc, l'eficiència d'una locomotora elèctrica és molt més alta. Així, es redueix el cost del transport de mercaderies.

Entre altres coses, els ferrocarrils electrificats resolen el problema de subministrar electricitat a les empreses industrials i els assentaments que es troben al llarg de la línia del ferrocarril i no lluny d'aquesta. Segons les estadístiques de 1975, més de la meitat de l'electricitat total de la xarxa de contactes dels ferrocarrils de l'URSS es va gastar en el subministrament d'energia d'aquestes instal·lacions que no estan incloses a la infraestructura de transport.

I aquesta no és una llista exhaustiva d'avantatges. També cal dir que el ferrocarril electrificat té una capacitat, fiabilitat molt més gran i permet crear condicions còmodes per al transport de viatgers.

Subestacions de tracció: conceptes generals

Si simplifiquem al mínim, a la subestació de tracció es pot donar la següent definició: una instal·lació destinada a la distribució i conversió d'electricitat. En altres paraules, la subestació de tracció és un transformador reductor. Si la locomotora funciona amb corrent continu, la subestació actua com a rectificador. Per a xarxescarreteres electrificades en corrent altern, cal equipar subestacions de tracció a una distància de 50 a 80 quilòmetres en tot el tram de la via. La transició al corrent continu requereix la construcció de subestacions cada 15-20 quilòmetres. En alguns casos excepcionals, aquesta distància es pot reduir a 5 quilòmetres (en carreteres especialment transitades).

El metro utilitza un tipus especial de subestacions de tracció. Els dispositius d'aquest tipus no converteixen CA en CC, sinó que només redueixen la tensió CC.

Disseny de blocs de subestacions de tracció

Les unitats de subestació de tracció són un complex de cel·les, panells i armaris. Aquests elements estan muntats en marcs i connectats mitjançant una xarxa de cables (tant cables d'alimentació com de control).

Hi ha dos tipus de blocs. En alguns blocs, tots els elements estan muntats en un marc, en altres, cada element es col·loca en un recipient segellat. Els blocs del primer tipus estan destinats a la instal·lació en edificis. Els blocs del segon tipus s'instal·len al llarg de la línia de ferrocarril a l'aire lliure.

Contacte amb la xarxa

La xarxa de contactes és una estructura d'enginyeria molt complexa. Inclou molts elements: el mateix cable, el cable (portador), pals de transmissió de potència, barres transversals rígides i flexibles… S'imposen requisits molt estrictes a la suspensió. Si no els correspon, es prendrà el corrent de manera intermitent, la qual cosa no permetrà que la locomotora funcioni en mode normal i pot provocar una emergència. Altura i força de tensió estrictament reguladescables, curvatura màxima permesa, traves, etc. Al nostre país, les locomotores funcionen tant amb corrent continu com amb corrent altern. Això, per descomptat, complica una mica el subministrament elèctric dels ferrocarrils electrificats. Cadascun d'aquests sistemes té els seus propis avantatges i desavantatges.

Construcció d'una catenària simple

De fet, una simple suspensió de contacte és un cable connectat als suports. La distància entre aquests suports sol ser de 30-40 metres. Aquest disseny només és acceptable en trams de carreteres on no es permet el trànsit a gran velocitat (ponts, túnels), així com en línies elèctriques de troleibús i tramvies.

Avantatges de la xarxa de contacte de corrent continu

En comparació amb la xarxa de contactes amb corrent altern, la xarxa de contactes amb corrent continu té una sèrie d'avantatges. Entre ells, és especialment necessari cancel·lar la possibilitat d'utilitzar-lo per a locomotores amb un disseny relativament senzill i de baix pes. A més, en aquests sistemes no hi ha cap influència de la tensió aplicada a la xarxa de contacte. L'avantatge més important és el nivell més elevat de seguretat operativa en comparació amb els sistemes de CA.

Inconvenients de la xarxa de contacte DC

El principal desavantatge d'aquests sistemes d'alimentació per a ferrocarrils electrificats és el seu alt cost. Després de tot, la seva construcció requereix una suspensió més complexa i costosa. Fil de tracció de coureté una secció molt més gran, la qual cosa també augmenta significativament el cost del projecte. Un desavantatge important és la distància més aviat insignificant entre les subestacions de tracció dels ferrocarrils electrificats en comparació amb les xarxes de contacte amb corrent altern. De mitjana, oscil·la entre els 15 quilòmetres (en zones amb màxima circulació de trens) i els 20 quilòmetres. Entre altres coses, els corrents directes provoquen l'aparició dels anomenats corrents vagabunds, que provoquen l'aparició i la ràpida destrucció per corrosió d'estructures i suports d'acer.

Requisits de formació per al personal que fa servei de sistemes d'alimentació

Abans que un treballador pugui reparar i mantenir les línies de transmissió d'un ferrocarril electrificat, ha de rebre una formació especial. I això s'aplica no només a les persones que treballen directament amb la part elèctrica, sinó també als serrallers i instal·ladors que donen servei a tota l'estructura de les línies de transport i als seus suports. Tot el personal ha de superar una prova de coneixements i confirmar el seu nivell de qualificació.

Conclusió

L'arribada dels ferrocarrils electrificats va marcar el ràpid creixement de la indústria a causa de la intensificació del trànsit i l'augment de la facturació de mercaderies. Va ser possible augmentar significativament la massa de mercaderies transportades per una locomotora.

A més, va resoldre una sèrie de problemes. Per tant, les locomotores dièsel convencionals solen fallar a baixes temperatures. La locomotora elèctrica funciona de manera fiable en totes les condicions meteorològiques. Això, al seu torn, va crear els requisits previs per al desenvolupament actiu de les regions del nord i de l'Extrem Orient del nostre país.