Apakah itu kereta api elektrik

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-17 10:36

Peningkatan jumlah barang yang diangkut dan intensiti trafik kereta api di laluan pengangkutan utama telah membawa kepada kemunculan kereta api elektrik. Objek sedemikian agak sukar untuk dilaksanakan secara teknikal. Tidak seperti kereta api elektrik pertama, lebuh raya moden adalah kemudahan infrastruktur yang kompleks dari sudut kejuruteraan dan melaksanakan beberapa tugas penting untuk penduduk dan ekonomi negeri. Artikel ini menerangkan sejarah kemunculan dan perkembangan pengangkutan kereta api elektrik, memberikan ciri teknikal utama dan idea tentang sistem pencawang dan armada lokomotif.

Sejarah awal jalan kereta api elektrik

Lokomotif elektrik pertama dalam sejarah berhutang penampilannya kepada pencipta dan ahli perniagaan Jerman yang terkenal di duniaWerner Siemens. Sampel ini telah dipersembahkan kepada seluruh dunia pada pameran pencapaian industri dan sains di Berlin pada 31 Mei 1879. Sebuah kereta api elektrik dengan rangkaian sesentuh dibina khas untuk menunjukkan keupayaan lokomotif elektrik. Panjang laluan percubaan ini adalah lebih sedikit 300 meter. Peranti itu, yang ditunjukkan kepada orang ramai, hampir tidak boleh dikaitkan dengan lokomotif mengikut piawaian moden. Sebaliknya, itu adalah modelnya. Berat kenderaan itu hanya 250 kilogram, mempunyai kuasa tiga kuasa kuda dan boleh mencapai kelajuan tidak lebih daripada 7 kilometer sejam. Rel tambahan digunakan untuk membekalkan voltan. Rolling stock terdiri daripada tiga gerabak. Secara keseluruhan, mereka boleh memuatkan tidak lebih daripada 18 orang.

Kebaharuan ini menimbulkan minat yang besar daripada wakil perniagaan. Pada tahun 1879 yang sama, jalan sepanjang 2 kilometer telah dibina untuk menghantar pekerja dan bahan mentah ke wilayah salah satu kilang pakaian Perancis.

Oleh itu, pada mulanya, pengangkutan rel elektrik digunakan dalam perusahaan perindustrian dan untuk pengangkutan penumpang dalam bandar (laluan trem). Walau bagaimanapun, selepas hanya beberapa tahun, lalu lintas di laluan Likterfelzh - Berlin dibuka. Upacara pemotongan reben merah berlangsung pada 16 Mei 1881.

Elektrifikasi kereta api di Soviet Rusia dan USSR

Di Rusia tsarist, perhatian sewajarnya tidak diberikan kepada pembangunan kereta api elektrikpengangkutan. Laluan trem dibina di bandar-bandar utama. Laluan kereta api utama yang menghubungkan bandar-bandar terbesar empayar itu tidak dibekalkan elektrik. Pada tahun 1880, seorang saintis bernama Pirotsky berjaya memindahkan kereta api berat dari tempatnya dengan bantuan elektrik. Tetapi percubaan ini tidak menarik minat sesiapa pun. Hanya dengan kedatangan kuasa Soviet, perbincangan tentang prospek pembangunan industri ini bermula. Pada masa itu, lokomotif elektrik secara aktif diperkenalkan di kebanyakan negara di dunia. Kereta api elektrik adalah sangat penting untuk dibangunkan. Sudah pada tahun 1921, pelan strategik untuk elektrifikasi semua wilayah negara telah diluluskan. Selaras dengan rancangan yang diumumkan, rangkaian hubungan kereta api elektrik adalah untuk merentangi lebuh raya terpenting yang menghubungkan kawasan perindustrian dan bandar yang besar.

Sudah pada tahun 1926, bahagian jalan sepanjang dua puluh kilometer dengan rangkaian elektrik sesentuh telah mula beroperasi. Ia menghubungkan ibu kota Azerbaijan SSR dengan medan minyak Surakhani. Dalam bahagian ini, arus terus 1200 volt telah digunakan. 1929 ditandai dengan pelancaran kereta api elektrik pertama dari Moscow ke Mytishchi. Peristiwa ini menandakan, tanpa keterlaluan, permulaan era baharu dalam sejarah pembangunan dan perindustrian negara kita.

Selepas beberapa dekad, arus ulang alik datang untuk menggantikan pemalar. Pada 19 Disember 1955, bahagian Mikhailov-Ozherelye kereta api telah mula beroperasi. Panjangnya ialah 85 kilometer. Lokomotif dalam bahagian ini dikuasakan oleh arus ulang alikfrekuensi industri (50 Hertz) dengan voltan 22,000 volt. Setahun kemudian, talian elektrik hubungan telah dilanjutkan ke stesen Pavelets 1. Oleh itu, jumlah panjang laluan ini ialah kira-kira 140 kilometer.

Maklumat am tentang kereta api Rusia

Kereta api Persekutuan Rusia adalah organisma yang besar. Ia dibahagikan kepada 17 jabatan berasingan. Mengikut data terkini, jumlah panjang jalan raya yang dikendalikan mencecah 86 ribu kilometer. Pada masa yang sama, panjang kereta api elektrik adalah lebih sedikit daripada separuh daripada nilai ini (51%). Tidak semua negara boleh berbangga dengan penunjuk sedemikian. Perlu diingatkan bahawa bahagian kereta api elektrik di Rusia menyumbang lebih daripada lapan puluh peratus daripada jumlah trafik pengangkutan dan penumpang. Ini cukup difahami. Lagipun, pertama sekali, lebuh raya pengangkutan yang sarat dengan bekalan elektrik. Selain itu, mengelektrik jalan raya dengan trafik yang sedikit tidak berdaya maju dari segi ekonomi dan akan menyebabkan kerugian. Penunjuk sedemikian hanya boleh dicapai melalui kerja bersatu seluruh rakyat. Pada masa yang sama, adalah perlu untuk mempunyai kejuruteraan mekanikal dan pembuatan instrumen yang sangat maju, industri elektrik yang maju dan potensi saintifik.

Jumlah panjang keseluruhan bahagian kereta api elektrik di negara kita adalah kira-kira 43 ribu kilometer. Pada masa yang sama, 18 ribu kilometer dikuasakan oleh arus terus. Sehubungan itu, baki 25 ribu kilometer berjalan pada arus ulang alik.

Faedah elektrik

Berlatarbelakangkan sejumlah besar kelebihan dan kekurangan kereta api elektrik, semua kelemahan itu hilang begitu saja. Pertama, jumlah pelepasan berbahaya adalah lebih sedikit daripada lokomotif diesel. Ini memberi kesan positif kepada alam sekitar. Kedua, kecekapan lokomotif elektrik adalah lebih tinggi. Oleh itu, kos pengangkutan barang dikurangkan.

Antara lain, kereta api elektrik menyelesaikan masalah penyediaan tenaga elektrik kepada perusahaan industri dan penempatan yang terletak di sepanjang laluan kereta api dan tidak jauh darinya. Menurut statistik untuk tahun 1975, lebih separuh daripada jumlah elektrik rangkaian hubungan kereta api USSR telah dibelanjakan untuk bekalan kuasa kemudahan ini yang tidak termasuk dalam infrastruktur pengangkutan.

Dan ini bukanlah senarai faedah yang lengkap. Perlu juga dikatakan bahawa kereta api elektrik mempunyai kapasiti yang lebih besar, kebolehpercayaan dan membolehkan anda mencipta keadaan yang selesa untuk pengangkutan penumpang.

Pencawang daya tarikan: konsep umum

Jika kita ringkaskan kepada minimum, maka pencawang daya tarikan boleh diberikan definisi berikut: pemasangan yang direka untuk pengagihan dan penukaran elektrik. Dalam erti kata lain, pencawang daya tarikan ialah pengubah injak turun. Jika lokomotif berjalan pada arus terus, maka pencawang bertindak sebagai penerus. Untuk rangkaianjalan berelektrik pada arus ulang alik, adalah perlu untuk melengkapkan pencawang daya tarikan pada jarak 50 hingga 80 kilometer di seluruh bahagian trek. Peralihan kepada arus terus memerlukan pembinaan pencawang setiap 15-20 kilometer. Dalam sesetengah kes luar biasa, jarak ini mungkin dikurangkan kepada 5 kilometer (di lebuh raya yang sibuk terutamanya).

Metro menggunakan jenis pencawang daya tarikan khas. Peranti jenis ini tidak menukar AC kepada DC, tetapi hanya menurunkan voltan DC.

Reka bentuk blok pencawang daya tarikan

Unit pencawang daya tarikan ialah kompleks sel, panel dan kabinet. Elemen ini dipasang pada bingkai dan disambungkan oleh rangkaian wayar (kedua-dua wayar kuasa dan kawalan).

Terdapat dua jenis blok. Dalam sesetengah blok, semua elemen dipasang pada bingkai, dalam yang lain, setiap elemen diletakkan dalam bekas yang dimeteraikan. Blok jenis pertama bertujuan untuk pemasangan di bangunan. Blok jenis kedua dipasang di sepanjang laluan kereta api terbuka.

Rangkaian hubungan

Rangkaian hubungan ialah struktur kejuruteraan yang sangat kompleks. Ia termasuk banyak elemen: wayar itu sendiri, kabel (pembawa), tiang penghantaran kuasa, palang tegar dan fleksibel … Keperluan yang sangat ketat dikenakan pada penggantungan. Jika ia tidak sepadan dengan mereka, maka arus akan diambil secara berselang-seli, yang tidak akan membenarkan lokomotif beroperasi dalam mod biasa dan boleh membawa kepada kecemasan. Ketinggian dan daya ketegangan yang dikawal ketatwayar, kelengkungan maksimum yang dibenarkan, rentang dan sebagainya. Di negara kita, lokomotif beroperasi pada arus terus dan arus ulang-alik. Ini, sudah tentu, agak merumitkan bekalan kuasa kereta api elektrik. Setiap sistem ini mempunyai kelebihan dan kekurangan tersendiri.

Pembinaan katenari ringkas

Malah, penggantungan sentuhan mudah ialah wayar yang dipasang pada penyokong. Jarak antara penyokong ini biasanya 30-40 meter. Reka bentuk sedemikian hanya boleh diterima di bahagian jalan yang tidak dibenarkan trafik berkelajuan tinggi (jambatan, terowong), serta dalam talian elektrik bas troli dan trem.

Kelebihan rangkaian hubungan arus terus

Berbanding dengan rangkaian sesentuh pada arus ulang alik, rangkaian sesentuh pada arus terus mempunyai beberapa kelebihan. Antaranya, sangat perlu untuk membatalkan kemungkinan menggunakannya untuk lokomotif dengan reka bentuk yang agak mudah dan berat yang rendah. Di samping itu, dalam sistem sedemikian tidak ada pengaruh voltan yang digunakan pada rangkaian kenalan. Kelebihan yang paling penting ialah tahap keselamatan operasi yang lebih tinggi berbanding sistem AC.

Kelemahan rangkaian hubungan DC

Kelemahan utama sistem bekalan kuasa sedemikian untuk kereta api elektrik ialah kosnya yang tinggi. Lagipun, pembinaan mereka memerlukan penggantungan yang lebih kompleks dan mahal. Kawat tarik tembagamempunyai keratan rentas yang lebih besar, yang juga meningkatkan kos projek dengan ketara. Kelemahan yang penting ialah jarak yang agak tidak ketara antara pencawang daya tarikan pada landasan kereta api elektrik berbanding rangkaian hubungan pada arus ulang alik. Secara purata, ia berkisar antara 15 (di kawasan dengan trafik kereta api maksimum) hingga 20 kilometer. Antara lain, arus terus menyebabkan kemunculan apa yang dipanggil arus sesat, yang membawa kepada kemunculan dan kemusnahan kakisan pesat struktur dan sokongan keluli.

Keperluan latihan untuk kakitangan yang menservis sistem bekalan kuasa

Sebelum seorang pekerja dibenarkan membaiki dan menyelenggara talian penghantaran kereta api elektrik, dia mesti menjalani latihan khas. Dan ini terpakai bukan sahaja kepada orang yang bekerja secara langsung dengan bahagian elektrik, tetapi juga kepada tukang kunci dan pemasang yang menservis keseluruhan struktur talian penghantaran dan sokongannya. Semua kakitangan dikehendaki lulus ujian pengetahuan dan mengesahkan tahap kelayakan mereka.

Kesimpulan

Kemunculan kereta api elektrik menandakan pertumbuhan pesat industri disebabkan oleh peningkatan trafik dan peningkatan dalam pusing ganti barang. Ia menjadi mungkin untuk meningkatkan dengan ketara jisim barang yang diangkut oleh satu lokomotif.

Selain itu, ia menyelesaikan beberapa masalah. Jadi, lokomotif diesel konvensional sering gagal pada suhu rendah. Lokomotif elektrik berfungsi dengan pasti dalam semua keadaan cuaca. Ini, seterusnya, mewujudkan prasyarat untuk pembangunan aktif wilayah utara dan Timur Jauh negara kita.