كهربة السكك الحديدية

كهربة السكك الحديدية- مجموعة من الإجراءات التي تم تنفيذها في قسم السكة الحديد للتمكن من استخدام الدارجة الكهربائية فيه: قاطرات كهربائية ، مقاطع كهربائية أو قطارات كهربائية.

تُستخدم القاطرات الكهربائية لسحب القطارات على الأجزاء المكهربة من السكك الحديدية. تستخدم المقاطع الكهربائية أو القطارات الكهربائية كوسيلة نقل في الضواحي.

أنظمة الكهرباء

يمكن تصنيف أنظمة الكهربة:

• نوع الموصلات:
  • مع تعليق الاتصال
  • مع سكة ​​ملامسة
• بالجهد
• حسب نوع التيار:
  • التيار المتناوب
    • التردد الحالي
    • عدد المراحل

عادة ما تستخدم التيار المتردد المباشر (=) أو التيار المتردد أحادي الطور (~). في هذه الحالة ، يعمل مسار السكة كواحد من الموصلات.

يتطلب استخدام تيار ثلاثي الطور تعليق اثنين على الأقل من أسلاك الاتصال ، والتي لا ينبغي أن تلمس تحت أي ظرف من الظروف (مثل حافلة الترولي) ، لذلك لم يتجذر هذا النظام ، ويرجع ذلك أساسًا إلى صعوبة التجميع الحالي عند الارتفاع. سرعات.

عند استخدام التيار المباشر ، يكون الجهد في الشبكة منخفضًا بدرجة كافية لتشغيل المحركات الكهربائية مباشرةً. عند استخدام التيار المتردد ، يتم اختيار جهد أعلى بكثير ، حيث يمكن خفض الجهد بسهولة باستخدام المحول في قاطرة كهربائية.

نظام DC

في هذا النظام ، يتم تغذية محركات الجر DC مباشرة من شبكة الاتصال. يتم التنظيم عن طريق توصيل المقاومات وإعادة ترتيب المحركات وإضعاف الإثارة. في العقود الأخيرة ، أصبح تنظيم النبض واسع الانتشار ، مما يجعل من الممكن تجنب فقد الطاقة في المقاومات.

عادةً ما يتم تشغيل المحركات الكهربائية الإضافية (محرك الضاغط ، والمراوح ، وما إلى ذلك) مباشرةً من شبكة الاتصال ، لذلك يتضح أنها كبيرة وثقيلة جدًا. في بعض الحالات ، يتم استخدام المحولات الدوارة أو الساكنة لتشغيلها (على سبيل المثال ، في القطارات الكهربائية ER2T ، ED4M ، ET2M ، يتم استخدام مولد المحرك الذي يحول العاصمة 3000 فولت إلى ثلاث مراحل 220 فولت 50 هرتز).

على السكك الحديدية في روسياوبلدان السابق الاتحاد السوفياتيأقسام مكهرب بواسطة نظام DC، الآن يستخدمون بشكل أساسي الجهد = 3000 فولت (في الأقسام القديمة - = 1500 فولت). في أوائل السبعينيات ، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، أجريت دراسات عملية على السكك الحديدية عبر القوقاز مع إمكانية الكهربة بتيار مباشر بجهد = 6000 فولت ، ولكن فيما بعد تم تزويد جميع الأقسام الجديدة بالكهرباء بتيار متناوب بجهد أعلى.

أدت بساطة المعدات الكهربائية على القاطرة والجاذبية النوعية المنخفضة والكفاءة العالية إلى انتشار استخدام هذا النظام في الفترة المبكرةكهربة.

عيب هذا النظام هو الجهد المنخفض نسبيًا لشبكة الاتصال ، وبالتالي ، لنقل نفس الطاقة ، يلزم مزيد من التيار مقارنة بأنظمة الجهد العالي. هذه القوات:

• استخدام مقطع عرضي إجمالي أكبر لأسلاك التلامس وكابلات الإمداد ؛
• لزيادة مساحة التلامس مع منساخ القاطرة الكهربائية عن طريق زيادة عدد الأسلاك في تعليق شبكة الاتصال حتى 2 أو حتى 3 (على سبيل المثال ، في المصاعد) ؛
• تقليل المسافات بين محطات الجر الفرعية لتقليل الخسائر الحالية في الأسلاك ، مما يؤدي أيضًا إلى زيادة تكلفة الكهرباء نفسها وصيانة النظام (على الرغم من أن المحطات الفرعية مؤتمتة ، إلا أنها تتطلب الصيانة). يمكن أن تكون المسافة بين المحطات الفرعية في المناطق المزدحمة ، خاصة في الظروف الجبلية الصعبة ، بضعة كيلومترات فقط.

تستخدم عربات الترام وحافلات الترولي جهد التيار المستمر = 550 (600) فولت ، والمترو = 750 (825) فولت.

انخفاض تردد نظام التيار المتردد

في رقم الدول الأوروبية(ألمانيا ، سويسرا ، إلخ) يستخدم نظام التيار المتردد أحادي الطور بجهد 15 كيلو فولت و 16 هرتز ، وفي الولايات المتحدة على الخطوط القديمة 11 كيلو فولت 25 هرتز. يسمح التردد المنخفض باستخدام محركات تجميع التيار المتردد. يتم تغذية المحركات من الملف الثانوي للمحول دون أي محولات. عادةً ما تكون المحركات الكهربائية المساعدة (للضاغط ، والمراوح ، وما إلى ذلك) مجمِّعًا ، يتم تشغيلها بواسطة ملف محول منفصل.

عيب النظام هو الحاجة إلى تحويل تردد التيار في المحطات الفرعية أو بناء محطات طاقة منفصلة للسكك الحديدية.

نظام تردد التيار المتردد

يعد استخدام تيار التردد الصناعي هو الأكثر اقتصادا ، لكن تنفيذه واجه العديد من الصعوبات. في البداية ، تم استخدام محركات التيار المتردد المجمعة ، وتحويل المولدات الحركية (محرك متزامن أحادي الطور بالإضافة إلى مولد الجر DC ، والذي تعمل من خلاله محركات الجر DC) ، ومحولات التردد الدوارة (إعطاء التيار لمحركات الجر غير المتزامنة). لم تعمل المحركات الكهربائية المجمعة في تيار التردد الصناعي بشكل جيد ، وكانت المحولات الدوارة ثقيلة للغاية وغير اقتصادية.

بدأ استخدام نظام التيار أحادي الطور للتردد الصناعي (25 كيلو فولت 50 هرتز) على نطاق واسع فقط بعد إنشاء فرنسا في الخمسينيات من القرن الماضي للقاطرات الكهربائية بمعدلات زئبقية ثابتة (الإشعال ؛ فيما بعد تم استبدالها بمعدلات سيليكون أكثر حداثة - لأسباب بيئية واقتصادية) ؛ ثم انتشر هذا النظام إلى العديد من البلدان الأخرى (بما في ذلك الاتحاد السوفياتي).

عند تصحيح تيار أحادي الطور ، يتضح أنه ليس تيارًا مباشرًا ، بل تيارًا نابضًا ، لذلك ، يتم استخدام محركات تيار نابض خاص ، وتحتوي الدائرة على مفاعلات تنعيم (خنق) ، مما يقلل من تموجات التيار ، ومقاومات توهين ثابتة للإثارة متصلة بالتوازي مع ملفات الإثارة للمحركات وتمرير المكون المتناوب للتيار النابض ، والذي يتسبب فقط في تسخين غير ضروري للملف.

لقيادة الآلات المساعدة ، يتم استخدام إما محركات التيار النابض ، التي يتم تشغيلها بواسطة ملف محول منفصل (لف إضافي) من خلال مقوم ، أو محركات كهربائية صناعية غير متزامنة مدعومة بمقسم طور (كان هذا المخطط شائعًا في القاطرات الكهربائية الفرنسية والأمريكية ، ومن تم نقلها إلى السوفيت) أو مكثفات تحويل الطور (المستخدمة ، على وجه الخصوص ، على القاطرات الكهربائية الروسية VL65 ، EP1 ، 2ES5K).

تتمثل عيوب النظام في التداخل الكهرومغناطيسي الكبير لخطوط الاتصال ، فضلاً عن التحميل غير المتكافئ لمراحل نظام الطاقة الخارجية. لزيادة اتساق حمل المراحل في شبكة الاتصال ، تتناوب الأقسام ذات المراحل المختلفة ؛ يتم ترتيب إدخالات محايدة بينهما - أقسام قصيرة ، بطول عدة مئات من الأمتار ، من شبكة التلامس التي يمر بها الدرفلة مع إيقاف تشغيل المحركات ، بسبب القصور الذاتي. وهي مصنوعة بحيث لا يقوم المنساخ بسد الفجوة بين الأقسام تحت الجهد الخطي العالي (الطور البيني) في لحظة الانتقال من السلك إلى السلك. عند التوقف عند الإدخال المحايد ، من الممكن تزويده بالجهد من القسم الأمامي لشبكة الاتصال على طول المسار.

السكك الحديدية في روسياوبلدان الاتحاد السوفياتي السابق ، مكهرب بواسطة نظام تكييفيستخدم الجهد ~ 25 كيلو فولت(أي ~ 25000 فولت) التردد 50 هرتز.

إرساء أنظمة الإمداد بالطاقة

القاطرات الكهربائية لأنظمة التيار المختلفة في محطة الإرساء

قاطرة كهربائية بنظامين VL82M

تسببت مجموعة متنوعة من أنظمة الإمداد بالطاقة في ظهور نقاط الإرساء (أنظمة التيار والجهد والتردد الحالي). في الوقت نفسه ، ظهرت عدة خيارات لحل مسألة تنظيم حركة المرور من خلال هذه النقاط. تم تحديد ثلاثة مجالات رئيسية.

تتمثل إحدى ميزات النقل بالسكك الحديدية في روسيا في ارتفاع نسبة الطرق المكهربة. من حيث طول الطرق السريعة المكهربة في نهاية عام 2014 ، احتلت روسيا المرتبة الأولى في العالم - 43.4 ألف كيلومتر (الصين الثانية - 38.5 ألف كيلومتر) - في مكان ما حوالي نصف الطرق الاستخدام الشائع. حسنًا ، حقيقة أن العديد من الطرق السريعة مكهربة ليس سراً لأي شخص بشكل عام ، لكن حقيقة استخدام أنواع مختلفة من التيارات في شبكات الاتصال أمر يثير الدهشة للكثيرين. ومع ذلك ، فإن الحقيقة هي أن شبكات الاتصال تستخدم إما ثابتًا كهرباءبجهد مقنن يبلغ 3 كيلو فولت أو تيار أحادي الطور متناوب للتردد الصناعي 50 هرتز بجهد تصنيف 25 كيلو فولت. أنا أتحدث عن ذلك بنفسي لفترة طويلةلم أفكر في الأمر - اكتشفت ذلك عندما استلمت المجموعة الثالثة للسلامة الكهربائية (أجبرني العمل في مكتب مرتبط بخطوط السكك الحديدية الروسية بطريقة ما على الخوض في الأمر وفهمه). حسنًا ، بشكل عام ، أخذت هذه الحقيقة لفترة طويلة ("هناك 3 كيلو فولت ثابت ، هناك تغيير 25 كيلو فولت / 50 هرتز") كأمر مسلم به - "لأنها مقبولة تاريخياً." ولبعض الوقت ، ما زلت أرغب في الخوض في السؤال وفهمه بطريقة ما - لماذا هو كذلك بالفعل.

أريد أن أحجز على الفور - لن أتعمق في فيزياء إمداد الطاقة ، وأقتصر على بعض العبارات العامة وأبالغ في مكان ما عن قصد. يُقال لي أحيانًا أنني أبسط - لكن الخبراء يقرؤون ويفهمون أن "كل شيء خطأ" هناك. أنا على علم بهذا ، لكن الخبراء يعرفون بالفعل ما أكتب عنه - ومن غير المرجح أن يتعلموا أي شيء جديد لأنفسهم.

لذلك ، في الواقع ، يجب أن نبدأ بحقيقة أنه لأول مرة تم عرض استخدام الكهرباء كمصدر للطاقة لجر القطارات في معرض صناعي في برلين عام 1879 ، حيث تم تقديم نموذج لسكة حديد كهربائية. كان قطار مكون من قاطرة 2.2 كيلو وات وثلاث عربات ، كل منها يمكن أن تستوعب ما يصل إلى 6 ركاب ، كان يتحرك على طول مقطع يقل طوله عن 300 متر بسرعة 7 كم / ساعة. كان مبتكرو نوع جديد من الجر هو العالم الألماني الشهير والمخترع والصناعي إرنست فيرنر فون سيمنز (ويرنر فون سيمنز ، 1816-1892) والمهندس هالسكي. بحلول بداية القرن العشرين ، لم يكن هناك شك حول فعالية الجر الكهربائي. في وقت قصير في مختلف البلدانتم تنفيذ العديد من مشاريع كهربة السكك الحديدية. في المرحلة الأولى ، تم استخدام الكهرباء في المناطق الجبلية على خطوط ذات مظهر ثقيل ، مع عدد كبير من الأنفاق ، وكذلك في مناطق الضواحي ، أي. في تلك المناطق حيث كانت مزايا الجر الكهربائي واضحة.

تم افتتاح أول سكة حديد مكهربة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في 6 يوليو 1926 في قسم باكو-سابونشي-سوراكاني.

وفقًا لذلك ، هناك مجالان رئيسيان لتطبيق الكهربة: الاتصالات في الضواحي والطرق السريعة الجبلية. أود أن أتحدث عن اتصالات الضواحي (جوهر القطارات الكهربائية) بشكل منفصل ، ولكن في الوقت الحالي ، يجب فقط ملاحظة أن اتصالات السكك الحديدية في الضواحي فقط من حيث الكهربة كانت أولوية في الاتحاد السوفيتي (في الإمبراطورية الروسيةلم يكن لديهم الوقت لاستحضار هذا المشروع إلى أذهانهم - لقد تدخل المشروع الأول الحرب العالميةوالثورة) ، لكن في الاتحاد السوفياتي أخذوها على نطاق واسع (خطة GOELRO ، بالطبع ، ساعدت كثيرًا هنا) - بدأت القطارات الكهربائية في استبدال قطارات الضواحي التي تعمل بالبخار.

تم اعتماد نظام DC بجهد مقدر 1500 فولت كنظام إمداد الطاقة.تم اختيار نظام التيار المستمر لأنه مع التيار المتردد أحادي الطور ، ستكون السيارات الثقيلة والأكثر تكلفة مطلوبة بسبب الحاجة إلى تركيب محولات عليها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن محركات الجر DC لها محركات أخرى شروط متساويةعزم دوران أعلى وأكثر ملاءمة لبدء التشغيل مقارنة بمحركات التيار أحادية الطور. هذا مهم بشكل خاص للسيارات التي تعمل في مناطق الضواحي مع عدد كبيرنقاط التوقف التي تتطلب تسارعًا عاليًا عند الانطلاق. تم اختيار جهد 1500 فولت نظرًا لحقيقة أن هناك حاجة أقل بكثير من النحاس لشبكة الاتصال مقارنة بنظام 600-800 فولت (المستخدم في كهربة الترام وحافلات الترولي). في الوقت نفسه ، أصبح من الممكن إنشاء معدات كهربائية موثوقة لسيارة بمحرك ، والتي لم يكن من الممكن توقعها في ذلك الوقت بجهد 3000 فولت (ظهرت أول خطوط الضواحي المكهربة بتيار مباشر 3000 فولت فقط في عام 1937 ، ولكن في وقت لاحق تم نقل جميع الخطوط المبنية بالفعل إلى مثل هذا الجهد).

القطارات الكهربائية C - أول عائلة من القطارات السوفيتية ، تم إنتاجها منذ عام 1929

بالتوازي مع تطور اتصالات الضواحي في 1932-1933. تم إدخال الجر الكهربائي على خط سكة حديد خاشوري - زيستابوني الرئيسي (63 كم) عند ممر سورام الثقيل. هنا ، على عكس موسكو وباكو ، تم استخدام الجر الكهربائي لنقل البضائع والركاب. لأول مرة ، بدأت القاطرات الكهربائية بالعمل على خطوط السكك الحديدية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (في الواقع ، في مكان التطبيق ، بدأت تسمى "القاطرات الكهربائية سورامي" أو "القاطرات الكهربائية من نوع سورامي"):

قاطرة كهربائية C (سورامي) - سلف مجموعة قاطرات سورام الكهربائية التي بناها جنرال إلكتريك الأمريكية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

كانت السمة الرئيسية لجميع القاطرات الكهربائية من نوع سورامي هي وجود منصات انتقالية في نهايات الجسم ، والتي ، وفقًا للمعايير الموجودة في ذلك الوقت ، كانت إلزامية لجميع القاطرات الكهربائية المزودة بمعدات كهربائية للتشغيل على CME. يتكون جزء طاقم القاطرة من قطعتين مفصلية ذات ثلاثة محاور (الصيغة المحورية 0-3 0-0 + 0-3 0-0). جسم من نوع عربة مع إطار رئيسي محمل. تعليق الزنبرك مصنوع بشكل أساسي على نوابض الأوراق. تعليق محرك الجر - محوري الدعم.

قاطرة كهربائية С С (السوفياتي Suramsky) - أول قاطرة كهربائية تعمل بالتيار المستمر تم بناؤها في الاتحاد السوفياتي بموجب ترخيص من GE

وهنا يجب أن ندلي بملاحظة مهمة. على عكس القاطرات البخارية ، التي يكون محركها محركًا بخاريًا ، بدأ النقل بالسكك الحديدية للأجيال القادمة يتم تشغيله بواسطة محركات كهربائية: ما يسمى بمحركات الجر - بالنسبة للكثيرين ، بالمناسبة ، هذا غير واضح أن TEDs تُستخدم في كل من القاطرات الكهربائية / القطارات الكهربائية وفي قاطرات الديزل (الأخيرة تغذي ببساطة TEDs بمولد ديزل يوضع في القاطرة). لذلك ، في فجر كهربة السكك الحديدية ، تم استخدام TEDs ذات التيار المباشر فقط. هذا يرجع إلى ميزات التصميم، الاحتمال كاف وسائل بسيطةاضبط السرعة وعزم الدوران على نطاق واسع ، والقدرة على العمل مع الحمل الزائد ، إلخ. تتحدث لغة تقنية، الخصائص الكهروميكانيكية لمحركات التيار المستمر مثالية لأغراض الجر. تتميز محركات التيار المتردد (غير المتزامنة ، المتزامنة) بهذه الخصائص التي لا تحتوي على وسائل خاصةالتنظيم ، يصبح استخدامها للجر الكهربائي مستحيلاً. لم تكن هناك وسائل تنظيم كهذه في المرحلة الأولى من الكهربة ، وبالتالي ، بطبيعة الحال ، تم استخدام التيار المباشر في أنظمة إمداد طاقة الجر. تم بناء محطات الجر الفرعية ، والغرض منها خفض الجهد المتناوب لشبكة الإمداد إلى القيمة المطلوبة ، وتصحيحها ، أي التحويل إلى ثابت.

VL19 - أول قاطرة كهربائية منتجة بكميات كبيرة ، تم تصميمها في الاتحاد السوفيتي

لكن استخدام شبكة اتصال تيار مباشر خلق مشكلة أخرى - استهلاك كبير للنحاس في شبكة الاتصال (مقارنة بالتيار المتردد) ، بسبب الإرسال قوة عالية(الطاقة تساوي ناتج التيار والجهد) بجهد ثابت ، يجب توفير الجهد قوة عظيمةالتيار ، حسنًا ، أي أنك بحاجة إلى مزيد من الأسلاك ومقطع عرضي أكبر (الجهد لم يتغير - تحتاج إلى خفض المقاومة).

VL22M - أول قاطرة كهربائية سوفيتية كبيرة الحجم وآخر ممثل لقاطرات سورامي

بالعودة إلى أواخر عشرينيات القرن الماضي ، عندما كانوا قد بدأوا للتو في تزويد ممر Suramsky بالكهرباء ، كان العديد من الخبراء يدركون جيدًا أن الجر الكهربائي في المستقبل عند التيار المباشر بجهد اسمي يبلغ 3 كيلو فولت لن يحل بشكل عقلاني مشكلة زيادة القدرة الاستيعابية لـ الخطوط بزيادة وزن القطارات وسرعتها. أظهرت أبسط الحسابات أنه عند قيادة قطار يزن 10000 طن بارتفاع 10 ‰ بسرعة 50 كم / ساعة ، فإن تيار الجر للقاطرات الكهربائية سيكون أكثر من 6000 ألف. وهذا يتطلب زيادة في المقطع العرضي لـ أسلاك ملامسة ، بالإضافة إلى موقع أكثر تواترًا لمحطات الجر الفرعية. بعد مقارنة حوالي مائتي خيار لتوليفات نوع قيم التيار والجهد ، تقرر ذلك الخيار الأفضلهي الكهرباء بالتيار المباشر أو المتردد (50 هرتز) بجهد 20 كيلو فولت. النظام الأول في ذلك الوقت لم يتم اختباره في أي مكان في العالم ، والثاني ، على الرغم من ضآلة حجمه ، تمت دراسته. لذلك ، في أول مؤتمر لعموم الاتحاد حول كهربة السكك الحديدية ، تقرر بناء قسم تجريبي مكهرب عند التيار المتردد (50 هرتز) بجهد 20 كيلو فولت. كان مطلوبًا إنشاء قاطرة كهربائية للاختبار ، والتي ستكشف عن مزايا وعيوب القاطرات الكهربائية المتناوبة في التشغيل العادي.

قاطرة كهربائية OR22 - أول قاطرة كهربائية تعمل بالتيار المتردد في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

في عام 1938 ، تم إنشاء قاطرة كهربائية OR22 (أحادي الطور مع مقوم من الزئبق ، 22 - الحمولة من العجلات على القضبان ، بالأطنان). تبين أن مخطط الدائرة الكهربائية لقاطرة كهربائية (محول - مقوم - TED ، مع تنظيم الجهد على الجانب المنخفض) كان ناجحًا للغاية لدرجة أنه تم استخدامه في تصميم الغالبية العظمى من القاطرات الكهربائية السوفييتية. تم اختبار العديد من الأفكار الأخرى على هذا النموذج ، والتي تم بعد ذلك تجسيدها في مشاريع لاحقة ، ولكن لسوء الحظ ، تدخلت الحرب أكثر. تم تفكيك الآلة التجريبية ، وتم استخدام مقومها في محطة فرعية للجر DC. وعادوا إلى أفكار القاطرات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد فقط في عام 1954 بسلسلة من NO (أو VL61) في مصنع Novocherkassk للقاطرات الكهربائية.

VL61 (حتى يناير 1963 - N-O - Novocherkassk أحادية الطور) - أول قاطرة كهربائية متسلسلة سوفيتية تعمل بالتيار المتردد

كان الموقع التجريبي Ozherelye - Mikhailov - Pavelets أول من تم تزويده بالكهرباء على التيار المتردد (الجهد 20 كيلو فولت) في 1955-1956. بعد الاختبار ، تقرر زيادة الجهد إلى 25 كيلو فولت. جعلت نتائج تشغيل القسم التجريبي للجر الكهربائي على التيار المتناوب Ozherelye - Pavelets من سكة حديد موسكو من الممكن التوصية بنظام التيار المتناوب هذا للتطبيق على نطاق واسع على السكك الحديدية في الاتحاد السوفياتي (مرسوم مجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية) رقم 1106 في 3 أكتوبر 1958). من عام 1959 ، بدأ إدخال 25 كيلو فولت تيار متردد على فترات طويلة حيث كانت الكهرباء مطلوبة ، ولكن لم تكن هناك نطاقات تيار مستمر قريبة.

قاطرة كهربائية F - AC قاطرة كهربائية ، صنعت في فرنسا بأمر من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

في 1950-1955. بدأ التوسع الأول ، الذي لا يزال حذرًا ، في نطاق الكهرباء. بدأ الانتقال من جهد 1500 فولت إلى 3000 فولت في جميع عقد الضواحي ، مزيد من التطويرعقد الضواحي ، تمديد الخطوط المكهربة إلى المجاورة المراكز الإقليميةمع إدخال قاطرة الجر الكهربائية لقطارات الركاب والشحن. ظهرت "جزر" الكهرباء في ريغا ، في كويبيشيف ، في غرب سيبيريا، كييف. منذ عام 1956 (الذي) بدأ عصر جديدالكهربة الجماعية للسكك الحديدية في الاتحاد السوفياتي ، والتي جلبت بسرعة الجر الكهربائي والديزل من حصة 15 ٪ في النقل في عام 1955 إلى 85 ٪ في عام 1965. استمرت كهربة الكتلة بشكل أساسي على التيار المباشر الراسخ بالفعل بجهد 3000 فولت ، على الرغم من أن التيار المتردد في مكان ما بتردد 50 هرتز والجهد 25 كيلو فولت قد تم إدخاله بالفعل. بالتوازي مع تطوير شبكة خطوط التيار المتردد ، تم تطوير عربات التيار المتردد. وهكذا ، بدأ تشغيل أول قطارات كهربائية AC ER7 و ER9 في عام 1962 ، وبالنسبة لسكة حديد كراسنويارسك في عام 1959 ، تم شراء قاطرات كهربائية فرنسية من النوع F ، حيث تأخر إنتاج القاطرات الكهربائية السوفييتية AC (VL60 و VL80).

VL60 (حتى يناير 1963 - N6O ، - Novocherkassk 6-محور أحادي الطور) - أول قاطرة كهربائية سوفيتية رئيسية تعمل بالتيار المتردد ، تم إطلاقها في الإنتاج على نطاق واسع.

بشكل عام ، كانت الخطوط التي تم تشغيلها في وقت سابق مكهربة بالتيار المباشر - وكانت الخطوط اللاحقة مكهربة بالفعل بالتيار المتردد. أيضًا في التسعينيات / 2000 ، حدث نقل واسع النطاق لعدد من الخطوط من التيار المباشر إلى التيار المتردد. الجدل حول فوائد الأنظمة لم يتوقف حتى الآن. في فجر إدخال التيار المتردد ، كان يُعتقد أن نظام إمداد الطاقة هذا كان أكثر اقتصادا ، ولكن لا يوجد الآن حل قاطع:
- دارجة DC أرخص مرة ونصف
- الاستهلاك المحدد لـ EPS على التلال ، النموذجي لمعظم بلادنا ، أقل بنسبة 30٪.
بطريقة أو بأخرى ، يتم الآن بناء خطوط الكهرباء الجديدة فقط على التيار المتردد ، كما يتم تحويل بعض الخطوط القديمة من التيار المباشر إلى التيار المتردد. الحالة الوحيدة في تاريخ كهربة السكك الحديدية السوفيتية والروسية عندما تم تحويل قسم من التيار المتردد إلى التيار المباشر حدثت في عام 1989 في اتجاه بافيليتسكي لسكة حديد موسكو. بعد كهربة التيار المباشر لقسم Rybnoye - Uzunovo ، تم تحويل قسم Ozherelye - Uzunovo (نفس التيار المتردد الأول تاريخيًا) من التيار المتردد إلى التيار المباشر:

الأخوان التوأم: قاطرة VL10 (DC) و VL80 (AC)

بالمناسبة ، يوجد الآن اتجاه نحو إدخال TEDs غير متزامن أكثر موثوقية واقتصادية (يتم تثبيتها على الجيل الجديد من القاطرات EP20 ، ES10 ، 2TE25A). لذلك في المستقبل البعيد جدًا ، بسبب الانتقال إلى مثل هذه TEDs ، يمكن التخلي عن التيار المباشر تمامًا. حتى الآن ، يتم استخدام كلا النوعين من التيار بشكل مثالي:

4ES5K "Ermak" (تيار متردد) و 3ES4K "Donchak" (تيار مباشر)

يبقى توضيح السؤال الأخير. تسببت مجموعة متنوعة من أنظمة الإمداد بالطاقة في ظهور نقاط الإرساء (أنظمة التيار والجهد والتردد الحالي). في الوقت نفسه ، ظهرت عدة خيارات لحل مسألة تنظيم حركة المرور من خلال هذه النقاط. ظهرت ثلاثة مجالات رئيسية:
1) معدات محطة الإرساء بمفاتيح تسمح بتزويد نوع أو نوع آخر من التيار إلى أقسام معينة من شبكة الاتصال. على سبيل المثال ، يصل قطار بقاطرة كهربائية تعمل بالتيار المستمر ، ثم تنفصل هذه القاطرة الكهربائية وتترك لمستودع إعادة التدوير أو طريق مسدود لتستقر فيه القاطرات. يتم تحويل شبكة الاتصال الموجودة على هذا المسار إلى تيار متناوب ، حيث تقوم قاطرة كهربائية بالتيار المتردد بتشغيل المحرك هنا وتقود القطار إلى مسافة أبعد. عيب هذه الطريقة هو ارتفاع تكلفة الكهرباء وصيانة أجهزة الإمداد بالطاقة ، وتتطلب أيضًا تغيير القاطرة وما يرتبط بها من مواد إضافية وتكاليف تنظيمية وتكاليف الوقت. في الوقت نفسه ، لا يتطلب تغيير القاطرة الكهربائية وقتًا طويلاً مثل اختبار الفرامل.

EP2K (DC) وخلف EP1M (AC) في محطة إرساء Uzunovo

2) 2. استخدام عربات السكك الحديدية متعددة الأنظمة (بتنسيق هذه القضية- نظامان - على الرغم من وجود قاطرات ذات أربعة أنظمة في أوروبا على سبيل المثال). في هذه الحالة ، يمكن إجراء الإرساء عبر شبكة جهات الاتصال خارج المحطة. هذه الطريقةيسمح لك بالمرور من نقاط الالتحام دون توقف (وإن كان ، كقاعدة عامة ، على الساحل). يقلل استخدام قاطرات الركاب الكهربائية ذات النظامين من وقت قطارات الركاب ولا يتطلب تغيير القاطرة. لكن تكلفة هذه القاطرات الكهربائية أعلى. هذه القاطرات الكهربائية هي أيضا أكثر تكلفة في التشغيل. بالإضافة إلى ذلك ، القاطرات الكهربائية متعددة الأنظمة لديها المزيد من الوزن(ومع ذلك ، ليس له أهمية كبيرة في السكك الحديدية ، حيث ليس من غير المألوف أن يتم ثقل القاطرات بشكل إضافي لزيادة وزن الالتصاق).

قاطرات AC (EP1M) و DC (ChS7) في مستودع إعادة التدوير بمحطة Uzunovo

3) استخدام ملحق ديزل - مع ترك بين الأقسام أنظمة مختلفةمزود الطاقة لذراع جر صغير تخدمه قاطرات ديزل. من الناحية العملية ، يتم استخدامه في قسم Kostroma - Galich بطول 126 كم: في تيار Kostroma المباشر (= 3 كيلو فولت) ، في Galich - التيار المتردد (~ 25 كيلو فولت). تعمل قطارات موسكو-خاباروفسك وموسكو-شاريا ، وكذلك سامارا-كينيل-أورينبورغ ، في العبور (قاطرة الديزل متصلة بقطارات الركاب في سامارا ، وقطارات الشحن في كينيل). في سامارا وكينيل ، التيار المباشر (= 3 كيلو فولت) ، في أورينبورغ - التيار المتردد (~ 25 كيلو فولت) ، تمر القطارات إلى أورسك ، ألما آتا ، بيشكيك في العبور. مع طريقة "الإرساء" هذه ، ساءت ظروف تشغيل الخط بشكل كبير: يتم مضاعفة وقت وقوف القطارات ، ويتم تقليل كفاءة الكهرباء بسبب الصيانة وتقليل سرعة قاطرات الديزل.

قاطرة شحن كهربائية سوفيتية ثنائية النظام VL82 M

في الممارسة العملية ، نلتقي بشكل أساسي بالطريقة الأولى - مع محطات لرسو أنواع الدفع. دعنا نقول إذا كنت ذاهبًا من ساراتوف إلى موسكو ، فستكون هذه المحطة هي Uzunovo ، إذا كانت إلى سان بطرسبرج - Ryazan-2 ، إذا كانت إلى Samara - Syzran-1 ، ولكن إذا كنت في Sochi أو Adler - لا يزال Goryachiy Klyuch Sochi يستخدم التيار المباشر ، على الرغم من أن جميع خطوط السكك الحديدية في شمال القوقاز في حالة انقطاع - لكنهم يقولون إنه من الضروري توسيع الأنفاق في مكان ما للاستراحة ، فهناك مشاكل بشكل عام).

أحدث قاطرة ركاب روسية ثنائية النظام EP20

ملاحظة. توضيح صغير. في المنشور ، بالإضافة إلى الصور الخاصة بي (بالألوان) ، تم أيضًا استخدام مواد من ويكيبيديا!

شبكة السكك الحديدية الاتحاد الروسيواسع جدا. يتكون من عدة أقسام من الطرق السريعة التي تملكها شركة السكك الحديدية الروسية JSC. في الوقت نفسه ، تعد جميع الطرق الإقليمية فروعًا رسمية للسكك الحديدية الروسية ، بينما تعمل الشركة نفسها كاحتكار في روسيا:

يمر الطريق عبر أراضي منطقتي إيركوتسك وتشيتا وجمهوريتي بورياتيا وساخا-ياقوتيا. طول الطريق السريع 3848 كم.

يمر الطريق على طول اتجاهين متوازيين في خطوط العرض: موسكو - نيزهني نوفجورود- كيروف وموسكو - قازان - يكاترينبورغ ، والتي ترتبط ببعضها البعض بواسطة السكك الحديدية. يربط الطريق بين المناطق الوسطى والشمالية الغربية والشمالية من روسيا ومنطقة الفولغا والأورال وسيبيريا. حدود طريق غوركي على السكك الحديدية: موسكو (سانت بتوشكي وشيروستي) ، سفيردلوفسك (سانت تشيبتسا ، دروزينينو) ، الشمالية (سانت نوفكي ، سوسولوفكا ، سفيشا) ، كويبيشيفسكايا (سانت كراسني أوزيل ، تسيلنا). يبلغ إجمالي الطول المنتشر للطريق 12.066 كم. يبلغ طول خطوط السكك الحديدية الرئيسية 7987 كم.

يمر خط السكة الحديد عبر أراضي خمسة كيانات مكونة للاتحاد الروسي - بريمورسكي و إقليم خاباروفسك، أمور واليهودية مناطق الحكم الذاتيجمهورية ساخا (ياقوتيا). تشمل منطقة خدمتها أيضًا مناطق Magadan و Sakhalin و Kamchatka و Chukotka - أكثر من 40 ٪ من أراضي روسيا. الطول التشغيلي - 5986 كم.

يمتد خط سكة حديد Trans-Baikal في جنوب شرق روسيا عبر الإقليم إقليم عبر بايكالو منطقة أمور، بالقرب من الحدود الصينية ولديها المعبر الوحيد المباشر للسكك الحديدية الحدودية البرية في روسيا عبر محطة زابيكالسك. الطول التشغيلي - 3370 كم.

يمر سكة حديد غرب سيبيريا عبر أراضي أومسك ونوفوسيبيرسك وكيميروفو وتومسك ، إقليم التايوجزئيا جمهورية كازاخستان. يبلغ طول الخطوط الرئيسية المنتشرة للطريق السريع 8986 كم ، والطول التشغيلي 5602 كم.

الطريق يعمل في ظروف جيوسياسية خاصة. يمر عبر كالينينغراد أقصر طريقمن وسط روسيا إلى الدول أوروبا الغربية. الطريق لا يوجد لديه الحدود المشتركةمع السكك الحديدية الروسية. يبلغ طول الطريق السريع المنتشر 1100 كم ، ويبلغ طول الخطوط الرئيسية أكثر من 900 كيلومتر.

يمر الطريق السريع عبر أربع مناطق رئيسية - منطقة كيميروفوخاكاسيا منطقة ايركوتسكو منطقة كراسنويارسك، التي تربط السكك الحديدية العابرة لسيبيريا وجنوب سيبيريا. من الناحية المجازية ، إنه جسر بين الجزء الأوروبيروسيا هي الشرق الأقصىوآسيا. يبلغ الطول التشغيلي لطريق كراسنويارسك 3160 كم. الطول الإجمالي 4544 كيلومترا.

يمتد خط السكك الحديدية من منطقة موسكو إلى سفوح جبال الأورال ، ويربط وسط وغرب الاتحاد الروسي بمناطق اجتماعية واقتصادية كبيرة في جبال الأورال وسيبيريا وكازاخستان و آسيا الوسطى. يتكون الطريق من خطين متوازيين تقريبًا يمتدان من الغرب إلى الشرق: Kustarevka - Inza - Ulyanovsk و Ryazhsk - Samara ، وهما متصلان في محطة Chishma ، ويشكلان خطًا مزدوج المسار ينتهي عند توتنهام أورال، الجبال. يمتد خطان آخران من الطريق Ruzaevka - Penza - Rtishchevo و Ulyanovsk - Syzran - Saratov من الشمال إلى الجنوب.

ضمن الحدود الحالية ، تم تنظيم سكة حديد موسكو في عام 1959 نتيجة التوحيد الكامل والجزئي لستة طرق: موسكو-ريازان ، موسكو-كورسك-دونباس ، موسكو-أوكروزنايا ، موسكو-كييف ، كالينين والشمال. يبلغ طول الانتشار 13000 كم والطول التشغيلي 8800 كم.

يمر طريق Oktyabrskaya السريع عبر أراضي أحد عشر كيانًا من الكيانات المكونة للاتحاد الروسي - لينينغراد ، بسكوف ، نوفغورود ، فولوغدا ، مورمانسك ، تفير ، موسكو ، مناطق ياروسلافلومدينتي موسكو وسانت بطرسبرغ وجمهورية كاريليا. الطول التشغيلي - 10143 كم.

يقع خط سكة حديد الفولغا (ريازان-أورال) في جنوب شرق الجزء الأوروبي من روسيا في منطقة الفولغا السفلى والروافد الوسطى لنهر الدون ويغطي أراضي ساراتوف وفولغوغراد و مناطق استراخان، بالإضافة إلى العديد من المحطات الموجودة داخل روستوف ، مناطق سامراءوكازاخستان. طول الطريق 4191 كم.

يربط الطريق السريع بين الأجزاء الأوروبية والآسيوية من روسيا ، ويمتد من الغرب إلى الشرق لمسافة ألف ونصف كيلومتر ويعبر الدائرة القطبية الشمالية في اتجاه الشمال. يمر عبر نيجني تاجيل ، بيرم ، إيكاترينبرج ، سورجوت ، تيومين. يخدم أيضًا خانتي مانسيسك ويامالو نينيتس مناطق الحكم الذاتي. الطول التشغيلي - 7154 كم. يبلغ طول الانتشار 13853 كم.

ينشأ الطريق السريع في وسط روسيا ويمتد بعيدًا إلى شمال البلاد. يتم تشغيل معظم خطوط السكك الحديدية الشمالية في ظروف قاسية في أقصى الشمال والقطب الشمالي. الطول المنتشر هو 8500 كيلومتر.

في منطقة الخدمة على الطريق ، هناك 11 موضوعًا من الاتحاد الروسي في المنطقة الفيدرالية الجنوبية ، ويحدها مباشرة أوكرانيا وجورجيا وأذربيجان. الطول التشغيلي للطريق السريع 6358 كم.

تحتل السكك الحديدية الجنوبية الشرقية موقعًا مركزيًا في شبكة السكك الحديدية وتربط المناطق الشرقية وجزر الأورال بالمركز ، وكذلك مناطق الشمال والشمال الغربي والوسط مع جنوب القوقازوأوكرانيا ودول القوقاز. يحد الطريق الجنوبي الشرقي على سكك حديد موسكو وكويبيشيف وشمال القوقاز وجنوب أوكرانيا. الطول التشغيلي - 4189 كم.

تقع سكة ​​حديد جنوب الأورال في جزأين من العالم - عند تقاطع أوروبا وآسيا. وهي تشمل فروع تشيليابينسك وكورغان وأورنبورغ وكارتالينسكي. تمر عدة خطوط للسكك الحديدية على الطريق السريع عبر أراضي كازاخستان. يحد الطريق الجنوبي الشرقي على سكك حديد موسكو وكويبيشيف وشمال القوقاز وجنوب أوكرانيا. الطول التشغيلي - 4189 كم. يبلغ طول الانتشار أكثر من 8000 كم.