מהי רכבת מחושמלת

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

הגידול בנפח הסחורות המובלות ועוצמת תנועת הרכבות בצירי התחבורה הראשיים הביאו להופעתם של מסילות ברזל מחושמלות. אובייקטים כאלה די קשה ליישם מבחינה טכנית. בשונה ממסילות הברזל המחושמלות הראשונות, כבישים מהירים מודרניים הם מתקני תשתית מורכבים מבחינה הנדסית ומבצעים מספר משימות חשובות עבור האוכלוסייה וכלכלת המדינה. מאמר זה מתאר את ההיסטוריה של הופעתה והתפתחותה של תחבורה חשמלית ברכבת, נותן את המאפיינים הטכניים העיקריים ורעיון של מערכת התחנות וצי הקטרים.

היסטוריה מוקדמת של מסילת הברזל המחושמלת

הקטר החשמלי הראשון בהיסטוריה חייב את הופעתו לממציא ואיש העסקים הגרמני המפורסם בעולםורנר סימנס. מדגם זה הוצג לכל העולם בתערוכת הישגי התעשייה והמדע בברלין ב-31 במאי 1879. מסילת רכבת מחושמלת עם רשת מגע נבנתה במיוחד כדי להדגים את יכולותיו של קטר חשמלי. אורכו של שביל ניסוי זה היה קצת יותר מ-300 מטר. את המתקן, שהודגם לציבור, בקושי ניתן לייחס לקטרים בסטנדרטים מודרניים. במקום זאת, זה היה המודל שלו. הרכב שקל רק 250 ק"ג, הספק של שלושה כוחות סוס ויכול להגיע למהירות של לא יותר מ-7 ק"מ לשעה. מסילה נוספת שימשה לאספקת מתח. המלאי המתגלגל כלל שלוש קרונות. בסך הכל, הם יכלו להכיל לא יותר מ-18 אנשים.

חידוש זה עורר עניין רב בקרב נציגי עסקים. כבר באותה שנת 1879 נבנה כביש בן 2 ק מ להעברת פועלים וחומרי גלם לשטחו של אחד ממפעלי ההלבשה הצרפתיים.

לפיכך, בתחילה, שימשה תחבורה חשמלית ברכבת במפעלי תעשייה ולהסעת נוסעים בתוך העיר (קווי חשמלית). עם זאת, לאחר שנים ספורות בלבד נפתחת התנועה בנתיב Likterfelzh - ברלין. טקס גזירת הסרט האדום התקיים ב-16 במאי 1881.

חשמל של מסילות ברזל ברוסיה הסובייטית וברית המועצות

ברוסיה הצארית לא ניתנה תשומת לב ראויה לפיתוח הרכבת החשמליתתַחְבּוּרָה. קווי חשמלית נבנו בערים הגדולות. קווי הרכבת הראשיים המחברים בין ערי האימפריה הגדולות לא היו מחושמלים. בשנת 1880 הצליח מדען בשם פירוצקי להזיז ממקומו קרון רכבת כבד בעזרת חשמל. אבל הניסוי הזה לא עניין אף אחד. רק עם הופעת הכוח הסובייטי החל דיון בסיכויים לפיתוח של תעשייה זו. באותה תקופה, קטרים חשמליים הוצגו באופן פעיל ברוב מדינות העולם. מסילות רכבת מחושמלות היו פשוט חיוניות לפיתוח. כבר ב-1921 אושרה תוכנית אסטרטגית לחשמול כל שטחי המדינה. בהתאם לתוכנית שהוכרזה, רשת הקשר של מסילות ברזל מחושמלות הייתה אמורה להשתרע על הכבישים המהירים החשובים ביותר המחברים בין אזורי תעשייה וערים גדולות.

כבר בשנת 1926 הופעל קטע כביש בן עשרים קילומטר עם רשת חשמל מגע. הוא חיבר את בירת ה-SSR של אזרבייג'ן עם שדות הנפט של סורחאני. בסעיף זה נעשה שימוש בזרם ישר של 1200 וולט. שנת 1929 הייתה בסימן ההשקה החגיגית של הרכבת החשמלית הראשונה ממוסקבה למיטישצ'י. אירועים אלו סימנו, ללא הגזמה, את תחילתו של עידן חדש בתולדות הפיתוח והתיעוש של ארצנו.

אחרי כמה עשורים, זרם חילופין בא להחליף את הקבוע. ב-19 בדצמבר 1955 הופעל קטע מיכאילוב-אוז'רליה של מסילת הברזל. אורכו 85 קילומטרים. קטרים בקטע זה הונעו באמצעות זרם חילופיןתדר תעשייתי (50 הרץ) במתח של 22,000 וולט. שנה לאחר מכן, הוארכו קווי מתח מגע לתחנת Pavelets 1. כך, אורכו הכולל של מסלול זה היה כ-140 קילומטרים.

מידע כללי על מסילת הרכבת הרוסית

מסילת הרכבת של הפדרציה הרוסית היא אורגניזם ענק. הוא מחולק ל-17 מחלקות נפרדות. על פי הנתונים העדכניים, האורך הכולל של הכבישים המופעלים מגיע ל-86 אלף קילומטרים. יחד עם זאת, אורך מסילות הברזל המחושמלות מעט יותר ממחצית מערך זה (51%). לא כל מדינה יכולה להתפאר באינדיקטור כזה. יש לציין כי חלקן של מסילות הברזל המחושמלות ברוסיה מהווה יותר משמונים אחוז מכלל תנועת המטענים והנוסעים. זה די מובן. אחרי הכל, קודם כל, כבישי תחבורה עמוסים מאוד מחושמלים. יתרה מכך, חשמול כבישים עם תנועה מועטה אינו כדאי כלכלית ויגרום להפסדים. אינדיקטורים כאלה יכולים להיות מושגים רק באמצעות עבודה מאוחדת של העם כולו. יחד עם זאת, יש צורך בהנדסת מכונות מפותחת וייצור מכשירים, תעשיית חשמל מפותחת ופוטנציאל מדעי.

האורך הכולל של קטעי הרכבת המחושמלים בארצנו הוא כ-43 אלף קילומטרים. במקביל, 18 אלף קילומטרים מופעלים בזרם ישר. בהתאם לכך, 25 אלף הקילומטרים הנותרים פועלים בזרם חילופין.

הטבות לחשמל

על רקע מספר עצום של יתרונות וחסרונות של רכבות מחושמלות, כל החסרונות פשוט אובדים. ראשית, כמות הפליטות המזיקות נמוכה בהרבה מאשר מקטרי דיזל. יש לכך השפעה חיובית על הסביבה. שנית, היעילות של קטר חשמלי גבוהה בהרבה. לפיכך, עלות הובלת סחורות מופחתת.

מסילות מחושמלות פותרות בין היתר את בעיית אספקת החשמל למפעלי תעשייה ויישובים הנמצאים לאורך קו הרכבת ולא הרחק ממנו. לפי הסטטיסטיקה לשנת 1975, יותר ממחצית מכלל החשמל של רשת הקשר של מסילות הברזל של ברית המועצות הוצא על אספקת החשמל של מתקנים אלה שאינם כלולים בתשתית התחבורה.

וזו לא רשימה ממצה של הטבות. עוד צריך לומר שלמסילה המחושמלת קיבולת, אמינות הרבה יותר גדולה ומאפשרת ליצור תנאים נוחים להסעת נוסעים.

תחנות משיכה: מושגים כלליים

אם נפשט למינימום, אז ניתן לתת לתחנת המשנה המתיחה את ההגדרה הבאה: מתקן המיועד להפצה והמרת חשמל. במילים אחרות, תחנת המשנה היא שנאי מטה. אם הקטר פועל על זרם ישר, תחנת המשנה פועלת כמיישר. עבור רשתותכבישים מחושמלים בזרם חילופין, יש צורך להצטייד בתחנות מתיחה במרחק של 50 עד 80 קילומטרים לאורך כל קטע המסילה. המעבר לזרם ישר מצריך הקמת תחנות משנה כל 15-20 קילומטרים. במקרים חריגים מסוימים, מרחק זה עשוי להצטמצם ל-5 קילומטרים (בכבישים מהירים עמוסים במיוחד).

המטרו משתמש בסוג מיוחד של תחנות משיכה. מכשירים מסוג זה אינם ממירים AC ל-DC, אלא רק מורידים את מתח DC.

עיצוב בלוקים של תחנות משיכה

יחידות תחנות משיכה הן קומפלקס של תאים, לוחות וארונות. אלמנטים אלו מותקנים על מסגרות ומחוברים באמצעות רשת של חוטים (הן חוטי חשמל והן חוטי בקרה).

יש שני סוגים של בלוקים. בחלק מהבלוקים, כל האלמנטים מותקנים על מסגרת, באחרים כל אלמנט ממוקם במיכל אטום. בלוקים מהסוג הראשון מיועדים להתקנה בבניינים. בלוקים מהסוג השני מותקנים לאורך קו הרכבת הפתוחה.

ליצירת קשר

רשת הקשר היא מבנה הנדסי מורכב מאוד. הוא כולל אלמנטים רבים: החוט עצמו, הכבל (המוביל), עמודי העברת כוח, מוטות צולבים קשיחים וגמישים… דרישות מחמירות מאוד מוטלות על המתלה. אם זה לא מתאים להם, הזרם יילקח לסירוגין, מה שלא יאפשר לקטר לפעול במצב רגיל ועלול להוביל למצב חירום. גובה וכוח מתח מווסתים בקפדנותחוטים, עקמומיות מקסימלית מותרת, טווחים וכן הלאה. בארצנו קטרים פועלים גם בזרם ישר וגם בזרם חילופין. זה, כמובן, מסבך מעט את אספקת החשמל של מסילות ברזל מחושמלות. לכל אחת מהמערכות הללו יש יתרונות וחסרונות משלה.

בניית צינור פשוט

למעשה, מתלה מגע פשוט הוא חוט המחובר לתומכים. המרחק בין התומכים הללו הוא בדרך כלל 30-40 מטר. תכנון כזה מקובל רק בקטעי כבישים שבהם אסורה תנועה מהירה (גשרים, מנהרות), וכן בקווי מתח של טרוליבוסים וחשמליות.

היתרונות של רשת קשר זרם ישיר

בהשוואה לרשת הקשר בזרם חילופין, לרשת הקשר בזרם ישר יש מספר יתרונות. ביניהם, יש צורך במיוחד לבטל את האפשרות להשתמש בו עבור קטרים בעיצוב פשוט יחסית ובמשקל נמוך. בנוסף, במערכות כאלה אין השפעה של המתח המופעל על רשת המגעים. היתרון החשוב ביותר הוא רמת הבטיחות התפעולית הגבוהה יותר בהשוואה למערכות AC.

חסרונות של רשת קשר DC

החיסרון העיקרי של מערכות אספקת חשמל כאלה עבור מסילות ברזל מחושמלות הוא העלות הגבוהה שלהן. אחרי הכל, הבנייה שלהם דורשת השעיה מורכבת ויקרה יותר. חוט משיכה מנחושתיש חתך הרבה יותר גדול, אשר גם מייקר משמעותית את עלות הפרויקט. חסרון חשוב הוא המרחק הבלתי משמעותי למדי בין תחנות משיכה במסילות מחושמלות בהשוואה לרשתות מגע בזרם חילופין. בממוצע הוא נע בין 15 (באזורים עם תנועת רכבות מירבית) ל-20 קילומטרים. בין היתר, זרמים ישירים גורמים להופעת מה שנקרא זרמים תועים, המובילים להופעה ולהרס קורוזיה מהיר של מבני פלדה ותמיכות.

דרישות הכשרה לאנשי שירות במערכות אספקת חשמל

לפני שעובד מורשה לתקן ולתחזק קווי תמסורת של מסילת רכבת מחושמלת, עליו לעבור הכשרה מיוחדת. וזה תקף לא רק לאנשים שעובדים ישירות עם החלק החשמלי, אלא גם למנעולנים ומתקינים הנותנים שירות לכל מבנה קווי ההולכה והתומכים שלהם. כל הצוות נדרש לעבור מבחן ידע ולאשר את רמת ההסמכה שלהם.

מסקנה

הופעתן של מסילות רכבת מחושמלות סימנה את הצמיחה המהירה של התעשייה עקב התגברות התנועה וגידול במחזור המטענים. ניתן היה להגדיל משמעותית את מסת הסחורות המועברות בקטר אחד.

בנוסף, זה פתר מספר בעיות. אז, קטרי דיזל קונבנציונליים נכשלים לעתים קרובות בטמפרטורות נמוכות.הקטר החשמלי פועל באופן אמין בכל תנאי מזג האוויר. זה, בתורו, יצר את התנאים המוקדמים לפיתוח פעיל של אזורי הצפון והמזרח הרחוק של ארצנו.