راه آهن برقی چیست؟

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

افزایش حجم کالاهای حمل شده و شدت تردد قطارها در مسیرهای اصلی حمل و نقل منجر به پیدایش راه آهن برقی شده است. اجرای چنین اشیایی از نظر فنی بسیار دشوار است. برخلاف اولین راه‌آهن‌های برقی، بزرگراه‌های مدرن از نظر مهندسی تأسیسات زیرساختی پیچیده‌ای هستند و تعدادی از وظایف مهم را برای جمعیت و اقتصاد ایالت انجام می‌دهند. این مقاله تاریخچه پیدایش و توسعه حمل‌ونقل ریلی برقی را شرح می‌دهد، مشخصات فنی اصلی و ایده‌ای از سیستم پست و ناوگان لوکوموتیو ارائه می‌دهد.

تاریخ اولیه راه آهن برقی

اولین لوکوموتیو برقی در تاریخ ظاهر خود را مدیون مخترع و تاجر مشهور آلمانی است.ورنر زیمنس این نمونه در نمایشگاه دستاوردهای صنعت و علم در برلین در 31 مه 1879 به سراسر جهان ارائه شد. یک راه آهن برقی با شبکه تماس به ویژه برای نشان دادن قابلیت های یک لوکوموتیو الکتریکی ساخته شد. طول این مسیر آزمایشی کمی بیش از 300 متر بود. دستگاهی که در معرض دید عموم قرار گرفت، با استانداردهای مدرن به سختی می توان آن را به لوکوموتیوها نسبت داد. بلکه الگوی او بود. این وسیله نقلیه تنها 250 کیلوگرم وزن داشت، قدرتی معادل سه اسب بخار داشت و می توانست به سرعت بیش از 7 کیلومتر در ساعت برسد. یک ریل اضافی برای تامین ولتاژ استفاده شد. وسایل نورد شامل سه واگن بود. در مجموع، آنها نمی توانند بیش از 18 نفر را در خود جای دهند.

این تازگی علاقه زیادی را از سوی نمایندگان کسب و کار برانگیخت. قبلاً در همان سال 1879، جاده ای به طول 2 کیلومتر برای رساندن کارگران و مواد اولیه به قلمرو یکی از کارخانه های پوشاک فرانسوی ساخته شد.

بنابراین در ابتدا از حمل و نقل ریلی برقی در شرکت های صنعتی و برای جابجایی مسافران در داخل شهر (خطوط تراموا) استفاده می شد. با این حال، تنها پس از چند سال، ترافیک در مسیر Likterfelzh - برلین باز می شود. مراسم بریدن روبان قرمز در 16 مه 1881 برگزار شد.

برق شدن راه آهن در روسیه شوروی و اتحاد جماهیر شوروی

در روسیه تزاری، توجه لازم به توسعه راه آهن الکتریکی صورت نگرفتحمل و نقل خطوط تراموا در شهرهای بزرگ ساخته شد. خطوط راه آهن اصلی که بزرگترین شهرهای امپراتوری را به هم متصل می کند، برقی نبودند. در سال 1880 دانشمندی به نام پیروتسکی موفق شد با کمک برق یک واگن سنگین راه آهن را از جای خود جابجا کند. اما این آزمایش برای کسی جالب نبود. تنها با ظهور قدرت شوروی، بحث در مورد چشم انداز توسعه این صنعت آغاز شد. در آن زمان لوکوموتیوهای الکتریکی به طور فعال در اکثر کشورهای جهان معرفی شدند. راه‌آهن‌های برقی برای توسعه بسیار حیاتی بودند. قبلاً در سال 1921 ، یک برنامه استراتژیک برای برق رسانی تمام مناطق کشور تصویب شد. طبق برنامه اعلام شده، قرار بود شبکه تماس راه آهن برقی بر روی مهم ترین بزرگراه هایی که مناطق و شهرهای بزرگ صنعتی را به هم متصل می کند، کشیده شود.

قبلاً در سال 1926، بخش بیست کیلومتری جاده با شبکه برق تماسی به بهره برداری رسید. پایتخت جمهوری شوروی آذربایجان را به میادین نفتی سوراخانی متصل می کرد. در این قسمت از جریان مستقیم 1200 ولت استفاده شد. سال 1929 با راه اندازی رسمی اولین قطار الکتریکی از مسکو به میتیشچی مشخص شد. این وقایع، بدون اغراق، آغاز دوران جدیدی در تاریخ توسعه و صنعتی شدن کشور ما بود.

بعد از چند دهه، جریان متناوب جایگزین ثابت می شود. در 19 دسامبر 1955، بخش میخائیلوف - اوزرلیه راه آهن به بهره برداری رسید. طول آن 85 کیلومتر است. لکوموتیوهای این بخش با جریان متناوب تغذیه می شدندفرکانس صنعتی (50 هرتز) با ولتاژ 22000 ولت. یک سال بعد خطوط برق تماسی تا ایستگاه پاولتس 1 گسترش یافت، بنابراین طول کل این مسیر حدود 140 کیلومتر بود.

اطلاعات کلی درباره راه آهن روسیه

راه آهن فدراسیون روسیه یک موجود بزرگ است. به 17 بخش مجزا تقسیم شده است. بر اساس آخرین داده ها طول کل راه های بهره برداری شده به 86 هزار کیلومتر می رسد. در عین حال، طول راه آهن برقی کمی بیش از نیمی از این مقدار (51٪) است. هر کشوری نمی تواند به چنین شاخصی ببالد. لازم به ذکر است که سهم راه آهن برقی در روسیه بیش از هشتاد درصد از کل حمل و نقل بار و مسافر را تشکیل می دهد. این کاملا قابل درک است. پس از همه، اول از همه، بزرگراه های حمل و نقل با بارگذاری بالا برقی می شوند. علاوه بر این، برق‌دار کردن جاده‌های با ترافیک کم از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و متحمل خسارات می‌شود. دستیابی به چنین شاخص هایی تنها از طریق کار یکپارچه همه مردم امکان پذیر است. در عین حال، داشتن مهندسی مکانیک و ابزارسازی بسیار پیشرفته، صنعت برق و پتانسیل علمی توسعه یافته ضروری است.

طول کل قطعات برقی راه آهن در کشور ما تقریباً ۴۳ هزار کیلومتر است. در عین حال 18 هزار کیلومتر با جریان مستقیم تغذیه می شود. بر این اساس، 25 هزار کیلومتر باقی مانده با جریان متناوب حرکت می کند.

مزایای برق رسانی

در پس زمینه تعداد زیادی از مزایا و معایب راه آهن برقی، همه معایب به سادگی از بین می روند. اولا، میزان انتشارات مضر بسیار کمتر از لوکوموتیوهای دیزلی است. این امر تأثیر مثبتی بر محیط زیست دارد. دوم اینکه راندمان لوکوموتیو برقی بسیار بالاتر است. بنابراین هزینه حمل و نقل کالا کاهش می یابد.

از جمله راه‌آهن برقی مشکل تامین برق بنگاه‌ها و شهرک‌های صنعتی که در امتداد خط راه‌آهن و نه چندان دور از آن قرار دارند را حل می‌کند. طبق آمار سال 1975، بیش از نیمی از کل برق شبکه تماس راه‌آهن اتحاد جماهیر شوروی صرف تامین برق این تأسیسات شد که در زیرساخت‌های حمل‌ونقل گنجانده نشده است.

و این فهرست کاملی از مزایا نیست. همچنین باید گفت که راه آهن برقی دارای ظرفیت و قابلیت اطمینان بسیار بیشتری است و به شما امکان می دهد شرایط راحتی را برای جابجایی مسافران ایجاد کنید.

پستهای کششی: مفاهیم کلی

اگر ما آن را به حداقل کاهش دهیم، می توان تعریف زیر را به پست کششی ارائه داد: تاسیساتی که برای توزیع و تبدیل برق طراحی شده است. به عبارت دیگر، پست کششی یک ترانسفورماتور کاهنده است. اگر لوکوموتیو با جریان مستقیم کار کند، پست به عنوان یکسو کننده عمل می کند. برای شبکه هاجاده های برق دار در جریان متناوب، تجهیز پست های کششی در فاصله 50 تا 80 کیلومتری در کل بخش مسیر ضروری است. انتقال به جریان مستقیم مستلزم ساخت پست های پست در هر 15-20 کیلومتر است. در برخی موارد استثنایی، این مسافت ممکن است به 5 کیلومتر کاهش یابد (در بزرگراه های به خصوص شلوغ).

مترو از نوع خاصی از پست های کششی استفاده می کند. دستگاه هایی از این نوع AC را به DC تبدیل نمی کنند، بلکه فقط ولتاژ DC را کاهش می دهند.

طراحی بلوک پست های کششی

واحدهای پست کششی مجموعه ای از سلول ها، پانل ها و کابینت ها هستند. این عناصر بر روی قاب‌ها نصب می‌شوند و توسط شبکه‌ای از سیم‌ها (هم سیم برق و هم سیم کنترل) به هم متصل می‌شوند.

دو نوع بلوک وجود دارد. در برخی از بلوک ها، همه عناصر بر روی یک قاب نصب می شوند، در برخی دیگر، هر عنصر در یک ظرف مهر و موم شده قرار می گیرد. بلوک های نوع اول برای نصب در ساختمان ها در نظر گرفته شده اند. بلوک های نوع دوم در امتداد خط راه آهن در هوای آزاد نصب می شوند.

تماس با شبکه

شبکه تماس یک ساختار مهندسی بسیار پیچیده است. این شامل عناصر بسیاری است: خود سیم، کابل (حامل)، قطب های انتقال قدرت، میله های عرضی سفت و انعطاف پذیر… الزامات بسیار سختگیرانه ای بر سیستم تعلیق اعمال می شود. اگر با آنها مطابقت نداشته باشد، جریان به طور متناوب گرفته می شود، که اجازه نمی دهد لوکوموتیو در حالت عادی کار کند و ممکن است منجر به اضطراری شود. ارتفاع و نیروی کشش به شدت تنظیم شده استسیم ها، حداکثر انحنای مجاز، دهانه ها و غیره. در کشور ما لکوموتیوها هم با جریان مستقیم و هم با جریان متناوب کار می کنند. این البته تا حدودی تامین برق راه آهن های برقی را پیچیده می کند. هر کدام از این سیستم ها مزایا و معایب خاص خود را دارند.

ساخت یک قایق ساده

در واقع یک سیستم تعلیق تماسی ساده سیمی است که به تکیه گاه ها متصل می شود. فاصله بین این تکیه گاه ها معمولا 30-40 متر است. چنین طرحی تنها در بخش هایی از جاده ها که تردد با سرعت بالا مجاز نیست (پل ها، تونل ها) و همچنین در خطوط برق ترالی باس و تراموا قابل قبول است.

مزایای شبکه تماس با جریان مستقیم

در مقایسه با شبکه تماس با جریان متناوب، شبکه تماس با جریان مستقیم دارای تعدادی مزیت است. در میان آنها، به ویژه لازم است که امکان استفاده از آن برای لوکوموتیوهایی با طراحی نسبتا ساده و وزن کم لغو شود. علاوه بر این، در چنین سیستم هایی هیچ تاثیری از ولتاژ اعمال شده به شبکه تماس وجود ندارد. مهمترین مزیت سطح بالاتر ایمنی عملیاتی در مقایسه با سیستم های AC است.

معایب شبکه تماس DC

عیب اصلی چنین سیستم های منبع تغذیه برای راه آهن برقی هزینه بالای آنهاست. پس از همه، ساخت آنها نیاز به تعلیق پیچیده تر و گران قیمت دارد. سیم کشی مسیسطح مقطع بسیار بزرگتری دارد که هزینه پروژه را نیز به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. یک نقطه ضعف مهم فاصله نسبتاً ناچیز بین پست های کششی در راه آهن برقی در مقایسه با شبکه های تماس با جریان متناوب است. به طور متوسط، از 15 (در مناطق با حداکثر تردد قطار) تا 20 کیلومتر متغیر است. از جمله اینکه جریان های مستقیم باعث پیدایش جریان های به اصطلاح سرگردان می شود که منجر به ظهور و تخریب سریع سازه ها و تکیه گاه های فولادی در اثر خوردگی می شود.

شرایط آموزشی برای پرسنل خدمات رسانی سیستم های منبع تغذیه

قبل از اینکه کارگر مجاز به تعمیر و نگهداری خطوط انتقال راه آهن برقی باشد، باید آموزش های ویژه ای را ببیند. و این نه تنها در مورد افرادی که مستقیماً با بخش الکتریکی کار می کنند، بلکه در مورد قفل سازها و نصابانی که به کل ساختار خطوط انتقال و پشتیبانی آنها خدمات می دهند نیز صدق می کند. همه پرسنل ملزم به گذراندن آزمون دانش و تایید سطح صلاحیت خود هستند.

نتیجه گیری

ظهور راه آهن برقی نشان دهنده رشد سریع صنعت به دلیل تشدید ترافیک و افزایش گردش حمل و نقل است. افزایش قابل توجه حجم کالاهای حمل شده توسط یک لوکوموتیو امکان پذیر شد.

علاوه بر این، تعدادی از مشکلات را حل کرد. بنابراین، لوکوموتیوهای دیزلی معمولی اغلب در دماهای پایین خراب می شوند.لوکوموتیو برقی در هر شرایط آب و هوایی قابل اعتماد کار می کند. این امر به نوبه خود پیش نیازهای توسعه فعال مناطق شمالی و خاور دور کشورمان را ایجاد کرد.