Kilometrejä junaa kartalla. Huomautuksia rautatieliikenteestä: rautateiden sähköistöstä Neuvostoliitossa ja virtatyypeistä kontaktiverkoissa - yelkz

Venäjän federaation rautatieverkko on melko laaja. Se koostuu useista JSC Russian Railwaysin omistamista moottoriteiden osuuksista. Samaan aikaan kaikki alueelliset tiet ovat muodollisesti Venäjän rautateiden haaroja, kun taas yritys itse toimii monopolina Venäjällä:

Tie kulkee Irkutskin ja Chitan alueiden sekä Burjatian ja Sakha-Jakutian tasavaltojen läpi. Valtatien pituus on 3848 km.

Tie kulkee kahta rinnakkaista leveyssuuntaa pitkin: Moskova - Nižni Novgorod - Kirov ja Moskova - Kazan - Jekaterinburg, joita yhdistävät kallioraketit. Tie yhdistää Venäjän Keski-, Luoteis- ja Pohjoisalueet Volgan alueelle, Uralille ja Siperiaan. Gorkin tie rajoittuu rautateiden: Moskova (st.Petushki ja Cherusti), Sverdlovsk (st. Cheptsa, Druzhinino), Pohjoinen (st. Novki, Susolovka, Svecha), Kuibyshevskaya (st. Krasny Uzel, Tsilna). Tien kokonaispituus on 12 066 km. Pääradan pituus on 7987 km.

Rautatie kulkee Venäjän federaation viiden osakokonaisuuden - Primorskin ja Habarovskin alueiden, Amurin ja juutalaisten autonomisten alueiden sekä Sahan tasavallan (Jakutia) - alueen läpi. Sen palvelualueeseen kuuluvat myös Magadanin, Sahalinin, Kamtšatkan alueet ja Chukotka - yli 40 % Venäjän alueesta. Käyttöpituus - 5986 km.

Trans-Baikal-rautatie kulkee Kaakkois-Venäjällä Trans-Baikal-alueen ja Amurin alueen poikki, sijaitsee lähellä Kiinan rajaa ja sillä on Venäjän ainoa suora maarajan rautatien ylityspaikka Zabaikalskin aseman kautta. Käyttöpituus - 3370 km.

Länsi-Siperian rautatie kulkee Omskin, Novosibirskin, Kemerovon, Tomskin alueiden, Altain alueen ja osittain Kazakstanin tasavallan läpi. Valtatien päälinjojen käyttöpituus on 8986 km, käyttöpituus 5602 km.

Tie toimii erityisissä geopoliittisissa olosuhteissa. Lyhin tie Venäjän keskustasta Länsi-Euroopan maihin kulkee Kaliningradin kautta. Tiellä ei ole yhteisiä rajoja Venäjän rautateiden kanssa. Valtatien käyttöpituus on 1100 kilometriä, päälinjojen pituus yli 900 kilometriä.

Valtatie kulkee neljän suuren alueen läpi - Kemerovon alueen, Hakassian, Irkutskin alueen ja Krasnojarskin alueen yhdistäen Trans-Siperian ja Etelä-Siperian rautatiet. Kuvaannollisesti sanottuna tämä on silta Venäjän eurooppalaisen osan, sen Kaukoidän ja Aasian välillä. Krasnojarskin tien käyttöpituus on 3160 km. Kokonaispituus on 4544 kilometriä.

Rautatie ulottuu Moskovan alueelta Uralin juurelle yhdistäen Venäjän federaation keskustan ja länsiosan suuriin Uralin, Siperian, Kazakstanin ja Keski-Aasian sosioekonomisiin alueisiin. Tie koostuu kahdesta lähes yhdensuuntaisesta linjasta, jotka kulkevat lännestä itään: Kustarevka - Inza - Uljanovsk ja Ryazhsk - Samara, jotka yhdistetään Chishma-asemalla muodostaen kaksiraiteisen linjan, joka päättyy Ural-vuorten kannuksiin. Kaksi muuta linjaa Ruzaevka - Penza - Rtishchevo ja Uljanovsk - Syzran - Saratov kulkevat pohjoisesta etelään.

Nykyisten rajojen sisällä Moskovan rautatie perustettiin vuonna 1959 kuuden tien täydellisen ja osittaisen yhdistämisen seurauksena: Moskova-Rjazan, Moskova-Kursk-Donbass, Moskova-Okruzhnaja, Moskova-Kiova, Kalinin ja Severnaja. Käyttöönoton pituus on 13 000 km ja käyttöpituus 8 800 km.

Oktjabrskaja-valtatie kulkee yhdentoista Venäjän federaation alamaan alueen läpi - Leningradin, Pihkovan, Novgorodin, Vologdan, Murmanskin, Tverin, Moskovan, Jaroslavlin alueet, Moskovan ja Pietarin sekä Karjalan tasavallan. Käyttöpituus - 10143 km.

Volgan (Ryazan-Ural) rautatie sijaitsee Venäjän Euroopan osan kaakkoisosassa Ala-Volgan alueella ja Donin keskijuoksulla ja kattaa Saratovin, Volgogradin ja Astrahanin alueiden sekä useita asemat sijaitsevat Rostovin, Samaran alueilla ja Kazakstanissa. Tien pituus on 4191 km.

Valtatie yhdistää Venäjän Euroopan ja Aasian osien, ulottuu lännestä itään puolitoista tuhatta kilometriä ja ylittää napapiirin pohjoisessa. Kulkee Nižni Tagilin, Permin, Jekaterinburgin, Surgutin, Tyumenin kautta. Se palvelee myös Hanti-Mansiyskin ja Jamalo-Nenetsien autonomisia alueita. Käyttöpituus - 7154 km. Käyttöönoton pituus on 13 853 km.

Valtatie on peräisin Venäjän keskustasta ja ulottuu kauas maan pohjoisosaan. Suurin osa pohjoisesta rautateestä liikennöi Kaukopohjolan ja arktisen alueen ankarissa olosuhteissa. Käyttöönoton pituus on 8500 kilometriä.

Tien palvelualueella on 11 Eteläisen liittovaltiopiirin Venäjän federaation subjektia, se rajoittuu suoraan Ukrainaan, Georgiaan ja Azerbaidžaniin. Valtatien käyttöpituus on 6358 km.

Kaakkoisrautatiellä on keskeinen asema rautatieverkossa ja se yhdistää itäiset alueet ja Uralin keskustaan ​​sekä pohjoisen, luoteen ja keskustan alueet Pohjois-Kaukasiaan, Ukrainaan ja Transkaukasian osavaltioihin . Kaakkoistie rajoittuu Moskovan, Kuibyshevin, Pohjois-Kaukasian ja Etelä-Ukrainan rautateiden kanssa. Käyttöpituus - 4189 km.

Etelä-Uralin rautatie sijaitsee kahdessa osassa maailmaa - Euroopan ja Aasian risteyksessä. Se sisältää Tšeljabinskin, Kurganin, Orenburgin ja Kartalinskyn haarat. Useat moottoritien rautatielinjat kulkevat Kazakstanin alueen läpi. Kaakkoistie rajoittuu Moskovan, Kuibyshevin, Pohjois-Kaukasian ja Etelä-Ukrainan rautateiden kanssa. Käyttöpituus - 4189 km. Käyttöpituus on yli 8000 km.

Rautateiden sähköistys

Rautateiden sähköistys- joukko toimenpiteitä, jotka suoritetaan rautatieosuudella sähköisen liikkuvan kaluston käyttämiseksi sillä: sähköveturit , sähköosat tai sähköjunat.

Sähkövetureita käytetään junien vetoon sähköistetyillä rautatieosuuksilla. Esikaupunkiliikenteessä käytetään sähköosia tai sähköjunia.

sähköistysjärjestelmät

Sähköistysjärjestelmät voidaan luokitella:

• näkemällä johtimia :
  • kosketinjousituksella
  • kontaktikiskolla
• jännitteen mukaan
• virran tyypin mukaan:
  • vaihtovirta
    • nykyinen taajuus
    • vaiheiden lukumäärä

Käytä yleensä tasavirtaa (=) tai yksivaiheista vaihtovirtaa (~). Tässä tapauksessa kiskorata toimii yhtenä johtimista.

Kolmivaihevirran käyttö edellyttää vähintään kahden ajojohtimen ripustamista, jotka eivät saa koskea missään olosuhteissa (kuten johdinautossa), joten tämä järjestelmä ei juurtunut ensisijaisesti virranoton vaikeuden takia suurilla nopeuksilla. .

Tasavirtaa käytettäessä verkon jännite saadaan tarpeeksi alhaiseksi, jotta sähkömoottorit voidaan käynnistää suoraan. Vaihtovirtaa käytettäessä valitaan paljon suurempi jännite, koska sähköveturissa jännitettä voidaan helposti alentaa käyttämällä muuntaja.

DC-järjestelmä

Tässä järjestelmässä DC-ajomoottorit syötetään suoraan kosketusverkosta. Säätö suoritetaan kytkemällä vastukset, järjestämällä moottoreita uudelleen ja heikentämällä viritystä. Viime vuosikymmeninä pulssisäätö on yleistynyt, mikä mahdollistaa vastusten energiahäviöiden välttämisen.

Apusähkömoottorit (kompressorikäyttö, puhaltimet jne.) saavat yleensä myös virran suoraan kontaktiverkosta, joten ne osoittautuvat erittäin suuriksi ja painaviksi. Joissakin tapauksissa käytetään pyöriviä tai staattisia muuntimia niiden virransyöttöön (esimerkiksi sähköjunissa ER2T , ED4M , ET2M käytetään moottorigeneraattoria, joka muuntaa 3000 V:n tasavirran kolmivaiheiseksi 220 V 50 Hz).

Käytössä Venäjän rautatiet ja entisen Neuvostoliiton maat sähköistettiin osia pitkin DC-järjestelmä, nyt he käyttävät pääasiassa jännitettä = 3000 V (vanhoissa osissa - = 1500 V). 70-luvun alussa Neuvostoliitto päällä Transkaukasian rautatie käytännön tutkimuksia suoritettiin sähköistysmahdollisuudella tasavirralla, jonka jännite on = 6000 V, mutta jatkossa kaikki uudet osat sähköistettiin korkeamman jännitteen vaihtovirralla.

Veturin sähkölaitteiden yksinkertaisuus, alhainen ominaispaino ja korkea hyötysuhde johtivat tämän järjestelmän laajaan käyttöön sähköistyksen alkuvaiheessa.

Tämän järjestelmän haittana on kontaktiverkon suhteellisen alhainen jännite, joten saman tehon siirtämiseen tarvitaan enemmän virtaa korkeampijännitejärjestelmiin verrattuna. Tämä pakottaa:

• käytä suurempaa ajo- ja syöttökaapeleiden kokonaispoikkileikkausta;
• lisätä kosketusaluetta virroitin sähköveturi lisäämällä johtimien lukumäärää kosketusverkon jousituksessa 2 tai jopa 3:een (esimerkiksi hisseissä);
• pienentää ajoasemien välisiä etäisyyksiä minimoidakseen johtojen virtahäviöt, mikä lisäksi johtaa itse sähköistyksen ja järjestelmän ylläpidon kustannusten nousuun (vaikka sähköasemat ovat automatisoituja, ne vaativat huoltoa). Etäisyys sähköasemien välillä vilkkailla alueilla, etenkin vaikeissa vuoristo-olosuhteissa, voi olla vain muutama kilometri.

Raitiovaunut, johdinautot käyttävät tasajännitettä = 550 (600) V, metro = 750 (825) V.

Alennettu taajuus AC-järjestelmä

Useissa Euroopan maissa (Saksa, Sveitsi jne.) käytetään yksivaiheista 15 kV 16⅔ Hz vaihtovirtajärjestelmää ja USA:ssa vanhoilla linjoilla 11 kV 25 Hz. Alennettu taajuus mahdollistaa AC-kollektorimoottoreiden käytön. Moottorit syötetään muuntajan toisiokäämistä ilman muuntajia. Apusähkömoottorit (kompressorille, puhaltimille jne.) ovat myös yleensä keräilijöitä, jotka saavat tehonsa erillisestä muuntajakäämityksestä.

Järjestelmän haittapuolena on tarve muuntaa sähköasemien virran taajuutta tai erillisten voimalaitosten rakentaminen rautateitä varten.

Virtataajuus AC-järjestelmä

Teollisuuden taajuusvirran käyttö on taloudellisinta, mutta sen toteuttaminen on kohdannut monia vaikeuksia. Aluksi käytettiin kollektori-AC-moottoreita, jotka muuntavat moottorigeneraattoreita (yksivaiheinen tahdistusmoottori plus tasavirtageneraattori, josta tasavirtamoottorit työskentelivät), pyöriviä taajuusmuuttajia (joka antoi virran asynkronisille vetomoottoreille). Teollisuustaajuusvirralla toimivat kollektorisähkömoottorit eivät toimineet hyvin, ja pyörivät muuntimet olivat liian raskaita ja epätaloudellisia.

Teollisen taajuuden (25 kV 50 Hz) yksivaihevirtajärjestelmää alettiin käyttää laajalti vasta sen luomisen jälkeen. Ranska 1950-luvulla sähköveturit staattisilla elohopeatasasuuntaajilla ( ignitronit; myöhemmin ne korvattiin nykyaikaisemmilla piitasasuuntaajilla - ympäristöllisistä ja taloudellisista syistä); sitten tämä järjestelmä levisi moniin muihin maihin (mukaan lukien Neuvostoliitto).

Tasasuunnattaessa yksivaihevirtaa tulos ei ole tasavirta, vaan sykkivä siksi käytetään erityisiä sykkiviä virtamoottoreita, ja piiri sisältää tasoitusreaktoreita (kuristin), jotka vähentävät virran aaltoilua, ja jatkuvan herätteen vaimennusvastuksia, jotka on kytketty rinnan moottoreiden virityskäämien kanssa ja jotka kulkevat sykkivän virran vaihtokomponentin läpi, mikä aiheuttaa vain käämin tarpeetonta kuumenemista.

Apukoneiden ohjaamiseen käytetään joko sykkiviä virtamoottoreita, jotka saavat voimansa erillisestä muuntajakäämityksestä (apukäämitys) tasasuuntaajan kautta, tai teollisia asynkronisia sähkömoottoreita, jotka saavat voimansa vaiheenjakajalla (tämä kaavio oli yleinen ranskalaisissa ja amerikkalaisissa sähkövetureissa ja ne siirrettiin Neuvostoliiton ) tai vaiheensiirtokondensaattoreihin (käytettiin erityisesti venäläisissä sähkövetureissa VL65 , EP1 , 2ES5K).

Järjestelmän haittoja ovat merkittävät sähkömagneettiset häiriöt viestintälinjoille sekä ulkoisen tehojärjestelmän vaiheiden epätasainen kuormitus. Vaiheiden kuormituksen yhtenäisyyden lisäämiseksi kontaktiverkossa vuorottelevat eri vaiheiset osat; Niiden väliin on järjestetty neutraaleja osia - lyhyitä, useita satoja metrejä pitkiä kontaktiverkoston osia, jotka liikkuva kalusto ohittaa moottorit sammutettuina, inertialla. Ne on valmistettu siten, että virroitti ei muodosta siltaa korkean lineaarisen (vaiheiden välisen) jännitteen alaisten osien välistä rakoa siirtymähetkellä johdosta johdolle. Pysähdyttäessä nollaliittimeen, siihen on mahdollista syöttää jännitettä kosketusverkon etummaisesta osasta radan varrella.

Venäjän rautatiet ja entisen Neuvostoliiton maat, sähköistetty AC järjestelmä käyttää jännite ~25 kV(eli ~25000 V) taajuudella 50 Hz.

Virtalähdejärjestelmien telakointi

Eri virtajärjestelmien sähköveturit telakointiasemalla

Kaksijärjestelmäinen sähköveturi VL82M

Erilaiset virtalähdejärjestelmät aiheuttivat telakointipisteiden syntymisen (virran, jännitteen, virran taajuuden järjestelmät). Samalla nousi esiin useita vaihtoehtoja tällaisten pisteiden kautta tapahtuvan liikenteen järjestämisen ratkaisemiseksi. Kolme pääaluetta on tunnistettu.

Yksi Venäjän rautatieliikenteen piirteistä on sähköistettujen teiden korkea osuus. Sähköistettujen moottoriteiden pituudella mitattuna vuoden 2014 lopussa Venäjä on maailman ensimmäisellä sijalla - 43,4 tuhatta km (Kiina 2. - 38,5 tuhat km) - noin puolet yleisistä teistä. No, se, että monet moottoritiet on sähköistetty, ei yleensä ole salaisuus kenellekään, mutta se, että kontaktiverkoissa käytetään erilaisia ​​virtoja, on monille yllättävää. Tosiasia on kuitenkin, että kosketusverkoissa käytetään joko tasavirtaa, jonka nimellisjännite on 3 kV, tai vaihtovirtaa, yksivaiheista teollista taajuutta 50 Hz ja nimellisjännitettä 25 kV. En ajatellut tätä itse pitkään - huomasin, kun sain kolmannen sähköturvallisuusryhmän (työ Venäjän rautatieyhtiöön liittyvässä toimistossa pakotti minut jotenkin syventymään ja ymmärtämään). No, yleisesti ottaen piti pitkään tätä tosiasiaa ("on vakio 3 kV, on muutos 25 kV / 50 Hz") itsestäänselvyytenä - "koska se on historiallisesti hyväksytty". Ja vielä jonkin aikaa halusin syventyä kysymykseen ja jotenkin selvittää se - miksi se todella on niin.

Haluan tehdä varauksen heti - en kaivaudu kovin syvälle virtalähteen fysiikkaan, rajoittuen joihinkin yleisiin lauseisiin ja liioittelen jossain tarkoituksella. Joskus minulle sanotaan, että yksinkertaistan - mutta asiantuntijat lukevat ja ymmärtävät, että "kaikki on pielessä". Olen tietoinen tästä, mutta asiantuntijat tietävät jo mistä kirjoitan - eivätkä he todennäköisesti opi mitään uutta itselleen.

Joten itse asiassa meidän pitäisi aloittaa siitä, että ensimmäistä kertaa sähkön käyttöä junien vetovoiman lähteenä esiteltiin Berliinin teollisuusnäyttelyssä vuonna 1879, jossa esiteltiin sähköratamalli. Juna, joka koostui 2,2 kW veturista ja kolmesta vaunusta, joihin kuhunkin mahtui 6 matkustajaa, kulki alle 300 metrin pituisella osuudella 7 km/h nopeudella. Uuden tyyppisen vetovoiman luojat olivat kuuluisa saksalainen tiedemies, keksijä ja teollisuusmies Ernst Werner von Siemens (Werner von Siemens, 1816-1892) ja insinööri Halske. 1900-luvun alkuun mennessä sähkövedon tehokkuudesta ei ollut epäilystäkään. Lyhyessä ajassa toteutettiin useita rautateiden sähköistysprojekteja eri maissa. Ensimmäisessä vaiheessa sähköistystä käytettiin vuoristoalueilla raskaan profiilin radoilla, joissa oli paljon tunneleita, sekä esikaupunkialueilla, ts. niillä alueilla, joilla sähkövedon edut olivat ilmeisiä.

Neuvostoliiton ensimmäinen sähköistetty rautatie avattiin 6. heinäkuuta 1926 Baku-Sabunchi-Surakhani-osuudella.

Näin ollen sähköistyksen käyttökohteita on kaksi: esikaupunkiliikenne ja vuoristotie. Haluaisin puhua esikaupunkiviestinnästä (sähköjunien olemuksesta) erikseen, mutta toistaiseksi on vain huomattava, että pelkkä esikaupunkijunaviestintä sähköistyksen kannalta oli etusijalla Neuvostoliitossa (Venäjän valtakunnassa he eivät onnistuneet tuo tämä projekti mieleen - ensimmäinen maailmansota ja vallankumous puuttuivat), Neuvostoliitossa se otettiin käyttöön suuressa mittakaavassa (GOELRO-suunnitelma tietysti auttoi tässä paljon) - sähköjunat alkoivat korvata höyrykäyttöistä esikaupunkia junat.

Tehonsyöttöjärjestelmäksi valittiin DC-järjestelmä nimellisjännitteellä 1500 V. Tasavirtajärjestelmä valittiin, koska yksivaiheisella vaihtovirralla tarvittaisiin raskaampia ja kalliimpia autoja johtuen muuntajien asentamisesta. Lisäksi DC-ajomoottoreilla on muiden tekijöiden pysyessä suurempi vääntömomentti ja ne sopivat paremmin käynnistykseen kuin yksivaihevirtamoottoreissa. Tämä on erityisen tärkeää autoille, jotka liikennöivät esikaupunkialueilla, joissa on paljon pysähdyspaikkoja ja joissa liikkeellelähtö edellyttää suurta kiihtyvyyttä. 1500 V:n jännite valittiin siksi, että kontaktiverkkoon tarvitaan paljon vähemmän kuparia verrattuna 600-800 V järjestelmään (käytetään raitiovaunujen ja johdinautojen sähköistykseen). Samalla tuli mahdolliseksi luoda luotettavia sähkölaitteita autolle, jota ei tuolloin voinut odottaa 3000 V:n jännitteellä (ensimmäiset 3000 V:n tasavirralla sähköistetyt esikaupunkilinjat ilmestyivät vasta vuonna 1937, mutta myöhemmin kaikki jo rakennetut johdot siirrettiin sellaiseen jännitteeseen).

Sähköjunat C - ensimmäinen Neuvostoliiton junien perhe, jota on valmistettu vuodesta 1929

Samanaikaisesti esikaupunkiviestinnän kehityksen kanssa vuosina 1932-1933. sähköveto otettiin käyttöön Khashuri-Zestaponi-pääradalla (63 km) raskaalla Suramin solalla. Täällä, toisin kuin Moskovassa ja Bakussa, rahti- ja matkustajaliikenteessä käytettiin sähkövetoa. Ensimmäistä kertaa sähköveturit alkoivat toimia Neuvostoliiton rautateillä (itse asiassa sovelluspaikalla niitä alettiin kutsua "Surami-sähkövetureiksi" tai "tai Surami-tyyppisiksi sähkövetureiksi"):

sähköveturi C (Surami) - amerikkalaisten General Electricin Neuvostoliitolle rakentaman Suram-sähköveturien ryhmän esi-isä

Kaikkien Surami-tyyppisten sähköveturien pääominaisuus oli siirtymälavat korin päissä, mikä tuolloin olemassa olevien standardien mukaan oli pakollinen kaikille sähkövetureille, joissa oli sähkölaitteita CME:n toimintaan. Veturin miehistöosa koostuu kahdesta nivelletystä kolmiakselisesta telistä (aksiaalikaava 0-3 0-0 + 0-3 0-0). Vaunutyyppinen kori kantavalla päärungolla. Jousijousitus valmistetaan pääasiassa lehtijousista. Vetomoottorin jousitus - tuki-aksiaalinen.

sähköveturi С С (Neuvostoliiton Suramsky) - ensimmäinen tasavirtasähköveturi, joka rakennettiin Neuvostoliitossa GE:n lisenssillä

Ja tässä meidän on tehtävä tärkeä huomautus. Toisin kuin höyryveturit, joiden moottori on höyrykone, seuraavien sukupolvien rautatieliikenne alettiin käyttää sähkömoottoreilla: ns. TED:illä (vetomoottorit) - monille se ei muuten ole itsestään selvää että TEDiä käytetään sekä sähkövetureissa / sähköjunissa että dieselvetureissa (jälkimmäiset yksinkertaisesti syöttävät TED:itä veturiin sijoitetulla dieselgeneraattorilla). Joten rautateiden sähköistyksen kynnyksellä käytettiin vain tasavirta-TED:iä. Tämä johtuu niiden suunnitteluominaisuuksista, kyvystä säädellä nopeutta ja vääntömomenttia laajalla alueella melko yksinkertaisin keinoin, kyvystä työskennellä ylikuormituksen kanssa jne. Teknisesti ottaen tasavirtamoottoreiden sähkömekaaniset ominaisuudet ovat ihanteellisia vetotarkoituksiin. AC-moottoreilla (asynkronisilla, synkronisilla) on sellaiset ominaisuudet, että ilman erityisiä säätökeinoja niiden käyttö sähkövetoon tulee mahdottomaksi. Tällaisia ​​säätökeinoja ei ollut sähköistyksen alkuvaiheessa, ja siksi ajovoimansyöttöjärjestelmissä käytettiin luonnollisesti tasavirtaa. Rakennettiin vetovoima-asemia, joiden tarkoituksena on alentaa syöttöverkon vaihtojännite vaadittuun arvoon ja korjata se, ts. muuntaminen vakioksi.

VL19 - ensimmäinen massatuotantona valmistettu sähköveturi, jonka suunnittelu luotiin Neuvostoliitossa

Mutta tasavirtakosketinverkon käyttö loi toisen ongelman - suuren kuparin kulutuksen kontaktiverkossa (verrattuna vaihtovirtaan), koska suuren tehon (teho on yhtä suuri kuin virran ja jännitteen tulo) siirtämiseksi jatkuva jännite, on tarpeen tarjota suuri virranvoimakkuus, eli tarvitset enemmän lankaa ja suuremman poikkileikkauksen (jännite on muuttumaton - sinun on alennettava vastusta).

VL22M - ensimmäinen Neuvostoliiton laajamittainen sähköveturi ja viimeinen Surami-veturien edustaja

Vielä 1920-luvun lopulla, kun he olivat juuri alkaneet sähköistää Suramsky-solaa, monet asiantuntijat tiesivät hyvin, että tulevaisuudessa sähköinen veto tasavirralla nimellisjännitteellä 3 kV ei ratkaisisi järkevästi kysymystä kantokyvyn lisäämisestä. linjat lisäämällä junien painoa ja nopeutta. Yksinkertaisimmat laskelmat osoittivat, että kun 10 000 tonnia painavaa junaa ajetaan 10 ‰ nousulla 50 km/h nopeudella, sähkövetureiden vetovirta olisi yli 6000 A. Tämä edellyttäisi 10 ‰:n nousua 50 km/h nopeudella. ajolangat sekä ajoasemien tiheämpi sijainti. Verrattaessa noin kahtasadaa vaihtoehtoa virran- ja jännitearvojen yhdistelmille, päätettiin, että paras vaihtoehto on sähköistys tasa- tai vaihtovirralla (50 Hz) 20 kV:n jännitteellä. Ensimmäistä järjestelmää ei tuolloin testattu missään päin maailmaa, ja toista, vaikkakin hyvin vähän, tutkittiin. Siksi ensimmäisessä rautateiden sähköistämiskonferenssissa päätettiin rakentaa kokeellinen osa, joka on sähköistetty vaihtovirralla (50 Hz), jonka jännite on 20 kV. Testausta varten vaadittiin sähköveturi, joka paljastaisi vaihtovirtasähkövetureiden edut ja haitat normaalikäytössä.

Sähköveturi OR22 - ensimmäinen vaihtovirtasähköveturi Neuvostoliitossa

Vuonna 1938 luotiin OR22-sähköveturi (yksivaiheinen elohopeatasasuuntaajalla, 22 - kuorma pyöräkerroista kiskoilla, tonneina). Sähköveturin kytkentäkaavio (muuntaja-tasasuuntaaja-TED, eli jännitteen säätö matalalla puolella) osoittautui niin onnistuneeksi, että sitä käytettiin suurimman osan Neuvostoliiton vaihtovirtasähkövetureiden suunnittelussa. Tässä mallissa testattiin monia muita ideoita, jotka sitten ilmentyivät myöhemmissä projekteissa, mutta valitettavasti sota puuttui edelleen. Koekone purettiin, sen tasasuuntaajaa käytettiin DC-vetoasemalla. Ja he palasivat AC-sähkövetureiden ideoihin vasta vuonna 1954 NO (tai VL61) sarjalla jo Novocherkasskin sähköveturitehtaalla.

VL61 (tammikuuhun 1963 asti - N-O - Novocherkassk Single-Phase) - ensimmäinen Neuvostoliiton sarja AC-sähköveturi

Kokeellinen paikka Ozherelye - Mikhailov - Pavelets oli ensimmäinen, joka sähköistettiin vaihtovirralla (jännite 20 kV) vuosina 1955-1956. Testauksen jälkeen jännite päätettiin nostaa 25 kV:iin. Moskovan rautatien Ozherelye - Pavelets-vaihtovirtasähkövoiman kokeellisen osan toiminnan tulokset mahdollistivat tämän vaihtovirtajärjestelmän suosittelemisen laajamittaiseen käyttöön Neuvostoliiton rautateillä (Neuvostoliiton ministerineuvoston asetus nro 1106, 3. lokakuuta 1958). Vuodesta 1959 lähtien 25 kV vaihtovirtaa alettiin ottaa käyttöön pitkillä osuuksilla, joilla vaadittiin sähköistystä, mutta lähistöllä ei ollut tasavirtaalueita.

Sähköveturi F - AC-sähköveturi, rakennettu Ranskassa Neuvostoliiton tilauksesta

Vuosina 1950-1955. ensimmäinen, vielä varovainen, sähköistysalueen laajentaminen alkoi. Alkoi siirtyminen 1500 V:sta 3000 V:iin kaikissa esikaupunkien solmukohdissa, esikaupunkien solmukohtien jatkokehitys, sähköistettyjen ratojen pidentäminen viereisiin aluekeskuksiin ottamalla käyttöön sähköveturien veto matkustaja- ja tavarajunissa. Sähköistyksen "saaret" ilmestyivät Riikaan, Kuibyshevissä, Länsi-Siperiassa, Kiovassa. Vuodesta 1956 (jolloin) alkoi Neuvostoliiton rautateiden massasähköistämisen uusi vaihe, joka nosti nopeasti sähkö- ja dieselvoiman 15 prosentin osuudesta liikenteessä vuonna 1955 85 prosentin osuuteen vuonna 1965. Massasähköistys tapahtui pääasiassa jo vakiintuneella tasavirralla, jonka jännite oli 3000 V, vaikka jossain vaihtovirtaa 50 Hz:n taajuudella ja 25 kV jännitteellä oli jo otettu käyttöön. Samanaikaisesti vaihtovirtaratojen verkon kehittämisen kanssa toteutettiin vaihtovirtakulkuneuvon kehittäminen. Näin ollen ensimmäiset vaihtovirtasähköjunat ER7 ja ER9 aloittivat liikennöinnin vuonna 1962, ja Krasnojarskin rautateille ostettiin vuonna 1959 ranskalaisia ​​F-tyypin sähkövetureita, koska Neuvostoliiton vaihtovirtasähköveturien (VL60 ja VL80) tuotanto viivästyi.

VL60 (tammikuuhun 1963 asti - N6O, - Novocherkassk 6-akselinen yksivaiheinen) - ensimmäinen Neuvostoliiton tärkein AC-sähköveturi, joka käynnistettiin laajamittaiseen tuotantoon.

Yleensä aiemmin käyttöön otetut johdot sähköistettiin tasavirralla - myöhemmin johdot jo sähköistettiin vaihtovirralla. Myös 90-/2000-luvuilla tapahtui laajamittainen useiden linjojen siirto tasavirrasta vaihtovirtaan. Keskustelu järjestelmien eduista ei ole pysähtynyt tähän asti. Vaihtovirran käyttöönoton kynnyksellä uskottiin, että tämä virtalähdejärjestelmä oli taloudellisempi, mutta nyt ei ole yksiselitteistä ratkaisua:
- DC-liikkuva kalusto on puolitoista kertaa halvempi
- EPS:n ominaiskulutus mäkisellä profiililla, tyypillinen suurimmalle osalle maata, on 30 % pienempi.
Nykyään uusia sähköistyslinjoja rakennetaan tavalla tai toisella vain vaihtovirralla, ja osa vanhoistakin muutetaan tasavirrasta vaihtovirtaan. Ainoa tapaus Neuvostoliiton ja Venäjän rautateiden sähköistyksen historiassa, kun osa vaihdettiin vaihtovirrasta tasavirtaan, tapahtui vuonna 1989 Moskovan rautatien Paveletsky-suunnassa. Rybnoe - Uzunovo -osuuden tasavirtasähköistyksen jälkeen Ozherelye - Uzunovo -osio (sama historiallisesti ensimmäinen vaihtovirtaverkko) vaihdettiin vaihtovirrasta tasavirtaan:

kaksoisveljet: veturi VL10 (DC) ja VL80 (AC)

Muuten, nyt on suuntaus kohti luotettavampien ja taloudellisempien asynkronisten TED:ien käyttöönottoa (ne asennetaan uuden sukupolven vetureihin EP20, ES10, 2TE25A). Joten hyvin kaukaisessa tulevaisuudessa, siirtymisen vuoksi sellaisiin TED:iin, tasavirta voidaan hylätä kokonaan. Toistaiseksi molempia virtatyyppejä on käytetty täydellisesti:

4ES5K "Ermak" (vaihtovirta) ja 3ES4K "Donchak" (tasavirta)

Jäljelle jää viimeinen kysymys. Erilaiset virtalähdejärjestelmät aiheuttivat telakointipisteiden syntymisen (virran, jännitteen, virran taajuuden järjestelmät). Samalla nousi esiin useita vaihtoehtoja tällaisten pisteiden kautta tapahtuvan liikenteen järjestämisen ratkaisemiseksi. Kolme pääaluetta on noussut esiin:
1) Telakointiaseman varustelu kytkimillä, jotka mahdollistavat yhden tai toisen tyyppisen virran syöttämisen kosketusverkon tiettyihin osiin. Esimerkiksi juna saapuu tasavirtasähköveturilla, jonka jälkeen tämä sähköveturi irrotetaan ja lähtee kierrätysvarastoon tai veturien umpikujaan asettumaan. Tämän radan kontaktiverkko on kytketty vaihtovirtaan, vaihtovirtasähköveturi ajaa täällä ja ajaa junaa eteenpäin. Tämän menetelmän haittapuolena on sähköistyksen ja tehonsyöttölaitteiden ylläpidon kustannusten nousu, joka vaatii myös veturin vaihdon ja siihen liittyvät lisämateriaali-, organisointi- ja aikakustannukset. Samaan aikaan ei niinkään sähköveturin vaihto vie paljon aikaa kuin jarrujen testaus.

EP2K (DC) ja EP1M (AC) takana Uzunovon telakointiasemalla

2) 2. Usean järjestelmän liikkuvan kaluston käyttö (tässä tapauksessa kaksijärjestelmäinen - vaikka esimerkiksi Euroopassa on myös nelijärjestelmän vetureita). Tässä tapauksessa telakointi kontaktiverkon yli voidaan tehdä aseman ulkopuolella. Tällä menetelmällä voit ohittaa telakointipisteet pysähtymättä (vaikkakin yleensä rannikolla). Kaksijärjestelmämatkustajasähköveturien käyttö lyhentää matkustajajunien aikaa eikä vaadi veturin vaihtoa. Mutta tällaisten sähköveturien hinta on korkeampi. Tällaiset sähköveturit ovat myös käytössä kalliimpia. Lisäksi monijärjestelmäsähkövetureilla on enemmän painoa (millä ei kuitenkaan ole juurikaan merkitystä rautateillä, missä ei ole harvinaista, että vetureihin lisätään painolastia tartuntapainon lisäämiseksi).

AC (EP1M) ja DC (ChS7) veturit Uzunovon aseman kierrätysvarastossa

3) Dieselveturisisäkkeen käyttö - eri tehonsyöttöjärjestelmillä varustettujen osien väliin jätetään pieni vetovarsi, jota huoltavat dieselveturit. Käytännössä sitä käytetään Kostroma - Galich -osuudella, jonka pituus on 126 km: Kostromassa tasavirta (= 3 kV), Galichissa - vaihtovirta (~ 25 kV). Moskova-Habarovsk ja Moskova-Sharja-junat sekä Samara-Kinel-Orenburg kulkevat kauttakulkuna (dieselveturi on kiinnitetty matkustajajuniin Samarassa ja tavarajuniin Kinelissä). Samarassa ja Kinelissä tasavirta (= 3 kV), Orenburgissa - vaihtovirta (~ 25 kV), junat kulkevat Orskiin, Alma-Ataan, Biškekiin. Tällä "telakkamenetelmällä" linjan käyttöolosuhteet huononevat merkittävästi: junien pysäköintiaika kaksinkertaistuu, sähköistyksen tehokkuus vähenee dieselvetureiden huollon ja alentuneen nopeuden vuoksi.

Neuvostoliiton kaksijärjestelmäinen tavaraliikenteen sähköveturi VL82 M

Käytännössä tapaamme pääasiassa ensimmäisen menetelmän - asemilla telakointityypeille työntövoimalle. Oletetaan, että jos olen menossa Saratovista Moskovaan, tällainen asema on Uzunovo, jos Pietariin - Ryazan-2, jos Samaraan - Syzran-1, mutta jos Sotshissa tai Adlerissa - Goryachiy Klyuch Sotši käyttää edelleen tasavirta, vaikka kaikki Pohjois-Kaukasian rautatiet ovat katkolla - mutta siellä sanotaan, että tunneleita on laajennettava jonnekin taukoa varten, yleensä on ongelmia).

Uusin venäläinen kaksijärjestelmäinen matkustaja-sähköveturi EP20

P.S. Pieni selvennys. Postauksessa käytettiin omien valokuvieni (värillisten) lisäksi myös materiaalia Wikipediasta!