Kilometre železnice na mape. Poznámky k železničnej doprave: o elektrifikácii železníc v ZSSR a typoch prúdov v kontaktných sieťach - yelkz

Železničná sieť Ruskej federácie je pomerne rozsiahla. Pozostáva z niekoľkých úsekov diaľnic, ktoré sú vo vlastníctve Russian Railways OJSC. Okrem toho sú všetky regionálne cesty formálne pobočkami ruských železníc JSC, zatiaľ čo samotná spoločnosť pôsobí v Rusku ako monopol:

Cesta vedie cez územie regiónov Irkutsk a Chita a republík Burjatsko a Sacha-Jakutsko. Dĺžka diaľnice je 3848 km.

Cesta vedie dvoma rovnobežnými zemepisnými smermi: Moskva - Nižný Novgorod - Kirov a Moskva - Kazaň - Jekaterinburg, ktoré sú spojené cestami. Cesta spája strednú, severozápadnú a severnú oblasť Ruska s regiónom Volga, Uralom a Sibírom. Gorkého cesta hraničí s týmito železnicami: Moskva (stanice Petushki a Cherusti), Sverdlovsk (stanice Cheptsa, Druzhinino), severná (stanice Novki, Susolovka, Svecha), Kuibyshevskaya (stanice Krasnyj Uzel, Tsilna). Celková zastavaná dĺžka cesty je 12066 km. Dĺžka hlavných železničných tratí je 7987 km.

Železnica prechádza územím piatich zakladajúcich celkov Ruskej federácie - územia Prímorského a Chabarovského, Amurskej a Židovskej autonómnej oblasti a Republiky Sacha (Jakutsko). Do jeho servisnej oblasti patria aj regióny Magadan, Sachalin, Kamčatka a Čukotka – vyše 40 % územia Ruska. Prevádzková dĺžka - 5986 km.

Transbajkalská magistrála vedie na juhovýchode Ruska, cez územie Transbajkalského územia a Amurskej oblasti, nachádza sa pri hraniciach s Čínskou ľudovou republikou a má jediný priamy pozemný hraničný železničný priechod v r. Rusko cez stanicu Zabaikalsk. Prevádzková dĺžka - 3370 km.

Západosibírska železnica prechádza územím Omska, Novosibirska, Kemerova, Tomských regiónov, územia Altaj a čiastočne Kazašskej republiky. Rozvinutá dĺžka hlavných ťahov diaľnice je 8986 km, prevádzková dĺžka je 5602 km.

Cesta funguje v špeciálnych geopolitických podmienkach. Cez Kaliningrad vedie najkratšia cesta z centra Ruska do krajín západnej Európy. Cesta nemá spoločné hranice s ruskými železnicami. Celková dĺžka diaľnice je 1 100 km, dĺžka hlavných ťahov je vyše 900 kilometrov.

Diaľnica prechádza štyrmi veľkými regiónmi - Kemerovským regiónom, Khakasskom, Irkutským regiónom a Krasnojarským územím, pričom spája transsibírske a juhosibírske železnice. Obrazne povedané, je to most medzi európskou časťou Ruska, jeho Ďalekým východom a Áziou. Prevádzková dĺžka cesty Krasnojarsk je 3160 km. Celková dĺžka je 4544 kilometrov.


Železnica sa tiahne od moskovského regiónu až po predhorie Uralu a spája stred a západ Ruskej federácie s veľkými sociálno-ekonomickými regiónmi Ural, Sibír, Kazachstan a Stredná Ázia. Cesta pozostáva z dvoch takmer paralelných línií smerujúcich zo západu na východ: Kustarevka - Inza - Ulyanovsk a Ryazhsk - Samara, ktoré sa spájajú v stanici Chishmy a tvoria dvojkoľajnú trať končiacu na výbežkoch pohoria Ural. Dve ďalšie línie cesty Ruzaevka - Penza - Rtiščevo a Uljanovsk - Syzran - Saratov vedú zo severu na juh.

V rámci svojich súčasných hraníc bola Moskovská železnica zorganizovaná v roku 1959 v dôsledku úplného a čiastočného zjednotenia šiestich ciest: Moskva-Ryazan, Moskva-Kursk-Donbass, Moskva-Okružnaya, Moskva-Kyjev, Kalinin a Sever. Nasadená dĺžka je 13 000 km, prevádzková dĺžka je 8 800 km.

Okťabrskaja hlavná línia prechádza územím jedenástich zakladajúcich celkov Ruskej federácie - Leningrad, Pskov, Novgorod, Vologda, Murmansk, Tver, Moskva, Jaroslavľské oblasti, mestá Moskva a Petrohrad a Karélia. Prevádzková dĺžka - 10143 km.

Železnica Volga (Rjazaň-Ural) sa nachádza na juhovýchode európskej časti Ruska v oblasti Dolného Volhy a stredného toku Donu a pokrýva územia regiónov Saratov, Volgograd a Astrachaň, ako aj niekoľko stanice nachádzajúce sa v regiónoch Rostov, Samara a Kazachstan. Dĺžka cesty je 4191 km.

Diaľnica spája európsku a ázijskú časť Ruska, tiahne sa od západu na východ v dĺžke jeden a pol tisíc kilometrov a severným smerom pretína polárny kruh. Prechádza cez Nižný Tagil, Perm, Jekaterinburg, Surgut, Ťumen. Slúži tiež autonómnym okruhom Chanty-Mansi a Yamalo-Nenets. Prevádzková dĺžka - 7154 km. Nasadená dĺžka je 13 853 km.

Diaľnica má pôvod v strede Ruska a siaha ďaleko na sever krajiny. Väčšina severnej hlavnej línie je prevádzkovaná v drsných podmienkach Ďalekého severu a Arktídy. Rozložená dĺžka je 8500 kilometrov.


Obslužná oblasť cesty zahŕňa 11 základných celkov Ruskej federácie Južného federálneho okruhu; priamo hraničí s Ukrajinou, Gruzínskom a Azerbajdžanom. Prevádzková dĺžka diaľnice je 6358 km.

Juhovýchodná železnica zaujíma centrálnu polohu v železničnej sieti a spája východné regióny a Ural so Stredom, ako aj regióny Sever, Severozápad a Stred so Severným Kaukazom, Ukrajinou a zakaukazskými štátmi. Juhovýchodná cesta hraničí s Moskvou, Kujbyševom, Severným Kaukazom a južnými železnicami Ukrajiny. Prevádzková dĺžka - 4189 km.

Juhouralská železnica sa nachádza v dvoch častiach sveta – na križovatke Európy a Ázie. Zahŕňa pobočky Čeľabinsk, Kurgan, Orenburg a Kartalinsk. Cez územie Kazachstanu prechádza niekoľko hlavných železničných tratí. Juhovýchodná cesta hraničí s Moskvou, Kujbyševom, Severným Kaukazom a južnými železnicami Ukrajiny. Prevádzková dĺžka - 4189 km. Rozvinutá dĺžka je viac ako 8000 km.

Elektrifikácia železníc

Elektrifikácia železníc- súbor opatrení vykonaných na železničnom úseku, aby bolo možné na ňom používať elektrické koľajové vozidlá: elektrické lokomotívy , elektrické sekcie alebo elektrické vlaky.

Elektrické lokomotívy slúžia na ťahanie vlakov na elektrifikovaných úsekoch železníc. Ako prímestská doprava sa využívajú elektrické úseky alebo elektrické vlaky.

Elektrifikačné systémy

Elektrifikačné systémy možno klasifikovať:

  • podľa vzhľadu vodičov :
    • s trolejovým vedením
    • s kontaktnou lištou
  • napätím
  • podľa typu prúdu:

Typicky sa používa jednosmerný (=) alebo jednofázový striedavý (~) prúd. V tomto prípade koľajnica pôsobí ako jeden z vodičov.

Použitie trojfázového prúdu si vyžaduje zavesenie aspoň dvoch trolejových drôtov, ktoré by sa za žiadnych okolností nemali dotýkať (ako trolejbus), preto sa tento systém neudomácnil predovšetkým z dôvodu zložitosti odberu prúdu pri vysokých rýchlostiach.

Pri použití jednosmerného prúdu sa napätie v sieti udržiava dostatočne nízke na to, aby sa elektromotory zapínali priamo. Pri použití striedavého prúdu sa volí oveľa vyššie napätie, keďže na elektrickej lokomotíve možno napätie ľahko znížiť použitím transformátor.

DC systém

V tomto systéme sú jednosmerné trakčné motory napájané priamo z kontaktnej siete. Regulácia sa vykonáva pripojením odporov, preskupením motorov a zoslabením budenia. V posledných desaťročiach sa pulzná regulácia rozšírila, čo umožňuje vyhnúť sa energetickým stratám v rezistoroch.

Pomocné elektromotory (pohon kompresora, ventilátory a pod.) sú väčšinou napájané aj priamo z kontaktnej siete, preto sú veľmi veľké a ťažké. V niektorých prípadoch sa na ich napájanie používajú rotačné alebo statické meniče (napríklad v elektrických vlakoch). ER2T , ED4M , ET2M používa sa motorgenerátor, ktorý premieňa jednosmerný prúd 3000 V na trojfázový 220 V 50 Hz).

Zapnuté Železnice Ruska a krajín bývalého Sovietskeho zväzu, úseky elektrifikované podľa DC systém, teraz používajú hlavne napätie = 3000 V (v starých sekciách - = 1500 V). Začiatkom 70-tych rokov ZSSR na Zakaukazská železnica Boli realizované praktické štúdie s možnosťou elektrifikácie jednosmerným prúdom s napätím = 6000 V, následne však boli všetky nové plochy elektrifikované striedavým prúdom vyššieho napätia.

Jednoduchosť elektrického vybavenia lokomotívy, nízka merná hmotnosť a vysoká účinnosť viedli k širokému rozšíreniu tohto systému v ranom období elektrifikácie.

Nevýhodou tohto systému je relatívne nízke napätie kontaktnej siete, takže na prenos rovnakého výkonu je potrebný väčší prúd v porovnaní so systémami s vyšším napätím. Toto si vynucuje:

  • použiť väčší celkový prierez trolejových vodičov a prívodných káblov;
  • zväčšiť kontaktnú plochu s pantograf elektrická lokomotíva zvýšením počtu drôtov v nadzemnej kontaktnej sieti na 2 alebo dokonca 3 (napríklad na stúpaniach);
  • zmenšiť vzdialenosti medzi trakčnými rozvodňami, aby sa minimalizovali prúdové straty vo vedení, čo navyše vedie k zvýšeniu nákladov na samotnú elektrifikáciu a údržbu systému (hoci sú rozvodne automatizované, vyžadujú si údržbu). Vzdialenosť medzi rozvodňami v silne zaťažených oblastiach, najmä v náročných horských podmienkach, môže byť len niekoľko kilometrov.

Električky a trolejbusy používajú konštantné napätie = 550 (600) V, metro = 750 (825) V.

Systém striedavého prúdu so zníženou frekvenciou

V mnohých európskych krajinách (Nemecko, Švajčiarsko atď.) sa používa jednofázový striedavý systém 15 kV 16⅔ Hz a v USA na starých vedeniach 11 kV 25 Hz. Znížená frekvencia umožňuje použitie striedavých kefovaných motorov. Motory sú napájané zo sekundárneho vinutia transformátora bez akýchkoľvek meničov. Pomocné elektromotory (pre kompresory, ventilátory a pod.) sú tiež zvyčajne komutátorové motory, napájané zo samostatného vinutia transformátora.

Nevýhodou systému je nutnosť premeniť aktuálnu frekvenciu v rozvodniach alebo vybudovať samostatné elektrárne pre železnice.

Systém striedavého prúdu s frekvenciou napájania

Použitie priemyselného frekvenčného prúdu je najekonomickejšie, ale jeho implementácia sa stretla s mnohými ťažkosťami. Najprv používali komutátorové striedavé motory, konvertorové motorgenerátory (jednofázový synchrónny elektromotor plus jednosmerný trakčný generátor, z ktorého fungovali jednosmerné trakčné motory) a rotačné frekvenčné meniče (zabezpečujúce prúd pre asynchrónne trakčné motory). Komutátorové elektromotory pracovali pri priemyselnom frekvenčnom prúde zle a rotačné meniče boli príliš ťažké a nehospodárne.

Systém jednofázového silového frekvenčného prúdu (25 kV 50 Hz) sa začal široko používať až po vytvorení r. Francúzsko v 50. rokoch 20. storočia elektrické lokomotívy so statickými ortuťovými usmerňovačmi ( zapaľovače; neskôr ich nahradili modernejšie kremíkové usmerňovače – z ekologických a ekonomických dôvodov); potom sa tento systém rozšíril do mnohých ďalších krajín (vrátane ZSSR).

Pri usmerňovaní jednofázového prúdu nie je výsledkom jednosmerný prúd, ale pulzujúca preto sa používajú špeciálne motory s pulzačným prúdom a obvod obsahuje vyhladzovacie tlmivky (tlmivky), ktoré znižujú zvlnenie prúdu, a odpory s konštantným útlmom budenia zapojené paralelne s budiacimi vinutiami motorov a prechádzajúce striedavou zložkou pulzujúceho prúdu, čo spôsobuje len zbytočné zahrievanie vinutia.

Na pohon pomocných strojov sa používajú buď motory s pulzným prúdom, napájané zo samostatného vinutia transformátora (vlastné vinutie) cez usmerňovač, alebo priemyselné asynchrónne elektromotory, napájané z rozdeľovača fáz (táto schéma bola bežná na francúzskych a amerických elektrických rušňoch). a z nich boli prevedené na sovietske ) alebo kondenzátory s fázovým posunom (používané najmä na ruských elektrických rušňoch VL65 , EP1 , 2ES5K).

Nevýhody systému sú výrazné elektromagnetické rušenie pre komunikačné linky, ako aj nerovnomerné zaťaženie fáz externého energetického systému. Na zvýšenie rovnomernosti fázových zaťažení v kontaktnej sieti sa striedajú úseky s rôznymi fázami; Medzi nimi sú usporiadané neutrálne vložky - krátke, niekoľko sto metrov dlhé úseky kontaktnej siete, ktoré koľajové vozidlá prechádzajú s vypnutými motormi zotrvačnosťou. Sú vyrobené tak, aby zberač nepremosťoval medzeru medzi sekciami pod vysokým lineárnym (fázovo-fázovým) napätím v momente prechodu z drôtu na drôt. Pri zastavení na neutrálnej vložke môže byť do nej privádzané napätie z prednej časti kontaktnej siete.

Ruské železnice a krajiny bývalého Sovietskeho zväzu, elektrifikované o AC systém použitie napätie ~25 kV(t.j. ~25000 V) frekvencia 50 Hz.

Pripojenie napájacích systémov

Elektrické lokomotívy rôznych prúdových systémov v dokovacej stanici

Dvojsystémová elektrická lokomotíva VL82M

Rôznorodosť napájacích systémov spôsobila vznik prípojných bodov (prúdové sústavy, napäťové sústavy, prúdové frekvenčné sústavy). Zároveň sa vyskytlo niekoľko možností, ako riešiť otázku organizácie dopravy cez takéto body. Objavili sa 3 hlavné smery.


Jednou z čŕt železničnej dopravy v Rusku je vysoký podiel elektrifikovaných ciest. Z hľadiska dĺžky elektrifikovaných diaľnic ku koncu roka 2014 je Rusko na 1. mieste na svete - 43,4 tis. km (2. miesto Čína - 38,5 tis. km) - niekde okolo polovice verejných ciest. Skutočnosť, že mnohé diaľnice sú elektrifikované, vo všeobecnosti nie je pre nikoho tajomstvom, ale mnohí ľudia sú prekvapení, keď sa dozvedia, že kontaktné siete využívajú prúdy rôzneho druhu. Napriek tomu je to fakt: kontaktné siete používajú buď jednosmerný elektrický prúd s menovitým napätím 3 kV alebo striedavý jednofázový prúd s priemyselnou frekvenciou 50 Hz a menovitým napätím 25 kV. Sám som o tom dlho nepremýšľal - zistil som, keď som dostal tretiu skupinu pre elektrickú bezpečnosť (práca v kancelárii spojenej s ruskými železnicami ma nejako prinútila ponoriť sa do toho a prísť na to). Vo všeobecnosti som túto skutočnosť (“existuje konštanta 3 kV, je premenlivá 25 kV / 50 Hz”) dlho považoval za samozrejmosť - “pretože to je to, čo bolo historicky prijaté.” Nejaký čas som sa však ešte chcel do otázky zahĺbiť a nejako prísť na to, prečo to tak bolo.

Okamžite chcem urobiť rezerváciu - nebudem sa veľmi hlboko ponoriť do fyziky napájania, obmedzovať sa na niektoré všeobecné frázy a niekde špecificky preháňať. Niekedy mi ľudia hovoria, že zjednodušujem, ale odborníci čítajú a chápu, že „všetko je zle“. Som si toho vedomý, ale špecialisti už vedia, o čom píšem a o čom premýšľam - a je nepravdepodobné, že by sa sami naučili niečo nové.

Takže vlastne by sme mali začať tým, že po prvý raz bolo využitie elektriny ako zdroja energie pre trakciu vlakov demonštrované na priemyselnej výstave v Berlíne v roku 1879, kde bol predstavený model elektrickej železnice. Vlak pozostávajúci z 2,2 kW rušňa a troch vozňov, z ktorých každý pojme až 6 cestujúcich, sa pohyboval na úseku dlhom necelých 300 m rýchlosťou 7 km/h. Tvorcami nového typu trakcie boli slávny nemecký vedec, vynálezca a priemyselník Ernst Werner von Siemens (Werner von Siemens, 1816-1892) a inžinier Halske. Začiatkom 20. storočia už nebolo pochýb o účinnosti elektrickej trakcie. V krátkom čase sa v rôznych krajinách realizovalo niekoľko projektov elektrifikácie železníc. V prvej etape sa elektrifikácia využívala v horských oblastiach na tratiach s ťažkým profilom, s veľkým počtom tunelov, ako aj v prímestských oblastiach, t.j. v tých oblastiach, kde boli výhody elektrickej trakcie zrejmé.


Prvá elektrifikovaná železnica v ZSSR bola otvorená 6. júla 1926 na úseku Baku - Sabunchi - Surakhani.

V súlade s tým existujú dve hlavné oblasti použitia elektrifikácie: prímestská doprava a horské diaľnice. O prímestskej doprave (podstata elektrických vlakov) by som rád hovoril samostatne, ale teraz treba len poznamenať, že práve prímestská železničná doprava bola z hľadiska elektrifikácie prioritou v ZSSR (v Ruskej ríši nemali mať čas tento projekt dotiahnuť do konca - prvá svetová vojna a revolúcia tomu zabránili), v ZSSR sa toho chopili vo veľkom (tu, samozrejme, výrazne prispel plán GOELRO) - elektrické vlaky začali nahrádzať paro- poháňané prímestské vlaky.

Napájacia sústava bola jednosmerná s menovitým napätím 1500 V. Jednosmerná sústava bola zvolená z dôvodu, že jednofázový striedavý prúd by si vyžadoval ťažšie a drahšie motorové vozidlá kvôli nutnosti inštalovať na ne transformátory. Okrem toho jednosmerné trakčné motory, ak sú ostatné veci rovnaké, majú vyšší krútiaci moment a sú vhodnejšie na rozbeh v porovnaní s jednofázovými motormi. To je dôležité najmä pre motorové vozidlá prevádzkované v prímestských oblastiach s veľkým počtom zastávok, kde je potrebné veľké zrýchlenie pri rozbiehaní zo zastávky. Napätie 1500 V bolo zvolené z dôvodu, že na kontaktnú sieť je potrebných podstatne menej medi v porovnaní so systémom 600-800 V (používaný na elektrifikáciu električiek-trolejbusov). Zároveň bolo možné vytvoriť spoľahlivé elektrické vybavenie pre motorové vozidlo, s ktorým sa v tom čase nedalo počítať pri napätí 3000 V (prvé prímestské linky elektrizované jednosmerným prúdom 3000 V sa objavili až v roku 1937 , no neskôr boli na toto napätie prevedené všetky už vybudované vedenia) .


Elektrické vlaky S - prvá rodina sovietskych vlakov vyrábaných od roku 1929

Súbežne s rozvojom prímestskej dopravy v rokoch 1932-1933. elektrická trakcia bola zavedená na hlavnej železnici Khashuri-Zestafoni (63 km) v ťažkom priesmyku Suram. Tu sa na rozdiel od Moskvy a Baku používala elektrická trakcia na nákladnú a osobnú dopravu. Po prvýkrát začali na železničných tratiach ZSSR premávať elektrické lokomotívy (v skutočnosti sa podľa miesta použitia začali nazývať „elektrické lokomotívy Suram“ alebo „elektrické lokomotívy typu Suram“):


elektrická lokomotíva S (Suramsky) - zakladateľ skupiny elektrických lokomotív Suram postavenej Američanmi General Electric pre ZSSR

Hlavnou črtou všetkých elektrických rušňov typu Suram bola prítomnosť prechodových plošín na koncoch karosérie, ktoré boli podľa noriem, ktoré v tom čase existovali, povinné pre všetky elektrické lokomotívy s elektrickým vybavením pre prácu pod CME. Posádkovú časť rušňa tvoria dva kĺbové trojnápravové podvozky (osový vzorec 0- 3 0 -0 + 0-3 0 -0). Karoséria s nosným hlavným rámom. Pružinové odpruženie sa vykonáva hlavne na listových pružinách. Odpruženie trakčného elektromotora je nosné axiálne.


elektrická lokomotíva S S (Suramsky Soviet) - prvá jednosmerná elektrická lokomotíva postavená v ZSSR na základe licencie od GE

A tu musíme urobiť dôležitú poznámku. Na rozdiel od parných lokomotív, ktorých motorom je parný stroj, začali ďalšie generácie železničnej dopravy poháňať elektromotory: takzvané TED (trakčné elektromotory) - pre mnohých to mimochodom nie je Je zrejmé, že TED sa používajú ako v elektrických lokomotívach/elektrických vlakoch, tak aj v dieselových lokomotívach (tieto jednoducho poháňajú TED pomocou dieselového generátora umiestneného v lokomotíve). Takže na úsvite elektrifikácie železníc sa používali výlučne jednosmerné elektromotory. Je to spôsobené ich konštrukčnými vlastnosťami, schopnosťou regulovať rýchlosť a krútiaci moment v širokom rozsahu pomocou pomerne jednoduchých prostriedkov, schopnosťou pracovať s preťažením atď. Technicky vzaté, elektromechanické charakteristiky jednosmerných motorov sú ideálne pre trakčné účely. Striedavé motory (asynchrónne, synchrónne) majú také vlastnosti, že bez špeciálnych prostriedkov regulácie je ich použitie pre elektrickú trakciu nemožné. V počiatočnej fáze elektrifikácie takéto prostriedky regulácie neexistovali, a preto sa v trakčných napájacích systémoch samozrejme používal jednosmerný prúd. Boli vybudované trakčné trafostanice, ktorých účelom je znížiť striedavé napätie napájacej siete na požadovanú hodnotu a narovnať ju, t.j. konverzia na trvalú.


VL19 je prvá sériová elektrická lokomotíva, ktorej dizajn vznikol v Sovietskom zväze

Použitie jednosmernej kontaktnej siete však vytvorilo ďalší problém - vysokú spotrebu medi v kontaktnej sieti (v porovnaní so striedavým prúdom), pretože na prenos vysokého výkonu (výkon sa rovná súčinu prúdu a napätia) pri konštantné napätie, je potrebné zabezpečiť veľkú prúdovú silu, to znamená, že potrebujete viac drôtu a väčší prierez (napätie je konštantné - musíte znížiť odpor).


VL22 M - prvý sovietsky veľký elektrický rušeň a posledný zástupca lokomotív Surami

Ešte koncom 20. rokov 20. storočia, keď ešte len začínali elektrifikovať Suramský priesmyk, si mnohí odborníci dobre uvedomovali, že jednosmerná elektrická trakcia s menovitým napätím 3 kV v budúcnosti neumožní racionálne riešenie otázky zvýšenia nosnosť tratí zvyšovaním hmotnosti vlakov a ich rýchlosti.pohyby. Najjednoduchšie výpočty ukázali, že pri jazde vlaku s hmotnosťou 10 000 ton na stúpaní 10 ‰ pri rýchlosti 50 km/h by bol trakčný prúd elektrických rušňov viac ako 6000 A. To by si vyžadovalo zväčšenie prierezu trolejového vedenia, ako aj častejšie umiestňovanie trakčných napájacích staníc. Po porovnaní asi dvesto možností kombinácií typu hodnôt prúdu a napätia sa rozhodlo, že najlepšou možnosťou je elektrifikácia jednosmerným alebo striedavým (50 Hz) prúdom s napätím 20 kV. Prvý systém nebol v tom čase nikde na svete testovaný a druhý bol, aj keď veľmi málo, študovaný. Preto na prvej celozväzovej konferencii o elektrifikácii železníc padlo rozhodnutie postaviť pilotný úsek elektrifikovaný striedavým prúdom (50 Hz) s napätím 20 kV. Na testovanie bolo potrebné vytvoriť elektrickú lokomotívu, ktorá by odhalila výhody a nevýhody striedavých elektrických rušňov za bežných prevádzkových podmienok.


Elektrická lokomotíva OR22 - prvá striedavá elektrická lokomotíva v ZSSR

V roku 1938 vznikla elektrická lokomotíva OR22 (jednofázová s ortuťovým usmerňovačom, 22 - záťaž od dvojkolesí na koľajniciach, v tonách). Schéma elektrického rušňa (transformátor-usmerňovač-TED, teda s reguláciou napätia na spodnej strane) sa ukázala byť natoľko úspešná, že sa začala používať pri konštrukcii veľkej väčšiny sovietskych striedavých elektrických lokomotív. Na tomto modeli sa testovalo mnoho ďalších nápadov, ktoré boli neskôr zakomponované do neskorších projektov, no bohužiaľ zasiahla vojna. Experimentálny stroj bol rozobratý, jeho usmerňovač bol použitý na jednosmernej trakčnej rozvodni. A k myšlienkam striedavých elektrických rušňov sa vrátili až v roku 1954 radom NO (resp. VL61), už v Novočerkasskom závode elektrických lokomotív.


VL61 (do januára 1963 - N-O - Novočerkassk Jednofázový) - prvý sovietsky sériový striedavý elektrický rušeň

Prvý experimentálny úsek Ozherelye - Michajlov - Pavelets bol elektrifikovaný striedavým prúdom (napätie 20 kV) v rokoch 1955-1956. Po testovaní bolo rozhodnuté zvýšiť napätie na 25 kV. Výsledky prevádzky experimentálneho úseku elektrickej trakcie na striedavý prúd Ozherelye - Pavelets Moskovskej železnice umožnili odporučiť tento systém striedavého prúdu na širokú implementáciu na železniciach ZSSR (uznesenie Rady ministrov ZSSR č. 1106 z 3. októbra 1958). Od roku 1959 sa začal zavádzať striedavý prúd 25 kV na dlhých úsekoch, kde bola potrebná elektrifikácia, ale v blízkosti neboli žiadne testovacie miesta na jednosmerný prúd.


Elektrická lokomotíva F - AC elektrická lokomotíva, postavená vo Francúzsku na objednávku ZSSR

V rokoch 1950-1955 Začalo sa prvé, zatiaľ opatrné rozširovanie areálu elektrifikácie. Začal sa prechod z napätia 1500 V na 3000 V na všetkých prímestských uzloch, ďalší rozvoj prímestských uzlov, rozšírenie elektrifikovaných tratí do susedných regionálnych centier so zavedením elektrickej rušňovej trakcie pre osobné a nákladné vlaky. „Ostrovy“ elektrifikácie sa objavili v Rige, Kujbyševe, Západnej Sibíri a Kyjeve. Od roku 1956 (ktorá) sa začala nová etapa masovej elektrifikácie železníc ZSSR, ktorá rýchlo priniesla elektrickú a dieselovú trakciu z 15% podielu v doprave v roku 1955 na 85% podiel v roku 1965. Hromadná elektrifikácia prebiehala najmä na už osvedčenom jednosmernom prúde s napätím 3000 V, aj keď niekde sa už začínal zavádzať striedavý prúd s frekvenciou 50 Hz a napätím 25 kV. Súbežne s rozvojom siete AC tratí prebiehal aj rozvoj AC vozového parku. Prvé striedavé elektrické vlaky ER7 a ER9 teda začali prevádzku v roku 1962 a pre Krasnojarskú železnicu boli v roku 1959 zakúpené francúzske elektrické rušne typu F, keďže výroba sovietskych striedavých elektrických rušňov (VL60 a VL80) sa oneskorila.


VL60 (pred januárom 1963 - N6O, - Novočerkassk 6-nápravový jednofázový) - prvý sovietsky hlavný striedavý elektrický rušeň uvedený do veľkosériovej výroby.

Vo všeobecnosti platí, že trate, ktoré boli uvedené do prevádzky skôr, boli elektrifikované jednosmerným prúdom, neskôr boli elektrifikované trate striedavým prúdom. Aj v 90./2000. rokoch došlo k rozsiahlemu prechodu množstva vedení z jednosmerného prúdu na striedavý. Debata o výhodách systémov neprestala dodnes. Na úsvite zavedenia striedavého prúdu sa verilo, že tento systém napájania je úspornejší, ale teraz neexistuje jasné riešenie:
- Jednosmerné koľajové vozidlá sú jeden a pol krát lacnejšie
- merná spotreba EPS na kopcovitom profile typickom pre väčšinu našej krajiny je o 30% nižšia.
Tak či onak, nové elektrifikačné trate sa dnes stavajú len na striedavý prúd a niektoré staré sa prerábajú aj z jednosmerného na striedavý prúd. Jediný prípad v histórii elektrifikácie sovietskych a ruských železníc, kedy bol úsek prevedený zo striedavého prúdu na jednosmerný, sa vyskytol v roku 1989 na Paveletsky smer Moskovskej železnice. Po jednosmernej elektrifikácii úseku Rybnoje - Uzunovo bol úsek Ožerelye - Uzunovo (historicky prvá hlavná trať na striedavý prúd) prevedený zo striedavého prúdu na jednosmerný:


dvojičky: lokomotíva VL10 (DC) a VL80 (AC)

Mimochodom, teraz je tendencia zavádzať spoľahlivejšie a hospodárnejšie asynchrónne trakčné motory (inštalujú sa na rušne novej generácie EP20, ES10, 2TE25A). Takže vo veľmi vzdialenej budúcnosti, vďaka prechodu na takéto TED, bude možné úplne opustiť jednosmerný prúd. Doteraz sa oba typy prúdu používajú dokonale:


4ES5K "Ermak" (striedavý prúd) a 3ES4K "Donchak" (jednosmerný prúd)

Zostáva objasniť poslednú otázku. Rôznorodosť napájacích systémov spôsobila vznik prípojných bodov (prúdové sústavy, napäťové sústavy, prúdové frekvenčné sústavy). Zároveň sa vyskytlo niekoľko možností, ako riešiť otázku organizácie dopravy cez takéto body. Objavili sa tri hlavné smery:
1) Vybavenie dokovacej stanice spínačmi, ktoré umožňujú privádzať ten či onen typ prúdu do jednotlivých úsekov kontaktnej siete. Napríklad príde vlak s jednosmerným elektrickým rušňom, potom sa tento elektrický rušeň odpojí a ide do obratového depa alebo úvraťu na uskladnenie lokomotívy. Kontaktná sieť na tejto koľaji je prepnutá na striedavý prúd, prichádza sem striedavá elektrická lokomotíva a ženie vlak ďalej. Nevýhodou tohto spôsobu je, že sa predražuje elektrifikácia a údržba napájacích zariadení a vyžaduje si aj výmenu lokomotívy a s tým spojené dodatočné materiálne, organizačné a časové náklady. Zároveň trvá značné množstvo času, ani nie tak výmena elektrickej lokomotívy, ako skôr testovanie bŕzd


EP2K (jednosmerný prúd) a za EP1M (striedavý prúd) pri dokovacej stanici Uzunovo

2) 2. Využívanie viacsystémových koľajových vozidiel (v tomto prípade dvojsystémových - aj keď napríklad v Európe existujú aj štvorsystémové rušne). V tomto prípade je pripojenie cez kontaktnú sieť možné vykonať mimo stanice. Táto metóda vám umožňuje prejsť dokovacími bodmi bez zastavenia (aj keď spravidla na pobreží). Použitie dvojsystémových osobných elektrických rušňov skracuje čas jazdy osobných vlakov a nevyžaduje výmenu rušňa. Náklady na takéto elektrické lokomotívy sú však vyššie. Takéto elektrické lokomotívy sú tiež drahšie na prevádzku. Viacsystémové elektrické lokomotívy majú navyše väčšiu hmotnosť (čo však nemá veľký význam na železnici, kde nie je nezvyčajné dodatočné balastovanie lokomotív na zvýšenie adhéznej hmotnosti).


Lokomotívy striedavého (EP1M) a jednosmerného (ChS7) prúdu v návratovom depe stanice Uzunovo

3) Použitie vložky dieselového rušňa - ponechanie medzi oblasťami s rôznymi systémami napájania malé trakčné rameno, obsluhované dieselovými lokomotívami. V praxi sa používa na úseku Kostroma - Galich s dĺžkou 126 km: v Kostrome jednosmerný prúd (=3 kV), v Galich - striedavý prúd (~25 kV). Vlaky Moskva-Chabarovsk a Moskva-Sharja, ako aj vlaky Samara-Kinel-Orenburg premávajú v tranzite (dieselový rušeň je spojený s osobnými vlakmi v Samare a s nákladnými vlakmi v Kineli). V Samare a Kineli je jednosmerný prúd (=3 kV), v Orenburgu - striedavý prúd (~25 kV), vlaky prechádzajú tranzitom do Orska, Alma-Aty, Biškeku. Pri tomto spôsobe „dokovania“ sa výrazne zhoršia prevádzkové podmienky trate: zdvojnásobí sa čas parkovania vlakov a zníži sa účinnosť elektrifikácie v dôsledku údržby a zníženej rýchlosti dieselových lokomotív.


Sovietska dvojsystémová nákladná elektrická lokomotíva VL82 M

V praxi sa stretávame najmä s prvým spôsobom – s dokovacími stanicami pre trakčné typy. Povedzme, že ak cestujem zo Saratova do Moskvy, takou stanicou bude Uzunovo, ak do Petrohradu - Rjazaň-2, ak do Samary - Syzran-1, ale ak do Soči alebo do Adleru - Gorjačij Kľuč (pri spôsobom, vždy ma prekvapilo, že v Soči stále používa jednosmerný prúd, hoci všetky severokaukazské železnice sú na prestávke - ale tam sa hovorí, že je potrebné niekde rozšíriť tunely, aby sa prešlo na prestávku, existujú všeobecné problémy).


Najnovšia ruská dvojsystémová osobná elektrická lokomotíva EP20

P.S. Malé objasnenie. Okrem mojich vlastných fotografií (farebných) bol v príspevku použitý aj materiál z Wikipédie!