ما هي السكك الحديدية المكهربة

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

أدت الزيادة في حجم البضائع المنقولة وكثافة حركة القطارات على طرق النقل الرئيسية إلى ظهور خطوط سكك حديدية مكهربة. مثل هذه الأشياء يصعب تنفيذها تقنيًا. على عكس أول خطوط السكك الحديدية المكهربة ، فإن الطرق السريعة الحديثة عبارة عن مرافق بنية تحتية معقدة من وجهة نظر هندسية وتؤدي عددًا من المهام المهمة للسكان واقتصاد الولاية. يصف هذا المقال تاريخ ظهور وتطور النقل بالسكك الحديدية الكهربائي ، ويعطي الخصائص التقنية الرئيسية وفكرة عن نظام المحطات الفرعية وأسطول القاطرات.

التاريخ المبكر للسكك الحديدية المكهربة

أول قاطرة كهربائية في التاريخ تدين بمظهرها للمخترع ورجل الأعمال الألماني المشهور عالمياًويرنر سيمنز. تم تقديم هذه العينة للعالم بأسره في معرض إنجازات الصناعة والعلوم في برلين في 31 مايو 1879. تم بناء سكة حديدية مكهربة بشبكة اتصال خاصة لإثبات قدرات قاطرة كهربائية. كان طول هذا المسار التجريبي يزيد قليلاً عن 300 متر. الجهاز ، الذي تم عرضه للجمهور ، بالكاد يمكن أن يعزى إلى القاطرات بالمعايير الحديثة. بدلا من ذلك ، كان نموذجه. كانت السيارة تزن 250 كيلوجرامًا فقط ، ولديها قوة ثلاثة أحصنة ويمكن أن تصل سرعتها إلى 7 كيلومترات في الساعة. تم استخدام سكة إضافية لتزويد الجهد. يتكون الدارجة من ثلاث عربات. في المجموع ، لا يمكنهم استيعاب أكثر من 18 شخصًا.

أثارت هذه الجدة اهتمامًا كبيرًا من ممثلي الأعمال. بالفعل في عام 1879 نفسه ، تم بناء طريق بطول 2 كيلومتر لإيصال العمال والمواد الخام إلى أراضي أحد مصانع الملابس الفرنسية.

وهكذا ، في البداية ، تم استخدام النقل بالسكك الحديدية الكهربائية في المؤسسات الصناعية ونقل الركاب داخل المدينة (خطوط الترام). ومع ذلك ، بعد بضع سنوات فقط ، تم فتح حركة المرور على طريق Likterfelzh - برلين. أقيم حفل قص الشريط الأحمر في 16 مايو 1881.

كهربة السكك الحديدية في روسيا السوفيتية والاتحاد السوفياتي

في روسيا القيصرية ، لم يتم إيلاء الاهتمام الواجب لتطوير السكك الحديدية الكهربائيةالمواصلات. تم بناء خطوط الترام في المدن الكبرى. لم تكن خطوط السكك الحديدية الرئيسية التي تربط أكبر مدن الإمبراطورية مكهربة. في عام 1880 ، تمكن عالم يدعى Pirotsky من نقل عربة سكة حديد ثقيلة من مكانها بمساعدة الكهرباء. لكن هذه التجربة لم تهم أحدا. فقط مع ظهور القوة السوفيتية بدأت مناقشة آفاق تطوير هذه الصناعة. في ذلك الوقت ، تم إدخال القاطرات الكهربائية بنشاط في معظم دول العالم. كانت السكك الحديدية المكهربة أمرًا حيويًا للتطوير. بالفعل في عام 1921 ، تمت الموافقة على خطة استراتيجية لكهربة جميع مناطق البلاد. وفقًا للخطة المعلنة ، كان من المقرر أن تمتد شبكة الاتصال للسكك الحديدية المكهربة على أهم الطرق السريعة التي تربط المناطق الصناعية والمدن الكبيرة.

بالفعل في عام 1926 ، تم تشغيل مقطع عشرين كيلومترًا من الطريق مع شبكة كهربائية ملامسة. لقد ربطت عاصمة جمهورية أذربيجان الاشتراكية السوفياتية بحقول نفط سوراكاني. في هذا القسم ، تم استخدام تيار مباشر من 1200 فولت. تميز عام 1929 بالإطلاق الرسمي لأول قطار كهربائي من موسكو إلى Mytishchi. شكلت هذه الأحداث ، دون مبالغة ، بداية حقبة جديدة في تاريخ تطور بلدنا وتصنيعه.

بعد عقود قليلة ، يأتي التيار المتردد ليحل محل الثابت. في 19 ديسمبر 1955 ، تم تشغيل قسم ميخائيلوف-أوزيريلي للسكك الحديدية. طوله 85 كيلومترا. كانت القاطرات في هذا القسم تعمل بالتيار المترددالتردد الصناعي (50 هرتز) بجهد 22000 فولت. بعد مرور عام ، تم تمديد خطوط الكهرباء التلامسية إلى محطة بافيليتس 1. وبذلك بلغ إجمالي طول هذا الطريق حوالي 140 كيلومترًا.

معلومات عامة عن السكك الحديدية الروسية

سكة حديد الاتحاد الروسي كائن حي ضخم. وهي مقسمة إلى 17 قسمًا منفصلاً. وبحسب آخر البيانات فإن إجمالي طول الطرق المشغلة يصل إلى 86 ألف كيلومتر. في الوقت نفسه ، يزيد طول السكك الحديدية المكهربة عن نصف هذه القيمة بقليل (51٪). لا يمكن لكل دولة التباهي بمثل هذا المؤشر. وتجدر الإشارة إلى أن نصيب السكك الحديدية المكهربة في روسيا يمثل أكثر من ثمانين بالمائة من إجمالي حركة الشحن والركاب. هذا مفهوم تماما. بعد كل شيء ، أولاً وقبل كل شيء ، طرق النقل السريعة المحملة بالكهرباء. علاوة على ذلك ، فإن كهربة الطرق مع حركة مرور قليلة ليست مجدية اقتصاديًا وستؤدي إلى خسائر. لا يمكن تحقيق هذه المؤشرات إلا من خلال العمل الموحد للشعب بأكمله. في الوقت نفسه ، من الضروري أن يكون لديك هندسة ميكانيكية متطورة جدًا وصنع أدوات ، وصناعة كهربائية متطورة وإمكانات علمية.

يبلغ الطول الإجمالي للمقاطع المكهربة للسكك الحديدية في بلادنا حوالي 43 ألف كيلومتر. في الوقت نفسه ، يتم تشغيل 18 ألف كيلومتر بالتيار المباشر. وعليه فإن الـ 25 ألف كيلو متر المتبقية تعمل بالتيار المتردد

فوائد كهربة

على خلفية عدد هائل من مزايا وعيوب السكك الحديدية المكهربة ، ضاعت ببساطة كل العيوب. أولاً ، كمية الانبعاثات الضارة أقل بكثير من انبعاثات قاطرات الديزل. هذا له تأثير إيجابي على البيئة. ثانيًا ، كفاءة القاطرة الكهربائية أعلى بكثير. وهكذا تنخفض تكلفة نقل البضائع

من بين أمور أخرى ، تعمل السكك الحديدية المكهربة على حل مشكلة توفير الكهرباء للمنشآت الصناعية والمستوطنات الواقعة على طول خط السكة الحديد وليس بعيدًا عنه. وفقًا لإحصاءات عام 1975 ، تم إنفاق أكثر من نصف إجمالي الكهرباء لشبكة الاتصال للسكك الحديدية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على إمداد الطاقة لهذه المرافق غير المدرجة في البنية التحتية للنقل.

وهذه ليست قائمة شاملة من الفوائد. يجب أن يقال أيضًا أن السكك الحديدية المكهربة تتمتع بقدرة وموثوقية أكبر بكثير ، وتتيح لك تهيئة ظروف مريحة لنقل الركاب.

محطات الجر: مفاهيم عامة

إذا قمنا بالتبسيط إلى الحد الأدنى ، فيمكن إعطاء التعريف التالي لمحطة الجر الفرعية: تركيب مصمم لتوزيع وتحويل الكهرباء. بمعنى آخر ، محطة الجر هي محول تنحي. إذا كانت القاطرة تعمل بالتيار المباشر ، فإن المحطة الفرعية تعمل كمقوم. للشبكاتالطرق المكهربة على التيار المتناوب ، من الضروري تجهيز محطات الجر الفرعية على مسافة 50 إلى 80 كيلومترًا في جميع أنحاء قسم المسار بأكمله. يتطلب الانتقال إلى التيار المباشر بناء محطات فرعية كل 15-20 كيلومترًا. في بعض الحالات الاستثنائية ، قد يتم تقليل هذه المسافة إلى 5 كيلومترات (على الطرق السريعة المزدحمة بشكل خاص).

يستخدم المترو نوعًا خاصًا من محطات الجر الفرعية. لا تقوم الأجهزة من هذا النوع بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، ولكنها تخفض جهد التيار المستمر فقط.

تصميم كتل من المحطات الفرعية للجر

وحدات الجر الفرعية عبارة عن مجموعة من الخلايا والألواح والخزائن. يتم تثبيت هذه العناصر على إطارات ومتصلة بشبكة من الأسلاك (أسلاك الطاقة والتحكم).

هناك نوعان من الكتل. في بعض الكتل ، يتم تثبيت جميع العناصر على إطار ، وفي حالات أخرى ، يتم وضع كل عنصر في حاوية مغلقة. الكتل من النوع الأول مخصصة للتركيب في المباني. يتم تثبيت كتل من النوع الثاني على طول خط سكة حديد الهواء الطلق.

شبكة الاتصال

شبكة الاتصال عبارة عن هيكل هندسي معقد للغاية. يتضمن العديد من العناصر: السلك نفسه ، والكابل (الناقل) ، وأعمدة نقل الطاقة ، والقضبان العرضية الصلبة والمرنة … يتم فرض متطلبات صارمة للغاية على التعليق. إذا لم يتوافق معها ، فسيتم أخذ التيار بشكل متقطع ، مما لن يسمح للقاطرة بالعمل في الوضع العادي وقد يؤدي إلى حدوث حالة طوارئ. ارتفاع منظم بدقة وقوة شدالأسلاك ، الانحناء الأقصى المسموح به ، الامتدادات وما إلى ذلك. في بلدنا ، تعمل القاطرات بالتيار المباشر والتيار المتردد. هذا ، بالطبع ، يعقد إلى حد ما إمدادات الطاقة للسكك الحديدية المكهربة. كل من هذه الأنظمة له مميزاته وعيوبه.

بناء سلسال بسيط

في الواقع ، تعليق الاتصال البسيط عبارة عن سلك متصل بالدعامات. عادة ما تكون المسافة بين هذه الدعامات 30-40 مترا. مثل هذا التصميم مقبول فقط على أجزاء من الطرق حيث لا يُسمح بحركة المرور عالية السرعة (الجسور والأنفاق) ، وكذلك في خطوط نقل الكهرباء والترام.

مزايا شبكة الاتصال الحالية المباشرة

بالمقارنة مع شبكة الاتصال على التيار المتردد ، فإن شبكة الاتصال في التيار المباشر لها عدد من المزايا. من بينها ، من الضروري بشكل خاص إلغاء إمكانية استخدامه للقاطرات ذات التصميم البسيط نسبيًا والوزن المنخفض. بالإضافة إلى ذلك ، في مثل هذه الأنظمة لا يوجد تأثير للجهد المطبق على شبكة الاتصال. الميزة الأكثر أهمية هي المستوى الأعلى للسلامة التشغيلية مقارنة بأنظمة التكييف.

عيوب شبكة اتصال DC

العيب الرئيسي لأنظمة الإمداد بالطاقة للسكك الحديدية المكهربة هو ارتفاع تكلفتها. بعد كل شيء ، يتطلب بنائها تعليقًا أكثر تعقيدًا وتكلفة. سلك سحب نحاسييحتوي على مقطع عرضي أكبر بكثير ، مما يزيد أيضًا بشكل كبير من تكلفة المشروع. عيب مهم هو المسافة الضئيلة إلى حد ما بين محطات الجر على السكك الحديدية المكهربة مقارنة بشبكات الاتصال على التيار المتردد. في المتوسط ، يتراوح من 15 (في المناطق ذات حركة القطارات القصوى) إلى 20 كيلومترًا. من بين أمور أخرى ، تتسبب التيارات المباشرة في ظهور ما يسمى بالتيارات الشاردة ، والتي تؤدي إلى ظهور وتآكل سريع للتآكل في الهياكل والدعامات الفولاذية.

متطلبات التدريب للأفراد الذين يخدمون أنظمة الإمداد بالطاقة

قبل السماح للعامل بإصلاح وصيانة خطوط نقل السكك الحديدية المكهربة ، يجب أن يخضع لتدريب خاص. وهذا لا ينطبق فقط على الأشخاص الذين يعملون مباشرة مع الجزء الكهربائي ، ولكن أيضًا على الأقفال والمركبين الذين يخدمون الهيكل الكامل لخطوط النقل ودعمهم. يتعين على جميع الأفراد اجتياز اختبار المعرفة وتأكيد مستوى تأهيلهم.

الخلاصة

شهد ظهور السكك الحديدية المكهربة نموًا سريعًا للصناعة بسبب تكثيف حركة المرور وزيادة معدل دوران الشحن. أصبح من الممكن زيادة كبيرة في كتلة البضائع المنقولة بواسطة قاطرة واحدة.

بالإضافة إلى ذلك ، فقد حل عددًا من المشكلات. لذلك ، غالبًا ما تفشل قاطرات الديزل التقليدية في درجات الحرارة المنخفضة.تعمل القاطرة الكهربائية بشكل موثوق في جميع الظروف الجوية. هذا ، بدوره ، خلق المتطلبات الأساسية للتنمية النشطة للمناطق الشمالية والشرق الأقصى من بلدنا.