Tööstuse arenguga ja Põllumajandus riikides suureneb kauba hulk, mida on vaja transportida riigi ühest piirkonnast teise ning see seab raudteetranspordile nõuded kande- ja läbilaskevõime tõstmiseks. raudteed. Meie riigis moodustab üle poole kogu kaubakäibest elektriline veojõud.

Tsaari-Venemaal elektriraudteid ei olnud. Põhimaanteede elektrifitseerimine kavandati nõukogude võimu esimestel aastatel riigi plaanimajanduse korraldamise ajal.

1920. aastal välja töötatud GOELRO plaanis pöörati tähelepanu raudteede kande- ja läbilaskevõime suurendamisele, viies need üle elektriveole. 1926. aastal elektrifitseeriti Bakuu-Surakhani liin pikkusega 19 km pingega kontaktvõrk 1200 VDC. 1929. aastal lülitati 17,7 km pikkune eeslinnalõik Moskva - Mytishchi kontaktvõrgu pingega 1500 V elektrilisele veojõule. Pärast seda algas kliimatingimuste poolest kõige raskemate, liiklusintensiivsemate lõikude ja raske profiiliga liinide elektrifitseerimine.

Teise maailmasõja alguseks kanti üle kõige keerulisemad lõigud Kaukaasias, Uuralites, Ukrainas, Siberis, Arktikas ja Moskva eeslinnades kogupikkusega umbes 1900 km. Sõja ajal elektrifitseeriti liine Uuralites, Moskva ja Kuibõševi eeslinnades kogupikkusega umbes 500 km.

Pärast sõda tuli riigi lääneosas taastada elektrifitseeritud raudteelõigud, mis asusid ajutiselt vaenlase poolt okupeeritud territooriumil. Lisaks oli vaja uued rasked raudteelõigud üle viia elektriveole. Varem kontaktliinis 1500 V pingega elektrifitseeritud eeslinnalõigud viidi üle pingele 3000 V. Alates 1950. aastast mindi üksikute lõikude elektrifitseerimiselt üle tervete kaubamahukate suundade ülekandmisele elektriveole ja tööle. algas liinidel Moskva-Irkutsk, Moskva -Harkov jne.

Rahvamajanduse kaubavoo suurenemine ja reisijateveo kasv nõuavad võimsamaid vedureid ja rongide arvu kasvu. Kontaktvõrgu pingel 3000 V põhjustasid võimsate elektrivedurite tarbitud voolud, millest märkimisväärne osa oli veoalajaamade toitepiirkonnas, suuri energiakadusid. Kadude vähendamiseks on vaja veoalajaamad asetada üksteisele lähemale ja suurendada kontaktvõrgu juhtmete ristlõiget, kuid see suurendab toitesüsteemi maksumust. Energiakadusid on võimalik vähendada kontaktvõrgu juhtmeid läbivate voolude vähendamisega ning selleks, et võimsus jääks samaks, on vaja pinget tõsta. Seda põhimõtet kasutatakse 50 Hz tööstusliku sagedusega ühefaasilise vahelduvvoolu elektrilises veosüsteemis kontaktvõrgu pingel 25 kV.

Elektrilise veeremi (elektrivedurid ja elektrirongid) tarbitavad voolud on palju väiksemad kui alalisvoolusüsteemiga, mis võimaldab vähendada kontaktvõrgu juhtmete ristlõiget ja suurendada veoalajaamade vahelisi kaugusi. Seda süsteemi hakati meie riigis uurima juba enne Suurt Isamaasõda. Siis tuli sõja ajal uurimistöö lõpetada. Aastatel 1955-1956. sõjajärgsete arengute tulemuste kohaselt elektrifitseeriti selle süsteemi abil Moskva maantee Kaelakee-Paveletsi katselõik. Tulevikus hakati seda süsteemi meie riigi raudteedel laialdaselt kasutusele võtma koos alalisvoolu elektrilise veosüsteemiga. 1977. aasta alguseks ulatusid NSV Liidus elektrifitseeritud liinid umbes 40 tuhande km kaugusele, mis moodustab 28% riigi kõigi raudteede pikkusest. Neist umbes 25 tuhat km on alalisvoolul ja 15 tuhat km vahelduvvoolul.

Raudteed Moskvast Karõmskajasse pikkusega üle 6300 km, Leningradist Jerevani - umbes 3,5 tuhat km, Moskva-Sverdlovskist - üle 2 tuhande km, Moskva-Voronež-Rostovi, Moskva-Kiiev-Chop, liinid, mis ühendavad Donbassi Volga piirkond ja Ukraina lääneosaga jne. Lisaks on kõigi suurte tööstus- ja kultuurikeskuste linnalähiliiklus üle viidud elektriveole.

Elektrifitseerimise kiiruse, liinide pikkuse, liiklusmahu ja kaubakäibe poolest on meie riik jätnud kaugele maha kõik maailma riigid.

intensiivne raudtee elektrifitseerimine oma suurte tehniliste ja majanduslike eeliste tõttu. Võrreldes auruveduriga või sama kaalu ja mõõtmetega, võib sellel olla oluliselt suurem võimsus, kuna sellel puudub primaarmootor (aurumasin või diiselmootor). Seetõttu annab elektrivedur tööd rongidega palju suurematel kiirustel ja sellest tulenevalt suurendab raudtee läbilaskevõimet ja kandevõimet. Mitme elektriveduri juhtimise kasutamine ühest postist (paljude üksuste süsteem) võimaldab neid arve veelgi suurendada. Suurem sõidukiirus tagab kaupade ja reisijate kiirema kohaletoimetamise sihtkohta ning toob riigi majandusele täiendavat majanduslikku kasu.

Elektriveojõul on suurem kasutegur kui diiselveol ja eriti auruveol. Auruveo keskmine tööefektiivsus on 3–4%, diiselveduril umbes 21% (diiseljõu kasutamisega 30%) ja elektriveojõul umbes 24%.

Kui elektrivedurit käitavad vanad soojuselektrijaamad, on elektriveo efektiivsus 16-19% (elektriveduri enda kasutegur on umbes 85%). Elektriveduri kõrge kasuteguriga süsteemi selline madal kasutegur on tingitud suurtest energiakadudest elektrijaamade ahjudes, kateldes ja turbiinides, mille kasutegur on 25-26%.

Kaasaegsed võimsate ja ökonoomse agregaatidega elektrijaamad töötavad kasuteguriga kuni 40%, kasuteguriga kuni 40%. elektriline veojõud neilt energia saamisel on 25-30%. Elektrivedurite ja elektrirongide ökonoomsem töö on siis, kui liinil on jõuallikaks hüdroelektrijaam. Samal ajal on elektrilise veojõu efektiivsus 60-62%.

Tuleb märkida, et auruvedurid ja diiselvedurid töötavad kallil ja kõrge kalorsusega kütusel. Soojuselektrijaamad võivad töötada madalama kvaliteediga kütusel - pruunsüsi, turvas, põlevkivi ning kasutada ka maagaasi. Elektriveo efektiivsus suureneb ka siis, kui sektsioone toidavad tuumajaamad.

Elektrivedurid on töökindlamad, nõuavad väiksemaid kulutusi seadmete kontrollimiseks ja remondiks ning võimaldavad tõsta tööviljakust 16-17% võrreldes diiselveoga.

Ainult elektriveojõul on omadused töödelda rongis salvestatud mehhaanilist energiat elektrienergiaks ja regeneratiivpidurdamisel üle kanda kontaktvõrku, et seda saaks kasutada teised sel perioodil veorežiimil töötavad elektrivedurid või mootorvagunid. Tarbijate puudumisel saab energiat üle kanda elektrisüsteemi. Tänu energia taaskasutamisele on võimalik saada suur majanduslik efekt. Nii tagastati 1976. aastal taastumise tõttu võrku umbes 1,7 miljardit kWh elektrit. Regeneratiivpidurdus võimaldab tõsta rongiliikluse ohutuse taset, vähendada piduriklotside ja velgede kulumist.

Kõik see võimaldab vähendada transpordikulusid ja muuta kaubaveo protsessi efektiivsemaks.

Tänu raudteetranspordi veojõu tehnilisele rekonstrueerimisele säästeti ligikaudu 1,7 miljardit tonni kütust ning tegevuskulud vähenesid 28 miljardi rubla võrra. Kui oletada, et seni töötaksid meie maanteedel auruvedurid, siis näiteks 1974. aastal oleks vaja nende ahjudes ära kasutada kolmandik riigis kaevandatavast kivisöest.

Venemaa raudteede elektrifitseerimine aitab kaasa ümbruskonna rahvamajanduse edenemisele, kuna tööstusettevõtted, kolhoosid, sovhoosid saavad voolu veoalajaamadest ning ebaefektiivsed, ebaökonoomsed kohalikud diiselelektrijaamad suletakse. Igal aastal läheb üle 17 miljardi kWh energiat veoalajaamade kaudu, et varustada mitteveojõuga tarbijaid.

Elektrilise veojõu korral tööviljakus suureneb. Kui diiselmootoriga veojõu korral suureneb tööviljakus auruga võrreldes 2,5 korda, siis elektrilise veojõu korral 3 korda. Veokulu elektrifitseeritud liinidel on 10-15% madalam kui diiselveo korral.

Raudtee elektrifitseerimine

Tänapäeval on üle 100 000 km elektrifitseeritud raudteed üle kogu maailma. Kõige kiirem elektrifitseerimine viidi meie riigis läbi kuni 1990. aastani.

Elektriveo sünnipäevaks peetakse 31. maid 1879, mil Berliini tööstusnäitusel demonstreeriti esimest 300 m pikkust Werner Siemensi ehitatud elektriraudteed (joon. 20). Moodsat elektriautot meenutav elektrivedur,

Riis. 20. Esimene elektriraudtee

toiteallikaks on 9,6 kW (13 hj) elektrimootor. Elektrivool pingega 160 V edastati mootorile mööda eraldi rööpa, rööpad, mida mööda rong liikus - tagasivoolujuhtmena toimisid kolm minihaagist kiirusega 7 km / h.

Samal 1879. aastal käivitati Prantsusmaal Breuilis Duchen-Fourier' tekstiilitehases umbes 2 km pikkune sisemine elektriraudtee. 1880. aastal Venemaal F.A. Pirotskil õnnestus elektrivooluga liikuma panna suur raskeauto, mis mahutas 40 reisijat. 16. mail 1881 avati reisiliiklus esimesel linna elektriraudteel Berliin – Lichterfeld. Selle tee rööpad pandi estakaadile. Mõnevõrra hiljem ühendas Elberfeld-Bremeni elektriraudtee mitmeid Saksamaa tööstuskeskusi.

Nagu näha, kasutati algselt elektrilist veojõudu linna trammiliinidel ja tööstusettevõtted eriti kaevandustes ja söekaevandustes. Kuid üsna pea selgus, et see on tulus nii raudtee mööda- ja tunnelilõikudel kui ka linnalähiliikluses. 1895. aastal elektrifitseeriti USA-s Baltimore’i tunnel ja New Yorgi tunneliteed. Nendele liinidele on ehitatud elektrivedureid võimsusega 185 kW (50 km/h).

Pärast Esimest maailmasõda asusid paljud riigid raudteede elektrifitseerimise teele. Suure liiklustihedusega magistraalliinidel hakatakse juurutama elektrivedu. Saksamaal elektrifitseeritakse liine Hamburg-Alton, Leipzig-Halle-Magdeburg, mägitee Sileesias, Alpide teed Austrias. Elektrifitseerib Itaalia põhjapoolsed teed. Prantsusmaa ja Šveits hakkavad elektrifitseerima. Aafrikas ilmub Kongosse elektrifitseeritud raudtee.

Venemaal oli raudteede elektrifitseerimise projekte juba enne Esimest maailmasõda. Peterburi - Oranienbaumi liini elektrifitseerimine on juba alanud, kuid sõda takistas selle valmimist. Ja alles 1926. aastal avati elektrirongide liikumine Bakuu ja Sabunchi naftavälja vahel. 1. oktoobril 1929 algas regulaarne elektrirongide liikumine lõigul Moskva-Mytištši.

16. augustil 1932 võeti kasutusele NSV Liidu esimene elektrifitseeritud pealõik Khashuri - Zestafoni, mis läbis Kaukaasias Surami kuru. Samal aastal ehitati esimene kodumaine C-seeria elektrivedur (joon. 21). 1930. aastatel elektrifitseeriti eraldi suure kaubaliiklusega ja raske rööbastee profiiliga lõigud, nagu Kizel - Tšusovskaja, Goroblagodatskaja - Sverdlovsk, Kandalakša - Murmansk ja mitmed teised. 1941. aasta alguseks ületas elektrifitseeritud liinide kogupikkus 1800 km. Elektrifitseerimine ei peatunud isegi Suure Isamaasõja ajal.

Riis. 21. Esimene Nõukogude C-seeria elektrivedur koos

Elektriraudtee tehnika on nende olemasolu jooksul kardinaalselt muutunud, säilinud on vaid tööpõhimõte. Veduriteljed käivad elektriliste veomootorite abil, mis kasutavad elektrijaamade energiat. See energia tarnitakse elektrijaamadest kõrgepingeliinide kaudu raudteele ja kontaktvõrgu kaudu elektrilisele veeremile. Tagastusahel on rööpad ja maapind.

Kasutatakse kolme erinevat elektrilist veosüsteemi - alalisvool, vahelduvvoolu madala sagedusega vähendatud vool ja standardse tööstusliku sagedusega 50 Hz vahelduvvool. Käesoleva sajandi esimesel poolel kuni Teise maailmasõjani olid kasutusel kaks esimest süsteemi, kolmas pälvis tunnustuse 50-60ndatel, mil algas intensiivne konvertertehnoloogia ja ajami juhtimissüsteemide arendamine. Alalisvoolusüsteemis varustatakse elektrilise veeremi voolukollektoreid vooluga 3000 V (mõnes riigis 1500 V ja alla selle). Sellist voolu annavad veoalajaamad, kus vahelduvvool kõrgepingeÜldiste tööstuslike toitesüsteemide osa vähendatakse soovitud väärtuseni ja alaldatakse võimsate pooljuhtalalditega.

Alalisvoolusüsteemi eeliseks oli sel ajal võimalus kasutada suurepäraste veo- ja tööomadustega alalisvoolukollektormootoreid. Ja selle puuduste hulgas on suhteliselt madal pinge väärtus kontaktvõrgus, piiratud kehtiv väärtus mootori pinged. Sel põhjusel, kontaktjuhtmed edastatakse olulisi voolusid, mis põhjustavad energiakadusid ja takistavad voolu kogumise protsessi juhtme ja voolukollektori kokkupuutel. Raudteeliikluse intensiivistumine, rongide massi suurenemine põhjustas raskusi elektrivedurite toitega mõnel alalisvoolu lõigul, mis on tingitud vajadusest suurendada kontaktvõrgu juhtmete ristlõike pindala (vedrustus). teisest tugevdusest kontaktjuhe) ja voolu kogumise tõhususe tagamine.

Kogu alalisvoolusüsteem on paljudes riikides laialt levinud, sellisel süsteemil töötab üle poole elektriliinidest.

Veojõu toitesüsteemi ülesanne on tagada elektrilise veeremi efektiivne töö minimaalsete energiakadudega ja võimalikult väikeste kuludega veoalajaamade, kontaktvõrkude, elektriliinide jms ehitamiseks ja hooldamiseks.

Soov tõsta kontaktvõrgu pinget ja välistada alaldusprotsess toitesüsteemist seletab pingega vahelduvvoolusüsteemi kasutamist ja arendamist mitmes Euroopa riigis (Saksamaa, Šveits, Norra, Rootsi, Austria). 15 000 V, mille vähendatud sagedus on 16 2/3 Hz. Selles süsteemis kasutavad elektrivedurid ühefaasilist kommutaatori mootorid halvema jõudlusega kui alalisvoolumootoritel. Need mootorid ei saa töötada tavalisel tööstuslikul sagedusel 50 Hz, seega tuleb rakendada vähendatud sagedust. Selle sagedusega elektrivoolu tekitamiseks oli vaja ehitada spetsiaalsed "raudtee" elektrijaamad, mis ei olnud ühendatud üldiste tööstuslike elektrisüsteemidega. Selle süsteemi elektriliinid on ühefaasilised, alajaamades toimub ainult pinge vähendamine trafode abil. Erinevalt alalisvoolu alajaamadest pole sel juhul vaja vahelduvvoolu-alalisvoolu muundureid, mida kasutati ebausaldusväärsete, mahukate ja ebaökonoomsete elavhõbedalalditena. Kuid alalisvoolu elektrivedurite disaini lihtsus oli otsustava tähtsusega, mis määras selle laiema kasutamise. See tõi kaasa alalisvoolusüsteemi leviku NSV Liidu raudteedel elektrifitseerimise algusaastatel.

Sõjajärgsel perioodil taastati sõja-aastatel demonteeritud toiteseadmed, jätkati suure liiklustihedusega liinide elektrifitseerimist.

Elektrifitseerimise tempo tõusis järsult pärast seda, kui valitsus võttis 1956. aastal vastu resolutsiooni "Raudteede elektrifitseerimise üldkava kohta". 1980. aastaks moodustas elektriveojõul töötavate lõikude pikkus 32,8% kogupikkusest ja nende liikluse maht 54,8%.

Esimestel aastakümnetel elektrifitseeriti raudteed konstantse vooluga 1500 V (linnalõigud) ja 3000 V (põhiliinid). Erineva pingega sektsioonide ühendamiseks kontaktvõrgus ehitati spetsiaalsed elektrivedurid (VL19) ja mootorrongi elektrisektsioonid (SR), loodi elavhõbedalaldi trafod, mis suudavad töötada kahel pingel: 1650 ja 3300 V. Seejärel ehitati kõik sektsioonid pingega kontaktvõrgus 1500 V kanti üle 3000 V. 50ndatel loodi võimsam kaheksateljeline alalisvoolu elektrivedur VL8 ning seejärel - VL10 ja VL11.

Alates 1930. aastatest on uuritud tööstusliku sagedusega ühefaasilise vahelduvvoolu veojõu kasutamise võimalusi. Käimasolevat uurimistööd jätkati 1951. Eksperimentaalsena 1955 - 1956. aastal. vahelduvvoolul pingega 22 kV elektrifitseeriti 137 km pikkune lõik Ozherelye - Pavelets. Sellel katsetati elektrilist veeremit ja vahelduvvoolu veojõu toitesüsteemi, loodi esimene jaam kahte tüüpi voolu kontaktvõrguga liitumiseks.

Selles süsteemis saavad veoalajaamad, nagu ka alalisvoolusüsteemis, toite üldisest tööstuslikust kõrgepingest kolmefaasilised võrgud. Kuid neil pole alaldeid. Jõuülekandeliinide kolmefaasiline vahelduvvoolupinge muudetakse trafode abil 25 000 V ühefaasiliseks kontaktvõrgu pingeks ja vool alaldatakse otse elektrilisel veeremil. Kerged, kompaktsed ja personalile ohutud pooljuhtalaldid, mis asendasid elavhõbeda, tagasid selle süsteemi prioriteedi. Kogu maailmas areneb raudtee elektrifitseerimine tööstusliku sagedusega vahelduvvoolusüsteemi järgi.

Esimesena elektrifitseeriti 1960. aastal vahelduvvoolul kontaktvõrgu pingega 25 kV üks raskema rööbasteeprofiiliga Ida-Siberi raudtee enimkoormatud lõike Mariinsk – Zima, mis asus karmi kliimaga piirkonnas. tingimused.

Lisaks traditsioonilisele 25 kV vahelduvvoolusüsteemile on kasutatud ja kasutatakse ka selle sorte: imitrafodega (sideliinide kaitsmise kulude vähendamiseks kontaktvõrgu elektromagnetilise mõju eest), pikisuunalise juhtmega pingega 50 kV ja autotransformaatorid (nn 2x25 kV süsteem), varjestusega tugevdusjuhtmega (veojõuvõrgu takistuse vähendamiseks).

Alates 1956. aastast on elektriveojõud tööle pandud peamiselt põhilistel kaugkaubaveoteedel, mis ühendavad riigi Euroopa osa Uuralite ja Siberiga, sealhulgas selle idaosaga, aga ka riigi lõunaosaga. 1961. aastal viidi lõpule maailma suurima maantee Moskva - Baikal pikkusega 5647 km elektrifitseerimine, 1962. aastal maantee Leningrad - Leninakan pikkusega 3500 km. Tervete alade elektrifitseerimine on oluliselt parandanud elektrivedurite kasutamist.

Uutele liinidele, mis elektrifitseeriti vahelduvvoolul sagedusega 50 Hz, pingega 25 kV, loodi kuueteljelised elavhõbealaldi ja kollektormootoriga elektrivedurid VL60 ning seejärel kaheksateljelised pooljuhtalalditega VL80 ja VL80. VL60 elektrivedurid muudeti samuti pooljuhtmuunduriteks ja said VL60 k seeria tähise.

Uus elektriline veerem, võrreldes 20-30 aastat tagasi toodetuga, on ehituslikult ja väliselt palju muutunud. Loodud on kaheksateljelised VL80 r ja 12-teljelised VL85 (joonis 22) vahelduvvoolu elektrivedurid, mida eristavad kõrged veo- ja pidurdusomadused tänu veojõu ja kiiruse sujuvale reguleerimisele, automaatjuhtimisele ja kõrgetele energiaomadustele. Alustatud on 12-teljeliste alalisvoolu elektrivedurite tootmist.

Riis. 22. Vahelduvvoolu vedur VL85

Türistor- ehk nn impulssregulaatorid on edukalt asendanud vananenud astmelise reostaadi reguleerimise süsteemi. Paljudes riikides on nad täielikult üle läinud türistormuunduritega alalisvoolu elektrilise veeremi tootmisele.

Seoses pooljuhtmuunduri tehnoloogia arenguga asenduvad kollektormootorid üha enam vahelduvvoolumootoritega, asünkroonsete ja sünkroonsete.

Kaasaegsetel elektriveduritel kasutatakse laialdaselt juhtimise automatiseerimist ja režiimide optimeerimist mikroprotsessortehnoloogia abil. Kasutusel on parda- ja statsionaarsete seadmete diagnostika. Täiendatakse lühisvoolude ja liigpingete eest kaitsvaid seadmeid.

Elektriline veojõud on kütusekulu poolest kõige ökonoomsem kaupade transportimise viis. 1 tonni kauba teisaldamiseks 100 km kohta kulub 1 kWh elektrit. 1998. aastal oli raudteetranspordi poolt tarbitud elektri osatähtsus elektritarbimise struktuuris Vene Föderatsiooni kütuse- ja energeetikaministeeriumi andmetel vaid 4,7%. Elektriveduritel on vaieldamatu eelis – nad on võimelised regeneratiivpidurduse ajal veovõrku tootma ja tagastama elektrienergiat. 1998. aastal oli regeneratiivpidurduse tõttu aastane energiasääst ligikaudu 0,7 miljardit kWh, s.o 3,2% rongi veokulust. Elektriline veojõud on kõige keskkonnasõbralikum transpordiliik.

Tehnoloogia arenguga täiustati kontaktvõrgu seadmeid ja veoalajaamu. Laialdaselt kasutatakse raudbetoontugesid plokkvundamentidel, jäikaid risttalasid, kompenseeritud vedrustusi, mis võimaldavad kiirust 200–250 km/h. Vahelduvvoolu kontaktvõrgu jaoks kasutatakse CC tüüpi raudbetoonist lahutamatuid tugesid ja vajadusel eraldi suurema töökindlusega vundamentidega.

Veoalajaamades töötavad mootorigeneraatorid asendanud elavhõbedalaldi asemel võimsad pooljuhtmuundurid. Peaaegu kõik elektrifitseeritud liinid on telemehhaniseeritud. Esimesed kaugjuhtimissüsteemid olid relee-kontakt, seejärel vahetati need välja elektroonilised seadmed ja lõpuks integraallülitustel ja mikroprotsessoritel põhinevad süsteemid.

Peterburi - Moskva liinile paigaldati kontaktvõrk tüüp KS-200, mis tagab usaldusväärse vooluvõtu rongikiirusel kuni 200 km/h.

Viimastel aastatel on elektrifitseerimise ulatus, mille kasutusiga on 40 aastat või rohkem, pidevalt suurenenud. Selle pikkus oli 2000. aastal 8900 km ehk 22%. 2005. aastal ületas see 15 tuhat km. 40 ja enam aastat teeninud kontaktvõrgu spetsiifiline kahjustus on 2,7 korda suurem kui äsja kasutusele võetud lõikudel. Tehniliste vahendite töökorras hoidmine ainult nende üksikute elementide kapitaalremondiga mitte ainult ei paranda kogu süsteemi jõudlust, vaid piirab ka sektsioonide kandevõime suurendamise võimalust. Vaja on uusi tehnilisi lahendusi ja elektrivarustuse tehniliste vahendite uuendamist.

Piirini jõudnud elektrifitseeritud liinide pikkuse pikenemise kontekstis on vaja tagada elektrifitseerimise ja elektrivarustuse ökonoomsuse materiaal-tehnilise baasi tugevdamine, et stabiliseerida tehniline varustus. seisukord, ja võrgu põhisuunad - veojõu toitesüsteemi põhiliste tehniliste ja töönäitajate parandamine: kontaktvõrk, veoalajaamad, mitteveojõuvõrgud (0,4-10 kV).

Tehniliste vahendite täiustamine peaks olema suunatud intelligentsete automaatjuhtimissüsteemide loomisele, mis tagavad toiteseadmetele optimaalsed töörežiimid.

Kontaktvõrgu osas on vaja:

Varustage laboriautod kontaktvõrgu testimiseks arvutipõhiste diagnostikakompleksidega, mis võimaldavad kontrollida kontaktvedrustuse sõlmede ja elementide kütmist, jälgida isolaatorite tervist, hinnata kontaktjuhtme kulumist selle seisukorra analüüsiga, samuti kui praeguse kollektsiooni kvaliteet jne;

Töötada välja tehnilisi lahendusi, mis on suunatud kontaktvõrgu tugede, tugiseadmete, liitmike, isolaatorite kahjustuste vähendamisele;

Loo isereguleeruv kontaktvedrustus suure kiirusega liikluspiirkondade jaoks.

Veojõu alajaamade töökindluse parandamiseks on vaja välja töötada ja kasutusele võtta järgmised seadmed:

Uut tüüpi astmelised ja veojõutrafod;

Uute elektrit isoleerivate keskkonnasõbralike täiteainetega lülitid (SF6, keskosa); vaakumlülitid;

Alaldi ja alaldi-inverter muundurid uue põlvkonna jõuelektroonikaseadmetel;

Võimas energiasalvesti.

Toiteseadmete ehitamisel on vaja kasutada terviklikke kokkupandavaid seadmeid, mooduleid ja kõrge monteerimisvõimega plokke.

Viimastel aastatel on maailmas palju uuritud kõiki elektrifitseerimise plusse ja miinuseid. Kõik teadlased tunnistavad, et elektrifitseerimine on majanduslikult kasulik. Nende tööde järeldused lahknevad ainult investeeritud kapitali tasuvuse osas. Erinevatel hinnangutel ületab kasumi suurus 14%.

Esimesi võimalusi raudtee elektriveojõuga varustamiseks arutati 1874. aastal. Vene spetsialist F.A. Pirotsky viis näidatud aja jooksul läbi esimesed praktilised katsed Sestroretski lähedal asuvatel raudteeteedel elektrienergia edastamise võimaluse kohta maapinnast eraldatud rööbaste abil.

Esimesed katsed elektrilise veojõu varustamiseks

Tööd tehti ühe kilomeetri kaugusel. Teine rööp toimis tagasivoolujuhtmena. Saadud elektrienergia tarniti väikesele mootorile. Kaks aastat hiljem, pärast käimasoleva töö algust, andis spetsialist F.A. Pirotsky avaldab artikli saadud tulemuste kohta ühes tehnikainseneri ajakirjades. Lõpptulemusena katsetas ta saadud elektri abil mööda raudrööpaid liikuvate kärude käivitamist.

Esimene praktiline rakendus

Saksamaal elav Werner Siemens on rakendanud elektri praktilist rakendamist raudteel. 1879. aasta Berliini tööstusnäitus eksponeeris seda saavutust oma ruumides kitsarööpmelise raudtee kujul, millest näituse külalistel oli au läbida. Rongikomplekt koosnes mitmest lahtist tüüpi vagunist, mida vedas elektrivedur. Liikumist andsid kaks alalisvoolul töötavat mootorit, sajaviiekümnevoldise pinge andis rööbastevahelises ruumis asuv raudriba. Üks jooksurööbastest toimis tagasivoolujuhtmena.

proovitükk

Kaks aastat hiljem lõpetas leiutaja W. Siemens Berliini eeslinnaosas Lichterfeldis elektrijõuga varustatud katseraudteed, mida mööda liikus mootoriga auto. Pinge oli sada kaheksakümmend volti ja see toideti ühele jooksvale rööpale - see oli justkui tagasivoolujuhe.

Puitliiprite kui selliste kasutamisest tingitud halva isolatsiooniga võimaliku suure elektrienergia kadu kõrvaldamiseks pidi insener Werner Siemens muutma elektrimootori toiteahelat.

Esimene rippelektrisüsteemi kogemus

Maailmanäitus Pariisis sai platvormiks, kus inimesed nägid elektriteed koos välismootoriga. Selline toiteallikas oli raudtoru kujul, mis riputati raudteerööbaste kohale. Toru alumisse ossa tehti pikisuunaline lõige. Toru sisemuses liikus süstik, mis ühendati painduva traadi abil läbi olemasoleva pilu ja kinnitati otse katuse veduripinna külge, kandes nii voolu elektrimootorile.

Sarnane toru riputati kõrvuti, paralleelselt esimese toruga ja toimis tagurpidi ajamina. Sarnast süsteemi kasutati 1884. aastal loodud trammidel, mis ilmusid Saksamaa ja Austria aladele Offenbachi, Frankfurdi, Vorderbrühli ja Mödlingi linnades. Trammiliikluse tagamiseks toideti pinget kolmsada viiskümmend volti.

Iirimaa Kinreshi linnast sai samadel aastatel omamoodi platvorm uuendajatele, kes kasutasid trammiliinidel voolujuhina kolmandat rööpa. Selle paigaldamisel kasutati isolaatoreid, mis olid rööbastega paralleelsed. Kahjuks ei olnud sellel uuel skeemil pikka praktilist rakendust, kuna linnatingimustes oli see jalakäijatele ja hobuste meeskondadele selge takistus.

Vene inseneri töö

Kõige huvitavam on see, et Fjodor Apollonovitš Pirotski hoiatas ühes oma Peterburi Vedomosti ajaleheväljaandes avaldatud teoses kõigi nende elektrimootori toiteallikaga varustamise tehnilise huku asjaolude eest. Nad väitsid otse, et tema järelkasv elektriraudtee näol on kõige lihtsam ja odavam ehitus. Keskmise rööpatrassi rajamiseks ei ole vaja teha lisakulusid, mis tõstab projekti maksumust korraga viis protsenti ja takistab veoliiklust linnatänavatel. Tema projekti elluviimine ei nõua malmist postide ostmist, mis maksavad palju raha. Seejärel võtsid välismaa leiutajad kuulda Vene inseneri sellist mõistlikku hoiatust ja viisid kõik ellu.

Leiutaja F.A. Pirotsky tegeles aktiivselt oma projekti elluviimisega, mõistes, et linna- ja raudteetranspordil pole ilma elektrita tulevikku. Tema uute uuringute ja katsetuste tulemuste põhjal tuleb Peterburi tänavatele ilmunud kaheastmeline mootorauto, mis liigub mööda rööpaid. 1881. aastal eksponeeriti seda autot Pariisi näitusel.

Inglismaa linn Brighton sai 1884. aastal Vene inseneri projekti praktilise elluviimise teerajajaks. Elektriraudtee pikkus, kus toideti ainult ühte rööpa, oli seitse miili. Selle tulemusena oli ühe elektriauto puhaskasum tööpäeva jooksul võrreldes hobuvankriga nelisada kakskümmend franki.

Ameerika inseneride arengud

Ka Ameerika mandril ei istunud nad käed rüpes, vaid tegelesid aktiivselt juba loodud elektriveduri vooluvarustuse meetodi täiustamisega.

Ameerika teadlane T.A. Edison viis läbi otsingutööd kütusena elektrit tarbiva raudteeveduri täiustamiseks. Nelja aasta jooksul, kuni 1884. aastani, T.A. Edison suutis luua kolm lühiraja liini. Loodud veduri elektrivoolul töötav versioon meenutas pigem veduri veduri mudelit. Toidet andsid generaatorid. Üks rööbastee rööbastest sai toidet negatiivselt, teine ​​siin oli ühendatud generaatori plusspostiga. Juba 1883. aastal ilmus Chicago näitusel ühele platsile tolleaegne kaasaegne, elektrivoolu tarbiv vedur nimega "Kohtunik". Selle elektriveduri versiooni loomine viidi läbi tihedas koostöös teise leiutaja S.D. Väli.

Samal ajal õnnestus Ameerika inseneril L. Daftil ehitada esimene peamise elektriveduri mudel, mis kannab nime "Atreg". Vedur kasutas McGregorist Saratogani kulgevatel raudteerööbastele standardset rööpmelaiust. Edaspidi õnnestub L. Daftil enda veduriversiooni tehnilisi omadusi parandada, kuid nüüd kannab see nime “Benjamin Franklin”, selle mass on kümme tonni, pikkus neli meetrit. Veorattaid oli neli. Elektrivoolu toide, mille pinge oli kakssada viiskümmend volti, viidi läbi kolmanda rööpa kaudu, mis tagas mootori töö, mille võimsus ulatus saja kahekümne viie hobujõuni. Nendest piisas, et rongis oleks kaheksa vagunit, ja nad järgnesid elektriveduri juhtimisel kiirusega kuusteist kilomeetrit tunnis.

Šveitsi hammastee

Šveitsi insener hr R. Thorn ehitas samal 1884. aastal käigukastiga katseraudtee. Selle tulemusena said Tori küla ja mägihotell järsu kaldega transpordiarteri, mida mööda järgnes nelja veorattaga väike elektrivedur. Võimsusparameetrid olid tähtsusetud ja võimaldasid reisijaid vedada vaid neljal inimesel. Kallakust alla minnes lülitati sisse pidurdusrežiim ning elektrimootorist sai generaator, mis andis tekkiva elektrienergia võrku.

Elektrifitseerimine Venemaal

Projekt

Kõigi riikide disainerid töötasid olemasolevate elektrivedurite versioonide täiustamise ja veduri elektrivarustuse tehnika kallal.

Elektrifitseerimine käis Vene impeeriumis oma teed. Esimese kodumaise raudtee elektrifitseerimise projekt ilmus üheksateistkümnenda sajandi lõpus, 1898. aastal. Aga et Oranienbaumi ehitama hakata elektriliin Peterburist Krasnõje Gorki oli võimalik alles 1913. aastal. Olemasolevaid plaane ei olnud võimalik täies mahus ellu viia Esimese maailmasõja puhkemise tõttu. Selle tulemusena muutusid piiratud teelõigud linna trammiliiniks. Strelnas sõidavad trammid ikka mööda rööpaid.

Revolutsioonijärgsel perioodil algatas RSFSRi noor valitsus tuntud GOELRO plaani väljatöötamise ja kiitis selle heaks 1921. aastal. Rööbasteede elektrifitseerimine pidi lõpule jõudma kümne kuni viieteistkümne aasta pärast. Uute radade pikkus projekti raames oli kolm tuhat viissada kilomeetrit, hõlmates vaid väikese osa olulisematest piirkondadest.

Töö algus

Esimesed elektrilise veojõuga raudteed ilmusid 1926. aastal marsruudil Surakhanist Sabunchi ja sealt edasi Aserbaidžaani pealinna Bakuusse. Kolm aastat hiljem juhivad elektrirongid mööda Põhjaraudteed äärelinna marsruuti Moskva-Reisija ja Mytishchi vahel.

Möödus veel veidi aega ja 1932. aastal sai Suramsky passi osa elektrit. Nüüd tagasid sellel teel põhiliikluse elektrivedurid. Kasutatud elektrilist veosüsteemi D.C., mille pinge jõudis väärtuseni kolm tuhat volti. Järgnevatel aastatel kasutati seda laialdaselt Nõukogude Liidu raudteedel. Esimesed elektrivedurite tööpäevad näitasid selgelt oma eelist vedurite veojõuga võrreldes. Need näitajad olid tootlikkus ja energiatõhusus.

1941. aastaks oli kõigi elektrienergiaga varustatud teede pikkus tuhat kaheksasada kuuskümmend viis kilomeetrit.

sõjajärgne periood

Esimesel sõjajärgsel aastal saavutasid elektrifitseeritud liinide kogupikkus kaks tuhat kakskümmend üheksa kilomeetrit. Tuleb märkida, et kuussada kuuskümmend kolm kilomeetrit teed taastati ja tegelikult ehitati praktiliselt ümber.

Toimus aktiivne sõja ajal hävinud tehaste tootmisvõimsuste taastamine. Novocherkasski linna ilmub uus ettevõte, mis on spetsialiseerunud elektrivedurite tootmisele. Kaks aastat pärast sõda alustas tööd Riia elektrirongide tootmise ettevõte.

Me ei tohi unustada, et sel raskel sõjajärgsel perioodil nõudis raudteede elektrifitseerimine märkimisväärseid rahaeraldiste infusioone. Seetõttu jäi elektriga rööbasteede kasvu maht planeeritust kõvasti maha ja ulatus vaid kolmeteistkümne protsendini. Sellel oli palju põhjuseid, alustades tööde nappidest rahalistest vahenditest ja lõpetades sellise ehituse läbiviimiseks vajalike materjalide kõrge hinnaga.

50ndad

Kahekümnenda sajandi viiekümnendatel aastatel oli teenitud väärtuse tase kavandatud koormuste suhtes seitsekümmend protsenti.

Partei 20. kongressil osales NLKP Keskkomitee esimene sekretär N.S. Hruštšov kritiseeris rängalt kogu raudteeministeeriumi juhtkonda. Mõned ametnikud tagandati ametikohalt.

Viienda viieaastaplaani üheks ülesandeks oli elektrifitseeritud raudtee vajadustele vastavate uute elektrijaamarajatiste ehitamine.

Hilisemate üldplaanide koostamisel oli vaja 1970. aastaks elektrifitseerida nelikümmend tuhat kilomeetrit raudteeliine.

Tempo ülesehitamine

Ja jällegi aitab industrialiseerimine saavutada elektriga varustatud raudteede ehitamise iga-aastast arengut kahe tuhande kilomeetri ulatuses.

1962. aasta märtsiks ilmusid võidukad teated planeeritud koormuste täitumise kohta saja viie protsendi võrra, mis füüsilises mõttes oli kaheksa tuhat nelisada seitsekümmend kolm kilomeetrit. Kõik see andis selgelt tunnistust eelnevast mahajäämusest soovitud tulemuste tasemest.

Kahekümnenda sajandi seitsmekümnendatel aastatel hakati massiliselt pooljuhtalalditega asendama alajaamades seisvaid elavhõbedalalde. Iga uus ehitatav alajaam oli varustatud ainult pooljuhtseadmetega. Kõik see tähendas, et Nõukogude Liitu ilmusid kõige võimsamad ja töökindlamad inverterid. Need võimaldasid veeremi elektrilise pidurdamise ajal toodetud üleliigse energia tagastada esmasesse välisvõrku.

Voolu ohutu ja kiire lahtiühendamine kontaktliinivõrgus on alati olnud keeruline ja valus, eriti lühise ajal.

Lõpuks ilmusid raudtee alajaamadesse võimsad pöörmed.

Need paigaldati paarikaupa järjestikuse mustriga.

Vene periood

Kahekümne esimese sajandi algusega on Venemaa Raudtee elektrifitseeritud sideliinide ehitamise tempo aastaga märgatavalt vähenenud - see on nelisada viiskümmend kilomeetrit. Mõnikord langes see väärtus saja viiekümne kilomeetrini ja mõnikord tõusis seitsmesaja kilomeetrini. Märkimisväärne osa elektrifitseeritud rööbasteedest viidi üle vahelduvvoolu kasutamisele. Sarnane moderniseerimine viidi läbi Kaukaasia, Oktoobri teedel ja Siberi suundadel.

Sotši 2014

2014. aasta taliolümpiamängude eel ehitati Adlerist Krasnaja Poljanasse viivitamatult uus elektrifitseeritud raudtee. Täna jätkab Valgevene Vabariik oma territooriumil raudteede elektrifitseerimist.