Elektrifizierte Eisenbahn. Hinweise zum Eisenbahnverkehr: zur Eisenbahnelektrifizierung in der UdSSR und Stromarten in Kontaktnetzen - yelkz

Netzwerk Eisenbahnen Russische Föderation recht umfangreich. Es besteht aus mehreren Abschnitten von Autobahnen, die JSC Russian Railways gehören. Gleichzeitig sind alle Regionalstraßen formal Zweigstellen der Russischen Eisenbahn, während das Unternehmen selbst als Monopolist in Russland agiert:

Die Straße verläuft durch das Gebiet der Regionen Irkutsk und Tschita sowie der Republiken Burjatien und Sacha-Jakutien. Die Länge der Autobahn beträgt 3848 km.

Die Straße verläuft in zwei parallelen Breitenrichtungen: Moskau - Nischni Nowgorod - Kirow und Moskau - Kasan - Jekaterinburg, die durch Rockaden miteinander verbunden sind. Die Straße verbindet die zentralen, nordwestlichen und nördlichen Regionen Russlands mit der Wolga-Region, dem Ural und Sibirien. Die Gorki-Straße grenzt an die Eisenbahnen: Moskau (St. Petushki und Cherusti), Swerdlowsk (St. Cheptsa, Druzhinino), Nord (St. Novki, Susolovka, Svecha), Kuibyshevskaya (St. Krasny Uzel, Tsilna). Die gesamte ausgebaute Länge der Straße beträgt 12.066 km. Die Länge der Hauptbahnstrecken beträgt 7987 km.

Die Eisenbahn führt durch das Gebiet von fünf Teileinheiten der Russischen Föderation - den Primorski- und Chabarowsk-Gebieten, den Amur- und Jüdischen Autonomen Regionen und der Republik Sacha (Jakutien). Sein Servicegebiet umfasst auch die Regionen Magadan, Sachalin, Kamtschatka und Tschukotka - über 40% des Territoriums Russlands. Betriebslänge - 5986 km.

Die Transbaikal-Eisenbahn verläuft im Südosten Russlands durch das Gebiet des Transbaikal-Territoriums und der Amur-Region, befindet sich nahe der Grenze zur VR China und hat den einzigen direkten Landgrenz-Eisenbahnübergang in Russland durch die Station Zabaikalsk. Betriebslänge - 3370 km.

Die Westsibirische Eisenbahn führt durch das Gebiet der Regionen Omsk, Nowosibirsk, Kemerowo, Tomsk, Altai-Territorium und teilweise die Republik Kasachstan. Die ausgebaute Länge der Hauptstrecken der Autobahn beträgt 8986 km, die Betriebslänge 5602 km.

Die Straße funktioniert unter besonderen geopolitischen Bedingungen. Kaliningrad ist der kürzeste Weg vom Zentrum Russlands in die Länder Westeuropa. Die Straße hat keine gemeinsame Grenzen mit der Russischen Eisenbahn. Die ausgebaute Länge der Autobahn beträgt 1100 km, die Länge der Hauptstrecken über 900 km.

Die Autobahn führt durch vier große Regionen - Gebiet Kemerowo, Chakassien, Region Irkutsk und das Krasnojarsk-Territorium, das die transsibirischen und südsibirischen Autobahnen verbindet. Bildlich gesprochen ist dies eine Brücke zwischen dem europäischen Teil Russlands, seinem Fernost und Asien. Die Betriebslänge der Krasnojarsker Straße beträgt 3160 km. Gesamtlänge- 4544 Kilometer.

Die Eisenbahn erstreckt sich von der Region Moskau bis zu den Ausläufern des Urals und verbindet das Zentrum und den Westen der Russischen Föderation mit großen sozioökonomischen Regionen des Urals, Sibiriens, Kasachstans und Zentralasien. Die Straße besteht aus zwei fast parallelen Linien, die von West nach Ost verlaufen: Kustarevka - Inza - Ulyanovsk und Ryazhsk - Samara, die am Bahnhof Chishma verbunden sind und eine zweigleisige Linie bilden, die an den Ausläufern endet Uralgebirge. Zwei weitere Linien der Straße Ruzaevka - Pensa - Rtishchevo und Ulyanovsk - Syzran - Saratov verlaufen von Norden nach Süden.

Innerhalb der heutigen Grenzen wurde die Moskauer Eisenbahn 1959 als Ergebnis der vollständigen und teilweisen Vereinigung von sechs Straßen organisiert: Moskau-Rjasan, Moskau-Kursk-Donbass, Moskau-Okruschnaja, Moskau-Kiew, Kalinin und Nord. Die Einsatzlänge beträgt 13000 km, die Einsatzlänge 8800 km.

Die Oktjabrskaja-Autobahn führt durch das Gebiet von elf Subjekten der Russischen Föderation - Leningrad, Pskow, Nowgorod, Wologda, Murmansk, Tver, Moskau, Jaroslawl, die Städte Moskau und St. Petersburg sowie die Republik Karelien. Betriebslänge - 10143 km.

Die Wolga-Eisenbahn (Rjasan-Ural) befindet sich im Südosten des europäischen Teils Russlands in der Region der unteren Wolga und des Mittellaufs des Don und umfasst die Gebiete der Regionen Saratow, Wolgograd und Astrachan sowie mehrere Stationen in den Regionen Rostow, Samara und Kasachstan. Die Länge der Straße beträgt 4191 km.

Die Autobahn verbindet die europäischen und asiatischen Teile Russlands, erstreckt sich von West nach Ost über anderthalbtausend Kilometer und kreuzt sich Nördlicher Polarkreis. Fährt durch Nischni Tagil, Perm, Jekaterinburg, Surgut, Tjumen. Bedient auch Khanty-Mansiysk und Yamalo-Nenets autonome Regionen. Betriebslänge - 7154 km. Die eingesetzte Länge beträgt 13.853 km.

Die Autobahn entspringt im Zentrum Russlands und erstreckt sich weit in den Norden des Landes. Der größte Teil des Northern Highway wird unter rauen Bedingungen betrieben Weit im Norden und die Arktis. Die Einsatzlänge beträgt 8500 Kilometer.

Im Servicebereich der Straße gibt es 11 Teileinheiten der Russischen Föderation des Südens Bundesland, grenzt es direkt an die Ukraine, Georgien und Aserbaidschan. Die Betriebslänge der Autobahn beträgt 6358 km.

Die Südostbahn nimmt eine zentrale Position im Eisenbahnnetz ein und verbindet die östlichen Regionen und den Ural mit dem Zentrum, sowie die Regionen des Nordens, Nordwestens und des Zentrums mit Nordkaukasus, der Ukraine und den Staaten Transkaukasiens. Die Süd-Ost-Straße grenzt an die Eisenbahnen Moskau, Kuibyschew, Nordkaukasus, Südukraine. Betriebslänge - 4189 km.

Die Süduralbahn befindet sich in zwei Teilen der Welt - an der Kreuzung von Europa und Asien. Es umfasst die Niederlassungen Chelyabinsk, Kurgan, Orenburg und Kartalinsky. Mehrere Eisenbahnlinien der Hauptstrecke führen durch das Gebiet Kasachstans. Die Süd-Ost-Straße grenzt an die Eisenbahnen Moskau, Kuibyschew, Nordkaukasus, Südukraine. Betriebslänge - 4189 km. Die Einsatzlänge beträgt über 8000 km.

Eines der Merkmale des Schienenverkehrs in Russland ist der hohe Anteil an elektrifizierten Straßen. In Bezug auf die Länge der elektrifizierten Autobahnen Ende 2014 steht Russland weltweit an erster Stelle - 43,4 Tausend km (China an zweiter Stelle - 38,5 Tausend km) - etwa die Hälfte der öffentlichen Straßen. Nun, die Tatsache, dass viele Autobahnen elektrifiziert sind, ist im Allgemeinen für niemanden ein Geheimnis, aber die Tatsache, dass verschiedene Arten von Strömen in Kontaktnetzen verwendet werden, ist für viele überraschend. Tatsache ist jedoch, dass Kontaktnetzwerke entweder eine Konstante verwenden elektrischer Strom mit einer Nennspannung von 3 kV oder einphasiger Wechselstrom der Industriefrequenz 50 Hz mit einer Nennspannung von 25 kV. Ich rede selbst davon lange Zeit Ich habe nicht darüber nachgedacht - ich habe es herausgefunden, als ich die dritte elektrische Sicherheitsgruppe erhielt (die Arbeit in einem Büro der Russischen Eisenbahn zwang mich irgendwie, mich damit zu befassen und zu verstehen). Nun, im Allgemeinen habe ich diese Tatsache lange Zeit als selbstverständlich angesehen ("es gibt 3 kV konstant, es gibt eine Änderung von 25 kV / 50 Hz") - "weil es historisch akzeptiert ist". Und seit einiger Zeit wollte ich mich immer noch mit der Frage beschäftigen und irgendwie herausfinden - warum ist das eigentlich so?

Ich möchte sofort eine Reservierung vornehmen - ich werde nicht sehr tief in die Physik der Stromversorgung eintauchen, mich auf einige allgemeine Sätze beschränken und absichtlich irgendwo übertreiben. Mir wird manchmal gesagt, dass ich vereinfache - aber Experten lesen und verstehen, dass dort "alles falsch ist". Ich bin mir dessen bewusst, aber Experten wissen bereits, wovon ich schreibe - und sie werden wahrscheinlich nichts Neues für sich lernen.

Eigentlich sollten wir damit beginnen, dass erstmals 1879 auf einer Industrieausstellung in Berlin die Nutzung von Elektrizität als Energiequelle für den Zugbetrieb demonstriert wurde, wo ein Modell einer elektrischen Eisenbahn präsentiert wurde. Ein Zug, bestehend aus einer 2,2-kW-Lokomotive und drei Waggons, die jeweils bis zu 6 Fahrgäste aufnehmen konnten, bewegte sich auf einer weniger als 300 m langen Strecke mit einer Geschwindigkeit von 7 km/h. Die Schöpfer einer neuen Traktionsart waren der berühmte deutsche Wissenschaftler, Erfinder und Industrielle Ernst Werner von Siemens (Werner von Siemens, 1816-1892) und der Ingenieur Halske. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es keinen Zweifel an der Wirksamkeit der elektrischen Traktion. In kurzer Zeit ein verschiedene Länder Mehrere Bahnelektrifizierungsprojekte wurden umgesetzt. In der ersten Phase wurde die Elektrifizierung eingesetzt bergige Landschaften auf Strecken mit starkem Profil, mit einer großen Anzahl von Tunneln, sowie auf Vorortabschnitten, d.h. dort, wo die Vorteile der elektrischen Traktion offensichtlich waren.

Die erste elektrifizierte Eisenbahn in der UdSSR wurde am 6. Juli 1926 auf dem Abschnitt Baku-Sabunchi-Surakhani eröffnet.

Dementsprechend gibt es zwei Hauptanwendungsbereiche der Elektrifizierung: Nahverkehr und Bergautobahnen. Ich möchte separat über die S-Bahn-Kommunikation (das Wesen elektrischer Züge) sprechen, aber im Moment sollte nur darauf hingewiesen werden, dass die S-Bahn-Kommunikation im Hinblick auf die Elektrifizierung in der UdSSR (in Russisches Reich Sie hatten keine Zeit, sich an dieses Projekt zu erinnern - der erste störte Weltkrieg und Revolution), aber in der UdSSR nahmen sie es im großen Stil (der GOELRO-Plan half hier natürlich sehr) - elektrische Züge begannen, dampfbetriebene Vorortzüge zu ersetzen.

Als Stromversorgungssystem entschied man sich für ein Gleichstromsystem mit einer Nennspannung von 1500 V. Das Gleichstromsystem wurde gewählt, weil mit einphasigem Wechselstrom schwerere und teurere Autos benötigt würden, da dort Transformatoren installiert werden müssten. Außerdem haben Gleichstromfahrmotoren bei sonst gleichen Bedingungen ein höheres Drehmoment und sind besser zum Anfahren geeignet als Wechselstrommotoren. Dies ist besonders wichtig für Kraftfahrzeuge, die in Vorortgebieten mit betrieben werden eine große Anzahl Haltepunkte, an denen beim Anfahren eine hohe Beschleunigung erforderlich ist. Die Spannung von 1500 V wurde aufgrund der Tatsache gewählt, dass für das Kontaktnetz im Vergleich zum 600-800-V-System (das zur Elektrifizierung von Straßenbahnen und Trolleybussen verwendet wird) viel weniger Kupfer benötigt wird. Gleichzeitig wurde es möglich, eine zuverlässige elektrische Ausrüstung für ein Auto zu schaffen, was damals bei einer Spannung von 3000 V nicht zu erwarten war (die ersten mit einer Gleichstromspannung von 3000 V elektrifizierten Vorortlinien erschienen erst 1937, aber später wurden alle bereits gebauten Leitungen auf eine solche Spannung umgestellt).

Elektrische Züge C - die erste Familie sowjetischer Züge, hergestellt seit 1929

Parallel zur Entwicklung der Vorortkommunikation in den Jahren 1932-1933. Auf der Hauptstrecke Khashuri-Zestaponi (63 km) am schweren Suram-Pass wurde elektrische Traktion eingeführt. Anders als in Moskau und Baku wurde hier elektrische Traktion für den Güter- und Personenverkehr eingesetzt. Zum ersten Mal wurden elektrische Lokomotiven auf den Eisenbahnstrecken der UdSSR in Betrieb genommen (tatsächlich wurden sie am Ort der Anwendung "Surami-Elektrolokomotiven" oder "oder Surami-Elektrolokomotiven" genannt):

Elektrolokomotive C (Surami) - der Vorfahre der Gruppe von Suram-Elektrolokomotiven, die von den Amerikanern General Electric für die UdSSR gebaut wurden

Das Hauptmerkmal aller Elektrolokomotiven vom Typ Surami war das Vorhandensein von Übergangsplattformen an den Enden des Aufbaus, die nach den damals geltenden Normen für alle Elektrolokomotiven mit elektrischer Ausrüstung für den Betrieb auf CME obligatorisch waren. Der Mannschaftsteil der Lokomotive besteht aus zwei gelenkigen dreiachsigen Drehgestellen (Achsformel 0-3 0-0 + 0-3 0-0). Wagenaufbau mit tragendem Hauptrahmen. Federaufhängung wird hauptsächlich auf Blattfedern hergestellt. Aufhängung des Fahrmotors - Stützachse.

Elektrolokomotive С С (Soviet Suramsky) - die erste elektrische Gleichstromlokomotive, die in der UdSSR unter Lizenz von GE gebaut wurde

Und hier müssen wir eine wichtige Bemerkung machen. Im Gegensatz zu Dampflokomotiven, deren Motor ist Dampfmaschine begann der Schienenverkehr der nächsten Generationen von Elektromotoren angetrieben zu werden: den sogenannten TEDs (Traktionsmotoren) - für viele ist es übrigens nicht selbstverständlich, dass TEDs sowohl in Elektrolokomotiven / Elektrozügen als auch im Diesel verwendet werden Lokomotiven (letztere speisen einfach die TEDs, die im Dieselgenerator der Lokomotive platziert sind). Daher wurden zu Beginn der Eisenbahnelektrifizierung nur Gleichstrom-TEDs verwendet. Dies liegt an ihrer Design-Merkmale, die Fähigkeit, mit relativ einfachen Mitteln die Drehzahl und das Drehmoment über einen weiten Bereich zu regulieren, die Fähigkeit, mit Überlast zu arbeiten usw. Technisch gesehen sind die elektromechanischen Eigenschaften von Gleichstrommotoren ideal für Traktionszwecke. Wechselstrommotoren (asynchron, synchron) haben solche Eigenschaften, dass ihre Verwendung für die elektrische Traktion ohne spezielle Regulierungsmittel unmöglich wird. Solche Kontrollen auf Erstphase es gab noch keine Elektrifizierung, und daher wurde in Bahnstromversorgungssystemen natürlich Gleichstrom verwendet. Es wurden Bahnunterwerke gebaut, deren Zweck es ist, die Wechselspannung des Versorgungsnetzes auf den erforderlichen Wert abzusenken und gleichzurichten, d.h. Umwandlung in Konstante.

VL19 - die erste in Serie produzierte Elektrolokomotive, deren Design in der Sowjetunion erstellt wurde

Die Verwendung eines Gleichstrom-Kontaktnetzwerks verursachte jedoch ein weiteres Problem – einen großen Kupferverbrauch im Kontaktnetzwerk (im Vergleich zu Wechselstrom), da es zur Übertragung hoher Leistungen (Leistung ist gleich dem Produkt aus Strom und Spannung) an einem konstante Spannung Spannung, es ist notwendig, eine große Stromstärke bereitzustellen, na ja, Sie brauchen mehr Draht und einen größeren Querschnitt (die Spannung bleibt unverändert - Sie müssen den Widerstand verringern).

VL22M - die erste sowjetische große Elektrolokomotive und der letzte Vertreter der Surami-Lokomotiven

Bereits Ende der 1920er Jahre, als man gerade mit der Elektrifizierung des Suramsky-Passes begann, war vielen Experten klar, dass die elektrische Traktion bei Gleichstrom mit einer Nennspannung von 3 kV in Zukunft das Problem der Erhöhung der Tragfähigkeit nicht rational lösen würde Linien durch Erhöhung des Gewichts der Züge und ihrer Geschwindigkeit. Die einfachsten Berechnungen ergaben, dass beim Fahren eines 10.000 Tonnen schweren Zuges bei einer Steigung von 10 ‰ bei einer Geschwindigkeit von 50 km / h der Fahrstrom von Elektrolokomotiven mehr als 6000 A betragen würde. Dies würde eine Erhöhung des Querschnitts erfordern Fahrdrähte sowie häufigere Standorte von Traktionsunterwerken. Nach dem Vergleich von etwa zweihundert Optionen für Kombinationen der Art von Strom- und Spannungswerten wurde dies entschieden Die beste Option ist die Elektrifizierung mit Gleich- oder Wechselstrom (50 Hz) mit einer Spannung von 20 kV. Das erste System wurde damals nirgendwo auf der Welt getestet, und das zweite wurde, obwohl sehr wenig, untersucht. Daher wurde auf der ersten All-Union-Konferenz zur Elektrifizierung von Eisenbahnen beschlossen, eine mit Wechselstrom (50 Hz) mit einer Spannung von 20 kV elektrifizierte Versuchsstrecke zu bauen. Es sollte eine Elektrolokomotive zum Testen geschaffen werden, die die Vor- und Nachteile von Wechselstrom-Elektrolokomotiven im Normalbetrieb aufzeigen würde.

Elektrolokomotive OR22 - die erste Wechselstrom-Elektrolokomotive in der UdSSR

1938 wurde die Elektrolokomotive OR22 geschaffen (einphasig mit einem Quecksilbergleichrichter, 22 - die Belastung der Radsätze auf den Schienen in Tonnen). Der Schaltplan einer Elektrolokomotive (Transformator-Gleichrichter-TED, dh mit Spannungsregelung auf der Niederspannungsseite) erwies sich als so erfolgreich, dass er bei der Konstruktion der überwiegenden Mehrheit der sowjetischen Wechselstrom-Elektrolokomotiven verwendet wurde. Viele andere Ideen wurden an diesem Modell getestet, die dann in späteren Projekten verkörpert wurden, aber leider griff der Krieg weiter ein. Die Versuchsmaschine wurde demontiert, ihr Gleichrichter wurde an einem Gleichstrom-Umspannwerk eingesetzt. Und sie kehrten erst 1954 mit einer Reihe von NO (oder VL61) bereits im Werk für Elektrolokomotiven in Nowotscherkassk zu den Ideen von Wechselstrom-Elektrolokomotiven zurück.

VL61 (bis Januar 1963 - N-O - Novocherkassk Single-Phase) - die erste sowjetische Serien-Wechselstrom-Elektrolokomotive

Der Versuchsstandort Ozherelye - Mikhailov - Pavelets wurde 1955-1956 als erster mit Wechselstrom (Spannung 20 kV) elektrifiziert. Nach dem Testen wurde beschlossen, die Spannung auf 25 kV zu erhöhen. Die Ergebnisse des Betriebs des experimentellen Abschnitts der elektrischen Traktion mit Wechselstrom Ozherelye - Pavelets der Moskauer Eisenbahn ermöglichten es, dieses Wechselstromsystem für eine breite Implementierung auf den Eisenbahnen der UdSSR zu empfehlen (Erlass des Ministerrates der UdSSR Nr. 1106 vom 3. Oktober 1958). Ab 1959 wurden 25-kV-Wechselstrom in langen Strecken eingeführt, in denen eine Elektrifizierung erforderlich war, aber es gab keine Gleichstrombereiche in der Nähe.

Elektrolokomotive F - Wechselstrom-Elektrolokomotive, gebaut in Frankreich im Auftrag der UdSSR

1950-1955. begann der erste, noch vorsichtige Ausbau des Elektrifizierungsangebots. Der Übergang von der Spannung von 1500 V auf 3000 V hat an allen Vorortknoten begonnen, weitere Entwicklung vorstädtische Knotenpunkte, Verlängerung der elektrifizierten Linien zum Nachbar regionale Zentren mit der Einführung des elektrischen Lokomotivantriebs für Personen- und Güterzüge. "Inseln" der Elektrifizierung erschienen in Riga, in Kuibyshev, in Westsibirien, Kiew. Seit 1956 (was) begann neue Bühne Massenelektrifizierung der Eisenbahnen der UdSSR, die die Elektro- und Dieseltraktion schnell von einem Anteil von 15 % am Transport im Jahr 1955 auf einen Anteil von 85 % im Jahr 1965 brachte. Die Massenelektrifizierung verlief hauptsächlich mit dem bereits etablierten Gleichstrom mit einer Spannung von 3000 V, obwohl irgendwo bereits Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 25 kV eingeführt wurde. Parallel zur Entwicklung des AC-Streckennetzes wurde die Entwicklung von AC-Fahrzeugen durchgeführt. So gingen 1962 die ersten Wechselstrom-Elektrozüge ER7 und ER9 in Betrieb, und für die Krasnojarsker Eisenbahn wurden 1959 französische Elektrolokomotiven vom Typ F angeschafft, da sich die Produktion sowjetischer Wechselstrom-Elektrolokomotiven (VL60 und VL80) verzögerte.

VL60 (bis Januar 1963 - N6O, - Nowotscherkassk 6-achsige einphasige Lokomotive) - die erste sowjetische Haupt-Wechselstrom-Elektrolokomotive, die in die Großserienproduktion eingeführt wurde.

In der Regel wurden früher in Betrieb genommene Strecken mit Gleichstrom elektrifiziert - spätere Strecken wurden bereits mit Wechselstrom elektrifiziert. Ebenfalls in den 90er/2000er Jahren erfolgte eine großflächige Umstellung einiger Leitungen von Gleichstrom auf Wechselstrom. Die Debatte um den Nutzen von Systemen hat bis heute nicht aufgehört. Zu Beginn der Einführung des Wechselstroms glaubte man, dass dieses Stromversorgungssystem wirtschaftlicher sei, aber jetzt gibt es keine eindeutige Lösung:
- DC-Fahrzeuge sind eineinhalb Mal billiger
- spezifischen Verbrauch EPS auf einem hügeligen Profil, das für die meisten Länder unseres Landes typisch ist, ist 30 % niedriger.
So oder so werden neue Elektrifizierungsleitungen jetzt nur noch auf Wechselstrom gebaut, und auch einige alte werden von Gleichstrom auf Wechselstrom umgestellt. Der einzige Fall in der Geschichte der Elektrifizierung sowjetischer und russischer Eisenbahnen, bei dem ein Abschnitt von Wechselstrom auf Gleichstrom umgestellt wurde, ereignete sich 1989 auf der Paveletsky-Richtung der Moskauer Eisenbahn. Nach der Gleichstromelektrifizierung des Abschnitts Rybnoye - Uzunovo wurde der Abschnitt Ozherelye - Uzunovo (die gleiche historisch erste Wechselstromhauptleitung) von Wechselstrom auf Gleichstrom umgestellt:

Zwillingsbrüder: Lokomotive VL10 (DC) und VL80 (AC)

Übrigens gibt es jetzt einen Trend zur Einführung zuverlässigerer und wirtschaftlicherer asynchroner TEDs (sie werden in den Lokomotiven EP20, ES10, 2TE25A der neuen Generation installiert). In sehr ferner Zukunft kann also durch den Übergang zu solchen TEDs komplett auf Gleichstrom verzichtet werden. Bisher werden beide Stromarten perfekt genutzt:

4ES5K „Ermak“ (Wechselstrom) und 3ES4K „Donchak“ (Gleichstrom)

Bleibt noch die letzte Frage zu klären. Eine Vielzahl von Energieversorgungssystemen verursachte die Entstehung von Andockstellen (Systeme von Strom, Spannung, Stromfrequenz). Gleichzeitig ergaben sich mehrere Optionen, um das Problem der Organisation des Verkehrs über solche Punkte zu lösen. Es haben sich drei Hauptbereiche herauskristallisiert:
1) Ausrüstung der Dockingstation mit Schaltern, die es ermöglichen, bestimmte Abschnitte des Kontaktnetzes mit der einen oder anderen Art von Strom zu versorgen. Kommt beispielsweise ein Zug mit einer Gleichstrom-Elektrolokomotive an, dann wird diese Elektrolokomotive abgekuppelt und fährt zu einem Wertstoffhof oder einer Sackgasse, in der sich Lokomotiven niederlassen können. Das Kontaktnetz auf diesem Gleis wird auf Wechselstrom geschaltet, hier fährt eine Wechselstrom-Elektrolok und fährt den Zug weiter. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die steigenden Kosten für die Elektrifizierung und die Wartung von Stromversorgungseinrichtungen sowie ein Wechsel der Lokomotive und der damit verbundene zusätzliche Material-, Organisations- und Zeitaufwand. Dabei bedarf es weniger des Wechsels der E-Lok als vielmehr der Prüfung der Bremsen.

EP2K (DC) und hinter EP1M (AC) an der Uzunovo-Dockingstation

2) 2. Der Einsatz eines Mehrsystem-Fahrzeugs (in diesem Fall eines Zweisystems – obwohl es beispielsweise in Europa auch Viersystem-Lokomotiven gibt). In diesem Fall kann das Andocken über das Kontaktnetzwerk außerhalb der Station erfolgen. Mit dieser Methode können Sie die Andockstellen passieren, ohne anzuhalten (obwohl in der Regel an der Küste). Der Einsatz von Zweisystem-Personen-Elektrolokomotiven reduziert die Zeit von Personenzügen und erfordert keinen Lokomotivwechsel. Die Kosten für solche Elektrolokomotiven sind jedoch höher. Solche Elektrolokomotiven sind auch teurer im Betrieb. Außerdem haben Mehrsystem-Elektrolokomotiven mehr Gewicht (was aber auf der Bahn von geringer Relevanz ist, wo es nicht selten vorkommt, dass Lokomotiven zusätzlich ballastiert werden, um das Griffgewicht zu erhöhen).

AC- (EP1M) und DC- (ChS7) Lokomotiven im Recyclingdepot der Station Uzunovo

3) Die Verwendung eines Diesellokomotiveinsatzes – wobei zwischen Abschnitten mit unterschiedlichen Energieversorgungssystemen ein kleiner Traktionsarm belassen wird, der von Diesellokomotiven bedient wird. In der Praxis wird es auf dem Abschnitt Kostroma - Galich mit einer Länge von 126 km verwendet: in Kostroma Gleichstrom (= 3 kV), in Galich - Wechselstrom (~ 25 kV). Die Züge Moskau-Chabarowsk und Moskau-Scharya sowie Samara-Kinel-Orenburg verkehren im Transit (die Diesellokomotive ist in Samara an Personenzüge und in Kinel an Güterzüge angeschlossen). In Samara und Kinel, Gleichstrom (= 3 kV), in Orenburg - Wechselstrom (~ 25 kV), fahren Züge nach Orsk, Alma-Ata, Bischkek durch. Mit dieser Methode des „Andockens“ werden die Betriebsbedingungen der Strecke erheblich verschlechtert: Die Parkzeit der Züge wird verdoppelt, die Effizienz der Elektrifizierung wird durch die Wartung und die reduzierte Geschwindigkeit von Diesellokomotiven verringert.

Sowjetische Zweisystem-Güter-Elektrolokomotive VL82 M

In der Praxis begegnen wir hauptsächlich der ersten Methode - mit Stationen zum Andocken von Schubarten. Nehmen wir an, wenn ich von Saratow nach Moskau fahre, wird eine solche Station Uzunovo sein, wenn nach St. Petersburg - Ryazan-2, wenn nach Samara - Syzran-1, aber wenn in Sotschi oder Adler - Goryachiy Klyuch Sochi verwendet wird Gleichstrom, obwohl alle nordkaukasischen Eisenbahnen Pause haben - aber dort heißt es, es sei notwendig, die Tunnel irgendwo für eine Pause auszubauen, es gibt generell Probleme).

Die neueste russische Zweisystem-Personen-Elektrolokomotive EP20

P.S. Kleine Klarstellung. Im Beitrag wurde neben meinen eigenen Fotografien (in Farbe) auch Material aus Wikipedia verwendet!

Elektrifizierung der Bahn

Elektrifizierung der Bahn- eine Reihe von Maßnahmen, die auf der Eisenbahnstrecke durchgeführt werden, um darauf elektrische Fahrzeuge einsetzen zu können: elektrische Lokomotiven, elektrische Abschnitte oder elektrische Züge.

Elektrolokomotiven werden zum Antrieb von Zügen auf elektrifizierten Streckenabschnitten eingesetzt. Als Nahverkehrsmittel werden Elektrostrecken oder Elektrozüge eingesetzt.

Elektrifizierungssysteme

Elektrifizierungssysteme können klassifiziert werden:

• Art der Leiter:
  • mit Kontaktaufhängung
  • mit Kontaktschiene
• durch Spannung
• nach Stromart:
  • Wechselstrom
    • aktuelle Frequenz
    • Anzahl der Phasen

Verwenden Sie in der Regel Gleichstrom (=) oder Einphasenwechselstrom (~). In diesem Fall fungiert die Schiene als einer der Leiter.

Die Verwendung eines Drehstroms erfordert die Aufhängung von mindestens zwei Fahrdrähten, die sich auf keinen Fall berühren sollten (wie bei einem Oberleitungsbus), sodass sich dieses System nicht durchsetzte, hauptsächlich wegen der Schwierigkeit der Stromabnahme bei hohen Geschwindigkeiten .

Bei Verwendung von Gleichstrom wird die Spannung im Netz niedrig genug gemacht, um die Elektromotoren direkt einzuschalten. Bei Verwendung von Wechselstrom wird eine deutlich höhere Spannung gewählt, da bei einer E-Lok die Spannung einfach mit einem Transformator abgesenkt werden kann.

DC-System

Bei diesem System werden Gleichstromfahrmotoren direkt aus dem Kontaktnetz gespeist. Die Regelung erfolgt durch Anschließen von Widerständen, Umordnen der Motoren und Abschwächen der Erregung. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Pulsregelung durchgesetzt, die es ermöglicht, Energieverluste in Widerständen zu vermeiden.

Hilfselektromotoren (Kompressorantrieb, Lüfter etc.) werden meist ebenfalls direkt aus dem Kontaktnetz gespeist, fallen also sehr groß und schwer aus. In einigen Fällen werden rotierende oder statische Umrichter verwendet, um sie mit Strom zu versorgen (z. B. wird in elektrischen Zügen ER2T, ED4M, ET2M ein Motorgenerator verwendet, der Gleichstrom 3000 V in Drehstrom 220 V 50 Hz umwandelt).

Auf der Eisenbahnen Russlands und Länder der ersteren Sowjetunion Abschnitte elektrifiziert durch DC-System, jetzt verwenden sie hauptsächlich die Spannung = 3000 V (in den alten Abschnitten - = 1500 V). In den frühen 70er Jahren wurden in der UdSSR praktische Studien an der Transkaukasischen Eisenbahn mit der Möglichkeit der Elektrifizierung bei Gleichstrom mit einer Spannung von = 6000 V durchgeführt, aber später wurden alle neuen Abschnitte mit Wechselstrom höherer Spannung elektrifiziert.

Die Einfachheit der elektrischen Ausrüstung der Lokomotive, das niedrige spezifische Gewicht und der hohe Wirkungsgrad führten zu einer weit verbreiteten Verwendung dieses Systems in frühe Periode Elektrifizierung.

Der Nachteil dieses Systems ist die relativ niedrige Spannung des Kontaktnetzes, daher wird zur Übertragung der gleichen Leistung im Vergleich zu Systemen mit höherer Spannung mehr Strom benötigt. Dies erzwingt:

• einen größeren Gesamtquerschnitt von Fahrdrähten und Zuleitungen verwenden;
• die Kontaktfläche mit dem Stromabnehmer der Elektrolokomotive zu vergrößern, indem die Anzahl der Drähte in der Aufhängung des Kontaktnetzes auf 2 oder sogar 3 erhöht wird (z. B. bei Aufzügen);
• Verringern Sie die Abstände zwischen Umspannwerken, um Stromverluste in den Drähten zu minimieren, was zusätzlich zu einer Erhöhung der Kosten für die Elektrifizierung selbst und die Wartung des Systems führt (obwohl die Umspannwerke automatisiert sind, erfordern sie Wartung). Die Entfernung zwischen Umspannwerken in belebten Gebieten, insbesondere in schwierigen Gebirgslagen, kann nur wenige Kilometer betragen.

Straßenbahnen, Oberleitungsbusse verwenden Gleichspannung = 550 (600) V, Metro = 750 (825) V.

AC-System mit reduzierter Frequenz

In einer Zahl europäische Länder(Deutschland, Schweiz usw.) wird ein Einphasen-Wechselstromsystem von 15 kV 16⅔ Hz verwendet, und in den USA auf alten Leitungen 11 kV 25 Hz. Die reduzierte Frequenz ermöglicht den Einsatz von AC-Kollektormotoren. Die Motoren werden ohne Umrichter aus der Sekundärwicklung des Transformators gespeist. Hilfselektromotoren (für Kompressor, Lüfter usw.) sind normalerweise ebenfalls Kollektormotoren, die von einer separaten Transformatorwicklung gespeist werden.

Der Nachteil des Systems ist die Notwendigkeit, die Frequenz des Stroms in Umspannwerken oder den Bau separater Kraftwerke für Eisenbahnen umzuwandeln.

Wechselstromsystem mit Netzfrequenz

Die Verwendung von industriellem Frequenzstrom ist am wirtschaftlichsten, aber seine Implementierung ist auf viele Schwierigkeiten gestoßen. Zunächst wurden Kollektor-Wechselstrommotoren verwendet, die Motorgeneratoren umwandelten (ein Einphasen-Synchronmotor plus einen Gleichstrom-Traktionsgenerator, von dem aus Gleichstrom-Traktionsmotoren arbeiteten), rotierende Frequenzumrichter (die Asynchron-Traktionsmotoren mit Strom versorgten). Kollektor-Elektromotoren mit industriellem Frequenzstrom funktionierten nicht gut, und Rotationswandler waren zu schwer und unwirtschaftlich.

Das Einphasenstromsystem mit industrieller Frequenz (25 kV 50 Hz) wurde erst nach der Schaffung von Elektrolokomotiven mit statischen Quecksilbergleichrichtern (Ignitons) in Frankreich in den 1950er Jahren weit verbreitet; später wurden sie durch modernere Siliziumgleichrichter ersetzt - aus ökologischen und wirtschaftlichen Gründen); dann verbreitete sich dieses System in vielen anderen Ländern (einschließlich der UdSSR).

Bei der Gleichrichtung eines einphasigen Stroms stellt sich heraus, dass es sich nicht um einen Gleichstrom, sondern um einen pulsierenden handelt. Daher werden spezielle Pulsationsstrommotoren verwendet, und die Schaltung verfügt über Glättungsdrosseln (Drossel), die Stromwelligkeiten und konstante Erregungsdämpfungswiderstände reduzieren die parallel zu den Erregerwicklungen der Motoren geschaltet sind und den Wechselanteil des pulsierenden Stroms durchlassen, der nur eine unnötige Erwärmung der Wicklung verursacht.

Zum Antrieb von Hilfsmaschinen werden entweder Pulsationsstrommotoren verwendet, die von einer separaten Transformatorwicklung (Hilfswicklung) über einen Gleichrichter gespeist werden, oder industrielle asynchrone Elektromotoren, die von einem Phasenteiler gespeist werden (dieses Schema war bei französischen und amerikanischen Elektrolokomotiven üblich und von sie wurden auf sowjetische ) oder Phasenverschiebungskondensatoren (insbesondere bei russischen Elektrolokomotiven VL65, EP1, 2ES5K) übertragen.

Die Nachteile des Systems sind erhebliche elektromagnetische Störungen für Kommunikationsleitungen sowie eine ungleichmäßige Belastung der Phasen des externen Stromversorgungssystems. Um die Gleichmäßigkeit der Belastung der Phasen im Kontaktnetz zu erhöhen, wechseln sich Abschnitte mit unterschiedlichen Phasen ab; Dazwischen sind neutrale Einsätze angeordnet - kurze, mehrere hundert Meter lange Abschnitte des Kontaktnetzes, die das Rollmaterial mit abgestellten Motoren durch Trägheit passiert. Sie sind so konstruiert, dass der Stromabnehmer die Lücke zwischen den Abschnitten unter hoher linearer Spannung (Zwischenphasenspannung) im Moment des Übergangs von Draht zu Draht nicht überbrückt. Beim Anhalten am neutralen Einsatz ist es möglich, ihn vom vorderen Abschnitt des Kontaktnetzwerks entlang des Kurses mit Spannung zu versorgen.

Eisenbahnen Russlands und Länder der ehemaligen Sowjetunion, elektrifiziert durch AC-System benutzen Spannung ~25kV(d.h. ~25000 V) Frequenz 50 Hertz.

Andocken von Stromversorgungssystemen

Elektrische Lokomotiven verschiedene Systeme Strom an der Dockingstation

Zweisystem-Elektrolokomotive VL82M

Eine Vielzahl von Energieversorgungssystemen verursachte die Entstehung von Andockstellen (Systeme von Strom, Spannung, Stromfrequenz). Gleichzeitig ergaben sich mehrere Optionen, um das Problem der Organisation des Verkehrs über solche Punkte zu lösen. Es wurden drei Hauptbereiche identifiziert.