Na ruských železnicích se používají dva napájecí systémy: konstantní a jednofázové střídavý proud. Trakce na třífázový střídavý proud si nezískala popularitu, protože je technicky obtížné izolovat blízko sebe umístěné vodiče dvou fází kontaktní síť(třetí fáze - kolejnice).
Elektrická kolejová vozidla jsou vybavena trakčními motory stejnosměrný proud, protože navrhované modely střídavých motorů nesplňují požadavky na výkon a spolehlivost. Proto jsou železniční tratě napájeny jednofázovým střídavým systémem a na lokomotivy je instalováno speciální zařízení, které přeměňuje střídavý proud na stejnosměrný.
Pravidla technický provoz jsou regulovány jmenovité napěťové úrovně na sběračích proudu elektrických kolejových vozidel: 3 kV - stejnosměrný a 25 kV - střídavý. Současně jsou určeny kolísání napětí přijatelné z hlediska zajištění stability pohybu: se stejnosměrným proudem - 2,7 ... 4 kV, se střídavým proudem - 21 ... 29 kV. Na určitých úsecích železnic je povolena napěťová hladina minimálně 2,4 kV pro stejnosměrný proud a 19 kV pro střídavý proud.
Hlavní parametry charakterizující napájecí systém elektrifikovaných železnic jsou výkon trakčních měníren, vzdálenost mezi nimi a plocha průřezu styčného závěsu.
Na železnicích elektrifikovaných stejnosměrným proudem plní trakční měnírny dvě funkce: snižují napětí na vstupu třífázový proud a převést na konstantní. Všechna zařízení napájející střídavý proud jsou umístěna otevřené plochy, a usměrňovače a pomocné jednotky - vnitřní. Z trakčních měníren se elektřina dostává do kontaktní sítě přívodním vedením - přivaděčem.
Hlavními nevýhodami stejnosměrného napájecího systému je jeho polarita, relativně nízké napětí a nemožnost zajistit kompletní elektrickou izolaci horní konstrukce kolejiště od spodní. Kolejnice, které slouží jako vodiče proudu různé polarity, a podloží jsou systémem, ve kterém je možná elektrochemická reakce vedoucí ke korozi kovu. V důsledku toho se snižuje životnost kolejnic a umělých konstrukcí. Aby se tomu zabránilo, vhodné ochranná zařízení(systémy anodových zemnících elektrod, katodové stanice atd.).
Vzhledem k relativně nízkému napětí (U = 3 kV) ve stejnosměrné soustavě je elektrická kolejová vozidla napájena prostřednictvím kontaktní sítě vysokým trakčním proudem. K tomu jsou trakční rozvodny umístěny blízko sebe (10 ... 20 km) a zvětšuje se plocha průřezu trolejových závěsných drátů.
Se střídavým proudem se zvyšuje efektivita využití elektrické trakce, protože požadovaný výkon je přenášen kontaktní sítí při nižší intenzitě proudu ve srovnání se stejnosměrným systémem. Trakční rozvodny jsou v tomto případě umístěny ve vzdálenosti 40 ... 60 km od sebe. Jejich úkolem je pouze snížit napětí z PO ... 220 na 25 kV, jejich technické vybavení je tedy jednodušší a levnější než u stejnosměrných trakčních měníren. Navíc v jednofázovém systému střídavého proudu je plocha průřezu vodičů kontaktní sítě přibližně dvakrát menší. Pro umístění zařízení v trakčních měnírnách se střídavým proudem se používají volné plochy. Konstrukce lokomotiv a elektrických vlaků se střídavým proudem je však složitější a jejich cena je vyšší.
V důsledku dopadu elektromagnetického pole střídavého proudu na kovové konstrukce a komunikace umístěné podél železničních tratí se v nich objevuje nebezpečné napětí pro lidi a dochází k rušení komunikačních a automatizačních linek. Proto jsou přijímána zvláštní opatření na ochranu konstrukcí. Náklady na ochranná opatření, jako je zlepšení elektrická izolace mezi kolejemi a zemí, náhrada trolejového vedení kabelem nebo radioreléovým, tvoří 20 ... 25 % celkových nákladů na elektrifikaci.
Dokování kontaktních sítí tratí elektrifikovaných na stejnosměrný a střídavý proud se provádí ve speciálních železničních stanicích. V řadě případů, kdy se vytvoření takových stanic jeví jako nepraktické, se používají dvouvýkonové elektrické lokomotivy, pracující jak na stejnosměrný, tak na střídavý proud.
Konec práce -
Toto téma patří:
VŠEOBECNÝ KURZ ŽELEZNICE
VŠEOBECNÝ PRŮBĚH ŽELEZNICE ... STAVBA ŽELEZNIČNÍ DOPRAVY ROZMĚRY Pro bezpečný pohyb ...
Pokud potřebujete další materiál k tomuto tématu nebo jste nenašli to, co jste hledali, doporučujeme použít vyhledávání v naší databázi prací:
Co uděláme s přijatým materiálem:
Pokud se tento materiál ukázal být pro vás užitečný, můžete jej uložit na svou stránku na sociálních sítích:
| tweet |
Všechna témata v této sekci:
KONSTRUKCE KOLEJOVÉ DOPRAVY
Železniční doprava je komplexní diverzifikovaná ekonomika, která zahrnuje železnice, podniky, administrativní a hospodářské, kulturní a domácí a zdravotnické
Trasa, plán a podélný profil trati
Trať železniční trati charakterizuje prostorovou polohu podélné osy koleje v úrovni okrajů podloží. Projekce stopy do vodorovné roviny se nazývá plán a rozmítání
Hodnota cesty v práci železnic, její hlavní prvky
Železniční trať je komplex inženýrské stavby navržený tak, aby přes něj projížděl vlaky stanovenou rychlostí. Kontinuita a bezpečnost provozu na komunikaci závisí na stavu trati.
Přízemní lože a jeho příčné profily. Drenážní zařízení
Podloží je komplex půdních struktur získaných zpracováním povrchu země a určený pro pokládku svršku koleje zajišťující stabilitu
Umělé konstrukce, jejich druhy a účel
Umělé stavby umožňují železnici překonat vodní překážky, jiné železniční tratě, silnice, hluboké rokle, pohoří, zastavěné městské oblasti
Balastní vrstva
Hlavním účelem balastní vrstvy je vnímání tlaku z pražců a jeho rovnoměrné rozložení po hlavní ploše podloží; zajištění stability pražců pod vzduchem
Kolejnicové upevňovací prvky. Proti krádeži
Kolejnice sestává ze dvou průběžných kolejnicových závitů umístěných v určité vzdálenosti od sebe v důsledku upevnění kolejnic k pražcům a jednotlivých kolejnicových spojů k sobě.
Bezešvá cesta
V současnosti je na železnici hojně využívána nejdokonalejší bezspárová trať. Vlivem eliminace kloubů je oslaben dynamický dopad na cestu, výrazně mysl
ZAŘÍZENÍ KOLEJOVÉ DRÁHY. VYPÍNAČE
Uspořádání rozchodu kolejí úzce souvisí s konstrukcí a rozměry dvojkolí kolejových vozidel. Dvojice kol obsahuje ocelovou osu, na které jsou kola pevně namontována, mající pro
Vlastnosti kolejového zařízení v zakřivených úsecích
V zakřivených úsecích má kolejové uspořádání řadu znaků, z nichž hlavní jsou převýšení vnější kolejnice nad vnitřní, přítomnost přechodových oblouků, rozšíření rozchodu na malých poloměrech, s
Výhybky
Přechod kolejových vozidel z jedné koleje na druhou zajišťují zařízení pro připojování a křížení kolejí souvisejících s jejich svrškem. Spojení drah mezi sebou se provádí šipkami
Ochrana cesty před sněhem, písečnými závějemi a povodněmi
Nepřetržitý provoz železniční dopravy v zimních podmínkách do značné míry závisí na spolehlivé ochraně tratí před sněhem a také na jejich včasném úklidu sněhu při sněhových nadílkách a
KONSTRUKCE A ZAŘÍZENÍ NAPÁJENÍ
Železniční doprava spotřebuje asi 7 % energie vyrobené ruskými elektrárnami. Vynakládá se především na zajištění trakce pro vlaky a napájení netrakčních spotřebitelů, mezi které patří
TRAKČNÍ SÍŤ
Trakční síť se skládá z kontaktní (napájecí) a kolejové (sací) sítě. Železniční síť tvoří koleje a
Porovnání různých typů trakce
Pohyb vlaků v železniční dopravě je realizován pomocí trakčních kolejových vozidel. Zahrnuje lokomotivy a vícejednotková kolejová vozidla. Až do poloviny 50. let 20. století. základní
ELEKTRICKÁ VOZIDLA
Elektrická kolejová vozidla zahrnují elektrické lokomotivy a elektrické vlaky. V závislosti na typu použitého proudu elektrická kolejová vozidla stejnosměrného a střídavého proudu, stejně jako dvojitá
AUTONOMNÍ TRAKČNÍ KOLEJOVÁ VOZIDLA
Kolejová vozidla autonomní trakce zahrnují dieselové lokomotivy, dieselové vlaky, železniční vozy, motorové lokomotivy a lokomotivy s plynovou turbínou. Podle účelu se dieselové lokomotivy dělí na lokomotivy nákladní, osobní a posunovací.
Údržba lokomotiv a organizace jejich práce
Elektrické lokomotivy a dieselové lokomotivy obsluhují lokomotivní čety složené ze strojvedoucího a jeho pomocníka. Motorové vlaky, vlakové a posunovací elektrické lokomotivy a dieselové lokomotivy lze obsluhovat jedním strojem
Vyprošťovací a požární vlaky
Řada stanic je neustále připravena na použití různých záchranných nástrojů používaných při haváriích a nehodách na silničních úsecích a umístěných ve většině
Technické a ekonomické ukazatele vozů
Hlavními ukazateli nezbytnými pro technicko-ekonomické posouzení konstrukčních a provozních vlastností automobilů jsou počet náprav, nosnost, tára, koeficient táry, měrný objem
HLAVNÍ PRVKY VOZŮ
Jakékoli vozy, bez ohledu na jejich účel a konstrukci, mají následující společné prvky: podvozek, který přebírá náklad z vozu a zajišťuje jeho bezpečný a plynulý pohyb
Druhy oprav vozů. Konstrukce a zařízení vozového hospodářství
Hlavním účelem vozového hospodářství je zajistit přepravu cestujících a zboží provozuschopnými vozy, které splňují požadavky na bezpečnost provozu, s potřebnou vybaveností pro cestující.
Koncepce komplexu automatizace, telemechaniky a signalizačních zařízení
Automatizační a telemechanická zařízení v železniční dopravě, nebo, jak se jim také říká, prostředky signalizace, centralizace a blokování (SCB), jsou určeny k automatizaci procesů, komunikace
Automatické blokování
Automatické blokování (AB) je hlavním systémem pro regulaci pohybu vlaků na jednokolejných a dvoukolejných tratích hlavních tratí. Při použití automatického zamykání se mezistaniční tah rozdělí
Automatická signalizace lokomotivy
Automatická lokomotivní signalizace (ALS) je určena ke zvýšení bezpečnosti vlakového provozu a zlepšení pracovních podmínek lokomotivních čet. Při špatné viditelnosti (déšť, mlha, sněžení)
Zařízení pro řízení výpravy vlaků
Dispečerská řídicí zařízení pro vlakovou dopravu (DC) slouží v úsecích vybavených AB k přenosu informací výpravčímu vlaku o stanoveném směru jízdy (v úsecích
Automatická signalizace přejezdu
Na křižovatce železnice na stejné úrovni s dálnice zajistit převody. Mohou být nastavitelné, tzn. vybavené přejezdovým signalizačním zařízením a neregulované
Poloautomatický zámek
Poloautomatické blokování (SAB) se používá pro intervalové řízení vlakové dopravy na málo frekventovaných úsecích železnic. Říká se tomu poloautomatické, protože je součástí opery
Staniční koleje a jejich účel
Železniční tratě se v jednotlivých bodech dělí na staniční koleje a koleje zvláštního určení. Staniční koleje zahrnují koleje v hranicích stanic: hlavní, překladní, třídící
Podélný profil a plán trati ve stanicích
Úsek podélného profilu, na kterém se nachází nádraží, vlečka nebo průjezd se nazývá nástupiště. V souladu s PTE by stanice, vlečky a výhybky zpravidla měly
Posunovací práce ve stanicích
Posunování je práce spojená s pohybem vagonů s lokomotivami, ale i jednotlivých lokomotiv po kolejích stanice pro rozkládání a formování vlaků, zpracování vlaků a vagonů.
Přejezdy, průjezdy a mezistanice
Na vlečkách je zpravidla jedna hlavní a jedna nebo dvě přijímací-odjezdové koleje pro křižování a předjíždění vlaků, budova pro cestující kombinovaná s ubikací pro výpravčí, nástupní nástupiště
Okrskové stanice
Organizovat údržbu vlaků a práci lokomotivních čet, technické prohlídky, vybavování a opravy kolejových vozidel, rušení a sestavování prefabrikovaných a okresních vlaků
Třídicí stanice
Třídící stanice jsou stanice určené k hromadnému rozpojování a sestavování nákladních vlaků. Zpracovává tranzitní a místní automobilovou dopravu z konvergujících směrů a
Osobní stanice
Ve velkých městech, průmyslových centrech a rekreačních oblastech se budují osobní stanice. V těchto stanicích jsou poskytovány služby cestujícím (prodej jízdenek, nástup a výstup na průkaz).
Nákladní nádraží
Nákladní stanice jsou určeny pro hromadnou nakládku a vykládku zboží. Tyto stanice se nacházejí ve velkých průmyslových a obydlených oblastech, stejně jako v přístavech, a to v závislosti na účelu podsekce
Mezistátní hraniční přestupní stanice
S rozpadem SSSR na hranicích se SNS a pobaltskými zeměmi bylo nutné vybudovat nové mezistátní hraniční stanice. Tyto stanice jsou určeny k příjmu, zpracování a odesílání
Železniční uzly
Železniční uzel je uzlový bod nejméně tří železničních tratí, ve kterém jsou specializované stanice a další samostatné body spojené spojovacími kolejemi, obě
Organizace nákladní a obchodní práce
Nákladní práce se provádějí na místech společných a ne běžné použití. Společné prostory zahrnují kryté a otevřené sklady, jakož i prostory speciálně vyčleněné na území železnice
Základy organizace osobní dopravy
Hlavním cílem organizace přepravy cestujících je uspokojování potřeb obyvatel na pohyb při zajištění bezpečnosti a kvalitní osobní obsluhy na
Význam rozvrhu a požadavky na něj
V železniční dopravě se provoz vlaků uskutečňuje podle jízdního řádu - hlavního regulačního a technologického dokumentu, který upravuje práci všech útvarů pro organizaci vlakového provozu.
Prvky grafu
Pro sestavení jízdního řádu by měly být známy jeho hlavní prvky: doba jízdy vlaků různých kategorií pro zátahy; délka parkování vlaků na nádražích pro vás
Koncepce propustnosti a přepravní kapacity železnic
Kapacita železniční tratě je největší počet vlaků nebo párů vlaků dané hmotnosti, které lze ujet za jednotku času (den,
Systém řízení vlakové dopravy
Systém řízení vlakové dopravy zahrnuje technickou regulaci a operativní plánování provozních prací, regulaci dopravy a vozidel, operativní řízení
Hlavní ukazatele výkonnosti
Kontrola realizace dopravních plánů, analýza využití technických prostředků, plánování, účtování a vyhodnocování prací nejsou možné bez systému kvantitativních a kvalitativních ukazatelů, které určují
Otázka:
Proč některé elektrické vlaky (električky, tramvaje atd.) jezdí na stejnosměrný proud a některé na střídavý?
Odpovědět:
Využití dvou typů proudu v trakčním napájecím systému železnic se historicky vyvíjelo. Věc se má tak, že na úsvitu elektrifikace používal ERS trakční motory (TED) výhradně na stejnosměrný proud. To je způsobeno jejich Designové vlastnosti, možností je dost jednoduché prostředky nastavení otáček a točivého momentu v širokém rozsahu, schopnost pracovat s přetížením atd. Technicky vzato jsou elektromechanické charakteristiky stejnosměrných motorů ideální pro trakční účely.
Střídavé motory (asynchronní, synchronní) mají takové vlastnosti, že bez speciálních prostředků regulace je jejich použití pro elektrickou trakci nemožné. V počáteční fázi elektrifikace takové prostředky regulace nebyly, a proto se v trakčních napájecích systémech přirozeně používal stejnosměrný proud o napětí nejprve 1500 a poté 3000 V, nebo, jak říkají elektrikáři, 1,5 nebo 3 kV. Byly vybudovány trakční měnírny, jejichž účelem je snížení střídavé napětí napájecí sítě na požadovanou hodnotu, a její usměrnění, tzn. převod na konstantu.
Jenže léta ubíhala, objem přepravy po železnici rostl a s tím rostlo i zatížení trakčních sítí. Výkon se rovná součinu proudu a napětí. Rostlo zatížení a rostly i ztráty v trakční síti. Vždyť ztráty jsou úměrné druhé mocnině proudu, popř. A to vedlo k nutnosti posílení trakční sítě, tzn. byly vybudovány další trakční měnírny, zvětšil se průřez vodičů. To vše ale problém radikálně nevyřešilo. Existovala pouze jedna cesta ven - to je snížit velikost proudu, ale při stejném výkonu zátěže to lze provést pouze zvýšením velikosti napětí. A pak povstal vážný problém: u stejnosměrných motorů se jako téměř limitující ukázalo napětí 3 kV. To je způsobeno jeho konstrukcí, přítomností kolektoru a kartáčů, vinutím rotující kotvy. S nárůstem napětí se výrazně snížila spolehlivost provozu těchto uzlů. Střídavé motory pro trakci v té době byly zcela nevhodné.
Vznikl tak rozpor - pro napájecí systém se napětí 3 kV ukázalo jako malé a pro TED nebylo možné jej zvýšit. Ale cesta ven byla nalezena přechodem na střídavý proud! V systému střídavého proudu se na EPS začaly instalovat transformátory, které, jak víte, umožňují jednoduše změnit hodnotu napětí, jsou jednoduché a spolehlivé. Po transformátoru je instalován usměrňovač a poté - DC TED. Současně lze výrazně snížit napětí na TED, a tím zvýšit jejich spolehlivost, a zvýšit napětí trakční sítě, čímž se sníží ztráty v ní.
Tak se to dělalo. Napětí AC trakční sítě bylo zvýšeno na 25 kV, na pneumatikách trakční rozvodny 27,5 kV. Současně se zvětšila vzdálenost mezi trakčními měnírnami, zmenšil se průřez vodičů trakční sítě a následně i náklady na napájecí systém. V počáteční fázi zavádění střídavého proudu se opět objevily problémy. Faktem je, že tehdejší rektifikační technika byla nedokonalá. K usměrnění střídavého proudu se používaly rtuťové usměrňovače. A to jsou poměrně složité, drahé a vrtošivé jednotky i při práci ve stacionárních podmínkách, nemluvě o jejich instalaci na EPS. To dále oddálilo zavedení střídavého proudu.
S příchodem polovodičových usměrňovačů byl i tento problém vyřešen. Zatímco se zaváděl systém střídavého proudu, systém stejnosměrného proudu byl rychle zaváděn do železniční sítě. Když byly vyřešeny všechny problémy se střídavým proudem, byla již značná část komunikací elektrifikována stejnosměrným proudem. Systém AC elektrifikace je tedy pokročilejší a v současnosti je akceptován jako hlavní. Podle konstrukčních norem by měl být stejnosměrný proud použit k dokončení elektrifikace směrů dříve elektrizovaných tímto proudem a k elektrifikaci úseků sousedících s těmito směry. Kromě toho byl nyní vyvinut střídavý trakční napájecí systém 2×25 kV. Současně bylo zvýšeno napětí napájecí sítě na 50 kV a napětí v kontaktní síti zůstalo stejných 25 kV. Tento systém elektrifikoval hlavní trať Bajkal-Amur a řadu úseků ve středu Ruska. V místech, kde se spojují stejnosměrné a střídavé systémy, jsou uspořádány dokovací stanice, kde se mění střídavé a stejnosměrné lokomotivy. Kromě toho existují dvouvýkonové elektrické lokomotivy na střídavý i stejnosměrný proud, u nás však mají omezené využití. Rozvoj polovodičové a mikroprocesorové technologie umožnil odstranit omezení používání střídavých motorů na ERS. Tyto motory, zejména asynchronní, jsou jednoduché a spolehlivé.
V současné době se vyrábí elektrické lokomotivy a elektrické vlaky se střídavými motory a v tomto směru probíhá další výzkum. A jak fungují přechody z jednoho proudu do druhého na hraničních úsecích? přes lokomotivy? Ne. Kontaktní síť na dokovací stanici se může přepnout na jakýkoli druh proudu - zcela nebo po částech. Do stanice přitom přijíždí elektrická lokomotiva např. stejnosměrného proudu, je napájena stejnosměrným proudem na COP, vleče vlak na danou cestu (pokud je osobní, tak na nástupiště ), odvěsí se, jede na své parkoviště (kde je pouze stejnosměrný proud), načež proud v ČS přepne na střídavý, z místa vyleze střídavá elektrická lokomotiva a připojí se k opuštěnému vlaku. Existují i dvousystémové elektrické lokomotivy, kterým je jedno, jakým proudem pojedou. Jsou ale dost drahé a je jich málo - nákladní (a vlastně i nákladní-osobní) VL82 a VL82M ve Vyborgu a Minerální Vody a cestující EP10 (zatím v jediném exempláři) v Moskvě-Kurskaja (spolupracuje s vlakem 061/062 Burevestnik Moskva - Nižnij Novgorod, ale pravidelně odchází na další test). Speciální provedení v Minerálních Vodách - je zde sice odbočka elektrifikovaná stejnosměrným proudem vycházející ze střídavého vedení, ale ve stanici nejsou přepínatelné úseky COP. Hlavní koleje jsou elektrifikovány střídavým proudem a vlaky do Kislovodsku vyjíždějí z kolejí, kde je pouze stejnosměrný proud. Průchozí vlaky z hlavního průjezdu do Kislovodska (je jich málo) jezdí pouze pod dvousystémovými elektrickými lokomotivami; V Minerálních vodách nejsou žádné stejnosměrné elektrické lokomotivy.
Výhody variabilní elektrické trakce:
Snížení síly proudu v COP díky použití vysokého napětí 25 kV. Důsledkem jsou delší intervaly mezi trakčními měnírnami a snižování počtu samotných měníren. Žádný požadované napětí na elektrickou lokomotivu a elektrický vlak lze získat přes transformátor, který má účinnost blízkou 100% a velmi vysokou spolehlivost. (se stejnosměrným proudem se pro tyto účely používají elektrické strojní měniče (motor-generátory) nebo elektronické statické měniče, které jsou drahé a nespolehlivé. Na střídavý proud lze do elektrické lokomotivy přenést mnohem více výkonu než na stejnosměrný proud. omezení na 200 km/h pro vysokorychlostní vlaky na stejnosměrný proud.AC COP lze použít jako záložní napájení pro signalizační zařízení. Při stejnosměrném proudu je kromě hlavního VSLSTSB také VLPE zavěšen na podpěrách CC. Na střídavém proudu je snazší uhasit elektrický oblouk, který vzniká při průchodu sekčních izolátorů, při poruše vzduchových mezer (ochrana před bleskem), při spínání odpojovačů stožáru, protože oblouk může sám zhasnout, když fáze prochází nulou a bez ohledu na přítomnost reaktivních odporů v obvodu. (Na stejnosměrném proudu přítomnost reaktancí pouze zhoršuje situaci s obloukem). Konstrukce trakčních měníren je jednodušší. Je snadné odhadnout, že jeden výkonný usměrňovač je mnohem nespolehlivější než usměrňovač o řádově menší výkon na každé elektrické lokomotivě / motorovém voze. Jsou tu další drobné výhody...
Hlavní novinky:
»
Budují se nové železniční tratě pro rozvoj nových regionů a jejich přírodních zdrojů, pro vykládku nákladu stávající linky, což snižuje cestu a čas cestujících a nákladu. Nové linky se mohou výrazně lišit svým významem, velikostí a charakterem provozu. V závislosti na těchto faktorech budou technické požadavky a normy, které řídí vývoj pro...
»
Působením sil, které vznikají při pohybu vlaků po kolejích a zejména při brzdění v dlouhých klesáních, může dojít k podélnému pohybu kolejí po pražcích nebo spolu s pražci po štěrku, tzv. krádeži koleje. Na dvoukolejných úsecích dochází k únosu ve směru jízdy a na jednokolejných tratích je únos obousměrný.
»
Mezistanice jsou samostatné body, které mají kolejiště pro předjíždění, křižování a projíždění vlaků, jakož i nakládku a vykládku zboží. Tyto stanice se tedy liší od vleček a průjezdů přítomností zařízení pro nákladní operace. Mezistanice jsou na trati umístěny tak, aby byla zajištěna propustnost úseku a vyhovovala potřebám ...
»
Pohybový rozvrh je charakterizován kvantitativními a kvalitativními ukazateli. Mezi kvantitativní patří: počet nákladu a osobní vlaky zakreslené na grafikonu, rozměry nakládky a vykládky, které lze s tímto grafikonem zvládnout atd. Mezi hlavní ukazatele kvality grafikonu patří: technické, úsekové a traťové rychlosti (zvlášť pro nákladní a osobní vlaky) ...
»
Dne 17. června ve Vologdě předal vedoucí Severní dráhy Vasilij Bilokha vedoucímu pobočky Vologda Sergeji Almeevovi a předsedovi územního výboru odborového svazu Valentinu Yakkovi osvědčení o prvním místě v r. oborová soutěž za 1. čtvrtletí 2009. K dosažení takového úspěchu tým katedry vše dokončil v plánovaném výkonu 1. čtvrtletí...
»
Severní pobočka FNM „BLAGOSOSTOYANIE“ uspořádala seminář-setkání s personálními zaměstnanci strukturálních divizí poboček Jaroslavl a Vologda, ředitelství a dceřiných a přidružených společností v roce aktuální problémy nestátní důchodové zabezpečení. Přilákání zaměstnanců Severu k účasti na nestátním důchodovém zabezpečení je stále naléhavou oblastí práce personalistů, poznamenala Natalia Zh...
»
Vozový park metra tvoří celokovové motorové vozy typů G, D, E. Na každé nápravě motorového vozu je instalován trakční motor. Vozy jsou vybaveny sběrači proudu pro spodní odběr proudu z troleje instalované vlevo od pojezdové koleje. Brzdění v autech je automatické. Jsou vybaveny pneumatickými, elektrickými a navíc ruční brzdy. V...
»
Hlavním účelem vozového hospodářství je zajistit přepravu cestujících a zboží, udržovat vozy v dobrém stavu, připravit je na přepravu, obsluhovat osobní vlaky a chladírenské vozy na trase. Nejdůležitějším požadavkem je zajištění bezpečnosti provozu. Pro nepřetržitý provoz kolejových vozidel a jejich údržbu v dobrém stavu...
»
Jedná se o dvojkolí, nápravové skříně s ložisky a pružinovým odpružením. U čtyřnápravových a vícenápravových vozů jsou všechny tyto díly spojeny do podvozků. Dvojice kol, sestávající z nápravy a dvou kol pevně na ní upevněných, vnímá všechna zatížení přenášená z vozu na kolejnice. Sady kol(obr. 140) jsou tvořeny z plných válcovaných ocelových kol s vysokou provozní spolehlivostí, o průměru ...
»
Kapacita linek metra je dána maximálním počtem vlaků, které lze ujet za 1 hod. Vzhledem k tomu, že tento počet je stejný pro obě hlavní koleje, je možné vypočítat disponibilní kapacitu (vlaky/h) linky pro každý směr pomocí vzorce Nchmax = 60 / I min kde I min je nejmenší interval mezi vlaky, min. Tento interval závisí na systému...
»
Bez ohledu na účel každá stanice kromě příjmu, odjezdu a průjezdu vlaků vykonává v té či oné míře posunové práce. Spočívá v pohybu vozů nebo lokomotiv po staničních kolejích při rozpojování a sestavování vlaků, odpojování nebo zapřahání vozů, jejich řazení nebo vyjímání z čel nakládky a vykládky. Nejdůležitější požadavek na výrobu posunovacích prací...
»
Kotel parní lokomotivy K (viz obr. 116) sestává z topeniště; válcovou částí a udírnou. Topeniště má vnitřní (topeniště) a vnější - plášť topeniště. Prostor mezi topeništěm a pláštěm topeniště je vyplněn vodou.V topeništi jsou instalovány cirkulační trubky v zóně nejvyšších teplot pro rovnoměrný ohřev kotle a intenzivní tvorbu páry v topeništi v zóně nejvyšších teplot. Když se spálí palivo, voda, zap...
»
Lokomotivní průmysl zajišťuje přepravní práce na železnici trakčními prostředky a údržbu těchto prostředků v souladu s technickými požadavky. Mezi zařízení a zařízení tohoto hospodářství patří hlavní lokomotivní depa, specializované dílny pro opravy jednotlivých lokomotivních jednotek, výhybky Údržba, vybavení lokomotiv a směny čet, základní sklad ...
»
Železniční doprava v cizích zemích je založena na soukromém vlastnictví výrobních prostředků a jako jedno z odvětví kapitalistické výroby podléhá všem jejím zákonům. Železniční síť je extrémně nerovnoměrně rozložena; v průmyslových zemích (Velká Británie, Německo, Itálie, Francie, USA, Kanada, Japonsko) doručuje od 6,2 do 116 km na 1000 km území...
»
Na tratích vybavených automatickou výlukou jsou využívána dispečerská řídící zařízení, která dávají výpravčím nepřetržité informace o postupu vlaků a zbavují je mnoha jednání se staničními průvodčími. K tomu je na jevištích a stanicích instalováno zařízení, které je součástí speciálního drátu.
»
Jako trakční elektromotory na stejnosměrných elektrických lokomotivách se používají především motory se sekvenčním buzením. Jsou méně citlivé na kolísání napětí v kontaktní síti a poskytují rovnoměrnější rozložení zátěže, když jsou zapojeny paralelně než elektromotory jiných budicích systémů. Trakční motory jsou určeny pro jmenovité napětí...
»
Pohyb vlaků v železniční dopravě je realizován pomocí trakčních kolejových vozidel. Trakční kolejová vozidla zahrnují lokomotivy a vícejednotková kolejová vozidla; ta se skládá z motorových a přívěsných vozů. U lokomotiv a motorových vozů se elektrická energie přijatá z primárního zdroje přeměňuje na mechanickou energii vlaku. Zpočátku p...
»
Trať železniční trati charakterizuje polohu v prostoru podélné osy koleje v úrovni okrajů podloží Průmět koleje na vodorovnou rovinu se nazývá půdorys a svislý řez podél koleje tzv. podélný profil tratě.stejně jako železniční sídliště ...
»
Kontaktní síť je určena k napájení elektrická energie z trakčních měníren na elektrická kolejová vozidla a je souborem vodičů, konstrukcí a zařízení, které zajišťují přenos elektrické energie z trakčních měníren do sběračů proudu elektrických kolejových vozidel. Je navržena tak, aby zajistila nepřerušovaný odběr proudu lokomotivami při nejvyšších rychlostech.
»
Ze střídavé kontaktní sítě elektrická lokomotiva přijímá jednofázový proud průmyslové frekvence 50 Hz, jmenovité napětí 25 000 V. Elektrické vybavení takové elektrické lokomotivy se od vybavení DC elektrické lokomotivy liší především přítomností snižovací transformátor a usměrňovač. Transformátory jsou vyrobeny s intenzivním cirkulačním chlazením olej-vzduch. ...
»
Železnice je u nás hlavním dopravním prostředkem. Mají nejvýznamnější státní, národohospodářský a obranný význam a jsou jedním z faktorů zvyšování kulturní úrovně obyvatelstva, rozšiřování vzájemné komunikace mezi národy, upevňování jejich přátelství a rozvíjení mezinárodních vztahů.
»
Pro řízení pohybu vlaků a práce lineárních oddílů jsou vybaveny železnice různé typy komunikace: telefon, telegraf a rádio. Telefonní komunikace se provádí pouze na dvou vodičích a telegrafní - na jednovodičových okruzích využívajících zem jako zpětný vodič. Bezdrátová komunikace zahrnuje rádiovou a radioreléovou komunikaci, ve které telefonování ...
»
S klíčovou závislostí pro zajištění bezpečnosti vlakového provozu jsou výhybky vybaveny ovládacími zámky systému V. S. Melentiev. Na každé šipce jsou instalovány dva zámky různých sérií: jeden pro uzavření podél přímé cesty (+), druhý pro boční cestu (-). Klíč lze vyjmout pouze ze zavřeného zámku a šipka se zavře pod podmínkou, že ostrý ...
»
Na pozemních a nadzemních tratích metra a také v místech výhybek (pro snadnou opravu) se používají koleje na štěrkovém podkladu. Na podzemních tratích jsou koleje položeny na betonovém podkladu, což umožňuje udržovat jej v čistotě. Vysokopevnostní kolejový beton (třída 150) se ukládá na vodorovný povrch podkladní betonové vrstvy třídy 100. V betonu...
»
Pro udržení lokomotiv v dobrém stavu byl na ruských silnicích instalován systém údržby a oprav, které se provádějí po splnění stanovených kilometrových norem nebo po určité době jejich provozu. V posledních letech byla v lokomotivním průmyslu přijata zásadní opatření ke zkvalitnění, zrychlení a zlevnění oprav lokomotiv. To zahrnuje koncentrát...
»
Dodávkou zboží materiálně-technického zásobování se rozumí ekonomická přeprava související se zajištěním provozních a stavebních potřeb dráhy. Logistické orgány organizují přepravu materiálů od dodavatelů pokud možno tak, aby dorazily k příjemcům a obcházely mezisklady. Takové doručení se nazývá tranzit. Významná část produkce...
»
Železniční doprava je komplexní diverzifikovaná ekonomika, která zahrnuje železnice a podniky, jakož i správní, hospodářské, kulturní a komunitní, zdravotnické instituce, vědecké vzdělávací ústavy. K provádění přepravního procesu má železnice technické prostředky sestávající z vozového parku a železničních konstrukcí a zařízení ...
»
Nákladní a obchodní práce v železniční dopravě se uskutečňují na základě Charty železnic. Nákladní práce se provádějí ve veřejných i neveřejných prostorách. Mezi společné prostory patří nádražní nádraží, kde se obvykle soustřeďuje nakládka a vykládka, a další nakládací a vykládací místa provozovaná železnicí. Do míst neobvyklých...
»
Pro zajištění údržby vozového parku, obměny čet a lokomotiv, zpracování prefabrikovaných a okresních vlaků jsou železniční tratě rozděleny do úseků, na jejichž hranicích se nacházejí okresní stanice. V okrskových stanicích jsou prováděny tyto základní úkony: příjem, průjezd a odjezd osobních a nákladních vlaků, obsluha cestujících, nákladní provoz, r...
»
Síly přenášené pojezdovými ústrojími při pohybu po železniční trati jsou přenášeny na rám vozu podepřený podvozky. Rám vozu je také ovlivněn vnějšími silami působícími na karoserii a také koncentrovanými silami přenášenými rázově-trakčními zařízeními (automatická spojka). Rám vozu je základem karoserie a nosné konstrukce, skládající se z pevně propojených ...
Současný systém a velikost napětí v kontaktní síti
Na železniční síti se používají dva elektrické trakční systémy: na stejnosměrný proud s napětím v trakční síti 3 kV a na jednofázový střídavý proud s napětím 25 kV standardní frekvence 50 Hz. Navíc v obou případech jsou na elektrických lokomotivách použity pouze stejnosměrné trakční motory.
DC napájení má řadu nevýhod: DC se velmi obtížně transformuje, tzn. zvýšit nebo snížit napětí bez výrazných ztrát. Čím vyšší je výkon elektrické lokomotivy, tím větší je ztráta; aby se jim zabránilo, je nutné zmenšit vzdálenost mezi trakčními rozvodnami a zvětšit průřez trolejového drátu, což však povede ke spotřebě mědi. Při napětí 3 kV jsou trakční měnírny umístěny v průměru každých 20-25 km a spotřeba mědi na kilometr kontaktní sítě dosahuje 10 t. Navíc část trakčního proudu jde do země a tvoří „bloudivé proudy“, což způsobuje elektrochemickou korozi. Tím se snižuje životnost kolejnic, železobetonových mostů, nadjezdů atd.
Napájení střídavým proudem postrádá tyto nedostatky. Ke změně jeho napětí stačí mít klasický transformátor, proto jsou trakční rozvodny jednodušší a levnější. Ale střídavá elektrická lokomotiva vznikla až v roce 1938, k přeměně střídavého proudu na stejnosměrný byl použit rtuťový usměrňovač.
V současné době vznikly elektrické lokomotivy s polovodičovými usměrňovači. VL-60, VL-80k, BL-80T. Použití jednofázového střídavého proudu o napětí 25 kV umožnilo zmenšit průřez trolejového drátu asi na polovinu a zvětšit vzdálenost mezi rozvodnami na 40-60 km.
Další zvýšení hustoty nákladu železnic, zvýšení hmotnosti vlaků by vedlo ke zvýšení napětí v kontaktní síti a vytvoření zásadně nových elektrických lokomotiv. Tento problém byl vyřešen zavedením ekonomičtějšího napájecího systému 2 x 25 kV AC. S takovým systémem jsou lineární autotransformátory instalovány každých 8-15 km. Elektřina z trakčních měníren do autotransformátorů je napájena napětím 50 kV přes kontaktní závěs a přídavný napájecí vodič. Od autotransformátorů k elektrickým lokomotivám se elektřina přenáší s napětím 25 kV. V důsledku toho se ztráty napětí zmenšují a vzdálenost mezi sousedními rozvodnami se může zvýšit až na 70-80 km.
Významnou nevýhodou střídavého proudu je elektromagnetické působení na kovové konstrukce podél kolejí. V důsledku toho se na nich indukuje nebezpečné napětí a v automatizačních zařízeních dochází k vážnému rušení. Proto se musí používat drahé ochranné konstrukce.
Do roku 1955 byla elektrifikace železnic prováděna na stejnosměrný proud a po roce 1955 na střídavý proud. Přechod ze stejnosměrného na střídavý proud zajistil snížení měrné spotřeby neželezných kovů a nákladů na údržbu trakčních měníren. Koncem 70. let 20. století V úseku Vjazma - Orša byl zaveden nový napájecí systém 2x25 kV, který stabilizoval napěťové hladiny kontaktní sítě, výrazně snížil elektromagnetické působení elektrické trakce na komunikační zařízení.
Proudové soustavy a napětí v kontaktní síti
V roce 1895 byla jako první na světě elektrifikována železnice Baltimore-Ohio (USA), dlouhá 115 km. Na něm byla stejnosměrná elektrická energie přenášena do elektrické lokomotivy nikoli trolejovým drátem, který se objevil mnohem později, ale třetí kolejnicí umístěnou mezi dvěma pojezdovými kolejnicemi. Stejnosměrné napětí na třetí kolejnici bylo stejné jako na trakčních motorech - 650 V. Motory byly pomaloběžné, objemné a měly nízkou účinnost.
Ještě v polovině minulého století ruský fyzik D. A. Lachinov zjistil, že čím vyšší je napětí v elektrickém obvodu, tím méně energie se ztrácí při přenosu na dálku. Proto se snaží mít v kontaktní síti co nejvíce vysokého napětí, hledající ekonomické způsoby, jak jej převést na hodnotu vhodnou pro napájení trakčních motorů.
Další rozvoj stejnosměrné elektrifikace šel cestou zvyšování napětí v kontaktní síti. Ve Francii a Anglii byly ve 20. letech 20. století železnice elektrifikovány stejnosměrným proudem 1200 a 1500 V. Následně se na francouzských silnicích přešlo především na napětí 3000 V. Toto napětí však není optimální ani pro trakční motory, ani pro napájecí systém. U motorů je velké, protože přijatelná hmotnost, celkové rozměry a nejnižší náklady se dosahují při napětí asi 900 V. Pro napájecí systém je napětí 3000 V malé, protože je potřeba umístit trakční rozvodny relativně často - ve vzdálenosti 20–25 km od sebe . Toto napětí se však používá na stejnosměrných komunikacích, když jsou trakční motory napájeny přímo z kontaktní sítě.
Tyto nedostatky určovaly vysokou cenu stejnosměrného napájecího systému.
Mezitím má střídavý proud, na rozdíl od stejnosměrného proudu, následující důležitou vlastnost: jeho napětí lze poměrně jednoduše měnit. To vyžaduje transformátor, tedy zařízení, které nemá pohyblivé části a obsahuje dvě vinutí - primární a sekundární s předem vypočítaným počtem závitů. Na primární vinutí je přivedeno dostupné napětí, požadované napětí je ze sekundárního vinutí odstraněno.
Možnost využití vysokého napětí v kontaktní síti střídavých komunikací, které vede ke snížení energetických ztrát v procesu jeho převodu na elektrická kolejová vozidla a následně jeho snížení na hodnotu přijatelnou pro trakční motory, může výrazně snížit náklady. elektrifikace železnice. To však komplikuje zařízení elektrického kolejového vozidla (EPS), protože je nutné jej mít nastavitelný převodník střídavý proud na stejnosměrný, protože dosud nebyl vytvořen spolehlivý a hospodárný střídavý trakční motor.
Návrh sběračů proudu a EPS jako celku byl velmi těžkopádný. Provozní zkušenosti odhalily značné nedostatky přijatého současného systému, které spočívaly v obtížnosti regulace rychlosti otáčení indukční motory EPS a v oblasti napájení - při zajišťování spolehlivého provozu třífázové kontaktní sítě, zejména na nadzemních šipkách, které jsou izolovanými průsečíky trolejí různých fází. Proto i přes jednoduchost třífázových transformátorových trakčních rozvoden a spolehlivost bezkomutátorových asynchronních motorů na elektrických lokomotivách se třífázový proudový systém pro trakci nedostal k distribuci. Na silnicích Itálie byl nahrazen systémem 3000 V DC.
Trakční soustava na jednofázový proud s využitím trakčních kolektorových motorů na elektrických kolejových vozidlech vznikla na počátku 20. století. Přitom se nejprve používala snížená, později průmyslová (normální) frekvence napájecího proudu. Na řadě úseků elektrifikovaných železnic ve Francii, Turecku a Kongu jsou provozovány střídavé kolektorové motory pracující na frekvenci 50 Hz. Jsou však dražší a méně spolehlivé než stejnosměrné motory, v důsledku čehož se takové motory používají hlavně v osobních elektrických kolejových vozidlech. Použití snížené frekvence bylo způsobeno potřebou zajistit uspokojivý provoz kolektorových motorů.
V tomto případě je však nutná výstavba speciálních elektráren pro napájení EPS nebo drahých měníren. V prvním případě jsou trakční rozvodny nejjednoduššími transformátorovými instalacemi. Elektrifikace železnic se na této trase rozvinula v Německu, Rakousku, Švýcarsku a Norsku, kde mají železnice vlastní elektrárny, které vyrábějí elektrickou energii o frekvenci 16 2/3 Hz, a v USA, kde se používá elektrická energie o frekvenci 25 Hz. Napájení elektrických komunikací z běžných třífázových soustav přes speciální trakční měnírny, které převádějí třífázový proud normální frekvence na jednofázový nízkofrekvenční proud, se používá ve Švédsku.
Elektrifikace železnic SSSR začala stejnosměrným proudem s napětím v kontaktní síti 1,2 - 1,5 kV v příměstských úsecích a 3 kV v hlavních. V posledních desetiletích je rozvoj elektrifikace realizován především na jednofázovém střídavém proudu s napětím v kontaktní síti 25 kV a nově i na soustavě 2x25 kV. Stejnosměrné vedení pracující s nižším napětím bylo upraveno na 3 kV s výjimkou úzkorozchodného úseku z Borjomi do Bakuriani (42 km), kde se používají dovážené elektrické lokomotivy, určené pro napájení ze sítě 1,5 kV.
V bývalém SSSR se prováděla komplexní elektrifikace, tedy elektrifikace nejen železnic, ale i přilehlých regionů. Proto není ekonomicky proveditelné stavět speciální elektrárny nebo měnírny pro získání nízkofrekvenčního proudu.
S trakcí na jednofázový proud průmyslové frekvence vyžaduje stavba železničních napájecích zařízení nejmenší kapitálové investice ve srovnání s jinými současnými systémy, potíže však nastávají při vytváření jednoduchých a spolehlivých elektrických lokomotiv. Překonání těchto obtíží, spočívajících ve velké složitosti zařízení pro přeměnu energie na EPS pro pohon trakčních motorů, se vydalo cestou vývoje elektrických lokomotiv. jednofázový proud se statickými měniči.
Studie proveditelnosti a provozní zkušenosti jednofázových elektrických lokomotiv různé typy ukázal, že nejekonomičtější a nejspolehlivější je elektrická lokomotiva se statickými AC-to-DC (pulzujícími) měniči pro napájení trakčních motorů. Proto se takové trakční soustavě říká také jednofázová stejnosměrná (pulzující) proudová soustava s důrazem na provozní podmínky trakčních motorů.
Statické rtuťové konvertory se v EPS používaly zhruba do poloviny 20. století. Poté ustoupily výkonovým křemíkovým polovodičovým měničům.
Období polovodiče - historické konvence a neodráží vlastnosti těchto prvků. Faktem je, že materiály byly dlouhou dobu rozděleny do dvou skupin - vodičů elektrický proud a dielektrika, tj. nevodiče, izolanty. Relativně nedávno (v první polovině dvacátého století) bylo zjištěno, že prvky jako germanium, křemík atd. mají úžasnou vlastnost - propouštějí střídavý proud v jednom směru a v opačném (zpětně) jej neprocházejí. směru kvůli zanedbatelné vodivosti. Říkalo se jim polovodiče, aby se nezměnilo již zavedené dělení materiálů do skupin vodičů a dielektrik.
Zařízení sestavená z polovodičových prvků se často nazývají kvůli jejich jednosměrnému vedení. usměrňovač, i když ve skutečnosti neprodukují žádné „usměrnění“ střídavého napětí a proudu.
Polovodiče, mající vlastnost jednosměrného vedení, přispěly k rychlému rozvoji technologie měničů, otevřely zcela nové možnosti využití elektrické energie obecně a v elektrických trakčních soustavách zvláště.
Na základě druhé generace polovodičů - řízených výkonových křemíkových prvků, tzv tyristory, byly vytvořeny pulzní systémy pro řízení provozních režimů EPS. V takových systémech není elektrická energie dodávána do trakčních motorů plynule, ale v samostatných krátkých úsecích rychle na sebe navazujících – impulsech, což výrazně rozšiřuje možnosti nastavení EPS.
Nejpokročilejší z těchto systémů jsou založeny na mikroprocesorová technologie, tj. programově řídící zařízení obsahující požadovanou sadu mikroinstrukcí, které určují specifikovaný sled elementárních operací. Tato zařízení umožňují výrazně zvýšit tažnou a energetickou náročnost EPS a elektrické trakce obecně.
Elektrifikace železnic, která je nedílnou součástí elektrifikace
kation celého národního hospodářství, zvyšuje propustnost a přepravní kapacitu železničních tratí, zlepšuje palivovou a energetickou bilanci země, zvyšuje produktivitu práce a celkovou kulturu práce železničářů. Zvláště zřetelně se výhody elektrické trakce projeví, když je realizována na velkou vzdálenost.
V zemích SNS přesahuje délka železnic elektrifikovaných oběma současnými systémy 53 tisíc km. Jmenovitá úroveň napětí na sběračích EPS je nastavena: 3 kV pro stejnosměrný proud a 25 kV pro střídavý proud.
Hlavními parametry napájecího systému elektrifikovaných drah jsou výkon trakčních měníren, vzdálenost mezi nimi a plocha průřezu závěsu. Zatížitelnost nejdůležitějších prvků napájení (transformátorů, usměrňovačů, kontaktní sítě) je závislá na dovolené teplotě jejich ohřevu, dané hodnotou a dobou protékajícího proudu.
Trakční rozvodny na elektrifikovaných stejnosměrných komunikacích plní dvě hlavní funkce: snižují napětí dodávaného třífázového proudu a převádějí ho na stejnosměrný proud. K tomuto účelu se používají transformátory, usměrňovače a další zařízení. Hojně se používají polovodičové usměrňovače, které mají vysokou spolehlivost, jednoduchost konstrukce, údržby a ovládání, kompaktnost. Všechna zařízení na střídavý proud jsou umístěna v otevřených prostorách trakčních měníren a usměrňovačů a pomocných jednotek - v uzavřených prostorách. Z trakčních měníren je elektřina přiváděna přes napájecí vedení do kontaktní sítě. Relativně nízké napětí (3 kV) je hlavní nevýhodou stejnosměrného systému, v důsledku čehož je elektrická kolejová vozidla napájena prostřednictvím kontaktní sítě (rovné součinu napětí a proudu) s velkým trakčním proudem. Pro udržení požadované úrovně napětí na proudových sběračích lokomotiv jsou trakční rozvodny umístěny blízko sebe (10–20 km) a pro přenos vysokých proudů je nutné zvětšit průřez trolejového vedení. .
S nárůstem obratu nákladní dopravy se budují další trakční měnírny, zvětšuje se průřezová plocha kontaktní sítě (zavěšují se výztužné dráty atd.), takže nedochází k nárůstu počtu a hmotnosti vlaků. způsobit prudký pokles napětí a následně i rychlosti vlaků. Radikální cestou k odstranění nedostatků stejnosměrného napájení je vytvoření systému regulace napětí v kontaktní síti.
Zvýšení výkonu v kontaktní síti v důsledku výrazného zvýšení stejnosměrného napětí vyžaduje výrobu a provoz trakčních motorů určených pro vyšší napětí, což je spojeno s velkými obtížemi (izolace elektrického zařízení se velmi komplikuje, hrozí nebezpečí rozpadu vrstvy ionizovaného vzduchu atd.).
Jednofázový proudový systém s napětím 25–28 kV je široce používán pro vlakovou trakci na železnicích zemí SNS. Střídavý proud umožňuje výrazně zlepšit technický a ekonomický výkon elektrické trakce tím, že výkon je přenášen kontaktní sítí při nižších proudech oproti stejnosměrné soustavě a zajišťuje pohyb těžkých vlaků stanovenými rychlostmi s vysokou zatížení linky. Trakční rozvodny jsou v tomto případě umístěny ve vzdálenosti 40–60 km od sebe. V podstatě jsou trafostanice, snížením napětí ze 110–220 na 25 kV. Protože tyto rozvodny nepřeměňují střídavý proud na stejnosměrný proud, nemají usměrňovací jednotky a související pomocná zařízení. Jejich stavba a údržba je mnohem jednodušší a levnější než u stejnosměrných trakčních rozvoden. Všechna zařízení takových rozvoden jsou umístěna na otevřených prostranstvích, ale střídavá elektrická kolejová vozidla je složitější.
Zvýšením napětí by se snížily ztráty napětí a elektřiny a zvětšila se vzdálenost mezi trakčními měnírnami, s tím jsou však spojeny vysoké náklady na zesílení izolace, výměnu elektrického kolejového vozidla atd. vzdálenost 8-15 km od sebe . Od trakčních rozvoden po autotransformátory je elektřina 50 kV dodávána prostřednictvím kontaktního závěsu a přídavného napájecího vodiče. Dále je z autotransformátorů do elektrických kolejových vozidel dodávána energie o napětí 25 kV.
Použití napájecího systému 2x25 kV nezpůsobuje změny v elektrickém kolejovém vozidle, jeho nevýhodou je však nutnost zavěšení speciálního napájecího vodiče.
Lokomotivy se statickými měniči a pulzačními motory pracují na střídavých úsecích. Vznikly prototypy výkonných elektrických lokomotiv s bezkomutátorovými motory – asynchronními a ventilovými motory.
Důležitou výhodou střídavých kolejových vozidel je možnost jejich vylepšení pomocí tyristorových měničů, elektronických řídicích systémů atd.
Střídavý proud má elektromagnetický účinek na kovové konstrukce a komunikace umístěné podél železničních tratí. V důsledku toho se na nich indukuje nebezpečné napětí, dochází k rušení komunikačních a automatizačních linek. Proto se uplatňují zvláštní opatření na ochranu konstrukcí, a letecké linky Komunikace jsou nahrazeny kabelovými nebo radioreléovými a probíhá rekonstrukce automatiky. Na to je vynaloženo asi 20–25 % celkových nákladů na elektrifikaci. Nedílnou součástí napájecích zařízení elektrifikovaných drah je automatizace a telemechanika.
Dokování tratí elektrifikovaných na stejnosměrný a střídavý proud se provádí prostřednictvím kontaktní sítě ve speciálně vybavených železničních docích nebo se používají elektrické lokomotivy s dvojím pohonem, které pracují na stejnosměrný i střídavý proud.
Trakční rozvodny. Součástí trakčního napájecího systému jsou četné a různorodé instalace - trakční měnírny, sekcí, body pro paralelní připojení obousměrných kontaktních sítí, zařízení pro kompenzaci jalového výkonu při střídavém proudu, zařízení pro zvyšování napětí při stejnosměrném proudu atd. Nejsložitější z nich jsou trakční měnírny . Podle druhu proudu dodávaného do kontaktní sítě se rozlišují rozvodny stejnosměrného a střídavého proudu. Někdy se na styčných bodech úseků elektrifikovaných na různých proudových systémech nacházejí DC-AC rozvodny - tupé rozvodny.
Trakční rozvodny jsou napojeny na elektrické vedení externích napájecích systémů s různým napětím (od 6 do 220 kV). Mohou být nosné, mezilehlé (přechodové a pájecí) a slepé. Někdy jsou trakční rozvodny kombinovány s rozvodnami vnějšího energetického systému, v některých případech - s provozními body kontaktní sítě. Trakční měnírny jsou zpravidla budovány stacionárně s otevřenými a uzavřenými rozvaděči (RU), existují však i mobilní měnírny, které lze přemisťovat z jednoho pracoviště na druhé.
V prvních stejnosměrných trakčních rozvodnách v Zakavkazsku a na Uralu byly instalovány rotační měniče střídavého proudu na stejnosměrný proud (motor-generátory). Následně byly všude nahrazeny statickými měniči – rtuťovými usměrňovači. Rychlý rozvoj polovodičové technologie neobešel ani elektrické dráhy. Počínaje rokem 1964 začaly být objemné a nedostatečně spolehlivé rtuťové usměrňovače nahrazovány polovodičovými; poslední rtuťový usměrňovač byl rozebrán v roce 1972.
Trakční rozvodny jsou poměrně složité elektrické obvody. Hlavní budou uvažovány ve vztahu k trakční rozvodně 25 kV AC (referenční) a 3 kV DC trakční rozvodně (tranzitní). Tupé trakční rozvodny nebudou uvažovány samostatně, protože jejich elektrické obvody zahrnují obvody stejnosměrných a střídavých rozvoden.
Trakční síť
Poprvé byl přenos elektrické energie do jedoucího vozu proveden v roce 1876 ruským inženýrem F. A. Pirotským. K tomu byly použity pojezdové kolejnice izolované od sebe. Jeden z nich dostal kladnou polaritu, druhý zápornou. Aby se zabránilo uzavření kolejnic přes nápravy vozu, jeho kola byla dřevěná a proud byl shromažďován kovovými kartáči klouzajícími po kolejích. Později, aby dodávali energii do vozu, začali instalovat třetí kolejnici, nazývanou kontaktní. Nejprve byla tato kolejnice umístěna na izolantech mezi pojezdové kolejnice a poté na jejich stranu.
V roce 1881 se objevilo první vzduchové kontaktní odpružení navržené německou společností Siemens. Odběr proudu ze závěsného drátu byl prováděn pomocí válečku namontovaného na sběrači proudu vozu. V prvních takových konstrukcích se válec pohyboval po horní části drátu, v následujících po spodní části. Poté byly na sběračích proudu části odvalující se po drátu nahrazeny prvky posouvajícími se po něm.
Hlavní metody současného sběru, navržené v minulém století, přežily dodnes. Doposud se prvky kontaktní sítě, které mají přímý kontakt s proudovými kolektory, vyrábí ve formě kontaktních lišt a vzduchových kontaktních závěsů.
Jejich design se ale samozřejmě výrazně změnil. Obrázek 2.84 ukazuje aktuální schéma sběru ve vnitrostátních metrech: kontaktní kolejnice 4 instalované na straně pojezdové kolejnice 2; na držáku 3 je připevněna k tyči 1 . Pantograf 5 se zespodu dotýká kontaktní lišty. Tato kolejnice je pokryta dřevěnou krabicí. 7 s izolací 6.
Trakční síť tvoří kontaktní a kolejové sítě, napájecí a sací vedení. Kontaktní síť je soubor vodičů, konstrukcí a zařízení, které zajišťují přenos elektrické energie z
trakční rozvodny ke sběračům proudu -přezdívky elektrických kolejových vozidel. Je to uspořádáno takovým způsobem
zom, který zajišťuje nepřetržitý odběr proudu lokomotivami při nejvyšších rychlostech za jakýchkoliv atmosférických podmínek.
Kontaktní síť je provedena ve formě vzduchových odpružení. Při pohybu lokomotivy se sběrač proudu nesmí odlepit od troleje, jinak je odběr proudu narušen a drát může shořet. Spolehlivý provoz kontaktní sítě do značné míry závisí na průvěsu drátu a tlaku pantografu na drát.
Vzduchové kontaktní odpružení. Dělí se na jednoduché a řetězové. Jednoduchý kontaktní závěs (obrázek 2.85) je drát volně visící mezi závěsnými body umístěnými na podpěrách. Vzdálenost mezi osami podpor se nazývá délka rozpětí l p, nebo jen rozpětí. Tento drát přichází přímo do kontaktu s proudovými kolektory EPS, a proto se nazývá trolejový drát.
Kvalita odběru proudu do značné míry závisí na průhybu trolejového drátu. Sling boom - toto je vzdálenost měřená v rovině drátu mezi bodem jeho zavěšení a bodem největšího prověšení. Prověšení je tím větší, čím větší je zatížení drátu, a čím menší, tím silnější je drát tažen. Z délky rozpětí str-Prověšení drátu je v kvadratickém vztahu: například pokud se rozpětí zmenší 2krát, průvěs se zmenší 4krát.
Pokud nejsou přijata speciální opatření k udržení napětí drátu na určité úrovni, jeho napětí a průvěs se mění s kolísáním teploty a zatížení. S rostoucí teplotou se délka drátu prodlužuje, což znamená, že se zvětšuje jeho průvěs a klesá napětí. S poklesem teploty se délka drátu zmenšuje, což způsobuje snížení průvěsu a zvýšení napětí.
Průhyb drátu se také změní se změnami jeho zatížení. Pokud se například na drátu tvoří ledové nánosy, zatížení se zvýší a prověšení se zvýší. Někdy při silném ledu je to ještě více než během maximální teplota vzduch. Při tlaku větru se také zvyšuje zatížení působící na drát a drát se odchyluje od svislé polohy. Tato odchylka a průvěs drátu (v rovině jeho vychýlení) bude tím větší, čím silnější bude vítr.
Poskytnout nejlepší kvalita odběr proudu, mívají malé průhyby trolejového drátu, protože v tomto případě se sběrač proudu pohybuje méně vertikálně a je pro něj snazší sledovat změny
výška trolejového drátu.
Snížení průhybu trolejového drátu lze dosáhnout snížením zatížení drátu, zmenšením délky rozpětí a zvýšením napětí. Nejlepší by bylo snížit délku rozpětí, ale to je nežádoucí, protože se zvýší počet podpěr a v důsledku toho se zvýší náklady na kontaktní síť. Není možné změnit zatížení drátu, s výjimkou odstraňování ledových útvarů - je to dáno hmotností samotného drátu. Je možné zvýšit napětí drátu, ale pouze do limitu určeného maximální hodnotou povolenou za provozních podmínek - je omezeno pevností drátu. Pokud je tedy nutné výrazně snížit průvěs trolejového drátu, je nutné zkomplikovat zavěšení kontaktu.
Velká důležitost pro dosažení nepřerušovaného odběru proudu má také stejnoměrnou elasticitu zavěšení kontaktů podél rozpětí. Pružnost odpružení charakterizuje jeho schopnost zvednout se pod vlivem pantografu. Čím menší je rozdíl ve výšce zdvihu trolejového drátu v různých místech rozpětí, tím plynuleji se pantograf pohybuje a tím spolehlivější je jeho kontakt s drátem.
Elasticita se měří poměrem výšky, do které se trolejový drát zvedl, k přítlačné síle sběrače proudu, který toto zvednutí způsobil. Převrácená hodnota elasticity kontaktního závěsu se nazývá jeho tuhost. Tuhost odpružení ukazuje, jaká síla musí vyvinout na daný bod, aby se odpružení zvedlo o 1 m. Pružnost jednoduchého kontaktního zavěšení po rozpětí je ostře nerovnoměrná - největší uprostřed rozpětí, nejmenší - u zavěšení body.
Přítomnost tvrdých bodů na kontaktním závěsu komplikuje aktuální odběr. tvrdý nazvěte takový bod na závěsu, ve kterém je pružnost mnohem menší než uprostřed rozpětí. S jednoduchým kontaktním zavěšením je každý závěsný bod tuhý. Proto je nežádoucí zkracovat délku rozpětí, a to jak z ekonomických důvodů, tak i proto, že se zvyšuje počet tvrdých bodů.
Jednoduché kontaktní závěsy poskytují uspokojivý odběr proudu při relativně nízkých rychlostech. Používají se především u tramvají a trolejbusů. Jednoduchému zavěšení se proto někdy říká tramvaj.
Na hlavních a příměstských elektrifikovaných úsecích ve všech zemích se používají řetězové kontaktní závěsy (obrázek 2.86). V ta
V jakém závěsu trolejový drát v rozpětí mezi podpěrami nevisí volně, ale na často umístěných drátech - t. zv. struny, které jsou připojeny k jinému vyššímu drátu tzv nosný kabel. Aby trolejový drát zaujímal určitou polohu vzhledem k ose pantografu a neodchýlil se od ní vlivem větru o nepřijatelnou vzdálenost, jsou instalovány na podpěrách
speciální zařízení - svorky.
Výhody řetězového závěsu oproti jednoduchému jsou následující. V zavěšení řetězu při určité teplotě a zatížení lze díky přítomnosti nosného lanka nastavit libovolnou šipku
hmotnost trolejového drátu výběrem vhodných délek strun v rozpětí. Je možné dosáhnout tzv volná poloha trolejového drátu, ve kterém jsou spodní konce všech strun ve stejné vzdálenosti od hlav pojezdových kolejnic. V tomto případě se má za to, že trolejový drát je umístěn v přímce a jeho průhyb je roven nule. Aby se při jednoduchém zavěšení dosáhlo stejného průvěsu trolejového drátu jako mezi strunami řetězového závěsu, je nutné za jiných stejných podmínek zmenšit rozpětí mezi podpěrami na vzdálenost mezi strunami, která je zcela nepřijatelné. Malé průhybové šipky trolejového drátu umožňují změkčit, snížit tuhost bodů v blízkosti podpěr s řetězovým zavěšením, tj. zlepšit kvalitu odběru proudu. Pružnost zavěšení řetězu lze vyrovnat nejen zvýšením u podpěr, ale i snížením ve střední části rozpětí.
Změny průvěsu trolejového drátu při zavěšení řetězu závisí především na změnách průvěsu nosného lanka, nikoli na jeho absolutních rozměrech. Pokud odstraníme změny průvěsu nosného kabelu, pak můžeme předpokládat, že průvěs trolejového drátu bude nezměněn.
Prověšení trolejového drátu mezi strunami lze přivést na extrémně malé hodnoty, pro sběrač proudu prakticky nepostřehnutelné, udržováním určitého napětí trolejového drátu a zmenšením vzdálenosti mezi strunami.
Výška zavěšení trolejového drátu nad úrovní horní části reléové hlavy
sa by neměla být na stupních a stanicích nižší než 5750 mm a neměla by přesáhnout 6800 mm. V horizontální rovině je trolejový drát upevněn sponami tak, že je zavěšen klikatě vůči ose koleje s odchylkou ±300 mm na každé podpěře. Díky tomu je trolejový drát dostatečně odolný proti větru a netřepe kontaktní desky proudových kolektorů.
S řetězovými závěsy, jak vidíme, se kvalita odběru proudu výrazně zlepšuje. Kromě toho je možné provádět poměrně velká rozpětí mezi podpěrami (asi dvakrát větší než u jednoduchých závěsů) a zajistit pohyb vlaků při velmi vysokých rychlostech (300 km/h nebo více).
Nejrozšířenější jsou trolejové dráty měděného tvaru (MF) vyrobené z natvrdo tažené elektrolytické mědi o průřezu 85, 100 a 150 mm 2 (obrázek 2.87). Vyměňují se po 6-7 letech nebo déle. Opotřebení trolejových drátů se snižuje suchým grafitovým mazáním lyžin sběrače proudu, použitím uhelných lyžin a měděno-kadmiových a měď-hořčíkových trolejových drátů odolných proti opotřebení.podporuje používá se železobeton (obrázek 2.88)
a kovu (obrázek 2.89). Osová vzdálenost
Extrémní vzdálenost k vnitřnímu okraji podpěr kontaktní sítě na tahech a stanicích by měla být minimálně 3100 mm. Na existenci-
na elektrifikovaných tratích, jakož i ve zvláště ztížených podmínkách na nově elektrizovaných tratích, je povolena vzdálenost od osy koleje k vnitřnímu okraji podpěr ve stanicích nejméně 2450 mm a v tahech 2750 mm.
Bimetalové ložiskové kabely mají průřez až 95 mm2 a měděné až 120 mm2. Pomocí izolátorů jsou zavěšeny na konzolách namontovaných na podpěrách, případně na tuhých a pružných příčkách blokujících koleje. Struny ocelovo-měděného drátu jsou vyrobeny tak, aby nepřekážely při zvedání trolejového drátu sběrači proudu. Svorky jsou lehké a pohyblivé, takže při průchodu sběrače proudu dochází k otřesům.
Ve velkých stanicích jsou troleje zavěšeny pouze na kolejích určených pro příjem a odesílání vlaků do zátahů s elektrickou trakcí, dále na kolejích elektrických lokomotiv a vozových celků. V mezilehlých stanicích, kde jsou manévry prováděny elektrickými lokomotivami, jsou osy kolejiště vybaveny kontaktní sítí. Kontaktní síť přes železniční výhybky
má vzduchové šipky tvořené průsečíkem dvou kontaktních závěsů.
Zařízení kontaktní sítě v jednotlivých bodech je znázorněno na obrázku 2.90.
Obrázek 2.90 - Kontaktní síťové zařízení na samostatném místě: příčný nosný kabel 2, horní 4 a nižší 7 upevňovací kabely jsou připevněny ke kovovým podpěrám /; kabely jsou vzájemně propojeny elektrickými konektory 3; neutrální sekce jsou uspořádány ve spodním kabelu 5 a
nainstalujte sekční izolátory 6
Pro spolehlivý provoz a snadnou údržbu je kontaktní síť rozdělena do samostatných sekcí (sekcí) pomocí vzduchových mezer a neutrálních vložek (izolačních vložek), jakož i sekčních a zadlabacích izolátorů. Při průchodu proudového kolektoru elektrického kolejového vozidla vzduchovou mezerou krátce elektricky propojí oba úseky kontaktní sítě. Pokud je to podle výkonových poměrů sekcí nepřijatelné, pak jsou odděleny neutrální vložkou, sestávající z několika vzduchových mezer zapojených do série. Použití takových vložek je povinné v sekcích střídavého proudu, když jsou sousední sekce napájeny různými fázemi třífázového proudu. Délka neutrální vložky je nastavena tak, aby při jakékoli kombinaci zvednutých pantografů kolejového vozidla došlo k současnému uzavření trolejových drátů neutrální vložky s dráty sekcí kontaktní sítě, které k ní přiléhají. zcela vyloučeno. Samostatné úseky jsou rozděleny na zátahy a mezistanice a ve velkých stanicích - samostatné skupiny elektrifikovaných tratí. Sekce se připojují nebo odpojují pomocí sekčních odpojovačů instalovaných na podpěrách kontaktní sítě. Mezi sousedními trakčními rozvodnami jsou umístěny dělicí sloupky, vybavené automatickými spínači pro ochranu kontaktní sítě před zkraty.
Pro bezpečnost obsluhujícího personálu a dalších osob, jakož i pro zlepšení ochrany proti proudům zkrat uzemněné nebo vybavené zařízeními ochranné vypnutí kovové podpěry a prvky, ke kterým je kontaktní síť zavěšena, jakož i všechny kovové konstrukce umístěné blíže než 5 m od živých částí kontaktní sítě.
Pro zásobování elektřinou lineární železniční a regionální spotřebitele je na podpěrách kontaktní sítě stejnosměrných komunikací zavěšeno speciální třífázové vedení o napětí 10 kV. Kromě toho, pokud je to nutné, kabely dálkového ovládání pro trakční měnírny a dělicí sloupky, nízkonapěťové osvětlení a siločáry atd.
Bezpečnost personálu údržby a dalších osob a zvýšení spolehlivosti ochrany kontaktní sítě proti zkratovým proudům zajišťují zemnící zařízení, která mohou být pod napětím v důsledku poruchy izolace nebo jejich kontaktu s přerušenými vodiči. Uzemnění všech kovové podpěry a stavby umístěné ve vzdálenosti minimálně 5 m od kontaktní sítě. V zóně vlivu AC kontaktní sítě jsou uzemněny i všechny kovové konstrukce, na kterých se mohou vyskytovat nebezpečná indukovaná napětí.
Na elektrifikovaných silnicích se kolejnice používají k průchodu trakčních proudů, takže svršek trati na takových silnicích má následující vlastnosti:
připevněné k hlavám kolejnic na vnější straně kolejnice (svařované
ny) tupé konektory vyrobené z měděného kabelu, v důsledku čehož elektrický odpor kolejnicové spoje;
Použijte drcený kámen s dobrými dielektrickými vlastnostmi. Mezera mezi podrážkou kolejnice a štěrkem je nejméně 3 cm;
dřevěné pražce jsou impregnovány kreosotem a železobetonové jsou spolehlivě izolovány od kolejnic pomocí pryžových těsnění;
kolejnicové závity jsou v určitých vzdálenostech elektricky propojeny, což umožňuje snížit odpor proti proudu;
· tratě vybavené automatickým blokováním a elektrickým blokováním mají izolační spoje, pomocí kterých se tvoří samostatné blokové sekce. Pro průchod trakčních proudů obcházejících izolační spoje jsou instalovány tlumivky-transformátory nebo frekvenční filtry.
Napájecí a sací vedení (sítě) jsou vedeny vzduchem nebo kabelem. Pro ochranu podzemních kovových konstrukcí před poškozením bludnými proudy se snižuje odpor kolejových obvodů, zlepšuje se jejich izolace od země a je také uspořádána speciální ochrana.
