Co je to elektrifikovaná železnice

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Nárůst objemu přepravovaného zboží a intenzity vlakové dopravy na hlavních dopravních tazích vedl ke vzniku elektrifikovaných železnic. Takové objekty jsou technicky poměrně obtížně realizovatelné. Na rozdíl od prvních elektrifikovaných železnic jsou moderní dálnice z inženýrského hlediska složitá infrastrukturní zařízení a plní řadu důležitých úkolů pro obyvatelstvo i ekonomiku státu. Tento článek popisuje historii vzniku a vývoje elektrické železniční dopravy, poskytuje hlavní technické charakteristiky a představu systému rozvodny a lokomotivního parku.

Počáteční historie elektrifikované železnice

První elektrická lokomotiva v historii vděčí za svůj vzhled světoznámému německému vynálezci a obchodníkoviWerner Siemens. Tento vzorek byl představen celému světu na výstavě úspěchů průmyslu a vědy v Berlíně dne 31. května 1879. Speciálně pro demonstraci schopností elektrické lokomotivy byla postavena elektrifikovaná železnice s kontaktní sítí. Délka této experimentální cesty byla něco málo přes 300 metrů. Zařízení, které bylo předvedeno veřejnosti, lze podle moderních měřítek jen stěží přiřadit lokomotivám. Spíše to byl jeho vzor. Vozidlo vážilo pouhých 250 kilogramů, mělo výkon tři koňské síly a dokázalo dosáhnout rychlosti nejvýše 7 kilometrů za hodinu. Pro napájení napětí byla použita přídavná kolejnice. Vozový park tvořily tři vagóny. Celkem se v nich mohlo ubytovat maximálně 18 lidí.

Tato novinka vzbudila velký zájem obchodních zástupců. Již v témže roce 1879 byla postavena dvoukilometrová silnice, která měla dodávat dělníky a suroviny na území jedné z francouzských oděvních továren.

Elektrická kolejová doprava byla tedy zpočátku využívána v průmyslových podnicích a pro přepravu cestujících ve městě (tramvajové linky). Již po několika letech se však otevírá provoz na trase Likterfelzh - Berlín. Ceremoniál přestřižení červené pásky se konal 16. května 1881.

Elektrifikace železnic v Sovětském Rusku a SSSR

V carském Rusku nebyla věnována patřičná pozornost rozvoji elektrické železnicedoprava. Ve velkých městech byly vybudovány tramvajové tratě. Hlavní železniční tratě spojující největší města říše nebyly elektrifikovány. V roce 1880 se vědci jménem Pirotsky podařilo přesunout těžký železniční vůz z jeho místa pomocí elektřiny. Tento experiment ale nikoho nezajímal. Teprve s nástupem sovětské moci začala diskuse o perspektivách rozvoje tohoto odvětví. V té době byly elektrické lokomotivy aktivně zaváděny ve většině zemí světa. Elektrifikované železnice byly prostě životně důležité pro rozvoj. Již v roce 1921 byl schválen strategický plán elektrifikace všech území země. V souladu s ohlášeným plánem se kontaktní síť elektrifikovaných železnic měla táhnout přes nejdůležitější dálnice, které spojují velké průmyslové regiony a města.

Už v roce 1926 byl uveden do provozu dvacetikilometrový úsek silnice s kontaktní elektrickou sítí. Spojovala hlavní město Ázerbájdžánské SSR s ropnými poli Surakhani. V této sekci byl použit stejnosměrný proud 1200 voltů. Rok 1929 byl poznamenán slavnostním zahájením provozu prvního elektrického vlaku z Moskvy do Mytišči. Tyto události znamenaly bez nadsázky začátek nové éry v historii rozvoje a industrializace naší země.

Po několika desetiletích nahradí konstantu střídavý proud. 19. prosince 1955 byl uveden do provozu úsek dráhy Michajlov-Ozherelye. Jeho délka je 85 kilometrů. Lokomotivy v tomto úseku byly napájeny střídavým proudemprůmyslová frekvence (50 Hertzů) s napětím 22 000 voltů. O rok později bylo trolejové vedení prodlouženo do stanice Pavelets 1. Celková délka této trasy tak byla asi 140 kilometrů.

Všeobecné informace o ruských železnicích

Železnice Ruské federace je obrovský organismus. Je rozdělena do 17 samostatných oddělení. Celková délka provozovaných komunikací dosahuje podle posledních údajů 86 tisíc kilometrů. Délka elektrifikovaných tratí přitom mírně přesahuje polovinu této hodnoty (51 %). Ne každá země se může pochlubit takovým ukazatelem. Je třeba poznamenat, že podíl elektrifikovaných železnic v Rusku tvoří více než osmdesát procent celkové nákladní a osobní dopravy. To je celkem pochopitelné. Přeci jen jsou elektrifikovány především vysoce zatížené dopravní dálnice. Navíc elektrifikace silnic s malým provozem není ekonomicky životaschopná a způsobí ztráty. Těchto ukazatelů lze dosáhnout pouze společnou prací všech lidí. Zároveň je nutné mít velmi rozvinuté strojírenství a výrobu přístrojů, rozvinutý elektrotechnický průmysl a vědecký potenciál.

Celková délka elektrifikovaných úseků železnice u nás je přibližně 43 tisíc kilometrů. 18 tisíc kilometrů je přitom napájeno stejnosměrným proudem. Zbývajících 25 tisíc kilometrů tedy běží na střídavý proud.

Výhody elektrifikace

Na pozadí obrovského množství výhod a nevýhod elektrifikovaných železnic jsou všechny nevýhody jednoduše ztraceny. Za prvé, množství škodlivých emisí je mnohem menší než z dieselových lokomotiv. To má pozitivní vliv na životní prostředí. Za druhé, účinnost elektrické lokomotivy je mnohem vyšší. Tím se sníží náklady na přepravu zboží.

Elektrifikované železnice mimo jiné řeší problém dodávek elektřiny do průmyslových podniků a sídel, které se nacházejí podél železniční trati a nedaleko od ní. Podle statistik za rok 1975 byla více než polovina celkové elektřiny kontaktní sítě železnic SSSR vynaložena na napájení těchto zařízení, která nejsou zahrnuta do dopravní infrastruktury.

A toto není vyčerpávající seznam výhod. Je třeba také říci, že elektrifikovaná železnice má mnohem větší kapacitu, spolehlivost a umožňuje vytvořit pohodlné podmínky pro přepravu cestujících.

Trakční rozvodny: obecné pojmy

Zjednodušíme-li na minimum, pak lze trakční rozvodnu definovat takto: zařízení určené pro rozvod a přeměnu elektřiny. Jinými slovy, trakční rozvodna je snižovací transformátor. Pokud jede lokomotiva na stejnosměrný proud, pak rozvodna funguje jako usměrňovač. Pro sítěelektrifikované komunikace na střídavý proud je nutné vybavit trakční měnírny ve vzdálenosti 50 až 80 kilometrů v celém úseku trati. Přechod na stejnosměrný proud vyžaduje výstavbu rozvoden každých 15-20 kilometrů. V některých výjimečných případech může být tato vzdálenost zkrácena na 5 kilometrů (na zvláště frekventovaných dálnicích).

Metro využívá speciální typ trakčních měníren. Zařízení tohoto typu nekonvertují AC na DC, ale pouze snižují DC napětí.

Projektování bloků trakčních měníren

Jednotky trakční rozvodny jsou komplexem buněk, panelů a skříní. Tyto prvky jsou namontovány na rámech a propojeny sítí vodičů (jak napájecí, tak řídicí vodiče).

Existují dva typy bloků. V některých blocích jsou všechny prvky namontovány na rámu, v jiných je každý prvek umístěn v utěsněné nádobě. Bloky prvního typu jsou určeny pro instalaci v budovách. Bloky druhého typu jsou instalovány podél venkovní železniční trati.

Kontaktní síť

Kontaktní síť je velmi složitá inženýrská struktura. Zahrnuje mnoho prvků: samotný drát, kabel (nosič), tyče pro přenos síly, pevné a pružné příčníky… Na zavěšení jsou kladeny velmi přísné požadavky. Pokud jim neodpovídá, bude proud odebírat přerušovaně, což neumožní lokomotivě provoz v normálním režimu a může vést k nouzové situaci. Přísně regulovaná výška a síla tahudráty, maximální povolené zakřivení, rozpětí a tak dále. Lokomotivy u nás fungují jak na stejnosměrný, tak na střídavý proud. To samozřejmě poněkud komplikuje napájení elektrifikovaných železnic. Každý z těchto systémů má své výhody a nevýhody.

Výstavba jednoduchého trolejového vedení

Jednoduché zavěšení kontaktu je ve skutečnosti drát připojený k podpěrám. Vzdálenost mezi těmito podpěrami je obvykle 30-40 metrů. Takové provedení je přijatelné pouze na úsecích silnic, kde není povolen vysokorychlostní provoz (mosty, tunely), stejně jako na trolejbusových a tramvajových elektrických vedeních.

Výhody stejnosměrné kontaktní sítě

Ve srovnání s kontaktní sítí na střídavý proud má kontaktní síť na stejnosměrný proud řadu výhod. Mezi nimi je zejména nutné zrušit možnost jeho použití pro lokomotivy s relativně jednoduchou konstrukcí a nízkou hmotností. Navíc v takových systémech není žádný vliv napětí aplikovaného na kontaktní síť. Nejdůležitější výhodou je vyšší úroveň provozní bezpečnosti ve srovnání s AC systémy.

Nevýhody DC kontaktní sítě

Hlavní nevýhodou takových napájecích systémů pro elektrifikované železnice je jejich vysoká cena. Jejich konstrukce totiž vyžaduje složitější a dražší zavěšení. Měděný tažný drátmá mnohem větší průřez, což také výrazně prodražuje projekt. Významnou nevýhodou je spíše nepatrná vzdálenost trakčních měníren na elektrifikovaných drahách oproti kontaktním sítím na střídavý proud. V průměru se pohybuje od 15 (v oblastech s maximálním provozem vlaků) do 20 kilometrů. Stejnosměrné proudy mimo jiné způsobují vznik tzv. bludných proudů, které vedou ke vzniku a rychlé korozní destrukci ocelových konstrukcí a podpěr.

Požadavky na školení personálu obsluhujícího napájecí systémy

Než bude pracovníkovi povoleno opravovat a udržovat přenosová vedení elektrifikované železnice, musí projít speciálním školením. A to platí nejen pro lidi, kteří pracují přímo s elektrickou částí, ale také pro zámečníky a montážníky, kteří obsluhují celou konstrukci vedení a jejich podpěry. Všichni zaměstnanci musí složit znalostní test a potvrdit svou kvalifikační úroveň.

Závěr

Nástup elektrifikovaných železnic znamenal rychlý růst průmyslu v důsledku zintenzivnění dopravy a zvýšení obratu nákladní dopravy. Bylo možné výrazně zvýšit hmotnost zboží přepravovaného jednou lokomotivou.

Navíc to vyřešilo řadu problémů. Takže konvenční dieselové lokomotivy často selhávají při nízkých teplotách. Elektrická lokomotiva funguje spolehlivě za všech povětrnostních podmínek. To zase vytvořilo předpoklady pro aktivní rozvoj severních a dálněvýchodních oblastí naší země.