Cos'è una ferrovia elettrificata

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'aumento del volume delle merci trasportate e l'intensità del traffico ferroviario sulle principali direttrici di trasporto ha portato alla nascita delle ferrovie elettrificate. Tali oggetti sono abbastanza difficili da implementare tecnicamente. A differenza delle prime ferrovie elettrificate, le moderne autostrade sono infrastrutture complesse dal punto di vista ingegneristico e svolgono una serie di compiti importanti per la popolazione e l'economia dello stato. Questo articolo descrive la storia dell'emergere e dello sviluppo del trasporto ferroviario elettrico, fornisce le principali caratteristiche tecniche e un'idea del sistema di sottostazioni e della flotta di locomotive.

Prima storia della ferrovia elettrificata

La prima locomotiva elettrica della storia deve il suo aspetto all'inventore e uomo d'affari tedesco di fama mondialeWerner Siemens. Questo campione è stato presentato al mondo intero alla mostra dei risultati dell'industria e della scienza a Berlino il 31 maggio 1879. Una ferrovia elettrificata con una rete di contatti è stata costruita appositamente per dimostrare le capacità di una locomotiva elettrica. La lunghezza di questo percorso sperimentale era di poco più di 300 metri. Il dispositivo, che è stato dimostrato al pubblico, difficilmente può essere attribuito alle locomotive secondo gli standard moderni. Piuttosto, era il suo modello. Il veicolo pesava solo 250 chilogrammi, aveva una potenza di tre cavalli e poteva raggiungere una velocità non superiore a 7 chilometri orari. Un ulteriore binario è stato utilizzato per fornire la tensione. Il materiale rotabile era costituito da tre vagoni. In totale, non potevano ospitare più di 18 persone.

Questa novità ha suscitato grande interesse da parte dei rappresentanti delle imprese. Già nello stesso 1879 fu costruita una strada di 2 chilometri per consegnare lavoratori e materie prime nel territorio di una delle fabbriche di abbigliamento francesi.

Così, inizialmente, il trasporto ferroviario elettrico veniva utilizzato nelle imprese industriali e per il trasporto di passeggeri all'interno della città (linee del tram). Tuttavia, dopo solo pochi anni, viene aperto il traffico sulla rotta Likterfelzh - Berlino. La cerimonia del taglio del nastro rosso ebbe luogo il 16 maggio 1881.

Elettrificazione delle ferrovie nella Russia sovietica e nell'URSS

Nella Russia zarista, non è stata prestata la dovuta attenzione allo sviluppo delle ferrovie elettrichetrasporto. Le linee del tram sono state costruite nelle principali città. Le principali linee ferroviarie che collegavano le più grandi città dell'impero non erano elettrificate. Nel 1880, uno scienziato di nome Pirotsky riuscì a spostare un pesante vagone ferroviario dal suo posto con l'aiuto dell'elettricità. Ma questo esperimento non interessava a nessuno. Solo con l'avvento del potere sovietico iniziò una discussione sulle prospettive di sviluppo di questa industria. A quel tempo, le locomotive elettriche furono introdotte attivamente nella maggior parte dei paesi del mondo. Le ferrovie elettrificate erano semplicemente vitali per lo sviluppo. Già nel 1921 fu approvato un piano strategico per l'elettrificazione di tutti i territori del Paese. Conformemente al piano annunciato, la rete di contatto delle ferrovie elettrificate doveva estendersi sulle più importanti autostrade che collegano grandi regioni industriali e città.

Già nel 1926 fu messo in funzione un tratto di strada di venti chilometri con una rete elettrica di contatto. Collegava la capitale della SSR dell'Azerbaigian con i giacimenti petroliferi di Surakhani. In questa sezione è stata utilizzata una corrente continua di 1200 volt. Il 1929 fu segnato dal solenne varo del primo treno elettrico da Mosca a Mytishchi. Questi eventi hanno segnato, senza esagerare, l'inizio di una nuova era nella storia dello sviluppo e dell'industrializzazione del nostro Paese.

Dopo qualche decennio, la corrente alternata arriva a sostituire la costante. Il 19 dicembre 1955 fu messa in funzione la sezione della ferrovia Mikhailov-Ozherelye. La sua lunghezza è di 85 chilometri. Le locomotive in questa sezione erano alimentate a corrente alternatafrequenza industriale (50 Hertz) con una tensione di 22.000 volt. Un anno dopo, le linee elettriche di contatto furono estese alla stazione Pavelets 1. Pertanto, la lunghezza totale di questo percorso era di circa 140 chilometri.

Informazioni generali sulla ferrovia russa

La ferrovia della Federazione Russa è un organismo enorme. È diviso in 17 dipartimenti separati. Secondo gli ultimi dati, la lunghezza totale delle strade percorse raggiunge gli 86mila chilometri. Allo stesso tempo, la lunghezza delle ferrovie elettrificate è poco più della metà di questo valore (51%). Non tutti i paesi possono vantare un tale indicatore. Va notato che la quota delle ferrovie elettrificate in Russia rappresenta oltre l'ottanta per cento del traffico totale di merci e passeggeri. Questo è abbastanza comprensibile. Dopotutto, prima di tutto, le autostrade di trasporto ad alto carico sono elettrificate. Inoltre, l'elettrificazione di strade poco trafficate non è economicamente praticabile e comporterà perdite. Tali indicatori possono essere raggiunti solo attraverso il lavoro unito di tutto il popolo. Allo stesso tempo, è necessario avere un'ingegneria meccanica e strumentale molto sviluppata, un'industria elettrica sviluppata e un potenziale scientifico.

La lunghezza totale delle tratte elettrificate della ferrovia nel nostro Paese è di circa 43mila chilometri. Allo stesso tempo, 18mila chilometri sono alimentati a corrente continua. Di conseguenza, i restanti 25mila chilometri corrono a corrente alternata.

Vantaggi di elettrificazione

Sullo sfondo di un numero enorme di vantaggi e svantaggi delle ferrovie elettrificate, tutti gli svantaggi sono semplicemente persi. In primo luogo, la quantità di emissioni nocive è molto inferiore a quella delle locomotive diesel. Questo ha un effetto positivo sull'ambiente. In secondo luogo, l'efficienza di una locomotiva elettrica è molto più alta. Pertanto, il costo del trasporto delle merci è ridotto.

Tra l' altro, le ferrovie elettrificate risolvono il problema della fornitura di energia elettrica alle imprese industriali e agli insediamenti che si trovano lungo la linea ferroviaria e non lontano da essa. Secondo le statistiche per il 1975, più della metà dell'elettricità totale della rete di contatto delle ferrovie dell'URSS è stata spesa per l'alimentazione di queste strutture che non sono incluse nell'infrastruttura di trasporto.

E questo non è un elenco esaustivo di vantaggi. Va anche detto che la ferrovia elettrificata ha una capacità, un'affidabilità molto maggiori e consente di creare condizioni confortevoli per il trasporto di passeggeri.

Sottostazioni di trazione: concetti generali

Se semplifichiamo al minimo, alla cabina di trazione può essere data la seguente definizione: un impianto progettato per la distribuzione e la conversione di energia elettrica. In altre parole, la sottostazione di trazione è un trasformatore step-down. Se la locomotiva funziona a corrente continua, la sottostazione funge da raddrizzatore. Per le retistrade elettrificate in corrente alternata, è necessario attrezzare sottostazioni di trazione a una distanza compresa tra 50 e 80 chilometri lungo l'intero tratto di pista. Il passaggio alla corrente continua richiede la realizzazione di sottostazioni ogni 15-20 chilometri. In alcuni casi eccezionali, questa distanza può essere ridotta a 5 chilometri (su autostrade particolarmente trafficate).

La metropolitana utilizza un tipo speciale di sottostazioni di trazione. I dispositivi di questo tipo non convertono AC in DC, ma riducono solo la tensione DC.

Progettazione blocchi di cabine di trazione

Le sottostazioni di trazione sono un complesso di celle, pannelli e armadi. Questi elementi sono montati su telai e collegati da una rete di fili (sia di alimentazione che di controllo).

Ci sono due tipi di blocchi. In alcuni blocchi, tutti gli elementi sono montati su un telaio, in altri ogni elemento è posto in un contenitore sigillato. I blocchi del primo tipo sono destinati all'installazione negli edifici. I blocchi del secondo tipo sono installati lungo la linea ferroviaria all'aperto.

Rete di contatto

La rete di contatti è una struttura ingegneristica molto complessa. Comprende molti elementi: il filo stesso, il cavo (portante), i pali di trasmissione dell'energia, le traverse rigide e flessibili … Requisiti molto severi sono imposti alla sospensione. Se non corrisponde a loro, la corrente verrà presa in modo intermittente, il che non consentirà alla locomotiva di funzionare in modalità normale e potrebbe causare un'emergenza. Altezza e forza di trazione rigorosamente regolatefili, curvatura massima consentita, campate e così via. Nel nostro Paese le locomotive funzionano sia in corrente continua che in corrente alternata. Questo, ovviamente, complica in qualche modo l'alimentazione delle ferrovie elettrificate. Ognuno di questi sistemi ha i suoi vantaggi e svantaggi.

Costruzione di una semplice catenaria

In effetti, una semplice sospensione a contatto è un filo fissato a dei supporti. La distanza tra questi supporti è solitamente di 30-40 metri. Un tale progetto è accettabile solo su tratti di strada in cui non è consentito il traffico ad alta velocità (ponti, tunnel), così come nelle linee elettriche di filobus e tram.

Vantaggi della rete di contatto in corrente continua

Rispetto alla rete di contatti in corrente alternata, la rete di contatti in corrente continua presenta una serie di vantaggi. Tra questi, è particolarmente necessario annullare la possibilità di utilizzarlo per locomotive dal design relativamente semplice e dal peso ridotto. Inoltre, in tali sistemi non vi è alcuna influenza della tensione applicata alla rete di contatti. Il vantaggio più importante è il livello più elevato di sicurezza operativa rispetto ai sistemi AC.

Svantaggi della rete di contatti CC

Il principale svantaggio di tali sistemi di alimentazione per le ferrovie elettrificate è il loro costo elevato. Dopotutto, la loro costruzione richiede una sospensione più complessa e costosa. Filo di rameha una sezione trasversale molto più grande, che aumenta anche notevolmente il costo del progetto. Un importante svantaggio è la distanza piuttosto insignificante tra le cabine di trazione su ferrovie elettrificate rispetto alle reti di contatto in corrente alternata. In media si va da 15 (nelle zone con massimo traffico ferroviario) a 20 chilometri. Tra l' altro, le correnti continue provocano l'emergere delle cosiddette correnti vaganti, che portano all'emergere e alla rapida distruzione per corrosione di strutture e supporti in acciaio.

Requisiti di formazione per il personale addetto alla manutenzione dei sistemi di alimentazione

Prima che un lavoratore possa riparare e mantenere le linee di trasmissione di una ferrovia elettrificata, deve seguire un addestramento speciale. E questo vale non solo per le persone che lavorano direttamente con la parte elettrica, ma anche per fabbri e installatori che assistono l'intera struttura delle linee di trasmissione e dei loro supporti. Tutto il personale è tenuto a superare un test di conoscenza e confermare il proprio livello di qualifica.

Conclusione

L'avvento delle ferrovie elettrificate ha segnato la rapida crescita dell'industria a causa dell'intensificazione del traffico e dell'aumento del fatturato delle merci. È diventato possibile aumentare significativamente la massa di merci trasportate da una locomotiva.

Inoltre, ha risolto una serie di problemi. Quindi, le locomotive diesel convenzionali spesso si guastano alle basse temperature. La locomotiva elettrica funziona in modo affidabile in tutte le condizioni atmosferiche. Questo, a sua volta, ha creato i prerequisiti per lo sviluppo attivo delle regioni del nord e dell'Estremo Oriente del nostro paese.