مخططات السكك الحديدية الروسية. كهربة السكك الحديدية

كهربة السكك الحديدية

كهربة السكك الحديدية- مجموعة من الأنشطة التي يتم تنفيذها على قسم من السكك الحديدية لإتاحة استخدام المعدات الكهربائية عليه: قاطرات كهربائية أو أقسام كهربائية أو قطارات كهربائية.

تُستخدم القاطرات الكهربائية لسحب القطارات على الأقسام المكهربة من السكك الحديدية. تُستخدم المقاطع الكهربائية أو القطارات الكهربائية كوسيلة نقل للركاب.

أنظمة الكهربة

يمكن تصنيف أنظمة الكهرباء إلى:

• حسب نوع الموصلات:
  • مع سلسال
  • مع السكك الحديدية الاتصال
• عن طريق الجهد
• حسب نوع التيار:
  • تكييف
    • التردد الحالي
    • عدد المراحل

عادة، يتم استخدام التيار المباشر (=) أو التيار المتناوب أحادي الطور (~). في هذه الحالة، يعمل مسار السكك الحديدية كواحد من الموصلات.

يتطلب استخدام التيار ثلاثي الطور تعليق سلكين ملامسين على الأقل، والتي لا ينبغي أن تلمس تحت أي ظرف من الظروف (مثل عربة ترولي باص)، لذلك لم يتجذر هذا النظام، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى تعقيد جمع التيار بسرعات عالية.

عند استخدام التيار المباشر، يظل الجهد الكهربي في الشبكة منخفضًا بدرجة كافية لتشغيل المحركات الكهربائية مباشرة. عند استخدام التيار المتردد، يتم اختيار جهد أعلى بكثير، لأنه في القاطرة الكهربائية يمكن تقليل الجهد بسهولة باستخدام المحول.

نظام العاصمة

في هذا النظام، يتم تشغيل محركات الجر DC مباشرة من شبكة الاتصال. يتم التنظيم عن طريق توصيل المقاومات وإعادة ترتيب المحركات وإضعاف الإثارة. في العقود الأخيرة، انتشر تنظيم النبض على نطاق واسع، مما يسمح للمرء بتجنب فقدان الطاقة في المقاومات.

عادةً ما يتم تشغيل المحركات الكهربائية المساعدة (محرك الضاغط والمراوح وما إلى ذلك) مباشرة من شبكة الاتصال، لذا فهي كبيرة جدًا وثقيلة. في بعض الحالات، يتم استخدام المحولات الدوارة أو الثابتة لتشغيلها (على سبيل المثال، القطارات الكهربائية ER2T، ED4M، ET2M تستخدم مولد محرك يحول التيار المباشر 3000 فولت إلى ثلاث مراحل 220 فولت 50 هرتز).

على السكك الحديدية في روسياودول الاتحاد السوفييتي السابق، الأقسام المكهربة حسب نظام العاصمة، الآن يستخدمون بشكل أساسي الجهد = 3000 فولت (في الأقسام القديمة - = 1500 فولت). في أوائل السبعينيات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم إجراء بحث عملي على السكك الحديدية عبر القوقاز مع إمكانية كهربة باستخدام التيار المباشر بجهد = 6000 فولت، ولكن في وقت لاحق تم كهربة جميع الأقسام الجديدة بتيار متردد بجهد أعلى.

أدت بساطة المعدات الكهربائية على القاطرة وانخفاض الثقل النوعي والكفاءة العالية إلى انتشار استخدام هذا النظام في الفترة الأولى من الكهرباء.

عيب هذا النظام هو الجهد المنخفض نسبيًا لشبكة الاتصال، لذلك يلزم وجود تيار أكبر لنقل نفس الطاقة مقارنة بأنظمة الجهد العالي. هذه القوات:

• استخدام مقطع عرضي إجمالي أكبر من أسلاك التلامس وكابلات الإمداد؛
• زيادة منطقة الاتصال مع منساخ قاطرة كهربائية عن طريق زيادة عدد الأسلاك في شبكة الاتصال العلوية إلى 2 أو حتى 3 (على سبيل المثال، على المنحدرات)؛
• تقليل المسافات بين محطات الجر الفرعية لتقليل فقد التيار في الأسلاك، مما يؤدي بالإضافة إلى ذلك إلى زيادة تكلفة الكهرباء نفسها وصيانة النظام (على الرغم من أن المحطات الفرعية مؤتمتة، إلا أنها تتطلب الصيانة). يمكن أن تصل المسافة بين المحطات الفرعية في المناطق ذات الأحمال الثقيلة، خاصة في الظروف الجبلية الصعبة، إلى بضعة كيلومترات فقط.

يستخدم الترام وحافلات الترولي جهدًا ثابتًا = 550 (600) فولت، مترو = 750 (825) فولت.

نظام التيار المتردد ذو التردد المنخفض

في عدد من الدول الأوروبية (ألمانيا وسويسرا وغيرها) يتم استخدام نظام تيار متردد أحادي الطور بقدرة 15 كيلو فولت و16⅔ هرتز، وفي الولايات المتحدة الأمريكية على الخطوط القديمة 11 كيلو فولت و25 هرتز. يسمح التردد المنخفض باستخدام المحركات ذات التيار المتردد. يتم تشغيل المحركات من اللف الثانوي للمحول دون أي محولات. المحركات الكهربائية المساعدة (للضواغط، والمراوح، وما إلى ذلك) هي أيضًا عادةً محركات مبدلة، يتم تغذيتها من ملف منفصل للمحول.

عيب النظام هو الحاجة إلى تحويل التردد الحالي في المحطات الفرعية أو بناء محطات طاقة منفصلة للسكك الحديدية.

نظام التيار المتردد بتردد الطاقة

يعد استخدام تيار التردد الصناعي هو الأكثر اقتصادا، ولكن تنفيذه واجه العديد من الصعوبات. في البداية، استخدموا محركات التيار المتناوب، ومولدات المحركات المحولة (محرك كهربائي متزامن أحادي الطور بالإضافة إلى مولد جر يعمل بالتيار المستمر، والذي تعمل منه محركات الجر التي تعمل بالتيار المستمر)، ومحولات التردد الدوارة (توفر التيار لمحركات الجر غير المتزامنة). كانت المحركات الكهربائية ذات المقوم تعمل بشكل سيئ عند تيار التردد الصناعي، وكانت المحولات الدوارة ثقيلة للغاية وغير اقتصادية.

بدأ استخدام نظام تردد الطاقة أحادي الطور (25 كيلو فولت 50 هرتز) على نطاق واسع فقط بعد إنشاء قاطرات كهربائية في فرنسا في الخمسينيات من القرن الماضي بمقومات زئبقية ثابتة (إشعال ؛ تم استبدالها لاحقًا بمقومات سيليكون أكثر حداثة - من أجل أسباب بيئية واقتصادية)؛ ثم انتشر هذا النظام إلى العديد من البلدان الأخرى (بما في ذلك الاتحاد السوفييتي).

عند تصحيح تيار أحادي الطور، فإن النتيجة ليست تيارًا مباشرًا، بل تيارًا نابضًا، لذلك يتم استخدام محركات تيار نابض خاصة، وتحتوي الدائرة على مفاعلات تنعيم (خنق) تقلل تموجات التيار، ومقاومات توهين ثابتة متصلة في بالتوازي مع اللفات الإثارة للمحركات وتمرير المكون المتناوب للتيار النابض، والذي يؤدي فقط إلى تسخين غير ضروري لللف.

لقيادة الآلات المساعدة، يتم استخدام إما محركات تيار نابضة، مدعومة من ملف منفصل للمحول (ملف خاص) من خلال مقوم، أو محركات كهربائية صناعية غير متزامنة، مدعومة من مقسم الطور (كان هذا المخطط شائعًا في القاطرات الكهربائية الفرنسية والأمريكية) ومنهم تم نقلها إلى السوفييت) أو المكثفات ذات الطور (المستخدمة ، على وجه الخصوص ، في القاطرات الكهربائية الروسية VL65 ، EP1 ، 2ES5K).

تتمثل عيوب النظام في التداخل الكهرومغناطيسي الكبير لخطوط الاتصال، فضلاً عن الحمل غير المتساوي على مراحل نظام الطاقة الخارجي. لزيادة توحيد أحمال الطور في شبكة الاتصال، تتناوب الأقسام ذات المراحل المختلفة؛ فيما بينها ، يتم ترتيب الإدخالات المحايدة - أقسام قصيرة بطول عدة مئات من الأمتار من شبكة الاتصال ، والتي تمر بها المعدات الدارجة مع إيقاف تشغيل المحركات عن طريق القصور الذاتي. لقد تم تصنيعها بحيث لا يقوم المنساخ بسد الفجوة بين الأقسام تحت الجهد الخطي العالي (طور إلى طور) في لحظة الانتقال من سلك إلى سلك. عند التوقف عند الإدخال المحايد، يمكن توفير الجهد الكهربائي له من القسم الأمامي لشبكة الاتصال.

السكك الحديدية الروسيةودول الاتحاد السوفييتي السابق، المكهربة بها نظام التيار المتردديستخدم الجهد ~ 25 كيلو فولت(أي ~ 25000 فولت) التردد 50 هرتز.

اتصال أنظمة إمدادات الطاقة

القاطرات الكهربائية ذات الأنظمة الحالية المختلفة في محطة الإرساء

قاطرة كهربائية ذات نظام مزدوج VL82M

أدى تنوع أنظمة إمداد الطاقة إلى ظهور نقاط الاتصال (أنظمة التيار، أنظمة الجهد، أنظمة التردد الحالية). وفي الوقت نفسه ظهرت عدة خيارات لحل مسألة تنظيم حركة المرور عبر هذه النقاط. ظهرت 3 اتجاهات رئيسية.

من ميزات النقل بالسكك الحديدية في روسيا النسبة العالية للطرق المكهربة. من حيث طول الطرق السريعة المكهربة في نهاية عام 2014، تحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم - 43.4 ألف كيلومتر (المركز الثاني الصين - 38.5 ألف كيلومتر) - في مكان ما حوالي نصف الطرق العامة. حسنًا، حقيقة أن العديد من الطرق السريعة مكهربة لا تعد سرًا على أحد، لكن الكثير من الناس يتفاجأون عندما يعلمون أن شبكات الاتصال تستخدم تيارات من أنواع مختلفة. ومع ذلك، فهي حقيقة: تستخدم شبكات الاتصال إما تيارًا كهربائيًا مباشرًا بجهد مقنن يبلغ 3 كيلو فولت أو تيارًا متناوبًا أحادي الطور بتردد صناعي يبلغ 50 هرتز وجهد مقنن يبلغ 25 كيلو فولت. لم أفكر في هذا الأمر بنفسي لفترة طويلة - اكتشفت ذلك عندما تلقيت مجموعة السلامة الكهربائية الثالثة (العمل في مكتب مرتبط بالسكك الحديدية الروسية أجبرني بطريقة ما على التعمق في الأمر واكتشافه). حسنًا، بشكل عام، لقد اعتبرت هذه الحقيقة لفترة طويلة ("هناك ثابت 3 كيلو فولت، وهناك متغير 25 كيلو فولت / 50 هرتز") كأمر مسلم به - "لأن هذه هي الطريقة التي تم قبولها تاريخياً". لكن لبعض الوقت ما زلت أرغب في الخوض في السؤال ومعرفة سبب ذلك بطريقة أو بأخرى.

أود أن أبدي تحفظًا على الفور - لن أحفر بعمق في فيزياء مصدر الطاقة، وأقتصر على بعض العبارات العامة والمبالغة في مكان ما على وجه التحديد. أحيانًا يخبرني الناس أنني أقوم بالتبسيط، لكن الخبراء يقرؤون ويفهمون أن "كل شيء خاطئ". أنا على علم بذلك، لكن المتخصصين يعرفون بالفعل ما أكتبه وأفكر فيه - ومن غير المرجح أن يتعلموا أي شيء جديد لأنفسهم.

لذلك، في الواقع، يجب أن نبدأ بحقيقة أنه لأول مرة تم عرض استخدام الكهرباء كمصدر للطاقة لجر القطارات في المعرض الصناعي في برلين عام 1879، حيث تم تقديم نموذج للسكك الحديدية الكهربائية. قطار يتكون من قاطرة بقدرة 2.2 كيلووات وثلاث عربات، تتسع كل منها لما يصل إلى 6 ركاب، يتحرك في مقطع يقل طوله عن 300 متر وبسرعة 7 كم/ساعة. كان مبدعو النوع الجديد من الجر هم العالم والمخترع والصناعي الألماني الشهير إرنست فيرنر فون سيمنز (فيرنر فون سيمنز ، 1816-1892) والمهندس هالسكي. بحلول بداية القرن العشرين، لم يكن هناك شك في فعالية الجر الكهربائي. وفي فترة قصيرة من الزمن، تم تنفيذ العديد من مشاريع كهربة السكك الحديدية في مختلف البلدان. في المرحلة الأولى، تم استخدام كهربة المناطق الجبلية على خطوط ثقيلة، مع عدد كبير من الأنفاق، وكذلك في مناطق الضواحي، أي. في تلك المناطق التي كانت فيها مزايا الجر الكهربائي واضحة.

تم افتتاح أول خط سكة حديد مكهرب في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في 6 يوليو 1926 على قسم باكو - سابونجي - سوراخاني

وبناء على ذلك، هناك مجالان رئيسيان لتطبيق كهربة: حركة المرور في الضواحي والطرق السريعة الجبلية. أود أن أتحدث عن حركة المرور في الضواحي (جوهر القطارات الكهربائية) بشكل منفصل، ولكن الآن تجدر الإشارة فقط إلى أن حركة السكك الحديدية في الضواحي من حيث كهربة كانت أولوية في الاتحاد السوفياتي (في الإمبراطورية الروسية لم يكن لديهم حان الوقت لتحقيق هذا المشروع - الحرب العالمية الأولى والثورة حالت دون ذلك)، في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية تناولوا هذا على نطاق واسع (هنا، بالطبع، ساهمت خطة GOELRO بشكل كبير) - بدأت القطارات الكهربائية تحل محل القطارات البخارية قطارات الركاب.

كان نظام إمداد الطاقة عبارة عن نظام تيار مباشر بجهد اسمي يبلغ 1500 فولت. تم اختيار نظام التيار المباشر لأن التيار المتردد أحادي الطور سيتطلب سيارات أثقل وأكثر تكلفة بسبب الحاجة إلى تركيب محولات عليها. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع محركات الجر التي تعمل بالتيار المستمر، مع تساوي الأمور الأخرى، بعزم دوران أعلى وتكون أكثر ملاءمة لبدء التشغيل مقارنة بالمحركات أحادية الطور. وهذا مهم بشكل خاص للسيارات العاملة في مناطق الضواحي التي بها عدد كبير من نقاط التوقف، حيث يتطلب الأمر تسارعًا عاليًا عند البدء من نقطة التوقف. تم اختيار جهد 1500 فولت نظرًا لحقيقة أن شبكة الاتصال تتطلب كمية أقل بكثير من النحاس مقارنةً بنظام 600-800 فولت (المستخدم لكهربة حافلات الترام وعربات الترولي). في الوقت نفسه، أصبح من الممكن إنشاء معدات كهربائية موثوقة لسيارة، والتي في ذلك الوقت لا يمكن الاعتماد عليها بجهد 3000 فولت (ظهرت خطوط الركاب الأولى المكهربة بتيار مباشر قدره 3000 فولت فقط في عام 1937 ولكن في وقت لاحق تم نقل جميع الخطوط المبنية بالفعل إلى هذا الجهد).

القطارات الكهربائية إس - العائلة الأولى من القطارات السوفيتية، تم إنتاجها منذ عام 1929

بالتوازي مع تطور حركة المرور في الضواحي في 1932-1933. تم إدخال نظام الجر الكهربائي على خط السكة الحديد الرئيسي خاشوري-زيستافوني (63 كم) عند ممر سورام الصعب. هنا، على عكس موسكو وباكو، تم استخدام الجر الكهربائي لنقل البضائع والركاب. لأول مرة، بدأت القاطرات الكهربائية في العمل على خطوط السكك الحديدية لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (في الواقع، وفقًا لمكان التطبيق، بدأ يطلق عليها اسم "قاطرات سورام الكهربائية" أو "أو القاطرات الكهربائية من نوع سورام"):

قاطرة كهربائية S (سورامسكي) - مؤسس مجموعة قاطرات سورام الكهربائية التي بناها الأمريكيون جنرال إلكتريك لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

كانت الميزة الرئيسية لجميع القاطرات الكهربائية من نوع سورام هي وجود منصات انتقالية في نهايات الجسم، والتي، وفقًا للمعايير الموجودة في ذلك الوقت، كانت إلزامية لجميع القاطرات الكهربائية المزودة بالمعدات الكهربائية للعمل تحت التعليم الطبي المستمر. يتكون جزء طاقم القاطرة من عربتين مفصليتين ثلاثي المحاور (الصيغة المحورية 0- 3 0 -0 + 0-3 0 -0). جسم السيارة مزود بإطار رئيسي داعم. يتم تنفيذ التعليق الزنبركي بشكل رئيسي على الينابيع الورقية. تعليق محرك الجر هو دعم محوري.

قاطرة كهربائية S S (سورامسكي السوفيتية) - أول قاطرة كهربائية ذات تيار مباشر تم بناؤها في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بموجب ترخيص من شركة جنرال إلكتريك

وهنا علينا أن نسجل ملاحظة مهمة. على عكس القاطرات البخارية، التي يكون محركها محركًا بخاريًا، بدأت الأجيال القادمة من النقل بالسكك الحديدية مدفوعة بمحركات كهربائية: ما يسمى TEDs (محركات الجر الكهربائية) - بالنسبة للكثيرين، بالمناسبة، ليس كذلك من الواضح أن TEDs تستخدم في كل من القاطرات الكهربائية/القطارات الكهربائية وفي قاطرات الديزل (الأخيرة تقوم ببساطة بتشغيل TEDs بمولد ديزل موجود في القاطرة). لذلك، في فجر كهربة السكك الحديدية، تم استخدام المحركات الكهربائية ذات التيار المباشر حصريا. ويرجع ذلك إلى ميزات التصميم الخاصة بها، والقدرة على تنظيم السرعة وعزم الدوران على نطاق واسع باستخدام وسائل بسيطة إلى حد ما، والقدرة على العمل مع التحميل الزائد، وما إلى ذلك. من الناحية الفنية، تعتبر الخصائص الكهروميكانيكية لمحركات التيار المستمر مثالية لأغراض الجر. تتمتع محركات التيار المتردد (غير المتزامنة والمتزامنة) بخصائص تجعل من المستحيل استخدامها للجر الكهربائي بدون وسائل تنظيم خاصة. لم تكن هناك وسائل تنظيم من هذا القبيل في المرحلة الأولى من الكهرباء، وبالتالي، بطبيعة الحال، تم استخدام التيار المباشر في أنظمة إمدادات الطاقة الجر. تم بناء محطات فرعية للجر، والغرض منها هو تقليل الجهد المتردد لشبكة الإمداد إلى القيمة المطلوبة وتصويبه، أي. التحويل إلى دائم.

VL19 هي أول قاطرة كهربائية تسلسلية تم تصميمها في الاتحاد السوفيتي

لكن استخدام شبكة الاتصال ذات التيار المباشر خلق مشكلة أخرى - الاستهلاك العالي للنحاس في شبكة الاتصال (مقارنة بالتيار المتردد)، لأنه من أجل نقل طاقة عالية (الطاقة تساوي منتج التيار والجهد) عند الجهد المستمر، من الضروري توفير قوة تيار كبيرة، أي أنك تحتاج إلى المزيد من الأسلاك ومقطع عرضي أكبر (الجهد ثابت - تحتاج إلى خفض المقاومة).

VL22 M - أول قاطرة كهربائية سوفيتية واسعة النطاق وآخر ممثل لقاطرات سورامي

في أواخر العشرينيات من القرن الماضي، عندما بدأوا للتو في كهربة ممر سورام، كان العديد من الخبراء يدركون جيدًا أنه في المستقبل، لن يسمح الجر الكهربائي بالتيار المباشر بجهد اسمي يبلغ 3 كيلو فولت بحل عقلاني لمسألة زيادة الطاقة الكهربائية. القدرة الاستيعابية للخطوط من خلال زيادة وزن القطارات وسرعتها. أظهرت أبسط الحسابات أنه عند قيادة قطار يزن 10000 طن على ارتفاع 10 ‰ وبسرعة 50 كم/ساعة، فإن تيار الجر للقاطرات الكهربائية سيكون أكثر من 6000 أمبير. وهذا يتطلب زيادة في المقطع العرضي من أسلاك الاتصال، فضلا عن موقع أكثر تواترا من محطات الجر الفرعية. بعد مقارنة حوالي مائتي خيار لمجموعات من نوع قيم التيار والجهد، تقرر أن الخيار الأفضل هو الكهربة بتيار مباشر أو متناوب (50 هرتز) بجهد 20 كيلو فولت. النظام الأول في ذلك الوقت لم يكن قد تم اختباره في أي مكان في العالم، أما النظام الثاني فقد تمت دراسته، على الرغم من أنه كان قليلًا جدًا. لذلك، في مؤتمر عموم الاتحاد الأول بشأن كهربة السكك الحديدية، تم اتخاذ قرار ببناء قسم تجريبي مكهرب باستخدام التيار المتردد (50 هرتز) بجهد 20 كيلو فولت. كان من الضروري إنشاء قاطرة كهربائية للاختبار من شأنها أن تكشف عن مزايا وعيوب القاطرات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد في ظل ظروف التشغيل العادية.

قاطرة كهربائية OR22 - أول قاطرة كهربائية تعمل بالتيار المتردد في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

في عام 1938، تم إنشاء قاطرة كهربائية OR22 (مرحلة واحدة مع مقوم الزئبق، 22 - تحميل من العجلات على القضبان، بالطن). تبين أن الرسم التخطيطي للقاطرة الكهربائية (محول المحول-TED، أي مع تنظيم الجهد على الجانب المنخفض) كان ناجحًا للغاية لدرجة أنه بدأ استخدامه في تصميم الغالبية العظمى من القاطرات الكهربائية السوفيتية ذات التيار المتردد. تم اختبار العديد من الأفكار الأخرى على هذا النموذج، والتي تم تجسيدها لاحقًا في مشاريع لاحقة، لكن للأسف تدخلت الحرب. تم تفكيك الآلة التجريبية، وتم استخدام مقومها في محطة فرعية للجر DC. وعادوا إلى أفكار القاطرات الكهربائية ذات التيار المتردد فقط في عام 1954 مع سلسلة NO (أو VL61) الموجودة بالفعل في مصنع القاطرات الكهربائية في نوفوتشركاسك.

VL61 (حتى يناير 1963 - N-O - Novocherkassk أحادية الطور) - أول قاطرة كهربائية سوفيتية مسلسلة تعمل بالتيار المتردد

تم كهربة القسم التجريبي الأول Ozherelye - Mikhailov - Pavelets باستخدام التيار المتردد (الجهد 20 كيلو فولت) في 1955-1956. بعد الاختبار تقرر زيادة الجهد إلى 25 كيلو فولت. نتائج تشغيل القسم التجريبي للجر الكهربائي على التيار المتردد Ozharelye - Pavelets لسكة حديد موسكو مكنت من التوصية بنظام التيار المتردد هذا للتنفيذ على نطاق واسع على السكك الحديدية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (قرار مجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية رقم 1106 بتاريخ 3 أكتوبر 1958). منذ عام 1959، بدأ إدخال تيار متردد بقوة 25 كيلو فولت على مسافات طويلة حيث كانت الكهرباء مطلوبة، ولكن لم تكن هناك مواقع قريبة لاختبار التيار المباشر.

قاطرة كهربائية F - قاطرة كهربائية تعمل بالتيار المتردد، تم بناؤها في فرنسا بأمر من اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

في 1950-1955 بدأت التوسعة الأولى التي لا تزال حذرة لموقع الكهربة. بدأ الانتقال من جهد 1500 فولت إلى 3000 فولت في جميع عقد الضواحي، ومواصلة تطوير عقد الضواحي، ومد الخطوط المكهربة إلى المراكز الإقليمية المجاورة مع إدخال قاطرة كهربائية لقطارات الركاب والشحن. وظهرت "جزر" الكهربة في ريجا، وكويبيشيف، وسيبيريا الغربية، وكييف. منذ عام 1956 (والتي) بدأت مرحلة جديدة من الكهربة الجماعية للسكك الحديدية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، والتي أدت بسرعة إلى نقل الكهرباء والديزل من حصة 15٪ في النقل في عام 1955 إلى حصة 85٪ في عام 1965. تم إجراء الكهربة الجماعية بشكل أساسي على التيار المباشر المثبت جيدًا بجهد 3000 فولت، على الرغم من أن التيار المتردد في مكان ما بتردد 50 هرتز وجهد 25 كيلو فولت قد بدأ بالفعل في إدخاله. بالتوازي مع تطوير شبكة خطوط التيار المتردد، تم تطوير المعدات الدارجة للتيار المتردد. وهكذا، بدأ تشغيل أول قطار كهربائي يعمل بالتيار المتردد ER7 وER9 في عام 1962، وبالنسبة لسكة حديد كراسنويارسك في عام 1959، تم شراء قاطرات كهربائية فرنسية من النوع F، حيث تأخر إنتاج القاطرات الكهربائية السوفيتية AC (VL60 وVL80).

VL60 (حتى يناير 1963 - N6O، - Novocherkassk ذات 6 محاور أحادية الطور) - أول قاطرة كهربائية سوفيتية رئيسية تعمل بالتيار المتردد تم إطلاقها في الإنتاج على نطاق واسع.

بشكل عام، تم كهربة الخطوط التي تم تشغيلها سابقًا بالتيار المباشر؛ وتم كهربة الخطوط اللاحقة بالتيار المتردد. أيضًا في التسعينيات/العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان هناك نقل واسع النطاق لعدد من الخطوط من التيار المباشر إلى التيار المتردد. ولم يتوقف الجدل حول مزايا الأنظمة حتى يومنا هذا. في فجر إدخال التيار المتردد، كان يعتقد أن نظام إمداد الطاقة هذا كان أكثر اقتصادا، ولكن الآن لا يوجد حل واضح:
- المخزون الدارج بالتيار المستمر أرخص بمرة ونصف
- الاستهلاك المحدد لعائد السهم الواحد في المقاطع الجبلية، وهو نموذجي في معظم أنحاء بلدنا، أقل بنسبة 30٪.
وبطريقة أو بأخرى، يتم الآن بناء خطوط الكهربة الجديدة فقط على التيار المتردد، كما يتم تحويل بعض الخطوط القديمة من التيار المباشر إلى التيار المتردد. الحالة الوحيدة في تاريخ كهربة السكك الحديدية السوفيتية والروسية عندما تم نقل قسم من التيار المتردد إلى التيار المباشر حدثت في عام 1989 في اتجاه بافيليتسكي لسكة حديد موسكو. بعد كهربة التيار المباشر لقسم Rybnoye - Uzunovo، تم نقل قسم Ozherelye - Uzunovo (أول خط رئيسي للتيار المتردد تاريخيًا) من التيار المتردد إلى التيار المباشر:

الأخوة التوأم: قاطرة VL10 (DC) وVL80 (AC)

بالمناسبة، هناك الآن ميل نحو إدخال أجهزة TED غير المتزامنة أكثر موثوقية واقتصادية (يتم تثبيتها على قاطرات الجيل الجديد EP20، ES10، 2TE25A). لذلك في المستقبل البعيد جدًا، بسبب الانتقال إلى مثل هذه TEDs، سيكون من الممكن التخلي عن التيار المباشر تمامًا. حتى الآن، يتم استخدام كلا النوعين من التيار بشكل مثالي:

4ES5K "Ermak" (التيار المتردد) و 3ES4K "Donchak" (التيار المباشر)

يبقى توضيح السؤال الأخير. أدى تنوع أنظمة إمداد الطاقة إلى ظهور نقاط الاتصال (أنظمة التيار، أنظمة الجهد، أنظمة التردد الحالية). وفي الوقت نفسه ظهرت عدة خيارات لحل مسألة تنظيم حركة المرور عبر هذه النقاط. ظهرت ثلاثة اتجاهات رئيسية:
1) تجهيز محطة الإرساء بمفاتيح تسمح بتزويد نوع أو آخر من التيار إلى الأقسام الفردية لشبكة الاتصال. على سبيل المثال، يصل قطار بقاطرة كهربائية تعمل بالتيار المستمر، ثم يتم فصل هذه القاطرة الكهربائية وتذهب إلى مستودع العودة أو الطريق المسدود لتخزين القاطرة. يتم تحويل شبكة الاتصال على هذا المسار إلى التيار المتردد، وتأتي قاطرة كهربائية بالتيار المتردد هنا وتدفع القطار أبعد من ذلك. عيب هذه الطريقة هو أن كهربة وصيانة أجهزة إمداد الطاقة تصبح أكثر تكلفة، كما أنها تتطلب تغيير القاطرة وما يرتبط بها من تكاليف مادية وتنظيمية ووقتية إضافية. وفي الوقت نفسه، يستغرق الأمر قدرًا كبيرًا من الوقت ليس لتغيير القاطرة الكهربائية بقدر ما يستغرقه اختبار الفرامل

EP2K (التيار المباشر) وخلف EP1M (التيار المتردد) في محطة الإرساء Uzunovo

2) 2. استخدام المعدات الدارجة متعددة الأنظمة (في هذه الحالة نظامان - على الرغم من أنه في أوروبا، على سبيل المثال، هناك أيضًا قاطرات ذات أربعة أنظمة). وفي هذه الحالة يمكن الاتصال عبر شبكة الاتصال خارج المحطة. تتيح لك هذه الطريقة اجتياز نقاط الإرساء دون توقف (وإن كان ذلك، كقاعدة عامة، على الساحل). إن استخدام قاطرات الركاب الكهربائية ذات النظام المزدوج يقلل من زمن سفر قطارات الركاب ولا يتطلب تغيير القاطرة. لكن تكلفة هذه القاطرات الكهربائية أعلى. كما أن تشغيل هذه القاطرات الكهربائية أكثر تكلفة. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع القاطرات الكهربائية متعددة الأنظمة بوزن أكبر (ومع ذلك، ليس لها أهمية كبيرة على السكك الحديدية، حيث يكون صابورة القاطرات الإضافية لزيادة وزن الالتصاق أمرًا شائعًا).

قاطرات التيار المتناوب (EP1M) والتيار المباشر (ChS7) في مستودع العودة بمحطة أوزونوفو

3) استخدام مدخل قاطرة الديزل – مع ترك بين المناطق ذات أنظمة إمداد الطاقة المختلفة ذراع جر صغير، تخدمه قاطرات الديزل. في الممارسة العملية، يتم استخدامه في قسم كوستروما - غاليتش بطول 126 كم: في كوستروما التيار المباشر (= 3 كيلو فولت)، في غاليتش - التيار المتردد (~ 25 كيلو فولت). تعمل قطارات موسكو-خاباروفسك وموسكو-شاريا، بالإضافة إلى قطارات سامارا-كينيل-أورينبورغ أثناء النقل (قاطرة الديزل مقترنة بقطارات الركاب في سمارة، وقطارات الشحن في كينيل). يوجد في سامارا وكينيل تيار مباشر (= 3 كيلو فولت)، وفي أورينبورغ - تيار متردد (~ 25 كيلو فولت)، وتمر القطارات عبرها إلى أورسك، وألما آتا، وبيشكيك. مع طريقة "الإرساء" هذه، تتفاقم ظروف تشغيل الخط بشكل كبير: يتضاعف وقت انتظار القطارات، وتنخفض كفاءة الكهرباء بسبب الصيانة وانخفاض سرعة قاطرات الديزل.

قاطرة الشحن الكهربائية السوفيتية ذات النظام المزدوج VL82 M

في الممارسة العملية، نواجه الطريقة الأولى بشكل أساسي - مع محطات الإرساء لأنواع الجر. لنفترض، إذا كنت مسافرًا من ساراتوف إلى موسكو، فستكون هذه المحطة هي أوزونوفو، إذا كنت إلى سانت بطرسبرغ - ريازان -2، إذا كنت إلى سمارة - سيزران -1، ولكن إذا كنت إلى سوتشي أو أدلر - جورياتشي كليوتش (بواسطة بالمناسبة، لقد فوجئت دائمًا بحقيقة أنه في سوتشي لا تزال تستخدم التيار المباشر، على الرغم من أن جميع خطوط السكك الحديدية في شمال القوقاز في حالة استراحة - لكنهم يقولون إنه من الضروري توسيع الأنفاق في مكان ما من أجل التبديل إلى الاستراحة، هناك المشاكل بشكل عام).

أحدث قاطرة ركاب كهربائية روسية ذات نظامين EP20

ملاحظة: توضيح صغير. بالإضافة إلى الصور الفوتوغرافية الخاصة بي (الملونة)، استخدم المنشور أيضًا مواد من ويكيبيديا!

شبكة السكك الحديدية في الاتحاد الروسي واسعة جدًا. وتتكون من عدة أقسام من الطرق السريعة المملوكة لشركة السكك الحديدية الروسية OJSC. علاوة على ذلك، فإن جميع الطرق الإقليمية هي فروع رسمية لشركة السكك الحديدية الروسية JSC، في حين أن الشركة نفسها تعمل كمحتكر في روسيا:

ويمر الطريق عبر أراضي منطقتي إيركوتسك وتشيتا وجمهوريتي بورياتيا وساخا ياقوتيا. يبلغ طول الطريق السريع 3848 كم.

يمتد الطريق على طول اتجاهين عرضيين متوازيين: موسكو - نيجني نوفغورود - كيروف وموسكو - كازان - يكاترينبرج، وهما متصلان بالطرق. يربط الطريق المناطق الوسطى والشمالية الغربية والشمالية من روسيا مع منطقة الفولغا وجزر الأورال وسيبيريا. يقع طريق غوركي على حدود السكك الحديدية: موسكو (محطات بيتوشكي وتشيروستي)، سفيردلوفسك (محطات تشيبتسا، دروزينينو)، الشمالية (محطات نوفكي، سوسولوفكا، سفيتشا)، كويبيشيفسكايا (محطات كراسني أوزيل، تسيلنا). ويبلغ إجمالي طول الطريق المطور 12066 كم. يبلغ طول خطوط السكك الحديدية الرئيسية 7987 كم.

يمر خط السكة الحديد عبر أراضي خمسة كيانات مكونة للاتحاد الروسي - أراضي بريمورسكي وخاباروفسك، ومناطق أمور والحكم الذاتي اليهودي، وجمهورية ساخا (ياقوتيا). تشمل منطقة خدمتها أيضًا مناطق ماجادان وسخالين وكامشاتكا وتشوكوتكا - أكثر من 40٪ من أراضي روسيا. طول التشغيل - 5986 كم.

يمتد خط سكة حديد ترانس بايكال في جنوب شرق روسيا، عبر أراضي إقليم ترانس بايكال ومنطقة آمور، ويقع بجوار حدود جمهورية الصين الشعبية ويوجد به معبر السكك الحديدية الحدودي البري الوحيد المباشر في روسيا عبر محطة زبايكالسك. طول التشغيل - 3370 كم.

يمر خط سكة حديد غرب سيبيريا عبر أراضي أومسك ونوفوسيبيرسك وكيميروفو وتومسك وإقليم ألتاي وجزئيًا جمهورية كازاخستان. ويبلغ الطول المطور للمسارات الرئيسية للطريق السريع 8986 كم، والطول التشغيلي 5602 كم.

يعمل الطريق في ظروف جيوسياسية خاصة. أقصر طريق من وسط روسيا إلى دول أوروبا الغربية يمر عبر كالينينغراد. الطريق ليس له حدود مشتركة مع السكك الحديدية الروسية. يبلغ الطول الإجمالي للطريق السريع 1100 كيلومتر، ويبلغ طول الطرق الرئيسية أكثر من 900 كيلومتر.

يمر الطريق السريع عبر أربع مناطق كبيرة - منطقة كيميروفو، وخاكاسيا، ومنطقة إيركوتسك وإقليم كراسنويارسك، ويربط السكك الحديدية عبر سيبيريا وجنوب سيبيريا. بالمعنى المجازي، فهو جسر بين الجزء الأوروبي من روسيا والشرق الأقصى وآسيا. يبلغ الطول التشغيلي لطريق كراسنويارسك 3160 كم. الطول الإجمالي 4544 كيلومترا.

وتمتد السكك الحديدية من منطقة موسكو إلى سفوح جبال الأورال، وتربط وسط وغرب الاتحاد الروسي مع المناطق الاجتماعية والاقتصادية الكبيرة في جبال الأورال وسيبيريا وكازاخستان وآسيا الوسطى. يتكون الطريق من خطين متوازيين تقريبًا يمتدان من الغرب إلى الشرق: كوستاريفكا - إنزا - أوليانوفسك ورياجسك - سمارة، ويتصلان عند محطة تشيشمي، ويشكلان خطًا مزدوج المسار ينتهي عند نتوءات جبال الأورال. هناك خطان آخران من طريق روزايفكا - بينزا - رتيشفو وأوليانوفسك - سيزران - ساراتوف يمتدان من الشمال إلى الجنوب.

ضمن حدودها الحالية، تم تنظيم سكة حديد موسكو في عام 1959 نتيجة للتوحيد الكامل والجزئي لستة طرق: موسكو-ريازان، موسكو-كورسك-دونباس، موسكو-أوكروجنايا، موسكو-كييف، كالينين والشمال. يبلغ طول الانتشار 13000 كم، ويبلغ الطول التشغيلي 8800 كم.

يمر خط أوكتيابرسكايا الرئيسي عبر أراضي أحد عشر كيانًا مكونًا للاتحاد الروسي - مناطق لينينغراد وبسكوف ونوفغورود وفولوغدا ومورمانسك وتفير وموسكو وياروسلافل ومدينتي موسكو وسانت بطرسبرغ وجمهورية كاريليا. طول التشغيل - 10143 كم.

يقع خط سكة حديد الفولغا (ريازان-أورال) في جنوب شرق الجزء الأوروبي من روسيا في منطقة نهر الفولغا السفلى والروافد الوسطى لنهر الدون ويغطي أراضي مناطق ساراتوف وفولغوغراد وأستراخان بالإضافة إلى العديد من المناطق. محطات تقع داخل مناطق روستوف وسامارا وكازاخستان. طول الطريق 4191 كم.

يربط الطريق السريع بين الأجزاء الأوروبية والآسيوية من روسيا، ويمتد لمسافة ألف ونصف كيلومتر من الغرب إلى الشرق ويعبر الدائرة القطبية الشمالية في اتجاه الشمال. يمر عبر نيجني تاجيل، بيرم، يكاترينبرج، سورجوت، تيومين. كما أنها تخدم مناطق خانتي مانسي ويامالو نينيتس المتمتعة بالحكم الذاتي. طول التشغيل - 7154 كم. ويبلغ الطول المنتشر 13.853 كم.

ينشأ الطريق السريع في وسط روسيا ويمتد إلى شمال البلاد. يتم تشغيل معظم الخط الرئيسي الشمالي في الظروف القاسية في أقصى الشمال والقطب الشمالي. الطول الممتد 8500 كيلومتر.

تشمل منطقة خدمة الطريق 11 كيانًا مكونًا للاتحاد الروسي في المنطقة الفيدرالية الجنوبية؛ وهي تقع على الحدود المباشرة مع أوكرانيا وجورجيا وأذربيجان. ويبلغ الطول التشغيلي للطريق السريع 6358 كم.

تحتل السكك الحديدية الجنوبية الشرقية موقعًا مركزيًا في شبكة السكك الحديدية وتربط المناطق الشرقية وجبال الأورال بالمركز، وكذلك مناطق الشمال والشمال الغربي والوسط مع شمال القوقاز وأوكرانيا ودول ما وراء القوقاز. يحد الطريق الجنوبي الشرقي خطوط السكك الحديدية لموسكو وكويبيشيف وشمال القوقاز والسكك الحديدية الجنوبية لأوكرانيا. الطول التشغيلي - 4189 كم.

تقع سكة ​​حديد جنوب الأورال في جزأين من العالم - عند تقاطع أوروبا وآسيا. وتشمل فروع تشيليابينسك وكورغان وأورينبورغ وكارتالينسك. تمر العديد من خطوط السكك الحديدية الرئيسية عبر أراضي كازاخستان. يحد الطريق الجنوبي الشرقي خطوط السكك الحديدية لموسكو وكويبيشيف وشمال القوقاز والسكك الحديدية الجنوبية لأوكرانيا. الطول التشغيلي - 4189 كم. يبلغ الطول المطور أكثر من 8000 كم.