2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
El aumento del volumen de mercancías transportadas y la intensidad del tráfico de trenes en las principales rutas de transporte ha propiciado la aparición de los ferrocarriles electrificados. Dichos objetos son bastante difíciles de implementar técnicamente. A diferencia de los primeros ferrocarriles electrificados, las carreteras modernas son instalaciones de infraestructura complejas desde el punto de vista de la ingeniería y realizan una serie de tareas importantes para la población y la economía del estado. Este artículo describe la historia del surgimiento y desarrollo del transporte ferroviario eléctrico, brinda las principales características técnicas y una idea del sistema de subestaciones y la flota de locomotoras.
Historia temprana del ferrocarril electrificado
La primera locomotora eléctrica de la historia debe su aparición al famoso inventor y empresario alemánWerner Siemens. Esta muestra se presentó al mundo entero en la exposición de logros de la industria y la ciencia en Berlín el 31 de mayo de 1879. Se construyó un ferrocarril electrificado con una red de contactos especialmente para demostrar las capacidades de una locomotora eléctrica. La longitud de este camino experimental era de poco más de 300 metros. El dispositivo, que se demostró al público, difícilmente puede atribuirse a las locomotoras según los estándares modernos. Más bien, era su modelo. El vehículo pesaba solo 250 kilogramos, tenía una potencia de tres caballos de fuerza y podía alcanzar una velocidad de no más de 7 kilómetros por hora. Se utilizó un riel adicional para suministrar voltaje. El material rodante constaba de tres vagones. En total, no podían acomodar a más de 18 personas.
Esta novedad despertó gran interés entre los representantes comerciales. Ya en el mismo 1879, se construyó una carretera de 2 kilómetros para entregar trabajadores y materias primas al territorio de una de las fábricas de ropa francesas.
Así, inicialmente, el transporte ferroviario eléctrico se utilizó en empresas industriales y para el transporte de pasajeros dentro de la ciudad (líneas de tranvía). Sin embargo, después de solo unos años, se abre el tráfico en la ruta Likterfelzh - Berlín. La ceremonia de inauguración del listón rojo tuvo lugar el 16 de mayo de 1881.
Electrificación de vías férreas en la Rusia soviética y la URSS
En la Rusia zarista, no se prestó la debida atención al desarrollo del ferrocarril eléctricotransporte. Se construyeron líneas de tranvía en las principales ciudades. Las principales líneas ferroviarias que conectaban las ciudades más grandes del imperio no estaban electrificadas. En 1880, un científico llamado Pirotsky logró mover un pesado vagón de tren de su lugar con la ayuda de la electricidad. Pero este experimento no interesó a nadie. Solo con el advenimiento del poder soviético comenzó una discusión sobre las perspectivas para el desarrollo de esta industria. En ese momento, las locomotoras eléctricas se introdujeron activamente en la mayoría de los países del mundo. Los ferrocarriles electrificados eran simplemente vitales para desarrollar. Ya en 1921 se aprobó un plan estratégico para la electrificación de todos los territorios del país. De acuerdo con el plan anunciado, la red de contactos de los ferrocarriles electrificados se extendería sobre las carreteras más importantes que conectan las grandes regiones industriales y ciudades.
Ya en 1926 se puso en funcionamiento un tramo de veinte kilómetros de carretera con red eléctrica de contacto. Conectó la capital de la República Socialista Soviética de Azerbaiyán con los campos petroleros de Surakhani. En este tramo se utilizó una corriente continua de 1200 voltios. 1929 estuvo marcado por el lanzamiento solemne del primer tren eléctrico de Moscú a Mytishchi. Estos hechos marcaron, sin exagerar, el inicio de una nueva era en la historia del desarrollo e industrialización de nuestro país.
Después de algunas décadas, la corriente alterna reemplaza a la constante. El 19 de diciembre de 1955, se puso en funcionamiento la sección de ferrocarril Mikhailov-Ozherelye. Su longitud es de 85 kilómetros. Las locomotoras de este tramo funcionaban con corriente alternafrecuencia industrial (50 Hertz) con un voltaje de 22.000 voltios. Un año más tarde, se prolongaron las líneas eléctricas de contacto hasta la estación de Pavelets 1. Así, la longitud total de este recorrido fue de unos 140 kilómetros.
Información general sobre el ferrocarril ruso
El ferrocarril de la Federación Rusa es un organismo enorme. Se divide en 17 departamentos separados. Según los últimos datos, la longitud total de las vías operadas alcanza los 86 mil kilómetros. Al mismo tiempo, la longitud de los ferrocarriles electrificados es algo más de la mitad de este valor (51%). No todos los países pueden presumir de tal indicador. Cabe señalar que la participación de los ferrocarriles electrificados en Rusia representa más del ochenta por ciento del tráfico total de carga y pasajeros. Esto es bastante comprensible. Después de todo, en primer lugar, las carreteras de transporte altamente cargadas están electrificadas. Además, electrificar carreteras con poco tráfico no es económicamente viable y generará pérdidas. Tales indicadores sólo pueden lograrse mediante el trabajo unido de todo el pueblo. Al mismo tiempo, es necesario tener una ingeniería mecánica y fabricación de instrumentos muy desarrollada, una industria eléctrica desarrollada y potencial científico.
La longitud total de los tramos electrificados del ferrocarril en nuestro país es de aproximadamente 43 mil kilómetros. Al mismo tiempo, 18 mil kilómetros funcionan con corriente continua. En consecuencia, los 25 mil kilómetros restantes funcionan con corriente alterna.
Beneficios de la electrificación
En el contexto de una gran cantidad de ventajas y desventajas de los ferrocarriles electrificados, todas las desventajas simplemente se pierden. En primer lugar, la cantidad de emisiones nocivas es mucho menor que la de las locomotoras diésel. Esto tiene un efecto positivo en el medio ambiente. En segundo lugar, la eficiencia de una locomotora eléctrica es mucho mayor. Por lo tanto, se reduce el costo del transporte de mercancías.
Entre otras cosas, los ferrocarriles electrificados resuelven el problema de proporcionar electricidad a las empresas y asentamientos industriales que se encuentran a lo largo de la vía férrea y no lejos de ella. Según las estadísticas de 1975, más de la mitad de la electricidad total de la red de contacto de los ferrocarriles de la URSS se gastó en el suministro eléctrico de estas instalaciones que no están incluidas en la infraestructura de transporte.
Y esta no es una lista exhaustiva de beneficios. También se debe decir que el ferrocarril electrificado tiene una capacidad y confiabilidad mucho mayores y le permite crear condiciones cómodas para el transporte de pasajeros.
Subestaciones de tracción: conceptos generales
Si simplificamos al mínimo, entonces a la subestación de tracción se le puede dar la siguiente definición: una instalación diseñada para la distribución y conversión de energía eléctrica. En otras palabras, la subestación de tracción es un transformador reductor. Si la locomotora funciona con corriente continua, la subestación actúa como rectificador. para redescarreteras electrificadas en corriente alterna, es necesario dotar de subestaciones de tracción en un recorrido de 50 a 80 kilómetros a lo largo de todo el tramo de vía. La transición a corriente continua requiere la construcción de subestaciones cada 15-20 kilómetros. En algunos casos excepcionales, esta distancia puede reducirse a 5 kilómetros (en carreteras especialmente transitadas).
El metro utiliza un tipo especial de subestaciones de tracción. Los dispositivos de este tipo no convierten CA en CC, sino que solo reducen el voltaje de CC.
Diseño de bloques de subestaciones de tracción
Las unidades de subestación de tracción son un complejo de celdas, paneles y gabinetes. Estos elementos están montados en bastidores y conectados mediante una red de cables (tanto de alimentación como de control).
Hay dos tipos de bloques. En algunos bloques, todos los elementos se montan en un marco, en otros, cada elemento se coloca en un contenedor sellado. Los bloques del primer tipo están destinados a la instalación en edificios. Los bloques del segundo tipo se instalan a lo largo de la vía férrea al aire libre.
Red de contactos
La red de contactos es una estructura de ingeniería muy compleja. Incluye muchos elementos: el cable en sí, el cable (portador), postes de transmisión de energía, travesaños rígidos y flexibles … Se imponen requisitos muy estrictos a la suspensión. Si no les corresponde, entonces la corriente se tomará de forma intermitente, lo que no permitirá que la locomotora funcione en modo normal y puede provocar una emergencia. Altura y fuerza de tensión estrictamente reguladascables, curvatura máxima permitida, tramos, etc. En nuestro país, las locomotoras funcionan tanto en corriente continua como en corriente alterna. Esto, por supuesto, complica un poco el suministro de energía de los ferrocarriles electrificados. Cada uno de estos sistemas tiene sus propias ventajas y desventajas.
Construcción de una catenaria simple
De hecho, una suspensión de contacto simple es un cable conectado a los soportes. La distancia entre estos soportes suele ser de 30-40 metros. Tal diseño es aceptable solo en tramos de carreteras donde no se permite el tráfico de alta velocidad (puentes, túneles), así como en líneas eléctricas de trolebuses y tranvías.
Ventajas de la red de contactos de corriente continua
En comparación con la red de contactos en corriente alterna, la red de contactos en corriente continua tiene una serie de ventajas. Entre ellos, es especialmente necesario cancelar la posibilidad de utilizarlo para locomotoras con un diseño relativamente simple y de bajo peso. Además, en tales sistemas no hay influencia del voltaje aplicado a la red de contactos. La ventaja más importante es el mayor nivel de seguridad operativa en comparación con los sistemas de CA.
Desventajas de la red de contactos DC
La principal desventaja de tales sistemas de suministro de energía para los ferrocarriles electrificados es su alto costo. Después de todo, su construcción requiere una suspensión más compleja y costosa. Cable de tracción de cobretiene una sección transversal mucho más grande, lo que también aumenta significativamente el costo del proyecto. Una desventaja importante es la distancia bastante insignificante entre las subestaciones de tracción en los ferrocarriles electrificados en comparación con las redes de contacto en corriente alterna. De media, oscila entre los 15 (en las zonas de máximo tráfico de trenes) y los 20 kilómetros. Entre otras cosas, las corrientes continuas provocan la aparición de las llamadas corrientes vagabundas, que conducen a la aparición y destrucción rápida por corrosión de estructuras y soportes de acero.
Requisitos de capacitación para el personal que realiza el mantenimiento de los sistemas de suministro de energía
Antes de que se le permita a un trabajador reparar y mantener las líneas de transmisión de un ferrocarril electrificado, debe recibir una capacitación especial. Y esto se aplica no solo a las personas que trabajan directamente con la parte eléctrica, sino también a los cerrajeros e instaladores que dan servicio a toda la estructura de las líneas de transmisión y sus soportes. Todo el personal debe pasar una prueba de conocimiento y confirmar su nivel de calificación.
Conclusión
La llegada de los ferrocarriles electrificados marcó el rápido crecimiento de la industria debido a la intensificación del tráfico y al aumento de la facturación de mercancías. Se hizo posible aumentar significativamente la masa de mercancías transportadas por una locomotora.
Además, resolvió una serie de problemas. Por lo tanto, las locomotoras diésel convencionales suelen fallar a bajas temperaturas. La locomotora eléctrica funciona de manera confiable en todas las condiciones climáticas. Esto, a su vez, creó los requisitos previos para el desarrollo activo de las regiones del norte y el Lejano Oriente de nuestro país.
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