Электрификация железных дорог

ФАЗЫЛОВ С.Г., ГАРАЕВА А.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ПАВЛОВ П.П.

Устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения.

Электрификация железных дорог – комплекс мероприятий, выполняемых на участке железной дороги для возможности использовать на нем электроподвижной состав: электровозы, электросекции или электропоезда.

Для тяги поездов на электрифицированных участках железных дорог используются электровозы. В качестве пригородного транспорта используются электросекции или электропоезда.

Обычно используют постоянный или однофазный переменный ток, при этом в качестве одного из проводников выступает рельсовый путь.

Использование трехфазного тока требует подвески как минимум двух контактных проводов, которые не должны соприкасаться ни при каких условиях (как у троллейбуса), воздушные стрелки и токоприемники имеют сложное устройство. Эта система применялась в конце XIX – начале XX века и не прижилась в первую очередь из-за сложности токосъема на больших скоростях.

При использовании постоянного тока напряжение в сети делают довольно низким (до 3 кВ), чтобы включать электродвигатели напрямую. При использовании переменного тока выбирают гораздо более высокое напряжение (от 10 до 25 кВ), поскольку на электровозе его можно легко понизить с помощью трансформатора.

Простота электрооборудования на локомотиве, низкий удельный вес и высокий КПД обусловили широкое распространение этой системы в ранний период электрификации.

Недостатком электрификации на постоянном токе является сравнительно низкое напряжение в контактной сети, поэтому для передачи одинаковой мощности требуется больший ток по сравнению с более высоковольтными системами.

Это вынуждает:

– использовать большее суммарное сечение контактных проводов и подводящих кабелей;

– увеличивать площадь контакта с токоприемником электровоза за счет увеличения числа проводов в подвеске контактной сети до двух и даже трех (например, на подъемах);

– уменьшать расстояния между тяговыми подстанциями для минимизации потерь тока в проводах, что дополнительно приводит к увеличению стоимости самой электрификации и обслуживания системы (подстанции хоть и автоматизированы, но требуют обслуживания); расстояние между подстанциями на грузонапряженных участках, особенно в сложных горных условиях, может быть всего лишь несколько километров.

На железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе, а также на трамваях и в метрополитене принята положительная полярность контактной сети: «плюс» подается на контактный провод (контактный рельс), а «минус» – на рельсы. Положительная полярность принята в целях уменьшения электрохимической коррозии находящихся рядом с железнодорожными путями трубопроводов и иных металлических конструкций.

Если бы контактная сеть имела отрицательную полярность (т.е. «минус» подавался бы на контактный провод), то трубопроводы, проходящие рядом с железной дорогой, представляли бы практически сплошную анодную зону, и защитные меры для подземных сооружений пришлось бы принимать вдоль всей железной дороги, что было бы несравненно дороже.

Литература

1. Литвиненко Р.С. Практическое применение нормального закона распределения в теории надежности технических систем / Р.С. Литвиненко, П.П. Павлов, А.Э. Аухадеев // Изв. вузов. Электромеханика. – 2016. – № 4(546). – С. 96–99.

2. Литвиненко Р.С. Методы моделирования процесса функционирования электротехнического комплекса / Р.С. Литвиненко, П.П. Павлов // Наука и современность. – 2015. – № 4(6). – С. 84–91.

3. Павлов П.П. Выбор оптимального варианта многофункциональной технической системы / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, Р.Р. Залялов // Современные тенденции в образовании и науке: междунар. науч.-практ. конф. 2014. – Ч. 9. – С. 102–103.

4. Павлов П.П. Диагностирование отказов электротехнического оборудования электроподвижного состава / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, А.Ю. Корольков и др. // Вопросы образования и науки: Теоретический и методический аспекты: сб. науч. тр. по матер. междунар. науч.-практ. конф. 2015. – Ч. 2. – С. 108–109.

5. Павлов П.П. Анализ методов расчета надежности сложных технических систем / П.П. Павлов, А.Р. Хаертдинова, Д.Р. Галиуллин и др. // Наука и образование в жизни современного общества: сб. науч. тр. По матер. междунар. науч.-практ. конф.: в 12 ч. – 2015. – С. 98–99.

6. Павлов П.П. Основные требования к тормозным системам подвижного состава / П.П. Павлов, Р.Р. Рамазанов // Молодежь как импульс в техническом прогрессе: региональная НИК. – 2013. – С. 46–47.

УДК 621.311: 621.438