Una de las características del transporte ferroviario en Rusia es la gran proporción de carreteras electrificadas. En términos de longitud de carreteras electrificadas a finales de 2014, Rusia ocupa el primer lugar en el mundo - 43,4 mil km (segundo lugar China - 38,5 mil km), aproximadamente la mitad de las vías públicas. Bueno, el hecho de que muchas carreteras estén electrificadas no es un secreto para nadie, pero muchas personas se sorprenden al saber que las redes de contactos utilizan corrientes de diversos tipos. Sin embargo, es un hecho: las redes de contactos utilizan ya sea permanente electricidad tensión nominal 3 kV o corriente alterna monofásica de frecuencia industrial 50 Hz tensión nominal 25 kV. No pensé en esto durante mucho tiempo; lo descubrí cuando recibí el tercer grupo de seguridad eléctrica (trabajar en una oficina asociada con los Ferrocarriles Rusos de alguna manera me obligó a profundizar en ello y resolverlo). Bueno, en general, durante mucho tiempo di por sentado este hecho (“hay 3 kV constantes, hay 25 kV / 50 Hz variables”), “porque esto es lo que se ha aceptado históricamente”. Pero durante algún tiempo todavía quise profundizar en la cuestión y de alguna manera descubrir por qué era así.
Quiero hacer una reserva de inmediato: no profundizaré mucho en la física del suministro de energía, limitándome a algunas frases generales y en algún lugar exagerando específicamente. A veces la gente me dice que estoy simplificando, pero los expertos leen y entienden que “todo está mal”. Soy consciente de esto, pero los especialistas ya saben lo que escribo y lo que pienso, y es poco probable que aprendan algo nuevo por sí mismos.
Entonces, de hecho, debemos comenzar con el hecho de que por primera vez el uso de la electricidad como fuente de energía para la tracción de trenes se demostró en una exposición industrial en Berlín en 1879, donde se presentó un modelo de ferrocarril eléctrico. Un tren compuesto por una locomotora de 2,2 kW y tres vagones, cada uno con capacidad para 6 pasajeros, circulaba a lo largo de un tramo de menos de 300 m de longitud a una velocidad de 7 km/h. Los creadores del nuevo tipo de tracción fueron el famoso científico, inventor e industrial alemán Ernst Werner von Siemens (1816-1892) y el ingeniero Halske. A principios del siglo XX no había dudas sobre la eficacia de la tracción eléctrica. EN Corto plazo Se han implementado varios proyectos de electrificación ferroviaria en varios países. En una primera etapa, la electrificación se utilizó en zonas montañosas en líneas de perfil pesado, con gran número de túneles, así como en zonas suburbanas, es decir. en aquellas zonas donde las ventajas de la tracción eléctrica eran evidentes.
El primer ferrocarril electrificado de la URSS se inauguró el 6 de julio de 1926 en el tramo Bakú - Sabunchi - Surakhani.
En consecuencia, existen dos áreas principales de aplicación de la electrificación: el tráfico suburbano y las carreteras de montaña. Me gustaría hablar por separado sobre el tráfico suburbano (la esencia de los trenes eléctricos), pero ahora solo cabe señalar que era el tráfico ferroviario suburbano en términos de electrificación la prioridad en la URSS (en Imperio ruso No tuvimos tiempo de llevar a cabo este proyecto: el primero se interpuso Guerra Mundial y revolución), en la URSS asumieron esto a gran escala (aquí el plan GOELRO, por supuesto, contribuyó en gran medida): los trenes eléctricos comenzaron a reemplazar a los trenes de cercanías con tracción de vapor.
El sistema de suministro de energía era un sistema de corriente continua con un voltaje nominal de 1500 V. Se eligió el sistema de corriente continua porque la corriente alterna monofásica requeriría automóviles más pesados y costosos debido a la necesidad de instalar transformadores en ellos. Además, los motores de tracción de CC, en igualdad de condiciones, tienen un par mayor y son más adecuados para el arranque en comparación con los motores monofásicos. Esto es especialmente importante para los automóviles que circulan en zonas suburbanas con un número grande Puntos de parada donde se requiere una gran aceleración al arrancar. Se eligió el voltaje de 1500 V debido a que se necesita mucho menos cobre para red de contactos en comparación con el sistema de 600-800 V (utilizado para la electrificación de tranvías-trolebuses). Al mismo tiempo, fue posible crear equipos eléctricos confiables para un automóvil, con los que en ese momento no se podía contar con un voltaje de 3000 V (las primeras líneas de cercanías electrificadas con una corriente continua de 3000 V aparecieron solo en 1937). , pero luego todas las líneas ya construidas fueron transferidas a este voltaje) .
Trenes eléctricos S: la primera familia de trenes soviéticos, fabricados desde 1929
Paralelamente al desarrollo del tráfico suburbano en 1932-1933. Se introdujo la tracción eléctrica en el ferrocarril principal Khashuri-Zestafoni (63 km) en el difícil paso de Suram. Aquí, a diferencia de Moscú y Bakú, la tracción eléctrica se utilizó para el transporte de mercancías y pasajeros. Por primera vez, las locomotoras eléctricas comenzaron a operar en las líneas ferroviarias de la URSS (de hecho, según el lugar de aplicación, comenzaron a llamarse “locomotoras eléctricas Suram” o “o locomotoras eléctricas tipo Suram”):
locomotora eléctrica S (Suramsky): el fundador del grupo de locomotoras eléctricas Suram construidas por los estadounidenses General Electric para la URSS
La característica principal de todas las locomotoras eléctricas del tipo Suram era la presencia de plataformas de transición en los extremos de la carrocería, que, según las normas vigentes en ese momento, era obligatoria para todas las locomotoras eléctricas con equipo eléctrico para trabajar bajo CME. La parte tripulada de la locomotora consta de dos bogies articulados de tres ejes (fórmula axial 0- 3 0 -0 + 0-3 0 -0). Carrocería con bastidor principal de soporte. La suspensión por resorte se realiza principalmente sobre ballestas. La suspensión del motor de tracción es de soporte axial.
locomotora eléctrica S S (Suramsky Soviética): la primera locomotora eléctrica de corriente continua construida en la URSS bajo licencia de GE
Y aquí debemos hacer una nota importante. A diferencia de las locomotoras de vapor, cuyo motor es una máquina de vapor, las siguientes generaciones de transporte ferroviario comenzaron a ser accionadas por motores eléctricos: los llamados TED (motores eléctricos de tracción); para muchos, por cierto, no es Es obvio que los DET se utilizan tanto en locomotoras eléctricas/trenes eléctricos como en locomotoras diésel (estas últimas simplemente alimentan los DET con un generador diésel situado en la locomotora). Así, en los albores de la electrificación de los ferrocarriles, se utilizaban exclusivamente motores eléctricos de corriente continua. Esto se debe a sus características de diseño, la posibilidad de suficiente por medios simples regular la velocidad y el par en un amplio rango, la capacidad de trabajar con sobrecarga, etc. Técnicamente hablando, las características electromecánicas de los motores DC son ideales para fines de tracción. Los motores de corriente alterna (asíncronos, síncronos) tienen características tales que sin medios especiales de regulación su uso para tracción eléctrica resulta imposible. Tales medios de regulación sobre etapa inicial Todavía no había electrificación y, por lo tanto, naturalmente, se utilizó corriente continua en los sistemas de suministro de energía de tracción. Se construyeron subestaciones de tracción, cuya finalidad es reducir la tensión alterna de la red de suministro al valor requerido y enderezarla, es decir. conversión a permanente.
VL19 es la primera locomotora eléctrica en serie, cuyo diseño fue creado en la Unión Soviética
Pero el uso de una red de contactos de corriente continua creó otro problema: un gran consumo de cobre en la red de contactos (en comparación con la corriente alterna), porque para transmitir alta potencia (la potencia es igual al producto de la corriente y el voltaje) en un voltaje constante, es necesario proporcionar una gran intensidad de corriente, es decir, se necesita más cable y una sección transversal más grande (el voltaje es constante, es necesario reducir la resistencia).
VL22 M: la primera locomotora eléctrica soviética a gran escala y el último representante de las locomotoras Surami
A finales de la década de 1920, cuando recién comenzaban a electrificar el paso de Suram, muchos expertos sabían muy bien que en el futuro la tracción eléctrica de corriente continua con un voltaje nominal de 3 kV no permitiría una solución racional al problema del aumento de la capacidad de carga de las líneas aumentando el peso de los trenes y su velocidad. Los cálculos más simples mostraron que al conducir un tren que pesa 10.000 toneladas con una elevación del 10 ‰ a una velocidad de 50 km/h, la corriente de tracción de las locomotoras eléctricas sería de más de 6.000 A. Para ello sería necesario aumentar la sección transversal. de los hilos de contacto, así como una localización más frecuente de las subestaciones de tracción. Después de comparar alrededor de doscientas opciones para combinaciones de tipos de valores de corriente y voltaje, se decidió que la mejor opción es la electrificación con corriente continua o alterna (50 Hz) con un voltaje de 20 kV. El primer sistema no había sido probado en ningún lugar del mundo en ese momento, y el segundo, aunque muy poco, fue estudiado. Por lo tanto, en la primera Conferencia de toda la Unión sobre Electrificación vias ferreas se decidió construir un tramo piloto electrificado con corriente alterna (50 Hz) con una tensión de 20 kV. Era necesario crear una locomotora eléctrica para realizar pruebas que revelaran las ventajas y desventajas de las locomotoras eléctricas de corriente alterna en condiciones normales de funcionamiento.
Locomotora eléctrica OR22: la primera locomotora eléctrica de corriente alterna de la URSS
En 1938 se creó la locomotora eléctrica OR22 (monofásica con rectificador de mercurio, 22 - carga desde juegos de ruedas sobre rieles, en toneladas). El diagrama esquemático de una locomotora eléctrica (transformador-rectificador-TED, es decir, con regulación de voltaje en el lado bajo) resultó ser tan exitoso que comenzó a usarse en el diseño de la gran mayoría de locomotoras eléctricas de corriente alterna soviéticas. Sobre este modelo se probaron muchas otras ideas, que luego se plasmaron en proyectos posteriores, pero lamentablemente intervino la guerra. La máquina experimental fue desmontada y su rectificador se utilizó en una subestación de tracción de CC. Y a las ideas de las locomotoras eléctricas de CA no volvieron hasta 1954 con la serie NO (o VL61), ya en la planta de locomotoras eléctricas de Novocherkassk.
VL61 (hasta enero de 1963 - N-O - Novocherkassk monofásico): la primera locomotora eléctrica de CA en serie soviética
El primer tramo experimental Ozherelye - Mikhailov - Pavelets se electrificó con corriente alterna (tensión 20 kV) en 1955-1956. Después de las pruebas, se decidió aumentar el voltaje a 25 kV. Los resultados de la operación del tramo experimental de tracción eléctrica en corriente alterna Ozherelye - Pavelets del Ferrocarril de Moscú permitieron recomendar este sistema de corriente alterna para su implementación generalizada en los ferrocarriles de la URSS (Resolución del Consejo de Ministros de la URSS N° 1106 del 3 de octubre de 1958). A partir de 1959 se empezó a introducir corriente alterna de 25 kV en largos tramos donde se requería electrificación, pero no había lugares de prueba de corriente continua en las cercanías.
Locomotora eléctrica F - Locomotora eléctrica de CA, construida en Francia por orden de la URSS
En 1950-1955 Comenzó la primera ampliación, todavía cautelosa, de la zona de electrificación. La transición de una tensión de 1500 V a 3000 V ha comenzado en todos los nodos suburbanos, mayor desarrollo centros suburbanos, extensión de líneas electrificadas a centros regionales vecinos con la introducción de tracción de locomotoras eléctricas para trenes de pasajeros y mercancías. Aparecieron “islas” de electrificación en Riga, Kuibyshev, Siberia occidental, Kyiv. Desde 1956 (que) comenzó nueva fase electrificación masiva de los ferrocarriles de la URSS, que rápidamente llevó la tracción eléctrica y diésel de una participación del 15% en el transporte en 1955 a una participación del 85% en 1965. La electrificación masiva se llevó a cabo principalmente con la ya probada corriente continua con un voltaje de 3000 V, aunque en algún lugar ya se estaba comenzando a introducir corriente alterna con una frecuencia de 50 Hz y un voltaje de 25 kV. Paralelamente al desarrollo de la red de líneas AC, se llevó a cabo el desarrollo del material rodante AC. Así, los primeros trenes eléctricos de corriente alterna ER7 y ER9 comenzaron a funcionar en 1962, y para el ferrocarril de Krasnoyarsk en 1959 se compraron locomotoras eléctricas francesas tipo F, ya que la producción de locomotoras eléctricas de corriente alterna soviéticas (VL60 y VL80) se retrasó.
VL60 (hasta enero de 1963 - N6O, - Novocherkassk monofásico de 6 ejes): la primera locomotora eléctrica de CA de la línea principal soviética lanzada a la producción a gran escala.
En general, las líneas que se pusieron en funcionamiento anteriormente se electrificaron con corriente continua; las líneas posteriores se electrificaron con corriente alterna. También en los años 90 y 2000 se produjo una transferencia a gran escala de varias líneas de corriente continua a corriente alterna. El debate sobre las ventajas de los sistemas no ha cesado hasta el día de hoy. En los albores de la introducción de la corriente alterna, se creía que este sistema de suministro de energía era más económico, pero ahora no existe una solución clara:
- El material rodante de corriente continua es una vez y media más barato.
- El consumo específico de EPS en perfil montañoso, típico de la mayor parte de nuestro país, es un 30% menor.
De una forma u otra, ahora se construyen nuevas líneas de electrificación únicamente con corriente alterna y algunas antiguas también se están convirtiendo de corriente continua a corriente alterna. El único caso en la historia de la electrificación de los ferrocarriles soviéticos y rusos en el que un tramo pasó de corriente alterna a corriente continua ocurrió en 1989 en la dirección Paveletsky del ferrocarril de Moscú. Después de la electrificación en corriente continua del tramo Rybnoye - Uzunovo, el tramo Ozherelye - Uzunovo (históricamente la primera línea principal de corriente alterna) se transfirió de corriente alterna a corriente continua:
hermanos gemelos: locomotora VL10 (DC) y VL80 (AC)
Por cierto, ahora existe una tendencia hacia la introducción de TED asíncronos más fiables y económicos (se instalan en las locomotoras EP20, ES10, 2TE25A de nueva generación). Así que en un futuro muy lejano, gracias a la transición a este tipo de DET, será posible abandonar por completo la corriente continua. Hasta el momento se están utilizando perfectamente ambos tipos de corriente:
4ES5K "Ermak" (corriente alterna) y 3ES4K "Donchak" (corriente continua)
Queda por aclarar última pregunta. La variedad de sistemas de suministro de energía ha provocado la aparición de puntos de conexión (sistemas de corriente, sistemas de tensión, sistemas de frecuencia de corriente). Al mismo tiempo, surgieron varias opciones para solucionar el problema de la organización del tráfico a través de dichos puntos. Surgieron tres direcciones principales:
1) Equipar la estación de acoplamiento con interruptores que permitan suministrar uno u otro tipo de corriente a secciones individuales de la red de contactos. Por ejemplo, llega un tren con una locomotora eléctrica de CC, luego esta locomotora eléctrica se desacopla y se dirige a un depósito de retorno o a un callejón sin salida para el almacenamiento de locomotoras. La red de contactos de esta vía se conmuta a corriente alterna, aquí llega una locomotora eléctrica de corriente alterna que impulsa el tren. La desventaja de este método es que la electrificación y el mantenimiento de los dispositivos de suministro de energía se vuelven más caros, además requiere un cambio de locomotora y costos adicionales asociados de material, organización y tiempo. Al mismo tiempo, se necesita una cantidad considerable de tiempo no tanto para cambiar la locomotora eléctrica como para probar los frenos.
EP2K (corriente continua) y detrás de EP1M (corriente alterna) en la estación de acoplamiento de Uzunovo
2) 2. Uso de material rodante multisistema (en en este caso(de dos sistemas, aunque en Europa, por ejemplo, también existen locomotoras de cuatro sistemas). En este caso, la conexión a través de la red de contactos se puede realizar fuera de la estación. Este método le permite pasar los puntos de atraque sin detenerse (aunque, por regla general, en la costa). El uso de locomotoras eléctricas de pasajeros de sistema dual reduce el tiempo de viaje de los trenes de pasajeros y no requiere cambio de locomotora. Pero el coste de este tipo de locomotoras eléctricas es mayor. Estas locomotoras eléctricas también son más caras de operar. Además, las locomotoras eléctricas multisistema tienen más peso (lo que, sin embargo, tiene poca importancia en el ferrocarril, donde no es infrecuente el lastre adicional de las locomotoras para aumentar el peso de adherencia).
Locomotoras de corriente alterna (EP1M) y continua (ChS7) en el depósito de retorno de la estación de Uzunovo
3) El uso de un inserto de locomotora diésel, dejando entre áreas con diferentes sistemas de suministro de energía un pequeño brazo de tracción, atendido por locomotoras diésel. En la práctica, se utiliza en el tramo Kostromá - Galich con una longitud de 126 km: en Kostromá corriente continua (=3 kV), en Galich - corriente alterna (~25 kV). En tránsito circulan los trenes Moscú-Jabarovsk y Moscú-Sharya, así como los trenes Samara-Kinel-Orenburg (la locomotora diésel está acoplada a trenes de pasajeros en Samara y a trenes de mercancías en Kinel). En Samara y Kinel hay corriente continua (=3 kV), en Orenburg corriente alterna (~25 kV), los trenes pasan en tránsito hacia Orsk, Alma-Ata, Bishkek. Con este método de “acoplamiento”, las condiciones operativas de la línea empeoran significativamente: el tiempo de estacionamiento de los trenes se duplica y la eficiencia de la electrificación se reduce debido al mantenimiento y la reducción de la velocidad de las locomotoras diésel.
Locomotora eléctrica de carga soviética de doble sistema VL82 M
En la práctica, nos topamos principalmente con el primer método: con estaciones de acoplamiento para tipos de tracción. Digamos que si viajo de Saratov a Moscú, dicha estación será Uzunovo, si a San Petersburgo - Ryazan-2, si a Samara - Syzran-1, pero si a Sochi o Adler - Goryachiy Klyuch (por el Por cierto, siempre me sorprendió el hecho de que en Sochi todavía se utiliza corriente continua, aunque todos los ferrocarriles del Cáucaso Norte están en pausa, pero allí dicen que es necesario ampliar los túneles en algún lugar para pasar a la pausa, hay generalmente problemas).
La locomotora eléctrica rusa de pasajeros de dos sistemas EP20 más nueva
PD Pequeña aclaración. Además de mis propias fotografías (en color), ¡la publicación también utilizó material de Wikipedia!
Red ferroviaria Federación Rusa bastante extenso. Consta de varios tramos de carreteras que son propiedad de OJSC Russian Railways. Además, todas las carreteras regionales son formalmente sucursales de JSC Russian Railways, mientras que la propia empresa actúa como monopolista en Rusia:
La carretera atraviesa el territorio de las regiones de Irkutsk y Chita y las repúblicas de Buriatia y Saja-Yakutia. La longitud de la carretera es de 3848 km.
La carretera discurre en dos direcciones latitudinales paralelas: Moscú - Nizhny Novgorod- Kirov y Moscú - Kazán - Ekaterimburgo, que están conectados por carreteras. La carretera conecta las regiones central, noroccidental y septentrional de Rusia con la región del Volga, los Urales y Siberia. La carretera de Gorky limita con los siguientes ferrocarriles: Moscú (estaciones Pettushki y Cherusti), Sverdlovsk (estaciones Cheptsa, Druzhinino), Norte (estaciones Novki, Susolovka, Svecha), Kuibyshevskaya (estaciones Krasny Uzel, Tsilna). La longitud total desarrollada de la carretera es de 12.066 km. La longitud de las principales vías ferroviarias es de 7987 km.
El ferrocarril pasa por el territorio de cinco entidades constitutivas de la Federación de Rusia: los territorios de Primorsky y Khabarovsk, las regiones autónomas judía y de Amur y la República de Sakha (Yakutia). Su área de servicio también incluye las regiones de Magadan, Sakhalin, Kamchatka y Chukotka, más del 40% del territorio de Rusia. Longitud operativa: 5986 km.
El Ferrocarril Trans-Baikal discurre en el sureste de Rusia, a través del territorio del Territorio Trans-Baikal y la Región de Amur, está situado junto a la frontera de la República Popular China y tiene el único paso ferroviario fronterizo terrestre directo en Rusia a través de la estación de Zabaikalsk. Longitud operativa: 3370 km.
El ferrocarril de Siberia Occidental pasa por el territorio de las regiones de Omsk, Novosibirsk, Kemerovo y Tomsk. Territorio de Altái y en parte la República de Kazajstán. La longitud desarrollada de las vías principales de la carretera es de 8986 km, la longitud operativa es de 5602 km.
La carretera opera en condiciones geopolíticas especiales. Pasa por Kaliningrado camino más corto desde el centro de Rusia a los países Europa Oriental. La carretera no tiene fronteras comunes con los ferrocarriles rusos. La longitud total de la carretera es de 1.100 kilómetros, la longitud de las rutas principales es de más de 900 kilómetros.
La carretera pasa por cuatro grandes regiones: la región de Kemerovo, Khakassia, región de irkutsk y el territorio de Krasnoyarsk, que conecta los ferrocarriles Transiberiano y del Sur de Siberia. En sentido figurado, se trata de un puente entre la parte europea de Rusia, su Lejano Oriente y Asia. La longitud operativa de la carretera de Krasnoyarsk es de 3160 km. La longitud total es de 4544 kilómetros.
El ferrocarril se extiende desde la región de Moscú hasta las estribaciones de los Urales y conecta el centro y el oeste de la Federación Rusa con grandes regiones socioeconómicas de los Urales, Siberia, Kazajstán y Asia Central. La carretera consta de dos líneas casi paralelas que van de oeste a este: Kustarevka - Inza - Ulyanovsk y Ryazhsk - Samara, que se conectan en la estación Chishmy, formando una línea de doble vía que termina en las estribaciones de los Montes Urales. Otras dos líneas de la carretera Ruzaevka - Penza - Rtishchevo y Ulyanovsk - Syzran - Saratov van de norte a sur.
Dentro de sus fronteras actuales, el Ferrocarril de Moscú se organizó en 1959 como resultado de la unificación total y parcial de seis carreteras: Moscú-Ryazan, Moscú-Kursk-Donbass, Moscú-Okruzhnaya, Moscú-Kiev, Kalinin y el Norte. La longitud desplegada es de 13.000 km y la longitud operativa es de 8.800 km.
La línea principal de Oktyabrskaya pasa por el territorio de once entidades constitutivas de la Federación de Rusia: las regiones de Leningrado, Pskov, Novgorod, Vologda, Murmansk, Tver, Moscú, Yaroslavl, las ciudades de Moscú y San Petersburgo y la República de Karelia. Longitud operativa: 10143 km.
El ferrocarril Volga (Ryazán-Ural) está situado en el sureste de la parte europea de Rusia, en la región del Bajo Volga y el curso medio del Don, y cubre los territorios de las regiones de Saratov, Volgogrado y Astracán, así como varias estaciones ubicadas dentro de Rostov, Regiones de samara y Kazajstán. La longitud de la carretera es de 4191 km.
La carretera conecta las partes europea y asiática de Rusia, se extiende a lo largo de mil quinientos kilómetros de oeste a este y cruza en dirección norte. círculo Artico. Pasa por Nizhny Tagil, Perm, Ekaterimburgo, Surgut, Tyumen. También sirve a los distritos autónomos de Khanty-Mansi y Yamalo-Nenets. Longitud operativa: 7154 km. La longitud desplegada es de 13.853 km.
La carretera comienza en el centro de Rusia y se extiende hacia el norte del país. La mayor parte de Northern Mainline opera en las duras condiciones del Extremo Norte y el Ártico. La longitud desplegada es de 8500 kilómetros.
El área de servicio de la carretera incluye 11 entidades constitutivas de la Federación Rusa del Distrito Federal Sur y limita directamente con Ucrania, Georgia y Azerbaiyán. La longitud operativa de la carretera es de 6358 km.
El Ferrocarril del Sudeste ocupa una posición central en la red ferroviaria y conecta las regiones orientales y los Urales con el Centro, así como las regiones del Norte, Noroeste y Centro con Cáucaso septentrional, Ucrania y los estados de Transcaucasia. La carretera del sudeste limita con los ferrocarriles de Moscú, Kuibyshev, el norte del Cáucaso y el sur de Ucrania. Longitud operativa: 4189 km.
El Ferrocarril del Sur de los Urales se encuentra en dos partes del mundo: en la unión de Europa y Asia. Incluye las sucursales de Chelyabinsk, Kurgan, Orenburg y Kartalinsk. Varias líneas ferroviarias principales pasan por el territorio de Kazajstán. La carretera del sudeste limita con los ferrocarriles de Moscú, Kuibyshev, el norte del Cáucaso y el sur de Ucrania. Longitud operativa: 4189 km. La longitud desarrollada es de más de 8000 km.
Electrificación de ferrocarriles.
Electrificación ferroviaria- un conjunto de actividades realizadas en un tramo ferroviario para permitir la utilización en él de material rodante eléctrico: locomotoras eléctricas, tramos eléctricos o trenes eléctricos.
Las locomotoras eléctricas se utilizan para arrastrar trenes en tramos electrificados de vías férreas. Como transporte de cercanías se utilizan tramos eléctricos o trenes eléctricos.
Sistemas de electrificación
Los sistemas de electrificación se pueden clasificar:
- por tipo de conductores:
- con suspensión de contacto
- con carril de contacto
- por voltaje
- por tipo de corriente:
- corriente alterna
- frecuencia actual
- numero de fases
- corriente alterna
Normalmente se utiliza corriente alterna continua (=) o monofásica (~). En este caso, la vía del tren actúa como uno de los conductores.
El uso de corriente trifásica requiere la suspensión de al menos dos cables de contacto, que bajo ninguna circunstancia deben tocarse (como un trolebús), por lo que este sistema no echó raíces, principalmente debido a la complejidad de la recolección de corriente a altas velocidades.
Cuando se utiliza corriente continua, el voltaje en la red se mantiene lo suficientemente bajo como para encender motores eléctricos directamente. Cuando se utiliza corriente alterna, se elige mucho más Alto voltaje, ya que el voltaje de una locomotora eléctrica se puede reducir fácilmente mediante un transformador.
sistema CC
En este sistema, los motores de tracción CC se alimentan directamente desde la red de contactos. La regulación se realiza conectando resistencias, reorganizando los motores y debilitando la excitación. EN últimas décadas La regulación por impulsos comenzó a extenderse, permitiendo evitar pérdidas de energía en las resistencias.
Los motores eléctricos auxiliares (accionamiento de un compresor, ventiladores, etc.) también suelen funcionar directamente desde la red de contactos, por lo que son muy grandes y pesados. En algunos casos, se utilizan convertidores giratorios o estáticos para alimentarlos (por ejemplo, los trenes eléctricos ER2T, ED4M, ET2M utilizan un motogenerador que convierte la corriente continua de 3000 V en trifásica de 220 V 50 Hz).
En Ferrocarriles de Rusia y países de la antigua Unión Soviéticaáreas electrificadas por sistema CC, ahora utilizan principalmente voltaje = 3000 V (en secciones antiguas - = 1500 V). A principios de los años 70 en la URSS, se llevaron a cabo investigaciones prácticas en el Ferrocarril Transcaucásico con la posibilidad de electrificación utilizando corriente continua con un voltaje de = 6000 V, pero luego todos los nuevos tramos se electrificaron con corriente alterna de mayor voltaje.
La simplicidad del equipamiento eléctrico de la locomotora, su bajo peso específico y su alta eficiencia han llevado al uso generalizado de este sistema en período temprano electrificación.
La desventaja de este sistema es el voltaje relativamente bajo de la red de contactos, por lo que se requiere más corriente para transmitir la misma potencia en comparación con sistemas de mayor voltaje. Esto obliga a:
- utilice una sección transversal total mayor de cables de contacto y cables de alimentación;
- aumentar el área de contacto con el pantógrafo de una locomotora eléctrica aumentando el número de cables en la red aérea de contacto a 2 o incluso 3 (por ejemplo, en pendientes);
- reducir las distancias entre las subestaciones de tracción para minimizar las pérdidas de corriente en los cables, lo que además conlleva un aumento en el costo de la propia electrificación y del mantenimiento del sistema (aunque las subestaciones están automatizadas, requieren mantenimiento). La distancia entre subestaciones en zonas muy concurridas, especialmente en condiciones montañosas difíciles, puede ser de sólo unos pocos kilómetros.
Los tranvías y trolebuses utilizan un voltaje constante = 550 (600) V, metro = 750 (825) V.
Sistema de CA de frecuencia reducida
En un número países europeos(Alemania, Suiza, etc.) se utiliza un sistema de corriente alterna monofásico de 15 kV 16⅔ Hz, y en EE. UU. en líneas antiguas de 11 kV 25 Hz. La frecuencia reducida permite el uso de motores AC con escobillas. Los motores se alimentan del devanado secundario del transformador sin ningún convertidor. Los motores eléctricos auxiliares (para compresores, ventiladores, etc.) también suelen ser motores de conmutador, alimentados desde un devanado separado del transformador.
La desventaja del sistema es la necesidad de convertir la frecuencia actual en las subestaciones o construir centrales eléctricas independientes para los ferrocarriles.
Sistema de CA de frecuencia eléctrica
El uso de corriente de frecuencia industrial es el más económico, pero su implementación ha encontrado muchas dificultades. Al principio, utilizaban motores de CA con conmutador, motores-generadores convertidores (un motor eléctrico síncrono monofásico más un generador de tracción de CC, desde el cual operaban los motores de tracción de CC) y convertidores de frecuencia giratorios (que proporcionaban corriente para motores de tracción asíncronos). Los motores eléctricos conmutadores funcionaban mal con corrientes de frecuencia industrial y los convertidores giratorios eran demasiado pesados y antieconómicos.
El sistema de corriente monofásica de frecuencia industrial (25 kV 50 Hz) comenzó a utilizarse ampliamente sólo después de la creación en Francia en la década de 1950 de locomotoras eléctricas con rectificadores estáticos de mercurio (ignitrones; más tarde fueron reemplazados por rectificadores de silicio más modernos, por ejemplo razones medioambientales y económicas); Luego, este sistema se extendió a muchos otros países (incluida la URSS).
Al rectificar una corriente monofásica, el resultado no es una corriente continua, sino una corriente pulsante, por lo que se utilizan motores de corriente pulsante especiales y el circuito contiene reactores de suavizado (estrangulador) que reducen las ondulaciones de la corriente y resistencias de atenuación de excitación constante conectadas en paralelo con los devanados de excitación de los motores y pasando la componente alterna de la corriente pulsante, lo que sólo provoca un calentamiento innecesario del devanado.
Para accionar máquinas auxiliares se utilizan motores de corriente pulsante, alimentados desde un devanado separado del transformador (devanado propio) a través de un rectificador, o motores eléctricos asíncronos industriales, alimentados desde un divisor de fase (este esquema era común en las locomotoras eléctricas francesas y estadounidenses). , y de ellos se transfirió a los soviéticos ) o condensadores de cambio de fase (utilizados, en particular, en las locomotoras eléctricas rusas VL65, EP1, 2ES5K).
Las desventajas del sistema son las importantes interferencias electromagnéticas en las líneas de comunicación, así como la carga desigual en las fases del sistema de energía externo. Para aumentar la uniformidad de las cargas de fase en la red de contactos, se alternan secciones con diferentes fases; Entre ellos están dispuestos insertos neutrales: secciones cortas, de varios cientos de metros de largo, de la red de contactos, por las que pasa el material rodante con los motores apagados, por inercia. Están hechos de manera que el pantógrafo no cierre la brecha entre las secciones bajo un alto voltaje lineal (fase a fase) en el momento de la transición de un cable a otro. Al detenerse en el inserto neutro, se le puede suministrar voltaje desde la sección delantera de la red de contactos.
Ferrocarriles rusos y países de la antigua Unión Soviética, electrizados por sistema de aire acondicionado usar tensión ~25 kV(es decir, ~25000 V) frecuencia 50Hz.
Conexión de sistemas de suministro de energía.
locomotoras electricas diferentes sistemas corriente en la estación de acoplamiento
Locomotora eléctrica de doble sistema VL82M
La variedad de sistemas de suministro de energía ha provocado la aparición de puntos de conexión (sistemas de corriente, sistemas de tensión, sistemas de frecuencia de corriente). Al mismo tiempo, surgieron varias opciones para solucionar el problema de la organización del tráfico a través de dichos puntos. Han surgido 3 direcciones principales.