История электрификации железных дорог

До второй мировой войны

Первый поезд, перешагнувший рубеж в 200 км/ч был электрическим. Эта экспериментальная автомотриса была построена компанией “Сименс” и в 1903 г. достигла этой скорости на специально отведенной электрифицированной линии на трехфазном питании (3 контактных провода), 10000 В 50Гц. Этот рекорд более 30 лет составлял мировой рекорд рельсовой скорости. Это был только эксперимент, но он открывал новые возможности и показывал, что практика высоких скоростей вполне возможна. В 1937 г., итальянская автомотриса превышает 200 км/ч на одной из линий «Диретиссима». Другие различные эксперименты показали, что высокие скорости могут быть развиты и с помощью других видов тяги:

  • ДВС: автомотриса «Бугатти» достигает скорости 190 км/ч в 1934г. во Франции;
  • Паровая тяга: локомотив преодолевает рубеж 200 км/ч в 1938г. в Великобритании.

Происхождение тока 25 кВ 50Гц (однофазный, промышленной частоты)

Ж/д перевозчики были первыми пользователями электричества, и сами же производили электроэнергию, зачастую на гидроэлектростанциях. По техническим причинам, однофазный ток частотой 16,7Гц является нормой для переменного тока. С началом повсеместного использования электрического тока (промышленность, местные власти, частные лица) появились различные производители электроэнергии, они выбрали частоту 50 Гц для передачи и распределения тока. Появилось две сети, одна специально предназначенная для железных дорог, вторая, более поздняя – предназначенная для всех остальных пользователей.

Стало выгодно использовать ток частоты 50 Гц и для нужд железных дорог. К сожалению, пока невозможно создавать моторы, работающие на этой частоте, поэтому, можно только изменить частоту на сложных и крупных установках – трансформаторах частоты. В 1936г. начинаются новые эксперименты по однофазной электрической тяге при промышленной частоте 50 Гц на линии Фрайбург – Титзее в Германии. Цель экспериментов – понять, как улучшить систему тока 16кВ 50Гц имеющуюся в Венгрии на участке от Хегешалома до Будапешта, со сложными и малонадежными локомотивами, основная особенность которых – частотный трансформатор на борту.

В это время распространенный ток в Германии, Швейцарии и Австрии – однофазный, напряжением 12 кВ или 15 кВ, низкой частоты (16,6 Гц), легко применяемый для электромоторов. Эта система была связана с историческим прошлым производства тока и историей электрификации железных дорог. В других странах, большее распространение получают постоянные токи (1500В ou 3000В) в Италии в это время переходят со сложной трехфазной системы на постоянный ток 3000В. Вторая мировая война приостановила эксперименты с однофазным током 50Гц но 1945г. они возобновятся под влиянием идей французского инженера Луи Армана. Луи Арман понял важность такой системы во Франции и продолжил опыты на немецкой линии, а затем перенес их во Францию в районе Аннеси в Альпах.

Эти эксперименты показывают обоснованность идеи использовать этот тип тока, который оказался недорогим и наиболее производительным среди существующих систем. Заметим, что с момента завершения этих опытов, ток 25кВ 50Гц стал развиваться во всем мире и является стандартом ж/д электрификации. Но в 50-ее годы 25 кВ 50 Гц в основном предполагается применять для тяги тяжелых товарных поездов. Первая оборудования SNCF линия на участке Валансьен/Тионвиль как раз связывает промышленные районы Региона Север и Лотарингии. На французской сети эта линия имеет наибольшую загрузку по товарным перевозкам и её девизом становится: «самые тяжелые поезда под самым легким проводом.

Мировой рекорд 1955 г.

Параллельно с пуском линии на 25кВ50Гц, в 1955г. был побит рекорд скорости на электрифицированной линии… 1500В постоянного тока: 2 локомотива с составами по три вагона достигли скорости 331 км/ч на линии между Бордо и Испанской границей. Напряжение 1500 В с 1920гг является по решению министерства базовым напряжением во Франции. Особенно часто этот ток используется на юге Франции.

Обычный поезд или автомотриса?

Мировой рекорд 1955г. был поставлен обычными поездами с тремя вагонами и локомотивом. Основной вывод из этого опыта – обычный поезд не может развивать высокую скорость при нагрузке 22,5 Т на ось: локомотив становится слишком агрессивен к рельсам, что вызывает сильный их износ. Тем не менее, с 1957 г. на обычной инфраструктуре работал обычный пассажирский поезд со скоростью 160 км/ч (Париж/Лион). В 1965г., в Германии достигнута скорость 200 км/ч на участке Аугсбург – Мюнхен.

В 1967 SNCF развивает такую же скорость на северном участке линии Париж – Тулуза. Обычный поезд не может ехать быстрее без ущерба инфраструктуре ввиду большой нагрузки на ось локомотива. Из этого следует, что наиболее подходящее решение для езды на скорости свыше 200 км/ч больше относится к автомотрисам, имеющим более низкую нагрузку на ось и следовательно, менее агрессивным к рельсам. Первый настоящий прототип TGV показал правильность выбора сочлененного автомоторного поезда с распределенной моторной установкой. Даже если составы, применяемые на первых коммерческих TGV отличались от прототипа TGV 001, поезд из автомоторных элементов будет использоваться на первой линии TGV в Европе : TGV Париж Юго-восток, исследования по проекту начались 1967.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *