Электрические железные дороги

В развитии электрического транспорта можно выделить два периода: советский (1917-1990 гг.) и Российский (1991-2010 гг.). Советский, в свою очередь, можно разделить на периоды по историческим датам: довоенный (1917— 1940 гг.), военный (1941—1945 гг.) и послевоенный (1946-1991 гг.). Все они имеют свои особенности как по качественным, так и количественным характеристикам.

Развитие электрификации транспорта возможно только в условиях хорошо развитой электроэнергетики. Началом реальной электрификации железных дорог можно считать план ГОЭЛРО, но которому предусматривалась электрификация 3500 верст железных дорог. Предполагалось электрифицировать железные дороги узлов Москвы, Петрограда, магистралей Москва - Нижний Новгород, Петроград - Мурманск, Москва - Орел - Курск - Мариуполь, Кривой Рог - Царицын и др.

Электрификация железных дорог берет свое начало с пригородного участка Баку — СабунчиСураханы протяженностью 20 км, движение по которому на электрической тяге открыто в июле 1926 г. Электрификация была выполнена на постоянном токе 1200 П, на подстанциях использовались мотор- генераторы завода «Динамо», выполненные для дороги Петербург - Ориенба- ум - Красная Горка в 1914 г. Электровозы серии Ср были получены из США. Электроподвижной состав состоял из 13 моторных и 13 прицепных четырехосных вагонов, изготовленных Мыгищенским и Брянским заводами. Первый электрифицированный участок продлили до Маштоги (1934 г.), Баглара (1936 г.), Бузовино (1938 г.). Напряжение в тяговой сети подняли вначале до 1500 В, а в 1961 г. перевели на напряжение 3000 В.

Следующий пригородный участок МоскваМытищи (Северная железная дорога) был электрифицирован на постоянном токе напряжением 1500 В, движение открыто 29 августа 1929 г., могор-вагонный поезд типа Св состоял из одного моторного вагона и двух прицепных, развивал скорость до 85 км/ч. Вагоны изготавливались на Мыгищенском вагоностроительном заводе. На участке протяженностью 17,7 км (развернутая длина контактной подвески 45 км) было сооружено две тяговые подстанции с пятью многоанодными выпрямителями каждая. Арматура контактной сети и оборудование подстанций были поставлены фирмами Германии.

Первым магистральным участком на постоянном токе на напряжении 3 кВ был Хашури — Зестофани Закавазской железной дороги. На этом участке находится Сурамский перевал, где подъемы пути составляли 29 %, а радиусы кривых 150 м. Для этого участка фирма «Дженерал Электрик» (США) поставила восемь шестиосных электровозов серии Сх (Сурамский). Еще семь шестиосных электровозов серии Сн несколько большей мощности были поставлены итальянской фирмой «Техномазио Броди-Довери». Здесь же с 1933 г. в постоянной эксплуатации находились отечественные электровозы серии Сс, разработанные фирмой «Динамо» в содружестве с Коломенским машиностроительным заводом.

Первым магистральным электрифицированным участком в России был участок Чусовская - Кизил Свердловской железной дороги, протяженностью 113 км. Движение на нем открылось 23 августа 1933 г., весь подвижной состав был отечественного производства - электровозы серии Се и ВЛ-19. Этот участок считался самым сложным по плану и профилю после Сурам- ского перевала. Электроснабжение поездов осуществлялось от пяти тяговых подстанций, оборудованных мотор-генераторами, контактная сеть была выполнена на деревянных пропитанных опорах, а контактные подвески имели один провод.

В 1935-1940 гг. продолжалась электрификация пригородных участков Московскою и Ленинградского железнодорожных узлов. На электрическую тягу были переведены ряд магистральных участков. К концу 1941 г. протяженность электрифицированных линий в стране составила 1877 км (1,7% от общей протяженности железных дорог).

В целом период 1920-1940 гг. характеризуется развертыванием электрификации железных дорог, созданием отечественной промышленности по производству электроподвижного состава. Производство электровозов тина BJI-19 и ВЛ-22 было освоено заводом «Динамо» совместно с Коломенским машиностроительным заводом. В это же время создаются научные проектные организации, в частности, отраслевой институт транспортной электротехники, а затем научно-исследовательский институт электрификации железных дорог. На станции Щербинка построено экспериментальное кольцо, в НКПС организуются центральный орган по электрификации железных дорог и проектный институт.

Следует отметить, что в эти годы был построен (1934 г.) опытный пассажирский электровоз с конструктивной скоростью 130 км/ч, трехвагонная секция Сд для пригородного сообщения. Был создан первый электровоз переменною тока типа ОР22-01 (1938 г.) под научным руководством Б.Н. Техменева, введена первая тяговая подстанция (Салтыковская) постоянного тока на отечественном оборудовании.

Наряду с железнодорожным транспортом получает развитие городской электрический транспорт. Появляется первый в стране Московский метрополитен, на его первом пусковом комплексе протяженностью 17,6 км с 13 станциями в 1935 г. открывается движение поездов. В 1933 г. в Москве вводится в эксплуатацию первая в стране троллейбусная линия, а также продолжается развитие трамвайного транспорта.

В целом довоенное двадцатилетие характеризуется динамичным развитием электрическою транспорта, созданием промышленной, научно-проектной базы электрификации транспорта. Темпы электрификации сдерживались недостаточным развитием электроэнерг етики, технической отсталостью страны.

Заметим, что в то время электроподвижной состав выполнялся с электроприводом на основе двигателей постоянного тока с резисторно-контакторной системой управления. В системах тягового электроснабжения основным преобразователем был двигатель-генератор, затем родились одноякорные преобразователи, первые применения получили многоанодные ртутные выпрямители.

Военные годы (1941-1945 гг.) продемонстрировали устойчивость электрифицированных линий, находящихся в зоне досягаемости вражеской авиации. Контактную сеть восстанавливали раньше, чем путь, а электровозы оказались менее уязвимыми в сравнении с паровозами. В 1941-1942 гг. были демонтированы электрифицированные участки в Московском и Ленинградском узлах и ряд участков в зоне фронтовых действий обшей протяженностью 633 км.

В свою очередь, в эти годы были переведены на электрическую тягу участки дорог общей протяженностью 451 км (Смолино — Челябинск — Златоуст (188 км), Чусовская — Левшино — Пермь (146 км) и др.). В первые послевоенные годы были восстановлены демонтированные участки, и к 1946 г. протяженность электрических железных дорог достигла 2054 км.

В период первых послевоенных двух пятилеток (1946-1955 гг.) создается база по производству электровозов - Новочеркасский электровозостроительный завод (1947 г.). Электропоезда начали выпускать Рижские вагоностроительный (РВЗ) и электромашиностроительный заводы (РЭЗ). Завод «Уралэлек- троаппарат» наладил производство ртутных выпрямителей и быстродействующих выключателей.

В 1947 г. МПС принимает решение о прекращении электрификации на напряжении 1500 В и переводе ранее электрифицированных участков на напряжение 3000 В. В эти годы были развернуты работы но созданию и внедрению средств автоматики. В 1952 г. на участке Москва - Раменское вводится в эксплуатацию первая релейная система телеуправления устройствами электроснабжения.

Кроме того, в эти г оды продолжалась также интенсивная электрификация. На электрическую тягу были переведены крупные магистрали: Дема - Челябинск (570 км), Исилькуль - Омск - Новосибирск (765 км), Закавказье (650 км) и другие линии. К началу 1956 г. протяженность электрических железных дорог достигла 5361 км (4,4 % обшей протяжеггггости железных дорог, выполнялось 8,4 % всего грузооборота).

Знаменательной датой в электрификации железных дорог является 29 декабря 1955 г. В этот день был введен в эксплуатацию первый опытный участок Ожерелье - Михайлов (87 км) Московской железной дороги, электрифицированный на однофазном переменном токе промышленной частоты напряжением 22 кВ. В 1956 г. участок продлен до Павелец-1, общая длигга составила 137 км. Для этою участка дороги выпускались электровозы серии НО с двигателями постоянного тока, получающими питание от выпрямительной установки с одноанодными запаянными игнитронами на 1500 В. Электроснабжение осуществлялось от трех тяговых подстанций, две из которых имели по два трехфазных трансформатора мощностью 10,5 MBA, а одна-четыре однофазных трансформатора гоже мощностью 10,5 MBA. В марте 1956 г. напряжение в тяговой сети повысили до 25 кВ.

15 ноября 1955 г. открывается движение на пусковом комплексе Ленинградского метрополитена - это был второй метрополитен в стране. В городах продолжается развитие троллейбусного и трамвайного транспорта. В частности, в Новосибирске в 1957 г. открыт первый троллейбусный маршрут.

Период 1956-1991 гг. можно назвать выдающимся в области электрификации железных дорог и развитии городского электрическог о транспорта. Интенсификация перевода железных дорог на электрическую тягу началась с известного постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О генеральном плане электрификации железных дорог», по которому предполагалось перевести на электрическую тягу 40 тыс. км к 1970 г. План в полном объеме по различным причинам, в том числе и в связи с недостаточным финансированием, был выполнен только в 1982 г.

Отметим ряд важных фактов, которые имели место в этот период. 1956- 1960 гг. в нашей стране на электрическую тягу переведено 8473 км (во всем мире 13 125 км). Протяженность электрифицированных дорог в СССР составила 30,3 % мировой. К началу 1958 г. наша страна заняла первое место в мире но темпам электрификации и протяженности дорог с электрической тягой. Рекорд электрификации был достигнут в 1965 г. - 2300 км.

В 1957 г. МПС приняло решение о полярности постоянного тока: «—» - рельс, «+» контактная сеть. В 1958 г. был закончен перевод основных участков дорог с 1500 на 3000 В. В 1966 г. в стране было 25 000 км дорог с электрической тягой. Первый полупроводниковый выпрямитель для подстанций на 3000 В был выполнен в 1966 г. С 1968 г. полупроводниковые выпрямители начал выпускать МЭЗ ЦЭ МПС, затем Таллиннский электротехнический завод. Первый в мировой практике передвижной инвертор на силовых тиристорах был создан учеными ВНИИЖТа и ПКБ ЦЭ в 1967-1969 гг. Полная замена ртутных выпрямителей на полупроводниковые была завершена в 1973 г. Продолжалась электрификация дорог на однофазном переменном токе 25 кВ. 21 декабря 1979 г. ввели в эксплуатацию участок Вязьма - Орша (295 км), электрифицированный по системе 2x25 кВ. На Северо-Кавказской железной дороге в 1983 г. в эксплуатацию были введены участки, электрифицированные по системе 25 кВ с экранирующими и усиливающими проводами, разработанной ВНИИЖ Гом, МПИТом и РИИЖТом.

В системах тягового электроснабжения активно развивалась автоматизация и телемеханизация устройств. К 1975 г. было телемеханизировано 2500 км, широкое внедрение получила телемеханическая транзисторнорезисторная система «Лисна-Ч» и «Лисна-В».

В 1974 г. ВНИИЖТ, РВЗ, РЭЗ создали первый электропоезд на скорость движения 200 км/ч, который с 1984 г. находится в постоянной эксплуатации. НЭВЗ в 1971 г. выпустил первый электровоз BJ1-82 двойного питания. В целом 1991 г. для страны характеризуется следующими показателями: электрифицировано 55,2 тыс. км дорог - 37 % общей длины, выполняется 64 % всего грузооборота, потребление электроэнергии на нужды тяги составило

78,5 ТВт-ч (78,5 млрд кВт-ч).

Наиболее интенсивным периодом электрификации железных дорог является 15-летие 1955-1975 гг., когда средний темп электрификации составлял почти 2000 км в год. Этот период является также наиболее продуктивным в создании электроподвижного состава и средств тягового электроснабжения.

НЭВЗ совместно с ВНИИЖТом разрабатывает и выпускает грузовые электровозы НО-8, ВЛ-10, ВЛ-11 для постоянною тока, ВЛ-60, ВЛ-80Р, ВЛ-80С - для переменного тока. Мощности двигателей, установленных на электровозах, достигают 4...6 МВт. В пассажирском движении применяют электровозы ЧС-2, ЧС-4 производства ЧКД «Прага» (Чехословакия).

Период 1991-2009 гг. характеризуется, с одной стороны, некоторыми достижениями в области ЭЖД, а с другой - общим упадком и стагнацией. В 1990-е годы ряд электрифицированных линий были закрыты и устройства тягового электроснабжения демонтированы. Однако в то же время ставятся задачи продолжения электрификации, к примеру, 2001-2005 гг. - 4,2 тыс. км (некоторое оживление экономики), а на 2005-2010 гг. - 3,4 тыс. км. Фактически за 20 лет в России было электрифицировано около 4,5 тыс. км.

Однако не стоит забывать и о некоторых достижениях, которые имелись в России в рассматриваемый период. Так, в 1999 г. РАО «ВСМ» и ЦКБ морской техники «Рубин» совместно с заводом «Трансмаш» (С.-Петербург) разработали электропоезд «Сокол-250» со скоростью движения 250 км/ч.

Были начаты работы по созданию высокоскоростных железнодорожных маг истралей со скоростями движения более 200 км/ч. Первым опытом в этом направлении был поезд «Сапсан» на железнодорожной магистрали Москва - С.-Петербург со скоростью движения до 350 км/ ч. Рассматривались также концепции и планы развития высокоскоростного движения на железнодорожных магистралях России.

Трамвай - «tramvei» - «tram» - ваг он, vei - дорога (дорога Трама) - изобретение инж. Трама (англ.), предложившего для «мануфактуры» перемещение грузов в цехах, между цехами на тележке, катящейся но двум металлическим полосам. В зависимости от вида тяги трамвай мог двигаться конной тягой - «Конка», паросиловой установкой - «Паровичок», а при наличии электропривода - «Электрический трамвай», который к началу XX века вытеснил подвижной состав с конной и паровой тягой, а слово «электрический» стали просто при этом опускать. Таким образом, «трамвай» - вид рельсовог о наземного электрического транспорта с электрической тягой, с подводом электроэнергии по контактной сети от внешних источников.

В настоящее время принято различать три разновидности этого вида городского транспорта: обычный, скоростной, легкорельсовый (ЛРТ), метро- трам. Маршруты обычного городского трамвая, как и пути, не обособляются от остальных видов транспорта. В связи с помехами движению трамвайных поездов трамвай не достиг особых преимуществ. Эксплуатационные скорости трамвая в условиях движения в уличном транспортном потоке не превышают 16-17 км/ч. С учетом того что пути трамвая и контактная сеть занимают часть проезжей части улиц, для увеличения пропускной способности начался процесс вытеснения трамвая из центральной части городов на окраины, а в ряде случаев вообще происходит ликвидация трамвая.

В этом контексте интересны, например, данные по г. Москве - трамвайной столице. В 1913 г. в Москве протяженность трамвайных линий составила 300 км, на линию выпускалось 800 вагонов, объем перевозок составлял 300 млн пассажиров. В 1990-е гг. протяженность путей составляла 450 км, перевозки пассажиров — 100 млн в год.

Отметим, что все крупные города нашей страны имели электрический транспорт в виде трамвая и троллейбуса. Наземный электрический транспорт выполнял около 40 % всех перевозок пассажиров. В СССР 118 городов имели трамвай и троллейбус. К началу 1990-х гг. наибольшему разрушению подвергся именно рельсовый электрический транспорт - трамвай. Были закрыты участки трамвайных линий во многих городах России, прекратилась реконструкция инфраструктуры и обновление подвижного состава, началось его массовое выбытие но износу.

Во многих юродах парк подвижного состава уменьшился в 2-3 раза, трамвай был вытеснен на окраины города. Однако следует отметить и некоторые положительные тенденции. В частности, появились новые отечественные виды вагонов с тяговым приводом на асинхронных двигателях с микропроцессориыми системами управления. Практически все вагоны имели импульсные системы управления приводом, были оборудованы устройствами мониторинга и фиксации токов, напряжения, электроэнергии, скорости пройденного пути. В ряде городов (например, Новосибирск) была начата глубокая реконструкция и обновление вагонов типа КТМ-5МЗ, у которых, кроме каркаса и тележки, все остальное было заменено и дополнено. При этом применялись асинхронный привод, импульсные системы управления и микропроцессорные системы мониторинга. Такая реконструкция требует в 3—5 раз меньших затрат по сравнению с приобретением новых ваг онов.

Тенденции к обновлению, к сожалению, не затронули глубоко системы тягового электроснабжения. Хотя разработки ОАО «НИИЭФА-ЭНЕРГО» но оборудованию подстанций отвечают современному уровню, но их внедрение ограничивается строящимися подстанциями, а существующие имеют оборудование образца 60-70-х гг. прошлою столетия.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >