Электрификация ж\д транспорта

 

 

 

 

 

 

Содержание 

 

Введение 3

1. Понятие  и назначение железнодорожной электрификации 4

2. История электрификации железнодорожного транспорта 6

3. Проблемы электрификации железнодорожного транспорта 9

4. Результаты электрификации железнодорожного транспорта 12

Заключение 15

Библиографический список 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Актуальность  темы. Электрические железные дороги являются основой нашей транспортной системы, они реализуют около 75% всего грузооборота железнодорожного транспорта. Ещё на рубеже 50 - 60-х годов СССР вышел на первое место в мире по протяжённости железных дорог с электрической тягой и по выполняемому ими грузообороту, а также по количеству и по суммарной мощности выпускаемого нашими заводами электроподвижного состава - электровозов и электропоездов.

  Столь значительные количественные  показатели сопровождались соответствующим  развитием научно-исследовательских  и конструкторских разработок  по электрической тяге и электровозостроению.  Поэтому электрические железные  дороги представляют собой самостоятельную  транспортную отрасль со своей  специфической технической базой,  включающей подвижной состав  и энергоснабжение, со своей  отраслевой наукой, а также с  инфраструктурой, опирающейся на  те отрасли транспортного машиностроения  и электротехнической промышленности, которые обеспечивали производство  оборудования для технической  базы электрических железных  дорог. В эту инфраструктуру  входят такие строительные организации,  обеспечивающие электрификацию: монтаж  контактной сети, подстанций, линий  электропередач, реконструкцию локомотивных  и мотор-вагонных депо.

Цель  контрольной работы показать развитие электрификации на железнодорожном  транспорте.

Достижению  заданной цели будет способствовать выполнение следующих задач:

  • дать понятие и определить назначение железнодорожной электрификации;
  • осветить историю электрификации железнодорожного транспорта;
  • обозначить проблемы в электрификации железных дорог;
  • показать результаты электрификации железнодорожного транспорта.

  1. Понятие  и назначение железнодорожной электрификации

Железнодорожная электрификация – оборудование действующих  и вновь строящихся железных дорог  комплексом устройств, обеспечивающих использование электроэнергии для  поездов. В ходе электрификации осуществляется строительство тяговых подстанций и сооружений тяговой сети. Параллельно  ведется монтаж линий освещения, автоблокировки, сигнализации, связи, электрической централизации и  т.п.

Электрификация  железных дорог осуществляется как  в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так  и созданием новых электрифицированных  ж. д1. На электрифицированных железных дорогах тяговые электродвигатели локомотивов (электровозов или электрических секциях пригородных поездов) получают энергию от контактной сети, подключенной к тяговой подстанции. Электрифицированная железная дорога одновременно решала еще одну важную задачу — осуществляет электроснабжение районов, прилегающих к дороге: промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Для сравнения: в 1975 нетранспортным потребителям передано 26 млрд. кВт-ч при общем потреблении 48,9 млрд. кВт-ч, т.е. более 50%.

  Система тягового электроснабжения  классифицируется по роду и  частоте тока, номинальному напряжению  на токоприемниках эксплуатируемого  электроподвижного состава. Получаемая  в системе тягового электроснабжения  электроэнергия расходуется в  основном на тягу, а также используется  для питания различных технических  средств и электроустановок, принадлежащим  службам дорог, депо и другим  производственным подразделениям. В основном для передачи электроэнергии  на подвижной состав используется  контактный провод и реже контактный  рельс. Изначально железнодорожная  электрификация осуществлялась по системе постоянного тока, совершенствование которой и в дальнейшем сводилось к повышению напряжения в контактной сети. Там, где стыкуются электрифицированные железнодорожные линии с разными системами тягового электроснабжения, используют многосистемный ЭПС либо сооружают линии стыкования.

  Созданию системы железнодорожной  электрификации предшествуют электрические  расчеты, целью которых является: определение необходимого числа  тяговых подстанций и их наиболее  эффективное расположение; определение  параметров контактной сети (марки  и площади сечения проводов, способы  подвешивания, выбор типа опор  и т.д.); оценка пропускной способности ж/д ветки по устройствам тягового электроснабжения; исследования режимов напряжения на токоприемниках ЭПС и взаимодействия их с контактной сетью, т.е. условия токосъема. Рассматриваются вопросы защиты сетей от токов короткого замыкания, повышения качества электроэнергии, защиты от блуждающих токов, предотвращения мешающего влияния тягового электроснабжения на работу смежных линий и устройств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. История электрификации железнодорожного транспорта

Первая  научная работа по внедрению электрической  тяги на железных дорогах появилась в России в 1837 году, т.е. в год открытия первой железной дороги Петербург - Царское Село. Это была публикация в Вестнике Министерства путей сообщения, так как инженерная мысль уже начинала работать в направлении возможной электрификации транспорта на самом начальном этапе развития, как железных дорог, так и электротехники2.

В начале 1899 года создан синдикат германских электротехнических фирм Сименс-Гальске, Унион, АЭГ. В том же году образован Большой русский банковский синдикат 1899 года для финансирования работ по электротехническому развитию. Важное место в планах как русских банков, так и германских электроконцернов в этот период занимали проекты электрификации российских железных дорог.

Первые  проекты электрификации железных дорог  были разработаны в самом начале XX века выдающимся инженером, потом  академиком, Генрихом Осиповичем Графтио. Он же с 1907 года начал читать курс лекций Электрические железные дороги студентам  Петербургского электротехнического  института.

В 1912 году создано учредительное общество для строительства электрифицированного участка транссибирской железнодорожной  магистрали Москва-Сергиев Посад.

В 1913 году началось строительство линии, электрифицированной на постоянном токе 1200 вольт между Петербургом  и Петергофом. Были сооружены две  электростанции в Екатерингофе и  Ораниенбауме. Однако работы были прекращены в связи с Первой Мировой войной.

После Февральской революции Временное  правительство пыталось привлечь зарубежный капитал к продолжению развития электрификации России. Было получено согласие ряда иностранных компаний, в частности американских (Вестингауз), на продолжение работ по электрификации железных дорог.

К 1918 году в России насчитывалось около  шестидесяти проектов пригородных  и магистральных электрических  железных дорог.

24 марта 1920 года была создана  Государственная комиссия по  электрификации России в состав  которой входил и Отдел по  электрификации железных дорог.  Разработанный Комиссией план  ГОЭЛРО ставил задачу создать  основной транспортный скелет  из таких путей, которые соединяли  бы в себе дешевизну перевозок  с чрезвычайной провозоспособностью  .

План  предусматривал электрификацию на постоянном токе, но в качестве перспективной  была рекомендована также система  переменного тока промышленной частоты. Дальновидность такого решения была вполне подтверждена последующим развитием  электрической тяги как в СССР, так и в мире3.

В Советском Союзе первые электропоезда  стали курсировать в 1926 году на участке  Баку – Сабунчи. Однако эта железная дорога находилась в ведении Бакинского горсовета и являлась, по сути, городским  электрическим транспортом. В состав Закавказской железной дороги НКПС СССР электрифицированный участок Баку - Сабунчинской дороги был передан  только в апреле 1940 года.

Пожалуй, одна из самых процветающей отраслей 21 века - это энергетика. И, прежде всего, электроэнергетика. Железные дороги –  самый крупный потребитель электричества: 7% всей электроэнергии страны потребляет ОАО «РЖД», из которых 80% идет на тягу поездов. От энергетика во многом зависит  надежная работа дорог. Электрификация железнодорожного транспорта продолжается. Современная система электроснабжения является автоматизированной и телемеханизированной, насыщенной электронной аппаратурой контроля и управления.

Итак, электрическая тяга прошла огромный путь развития, прочно вошла в повседневную жизнь железных дорог. Но этот путь еще далеко не закончен. Предстоит  большая работа в области совершенствования  техники электрифицированных линий. Требуется улучшить тягово-энергетические характеристики электроподвижного  состава, прежде всего переменного  тока, повысить его надежность, экономичность, ремонтопригодность. Многое надо сделать  в области автоматизации процессов  управления современными сложнейшими  электровозами и электропоездами, унификации их электрооборудования  и других основных элементов, на качественно  более высокий уровень поднять  систему ремонта и технического обслуживания с широким применением  современных средств диагностики  и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Проблемы  электрификации железнодорожного транспорта

  Требуется совершенствование технических  средств, а также структуры  управления хозяйством электрификации и электроснабжения по следующим направлениям: 

  • постепенный переход от планово-предупредительной системы ведения работ к оценке устройств по фактическому состоянию;
  • перевод тяговых подстанций на обслуживание без дежурного персонала;
  • специализация работ путем организационного разделения функций содержания и ремонта устройств контактной сети, тяговых подстанций, электрических сетей;
  • перевод части контингента на контрактную основу.

  В области контактной сети  требуется создание авторегулируемой  контактной подвески для участков  скоростного движения, проводов  с улучшенными механическими  и триботехническими показателями, конструкций опор повышенной  надежности. Необходимы технические  решения по обеспечению устойчивой  работы контактной сети в экстремальных  климатических и погодных условиях. Важнейшей задачей является завершение  разработки и внедрение комплексов  диагностических средств на базе  оптоволоконных датчиков износа  контактного провода, систем диагностики  токосъема, тепловизионной диагностики  и дефектировки изоляторов.

  В 1994 г. с вводом в эксплуатацию  участка Зудыра - Ксеньевская завершилась  электрификация магистрали Москва - Хабаровск. В XXI век Россия  вступила со сформировавшейся  мощной сетью электрифицированных  дорог, обладающих высокой пропускной  и провозной способностью. Знаменательным  событием стало завершение в  2002 г. электрификации участка  Свиягино - Губерово Дальневосточной дороги протяженностью 175 км. С его вводом полностью завершилась электрификация Транссибирской магистрали4.

  Сегодня электрическая тяга является  эффективной энергосберегающей  технологией. В последние годы  электрификация ведется преимущественно  на переменном токе по системе  с экранирующим и усиливающим  проводом. Удельный расход условного  топлива на электротяге в 1,7 раза меньше, чем на тепловозной.  На 17% выше средний вес грузовых  поездов и на 25% участковая скорость. Сумма этих факторов обеспечивает  меньшую себестоимость перевозок  на электротяге. По результатам  2003 г. она составила 54,4% от себестоимости  перевозок на тепловозной тяге. При протяженности электрифицированных  участков 42,6 тыс. км на электротяге  выполняется 85% всех перевозок,  что почти в 6 раз больше, чем  на тепловозной.

  Согласно Стратегической программе развития ОАО «РЖД» до 2010 г. полигон применения электрической тяги расширился и составил в 2010 г. 44,6 тыс. км железнодорожных линий. Наиболее крупные объекты электрификации находятся в регионах Поволжья и Северного Кавказа: Сызрань - Сенная, 9-й километр - Анапа - Темрюк - Порт Кавказ, Ртищево - Кочетовка, Волгоград - Аксарайская; Северного региона: Обозерская - Архангельск, ряд участков, связанных с выходом Октябрьской и Северной дорог к портам Балтийского бассейна: Мга - Гатчина - Веймарн -Иван Город - Усть Луга; Урала и Сибири: Оренбург - Кинель, Войновка -Тобольск - Сургут.

На железных дорогах России, по мнению мировых экспертов, будет выдерживаться оптимальное соотношение электрической и тепловозной тяги. В соответствии с программой электрификация не менее 90 % линий будет осуществляться на переменном токе. За основу принята система электротяги переменного тока с напряжением в контактной подвеске 25 кВ, обеспечивающей преимущество в поэтапном наращивании энергетических возможностей. Варианты системы электроснабжения переменного тока напряжением 25 кВ и 2х25 кВ с усиливающими и экранирующими проводами позволяют оптимально согласовать по энергетическим показателям систему электроснабжения с грузонапряженностью участка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. Результаты  электрификации железнодорожного транспорта

Электрификация  стала основой коренной реконструкции  железнодорожного транспорта нашей  страны. Перевод на электрическую  тягу железнодорожных линий качественно  изменил эксплуатационную работу железных дорог. Значительно увеличились  весовые нормы поездов, участковые скорости, среднесуточные пробеги локомотивов, объемы перевозки грузов и пассажиров. К важным преимуществам электротяги  также следует отнести экологический  фактор.

Электрификация  железнодорожных путей решает значимые социально-экономические и экологические  проблемы. Например, при перевозках грузов и пассажиров ежегодно используется около 29 тыс. тонн дизельного топлива, в атмосферу выбрасывается около  пяти тысяч тонн вредных веществ. 1,5 миллиарда рублей в год составляют только экологические выплаты. Электрификация серьезно уменьшает данные расходы. Кроме того, она снижает негативный уровень нагрузки на окружающую среду, малые и большие города.

Электротяга, в том числе вдвое уменьшит потребность в локомотивных бригадах за счет повышения веса поездов.

  Результатами, наглядно демонстрирующими  эффективность электрической тяги, стали повышение пропускной и  провозной способности на однопутных  линиях в 1,5-2 раза, на двухпутных  в 2-2,5 раза, рост производительности  труда в 1,5 раза, а в пригородном  сообщении более чем в 2 раза, снижение себестоимости перевозок  в 1,5-2 раза. Сегодня электрическая  тяга является основным способом  перемещения грузов и пассажиров  на российских железных дорогах5.

  Россия по-прежнему занимает первое  место в мире по абсолютной  протяженности сети электрифицированных  железнодорожных линий и степени  их загруженности. Электрифицировано  42,6 тыс. км железнодорожных линий,  по которым осуществляется 85% объема  всех перевозок. С учетом многолетнего  опыта повышения эффективности  перевозок на электротяге Стратегической  программой развития ОАО «РЖД»  до 2010 г. предусмотрено осуществить  перевод на электрическую тягу  почти 2 тыс. км железнодорожных  линий. В итоге к 2010 г. общая  протяженность электрифицированных  участков достигла 44,6 тыс. км6.

Электрификация  железных дорог нашей страны стала  ярким примером проведения правильной технической политики, эффективной  реализации достижений научно-технического прогресса. Внедрение электрической  тяги и развитие нетяговой энергетики обеспечили быстрое проникновение  электричества во все сферы производственной деятельности и быта железнодорожников, произвели научно-техническую революцию  на железнодорожном транспорте.

В настоящее время электрифицированные  магистрали составляют основу инфраструктуры ОАО «РЖД», при этом электрификация сети продолжается. Обеспечение надежной и устойчивой работы таких линий  в целом и в первую очередь  на полигоне вождения грузовых поездов  весом 6-9 тыс. т, а также на участках с перспективным повышением скоростей  движения пассажирских поездов является важнейшим условием эффективной  работы компании. Тем более что  в период до 2010 г. наблюдался максимальный прирост протяженности электрифицированных  линий со сроком службы 40 и более  лет. На таких линиях возможен рост повреждаемости устройств, увеличение эксплуатационных расходов. Это касается как контактной сети, так и тяговых  подстанций, высоковольтных линий, питающих устройств СЦБ и связи.

Дорога  всегда смотрит в будущее и  настраивается на дальнейшую электрификацию грузового и пассажирского движения поездов, их переход на более экономичную  электротягу. Прежде всего, это связано с мировыми тенденциями постоянного роста стоимости дизельного топлива, основы для тепловозной тяги. Удельный расход топлива в условном исчислении при тепловой тяге в грузовом движении — 43 кг на 10 тыс. тонно-километров брутто, при электротяге электроэнергия, приведенная к топливу, будет 34,5 кг или на 8,5 кг меньше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Вопросами развития электрического транспорта на территории всей страны занималось созданное  в 20-е гг. Бюро электрификации железных дорог. Электрические железные дороги являются наиболее надёжными, скоростными, высококомфортабельными, экономически выгодными. К достоинствам электрической  тяги относится и то, что электрический  транспорт не загрязняет окружающую среду дымом, отработанными газами, то есть является экологически чистым. Это качество делает электрическую  дорогу наиболее приемлемой в условиях города, где используются вагоны трамвая, являющегося разновидностью элекрифицированного  подвижного состава.

Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип  действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых  двигателей, которые используют энергию  электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу - по контактной сети. Обратной цепью  служат рельсы и земля.

Применяются три различные системы электрической  тяги - постоянного тока, переменного  тока пониженной частоты и переменного  тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. В первой половине текущего столетия до второй мировой войны применялись  две первые системы, третья получила признание в 50-60-х годах, когда  началось интенсивное развитие преобразовательной техники и систем управления приводами. В системе постоянного тока к  токоприемникам электроподвижного  состава подводится ток напряжением 3000 В (в некоторых странах 1500 В  и ниже). Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного  значения и выпрямляется мощными  полупроводниковыми выпрямителями.

 

Библиографический список

  1. Андреев, А.В. Применение биметаллов на железнодорожном транспорте [Текст] / А. В. Андреев; ЖДМ 2000. - №10. С.12-15; 22см – 200 экз. - ISBN 5-201-14433-0
  2. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог [Текст]:  Учебник для СПО / В.С. Почаевец. М.: Маршрут, 2006 – 314 с. ; 21 см – 10000 экз. – ISBN 5-230-10656-5.
  3. Дмитриев, В.А. Народнохозяйственная эффективность электрификации  железных дорог и применения тепловозной тяги [Текст]. / Владимир Дмитриев. – М.: Транспорт, 1980. – 262, [1] с.;  21см – 8000 экз. - ISBN 5-17-10656-5.
  4. Бахвалов, Н. С. История   железнодорожного  транспорта   России   и   Советского  Союза Т. 2: 1917 — 1945 гг. [Текст]: учебное пособие / Н. С. Бахвалов,— СПб., 1997. — 416 с. ; 22 см  - 30000 экз. - ISBN 5-93208-043-4
  5. Марквардт, К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. [Текст] / Марквардт К.Г.  – Учебник для высших учебных заведений ж.д. транспорта – М.: Транспорт, 1992, 524 с. ; 25 см – 8000 экз. ISBN 5-7373-0233-4
  6. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте [Текст]. – М.: Транспорт, 1991. – 240 с. – 3000 экз. - ISBN 5-17-011143-6
  7. Хусаинов, Ф.И. [Текст] Фердаус Хусаинов, Реформа железнодорожного транспорта: достижения и проблемы //Вестник транспорта. - 2011. - № 4. - С. 8-14. – 180000 экз. - ISBN 5-93208-043-4
  8. Терешина, Н. П. Экономика железнодорожного  транспорта  : учебник для вузов ж.-д.  транспорта  / Под ред. Н.П. Терешиной и др. – М.: УМК. МПС России, 2001. – 583 с. – 5000 экз. - ISBN 5- 235-02408-7

1 Дмитриев В.А. Народнохозяйственная эффективность  электрификации  железных дорог и применения тепловозной тяги / В.А. Дмитриев. – М.: Транспорт, 1980. – с.162

2 История   железнодорожного  транспорта   России   и   Советского  Союза. Т. 2: 1917 — 1945 гг. — СПб., 1997. — с. 199

3 А.В. Андреев. Применение биметаллов на железнодорожном транспорте// ЖДМ 2000. - №10. С.12-15

4 Из доклада А.А. Федотова начальника Департамента электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» 2006. – с.88

5 В.С.Почаевец. Автоматизированные системы управления устройствами электроснабжения железных дорог. Учебник для СПО. М.: Маршрут, 2006 – с.198

6 Хусаинов Ф.И. Реформа железнодорожного транспорта: достижения и проблемы //Вестник транспорта. - 2011. - № 4. - С. 8-14.

 


Электрификация ж\д транспорта