Qu'est-ce qu'un chemin de fer électrifié ?

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

L'augmentation du volume de marchandises transportées et l'intensité du trafic ferroviaire sur les principaux axes de transport ont conduit à l'émergence de chemins de fer électrifiés. De tels objets sont assez difficiles à mettre en oeuvre techniquement. Contrairement aux premiers chemins de fer électrifiés, les autoroutes modernes sont des infrastructures complexes d'un point de vue technique et remplissent un certain nombre de tâches importantes pour la population et l'économie de l'État. Cet article décrit l'histoire de l'émergence et du développement du transport ferroviaire électrique, donne les principales caractéristiques techniques et une idée du système de sous-station et du parc de locomotives.

Histoire ancienne du chemin de fer électrifié

La première locomotive électrique de l'histoire doit son apparition à l'inventeur et homme d'affaires allemand de renommée mondialeWerner Siemens. Cet échantillon a été présenté au monde entier lors de l'exposition des réalisations de l'industrie et de la science à Berlin le 31 mai 1879. Un chemin de fer électrifié avec un réseau de contact a été construit spécialement pour démontrer les capacités d'une locomotive électrique. La longueur de ce chemin expérimental était d'un peu plus de 300 mètres. L'appareil, qui a été démontré au public, peut difficilement être attribué aux locomotives selon les normes modernes. C'était plutôt son modèle. Le véhicule ne pesait que 250 kilogrammes, avait une puissance de trois chevaux et pouvait atteindre une vitesse maximale de 7 kilomètres à l'heure. Un rail supplémentaire a été utilisé pour fournir la tension. Le matériel roulant était composé de trois wagons. Au total, ils ne pouvaient accueillir plus de 18 personnes.

Cette nouveauté a suscité un vif intérêt auprès des représentants d'entreprises. Déjà dans le même 1879, une route de 2 kilomètres a été construite pour livrer des ouvriers et des matières premières sur le territoire de l'une des usines de vêtements françaises.

Ainsi, dans un premier temps, le transport ferroviaire électrique était utilisé dans les entreprises industrielles et pour le transport de passagers à l'intérieur de la ville (lignes de tramway). Cependant, après seulement quelques années, le trafic sur la route Likterfelzh - Berlin s'ouvre. La cérémonie d'inauguration a eu lieu le 16 mai 1881.

Électrification des chemins de fer en Russie soviétique et en URSS

Dans la Russie tsariste, l'attention voulue n'a pas été accordée au développement du chemin de fer électriquele transport. Des lignes de tramway ont été construites dans les grandes villes. Les principales lignes de chemin de fer reliant les plus grandes villes de l'empire n'étaient pas électrifiées. En 1880, un scientifique du nom de Pirotsky a réussi à déplacer un lourd wagon de chemin de fer de sa place à l'aide de l'électricité. Mais cette expérience n'intéressait personne. Ce n'est qu'avec l'avènement du pouvoir soviétique qu'a commencé une discussion sur les perspectives de développement de cette industrie. À cette époque, les locomotives électriques étaient activement introduites dans la plupart des pays du monde. Les chemins de fer électrifiés étaient tout simplement vitaux pour se développer. Déjà en 1921, un plan stratégique pour l'électrification de tous les territoires du pays a été approuvé. Conformément au plan annoncé, le réseau de liaison des chemins de fer électrifiés devait s'étendre sur les autoroutes les plus importantes qui relient les grandes régions industrielles et les villes.

Déjà en 1926, un tronçon de vingt kilomètres de la route avec un réseau électrique de contact a été mis en service. Il reliait la capitale de la RSS d'Azerbaïdjan aux champs pétrolifères de Surakhani. Dans cette section, un courant continu de 1200 volts a été utilisé. 1929 a été marquée par le lancement solennel du premier train électrique de Moscou à Mytishchi. Ces événements ont marqué, sans exagération, le début d'une nouvelle ère dans l'histoire du développement et de l'industrialisation de notre pays.

Après quelques décennies, le courant alternatif vient remplacer le courant constant. Le 19 décembre 1955, la section Mikhailov-Ozherelye du chemin de fer a été mise en service. Sa longueur est de 85 kilomètres. Les locomotives de cette section étaient alimentées en courant alternatiffréquence industrielle (50 Hertz) avec une tension de 22 000 volts. Un an plus tard, les lignes électriques de contact ont été prolongées jusqu'à la station Pavelets 1. Ainsi, la longueur totale de cette route était d'environ 140 kilomètres.

Informations générales sur le chemin de fer russe

Le chemin de fer de la Fédération de Russie est un organisme énorme. Il est divisé en 17 départements distincts. Selon les dernières données, la longueur totale des routes exploitées atteint 86 000 kilomètres. Dans le même temps, la longueur des voies ferrées électrifiées représente un peu plus de la moitié de cette valeur (51 %). Tous les pays ne peuvent pas se vanter d'avoir un tel indicateur. Il convient de noter que la part des chemins de fer électrifiés en Russie représente plus de quatre-vingts pour cent du trafic total de marchandises et de passagers. C'est tout à fait compréhensible. Après tout, tout d'abord, les autoroutes de transport très chargées sont électrifiées. De plus, l'électrification des routes peu fréquentées n'est pas économiquement viable et entraînera des pertes. De tels indicateurs ne peuvent être atteints que grâce au travail uni de tout le peuple. En même temps, il est nécessaire d'avoir une ingénierie mécanique et une lutherie très développées, une industrie électrique développée et un potentiel scientifique.

La longueur totale des sections électrifiées du chemin de fer dans notre pays est d'environ 43 000 kilomètres. Dans le même temps, 18 000 kilomètres sont alimentés en courant continu. En conséquence, les 25 000 kilomètres restants sont parcourus en courant alternatif.

Avantages de l'électrification

Dans le contexte d'un grand nombre d'avantages et d'inconvénients des chemins de fer électrifiés, tous les inconvénients sont tout simplement perdus. Premièrement, la quantité d'émissions nocives est bien inférieure à celle des locomotives diesel. Cela a un effet positif sur l'environnement. Deuxièmement, l'efficacité d'une locomotive électrique est beaucoup plus élevée. Ainsi, le coût du transport des marchandises est réduit.

Entre autres choses, les chemins de fer électrifiés résolvent le problème de l'approvisionnement en électricité des entreprises industrielles et des agglomérations situées le long de la voie ferrée et non loin de celle-ci. Selon les statistiques de 1975, plus de la moitié de l'électricité totale du réseau de contact des chemins de fer de l'URSS a été consacrée à l'alimentation électrique de ces installations qui ne sont pas incluses dans l'infrastructure de transport.

Et ceci n'est pas une liste exhaustive des avantages. Il faut également dire que le chemin de fer électrifié a une capacité, une fiabilité et une fiabilité bien supérieures et vous permet de créer des conditions confortables pour le transport de passagers.

Postes de traction: concepts généraux

Si nous simplifions au minimum, alors la sous-station de traction peut être définie comme suit: une installation destinée à la distribution et à la conversion de l'électricité. En d'autres termes, le poste de traction est un transformateur abaisseur. Si la locomotive fonctionne au courant continu, la sous-station agit comme un redresseur. Pour les réseauxroutes électrifiées en courant alternatif, il est nécessaire d'équiper des sous-stations de traction à une distance de 50 à 80 kilomètres sur toute la section de la voie. Le passage au courant continu nécessite la construction de sous-stations tous les 15-20 kilomètres. Dans certains cas exceptionnels, cette distance peut être réduite à 5 kilomètres (sur autoroutes particulièrement fréquentées).

Le métro utilise un type particulier de sous-stations de traction. Les appareils de ce type ne convertissent pas le courant alternatif en courant continu, mais seulement abaissent la tension continue.

Conception de blocs de sous-stations de traction

Les sous-stations de traction sont un complexe de cellules, de panneaux et d'armoires. Ces éléments sont montés sur des châssis et reliés par un réseau de fils (à la fois de puissance et de commande).

Il existe deux types de blocs. Dans certains blocs, tous les éléments sont montés sur un châssis, dans d'autres, chaque élément est placé dans un conteneur étanche. Les blocs du premier type sont destinés à être installés dans des bâtiments. Des blocs du deuxième type sont installés le long de la ligne de chemin de fer à ciel ouvert.

Réseau de contact

Le réseau de contact est une structure d'ingénierie très complexe. Il comprend de nombreux éléments: le fil lui-même, le câble (porteur), les poteaux de transmission de puissance, les traverses rigides et souples… Des exigences très strictes sont imposées à la suspension. S'il ne leur correspond pas, le courant sera prélevé par intermittence, ce qui ne permettra pas à la locomotive de fonctionner en mode normal et pourra conduire à une urgence. Hauteur et force de tension strictement réglementéesfils, courbure maximale autorisée, portées, etc. Dans notre pays, les locomotives fonctionnent à la fois en courant continu et en courant alternatif. Ceci, bien sûr, complique quelque peu l'alimentation électrique des chemins de fer électrifiés. Chacun de ces systèmes a ses propres avantages et inconvénients.

Construction d'une caténaire simple

En fait, une suspension à simple contact est un fil attaché à des supports. La distance entre ces supports est généralement de 30 à 40 mètres. Une telle conception n'est acceptable que sur les sections de routes où la circulation à grande vitesse n'est pas autorisée (ponts, tunnels), ainsi que sur les lignes électriques de trolleybus et de tramway.

Avantages du réseau de contact à courant continu

Par rapport au réseau de contact sur courant alternatif, le réseau de contact sur courant continu présente de nombreux avantages. Parmi eux, il faut surtout annuler la possibilité de l'utiliser pour des locomotives de conception relativement simple et de faible poids. De plus, dans de tels systèmes, il n'y a aucune influence de la tension appliquée au réseau de contact. L'avantage le plus important est le niveau de sécurité de fonctionnement plus élevé par rapport aux systèmes à courant alternatif.

Inconvénients du réseau de contact DC

Le principal inconvénient de ces systèmes d'alimentation électrique pour les chemins de fer électrifiés est leur coût élevé. Après tout, leur construction nécessite une suspension plus complexe et coûteuse. Fil de traction en cuivrea une section transversale beaucoup plus grande, ce qui augmente également considérablement le coût du projet. Un inconvénient important est la distance plutôt insignifiante entre les sous-stations de traction sur les voies ferrées électrifiées par rapport aux réseaux de contact sur courant alternatif. En moyenne, elle varie de 15 (dans les zones à trafic ferroviaire maximal) à 20 kilomètres. Entre autres choses, les courants continus provoquent l'émergence de courants dits vagabonds, qui entraînent l'apparition et la destruction rapide par corrosion des structures et des supports en acier.

Exigences de formation pour le personnel chargé de l'entretien des systèmes d'alimentation électrique

Avant qu'un travailleur soit autorisé à réparer et à entretenir les lignes de transmission d'un chemin de fer électrifié, il doit suivre une formation spéciale. Et cela s'applique non seulement aux personnes qui travaillent directement avec la partie électrique, mais aussi aux serruriers et installateurs qui entretiennent l'ensemble de la structure des lignes de transmission et de leurs supports. Tout le personnel est tenu de passer un test de connaissances et de confirmer son niveau de qualification.

Conclusion

L'avènement des chemins de fer électrifiés a marqué la croissance rapide de l'industrie en raison de l'intensification du trafic et de l'augmentation du chiffre d'affaires du fret. Il est devenu possible d'augmenter considérablement la masse de marchandises transportées par une locomotive.

De plus, cela a résolu un certain nombre de problèmes. Ainsi, les locomotives diesel conventionnelles échouent souvent à basse température. La locomotive électrique fonctionne de manière fiable dans toutes les conditions météorologiques. Ceci, à son tour, a créé les conditions préalables au développement actif des régions du nord et de l'Extrême-Orient de notre pays.