Тяговые подстанции. Особенности устройства верхнего строения пути на электрифицированных линиях.

Виды связи на железнодорожном транспорте. Классификация и назначение.

Схема электроснабжения и комплекс устройств. Системы тока.

Система электроснабжения представляет собой единую электрическую сеть, которая состоит из внешних систем (электростанции, линии электропередач, районные трансформаторные подстанции) и сооружений, находящихся непосредственно в системе МГТС (тяговые подстанции, контактная сеть с питающими и отсасывающими линиями).

Рассмотрим схему электроснабжения (рис. 1).

Электрическая энергия, вырабатываемая генераторами электростанции 1, поступает на повышающую трансформаторную подстанцию 2 и далее по линиям электропередачи высокого напряжения и передается на тяговые подстанции 4, расположенные вдоль железной дороги. На тяговых подстанциях трехфазный переменный ток преобразуется в ток нужного рода и определенного напряжения для питания устройств электрической тяги и районных потребителей. Питание электровозов осуществляется от контактной сети 7 через токоприемники (пантографы).

Рельсовая сеть 8 является вторым проводом тяговой сети. Контактная сеть 7 и рельсовая сеть 8, питающие 5 и отсасывающие 6 линии образуют тяговую часть системы электроснабжения.

 
 

Тяговые подстанции на электрифицированных дорогах постоянного тока выполняют две основные функции - понижают напряжение подводимого трехфазного тока и преобразуют его в постоянный ток. Тяговые подстанции на электрифицированных железных дорогах, работающих на однофазном переменном токе промышленной частоты, являются по существу трансформаторными подстанциями, понижающими напряжение с 110…..220 до 25 кВ.

Рис.1 Схема электроснабжения электрифицированных железных дорог

Контактная сеть (рис.2) предназначена для подачи электрической энергии от тяговой подстанции к электроподвижному составу и представляет собой совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электроподвижного состава.

 

Рис.2. Контактная сеть:

1 - опора; 2 — тяга: 3 - консоль; i - изолятор;

5 - несущий трос; 6 -контактный провод; 7- струны; 8 - фиксатор; 9 - изолятор

На электростанциях вырабатывается трехфазный переменный ток частотой 50 Гц и напряжением до 21 кВ. Часть электроэнергии передается потребителям по линиям электропередачи на генераторном напряжении. Другая часть поступает на расположенную рядом повышающую трансформаторную подстанцию и далее передается на большие расстояния. Вблизи мест потребления электроэнергии, напряжение на трансформаторных подстанциях понижают и ток подают в районные сети высокого напряжения (110-220 кВ). К этим сетям наряду с другими потребителями подключены также и тяговые подстанции.

На железных дорогах стран СНГ и Балтии применяют две системы электрической тяги: постоянного тока с напряжением в тяговой сети 3 кВ и однофазного переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 25 кВ.

Для надежной работы и удобства обслуживания контактную сеть делят на отдельные участки (секции) с помощью воздушных промежутков и нейтральных вставок, а также секционных и врезных изоляторов. В отдельные секции выделяют перегоны и станции.

В настоящее время на дорогах СНГ и Балтии электрифицировано более 55 тыс. км, в том числе в РФ - 39 тыс. км. В Швейцарии все железнодорожные линии электрифицированы; в Швеции железные дороги с электрической тягой составляют 60%, в Италии - 50%, в Японии и Германии - более 30%, Чехии, Словакии и Румынии - около 25%; в Великобритании и Венгрии - более 20%, в Алжире, Заире, Индии, Бразилии и Чили - 10...11%.

До 1955 г. электрификация железных дорог СНГ и Балтии осуществлялась на постоянном токе, а после 1955 г. - на переменном токе. Переход с постоянного на переменный ток обеспечил снижение удельного расхода цветных металлов из-за уменьшения площади сечения проводов, расходов на содержание тяговых подстанций (расстояния увеличиваются с 5... 20 км до 10...80 км). В конце 70-х г. г. была введена на участке Вязьма - Орша новая система электроснабжения 2x25 кВ на переменном токе, которая позволила увеличить расстояние между тяговыми подстанциями до 80...100 км, обеспечить стабилизацию уровня напряжения в контактной сети, значительно снизить электромагнитное влияние электрической тяги на устройства связи.

Железнодорожный транспорт потребляет около 8% электроэнергии, вырабатываемой в стране. В основном ее расходуют на тягу поездов и частично - на питание не тяговых потребителей (депо, станций, мастерских и др.).

В этой связи важным резервом снижения расхода электроэнергии является ее рекуперация. Рекуперация электроэнергии (от лат. recuperation - получение вновь, возвращение) - это возвращение части электроэнергии, расходуемой при движении поезда на спусках для повторного использования при тяге. В основе рекуперации лежит обратимость электрических машин - способность работать как в режиме электродвигателя, так и в режиме генератора

Стыкование линий, электрифицированных на постоянном и переменном токе, осуществляют по контактной сети, на специально оборудованных железнодорожных станциях стыкования или используют электровозы двойного питания, которые работают и на постоянном, и на переменном токе.

 

 

Для руководства движением поездов и работой линейных подразделений железные дороги оборудованы проводной (телефон, телеграф) и беспроводной(радио- и радиорелейной) связью. К проводной связи относят следующие ее виды:

местная - для служебных переговоров работников различных служб, находящихся в одном пункте;

постанционная - для связи работников станций участка между собой;

дорожная- для связи работников управления дороги с отделениями дорог и крупными станциями, а также последних между собой;

магистральная- для связи МГТС с управлениями железных дорог и дорог между собой;

поездная диспетчерская - для служебных переговоров поездного диспетчера с дежурными по станциям своего участка;

поездная межстанционная - для служебных переговоров- дежурных смежных станций по вопросам движения поездов;

перегонная - для служебных переговоров руководителей путевых работ, электромехаников СЦБ и контактной сети, находящихся на перегоне, с дежурными по станциям, ограничивающим данный перегон;

линейно-путевая - для переговоров работников дистанции пути по вопросам содержания и ремонта устройств и сооружений;

энергодиспетчерская- для служебных переговоров энергодиспетчера с тяговыми подстанциями, дистанциями контактной сети и постами секционирования;

стрелочная - для служебных переговоров дежурного по станции со стрелочными постами и исполнительными постами централизации;

диспетчерская внутристанционная - для служебных переговоров маневрового диспетчера со станционными работниками;

связь электромехаников - для переговоров работников дистанций сигнализации и связи с линейными электромеханиками на участках с диспетчерской централизацией, автоблокировкой и интенсивным движением поездов;

вагонораспорядительная диспетчерская - для переговоров диспетчера-вагонораспорядителя с причастными оперативными работниками линейных предприятий дороги;

дорожная распорядительная - для служебных переговоров дежурного по распорядительному отделу службы перевозок дороги с дежурными по отделениям, станциям;

информационная - для заблаговременной передачи на сортировочные станции, в информационные центры отделений и управления дороги сведений о поездах (номера вагонов и т.д.);

связь совещаний:магистральная - для проведения совещаний руководством МГТС со всеми или некоторыми управлениями дорог; дорожная - руководящими работниками управлений дорог с отделениями и крупными станциями и отделенческая - руководством отделений железной дороги со станциями;

оргсвязь- для передачи регулярной информации о продвижении поездов, локомотивов, вагонов и т.п. в вычислительный центр дороги для решения задач по управлению перевозочным процессом.

Основной технологической радиосвязью является:

поездная(предназначена для обеспечения непрерывной двусторонней связи поездного диспетчера и дежурного по станции с машинистами локомотивов, следующих с поездами на участке, а также машинистов между собой),

станционная (для обеспечения переговоров станционного диспетчера (дежурного по станции, составителя поездов) с машинистами маневровых и горочных локомотивов;

ремонтная (предназначенная для оперативного управления проведением ремонтных работ).

Радиорелейнаясвязь служит для одновременной передачи большого числа телефонных разговоров и телевизионных передач.

На железнодорожном транспорте используется телевидение для передачи изображений при обзоре сортировочных станций, пассажирских платформ, переездов, контейнерных площадок; для дистанционного наблюдения за экипировкой локомотивов, проверки прибытия поездов на станцию в полном составе; при списывании и передаче информации в центры о прибывающем составе; для проверки размещения подвижного состава в границах предельных столбиков и т.д.

 

Хозяйство электроснабжения, эксплуатационные расходы которого составляют около 2,3% от общих издержек железнодорожного транспорта, обеспечивает перевозочную работу электрифицированных железнодорожных линий за счет исправного содержания устройств электроснабжения в соответствии с техническими требованиями. Основными производственными единицами, в ведении которых находятся тяговые подстанции, контактная сеть, мастерские и др.. являются участки энергоснабжения, которые обслуживают 150-250 км линий при постоянном токе или 200-300 км - при переменном токе.

Тяговые подстанции в зависимости от способа управления подразделяют на подстанции с ручным управлением (то есть эксплуатационным персоналом) и подстанции с автоматическим централизованным телеуправлением. На телеуправление тяговыми подстанциями переведено более 30 тыс.км электрифицированных линий.

Контактную сеть в пределах участков энергоснабжения делят на дистанции протяженностью 30...50 км эксплуатационной длины. Работники дистанции проверяют состояние контактной сети, проводят предупредительные меры. восстанавливают и ремонтируют сеть. При этом около 80% работ выполняется без снятия напряжения и перерыва движения поездов.