Électrification chemins de fer
Électrification ferroviaire- un ensemble d'activités réalisées sur un tronçon ferroviaire pour permettre d'y utiliser du matériel roulant électrique : locomotives électriques, tronçons électriques ou trains électriques.
Les locomotives électriques sont utilisées pour tirer des trains sur des tronçons électrifiés des voies ferrées. Des tronçons électriques ou des trains électriques sont utilisés comme transport de banlieue.
Systèmes d'électrification
Les systèmes d'électrification peuvent être classés :
- par type de conducteurs :
- avec caténaire
- avec rail de contact
- par tension
- par type de courant :
- CA
- fréquence actuelle
- nombre de phases
- CA
Généralement, un courant continu (=) ou alternatif monophasé (~) est utilisé. Dans ce cas, la voie ferrée fait office de conducteur.
L'utilisation du courant triphasé nécessite la suspension d'au moins deux fils de contact, qui ne doivent en aucun cas se toucher (comme un trolleybus), ce système n'a donc pas pris racine, principalement en raison de la complexité de la collecte de courant à grande vitesse.
Lors de l’utilisation du courant continu, la tension du réseau est maintenue suffisamment basse pour allumer directement les moteurs électriques. Lors de l'utilisation CA choisissez bien plus haute tension, puisque la tension d'une locomotive électrique peut être facilement réduite à l'aide d'un transformateur.
Système CC
Dans ce système, les moteurs de traction à courant continu sont alimentés directement depuis le réseau de contacts. La régulation s'effectue en connectant des résistances, en réorganisant les moteurs et en affaiblissant l'excitation. DANS dernières décennies La régulation par impulsions a commencé à se généraliser, permettant d'éviter les pertes d'énergie dans les résistances.
Les moteurs électriques auxiliaires (entraînement d'un compresseur, de ventilateurs, etc.) sont généralement également alimentés directement à partir du réseau de contacts, ils sont donc très volumineux et lourds. Dans certains cas, des convertisseurs rotatifs ou statiques sont utilisés pour les alimenter (par exemple, sur les trains électriques ER2T, ED4M, ET2M, on utilise un moteur-générateur qui convertit D.C. 3000 V triphasé 220 V 50 Hz).
Sur Chemins de fer de Russie et les pays de l'ancien Union soviétique zones électrifiées par Système CC, maintenant ils utilisent principalement une tension = 3000 V (dans les anciennes sections - = 1500 V). Au début des années 70 en URSS, des recherches pratiques ont été menées sur le chemin de fer transcaucasien avec la possibilité d'une électrification en courant continu avec une tension de = 6 000 V, mais plus tard, tous les nouveaux tronçons ont été électrifiés en courant alternatif d'une tension plus élevée.
Simplicité de l'équipement électrique sur la locomotive, faible densité spécifique et sa haute efficacité ont conduit à l'utilisation généralisée de ce système dans première périodeélectrification.
L'inconvénient de ce système est la tension relativement basse du réseau de contacts, donc plus de courant est nécessaire pour transmettre la même puissance par rapport aux systèmes à tension plus élevée. Cela force :
- utiliser une section totale plus grande de fils de contact et de câbles d'alimentation ;
- augmenter la surface de contact avec le pantographe d'une locomotive électrique en augmentant le nombre de fils du réseau aérien de contact à 2 voire 3 (par exemple, dans les pentes) ;
- réduire les distances entre les sous-stations de traction pour minimiser les pertes de courant dans les fils, ce qui entraîne en outre une augmentation du coût de l'électrification elle-même et de la maintenance du système (bien que les sous-stations soient automatisées, elles nécessitent une maintenance). La distance entre les sous-stations dans les zones fortement chargées, notamment dans des conditions de montagne difficiles, peut n'être que de quelques kilomètres.
Les tramways et trolleybus utilisent une tension constante = 550 (600) V, le métro = 750 (825) V.
Système AC à fréquence réduite
Dans un numéro Pays européens(Allemagne, Suisse, etc.) on utilise un système à courant alternatif monophasé de 15 kV 16⅔ Hz, et aux USA sur les anciennes lignes 11 kV 25 Hz. La fréquence réduite permet l'utilisation de moteurs AC à balais. Les moteurs sont alimentés par l'enroulement secondaire du transformateur sans aucun convertisseur. Les moteurs électriques auxiliaires (pour compresseurs, ventilateurs, etc.) sont également généralement des moteurs à collecteur, alimentés par un enroulement séparé du transformateur.
L'inconvénient du système est la nécessité de convertir la fréquence actuelle dans les sous-stations ou de construire des centrales électriques séparées pour les chemins de fer.
Système CA à fréquence d'alimentation
L'utilisation du courant à fréquence industrielle est la plus économique, mais sa mise en œuvre s'est heurtée à de nombreuses difficultés. Au début, ils utilisaient des moteurs à courant alternatif à collecteur, des moteurs-générateurs de conversion (un moteur électrique synchrone monophasé plus un générateur de traction à courant continu, à partir duquel fonctionnaient les moteurs de traction à courant continu) et des convertisseurs de fréquence rotatifs (fournissant du courant pour les moteurs de traction asynchrones). Les moteurs électriques à collecteur fonctionnaient mal avec le courant de fréquence industrielle et les convertisseurs rotatifs étaient trop lourds et peu rentables.
Le système de courant monophasé à fréquence industrielle (25 kV 50 Hz) n'a commencé à être largement utilisé qu'après la création en France dans les années 1950 de locomotives électriques équipées de redresseurs statiques au mercure (ignitrons ; plus tard, ils ont été remplacés par des redresseurs au silicium plus modernes - pour raisons environnementales et économiques) ; puis ce système s'est étendu à de nombreux autres pays (dont l'URSS).
Lors du redressement d'un courant monophasé, le résultat n'est pas un courant continu, mais un courant pulsé, c'est pourquoi des moteurs à courant pulsé spéciaux sont utilisés et le circuit contient des réacteurs de lissage (starter) qui réduisent les ondulations de courant et des résistances d'atténuation d'excitation constante connectées en parallèlement aux enroulements d'excitation des moteurs et faisant passer la composante alternative du courant pulsé, ce qui ne fait que provoquer un échauffement inutile de l'enroulement.
Pour entraîner les machines auxiliaires, on utilise soit des moteurs à courant pulsé, alimentés par un enroulement séparé du transformateur (propre enroulement) via un redresseur, soit des moteurs électriques asynchrones industriels, alimentés par un répartiteur de phase (ce schéma était courant sur les locomotives électriques françaises et américaines , et d'eux ont été transférés aux soviétiques ) ou des condensateurs déphaseurs (utilisés notamment sur les locomotives électriques russes VL65, EP1, 2ES5K).
Les inconvénients du système sont des interférences électromagnétiques importantes pour les lignes de communication, ainsi qu'une charge inégale sur les phases du système d'alimentation externe. Pour augmenter l'uniformité des charges de phase dans le réseau de contacts, des sections avec différentes phases alternent ; Entre eux sont disposés des inserts neutres - des tronçons courts, longs de plusieurs centaines de mètres, du réseau de contact, que le matériel roulant traverse moteurs éteints, par inertie. Ils sont fabriqués de manière à ce que le pantographe ne comble pas l'écart entre les sections sous haute tension linéaire (phase à phase) au moment de la transition d'un fil à l'autre. Lors de l'arrêt sur l'insert neutre, une tension peut lui être fournie depuis la section avant du réseau de contacts.
Chemins de fer russes et les pays de l'ex-Union soviétique, électrifiés par Système de climatisation utiliser tension ~25kV(c'est-à-dire ~25 000 V) fréquence 50 Hz.
Connexion des systèmes d'alimentation électrique
Locomotives électriques de différents systèmes actuels à la station d'accueil
Locomotive électrique bi-système VL82M
La variété des systèmes d'alimentation électrique a fait apparaître des points de connexion (systèmes de courant, systèmes de tension, systèmes de fréquence de courant). Dans le même temps, plusieurs options se sont présentées pour résoudre le problème de l'organisation du trafic via ces points. 3 grandes orientations se sont dégagées.
Réseau ferroviaire Fédération de Russie assez vaste. Il se compose de plusieurs tronçons d'autoroutes appartenant à l'OJSC des chemins de fer russes. De plus, toutes les routes régionales sont officiellement des succursales de JSC Russian Railways, tandis que l'entreprise elle-même agit en tant que monopole en Russie :
La route traverse le territoire des régions d'Irkoutsk et de Chita et les républiques de Bouriatie et de Sakha-Yakoutie. La longueur de l'autoroute est de 3 848 km.
La route suit deux directions latitudinales parallèles : Moscou - Nijni Novgorod- Kirov et Moscou - Kazan - Ekaterinbourg, reliés par des routes. La route relie le centre, le nord-ouest et Régions du Nord La Russie avec la région de la Volga, l'Oural et la Sibérie. Route Gorki frontières ferroviaires : Moscou (rue Petushki et Cherusti), Sverdlovsk (rue Cheptsa, Druzhinino), Nord (rue Novki, Susolovka, Svecha), Kuibyshevskaya (rue Krasny Uzel, Tsilna). La longueur totale aménagée de la route est de 12 066 km. Longueur du principal voies ferrées- 7987 km.
Le chemin de fer traverse le territoire de cinq entités constitutives de la Fédération de Russie - Primorsky et Territoire de Khabarovsk, Amour et juif régions autonomes, République de Sakha (Yakoutie). Sa zone de service comprend également les régions de Magadan, Sakhaline, Kamtchatka et Tchoukotka, soit plus de 40 % du territoire de la Russie. Longueur opérationnelle - 5986 km.
Le chemin de fer Trans-Baïkal circule dans le sud-est de la Russie, sur tout le territoire Territoire Trans-Baïkal et la région de l'Amour, est située près de la frontière de la République populaire de Chine et possède le seul passage ferroviaire frontalier terrestre direct en Russie via la gare de Zabaikalsk. Longueur opérationnelle - 3370 km.
Le chemin de fer de Sibérie occidentale traverse les territoires d'Omsk, Novossibirsk, Kemerovo, Régions de Tomsk, Territoire de l'Altaï et en partie la République du Kazakhstan. La longueur développée des voies principales de l'autoroute est de 8 986 km, la longueur opérationnelle est de 5 602 km.
La route fonctionne dans des conditions géopolitiques particulières. Il traverse Kaliningrad chemin le plus court du centre de la Russie vers les pays Europe occidentale. La route n'a pas frontières communes avec les chemins de fer russes. La longueur totale de l'autoroute est de 1 100 km, la longueur des routes principales est supérieure à 900 kilomètres.
L'autoroute traverse quatre grandes régions - région de Kemerovo, Khakassie, Région d'Irkoutsk Et Région de Krasnoïarsk, reliant les chemins de fer transsibériens et sud-sibériens. Au sens figuré, c'est un pont entre partie européenne La Russie, c'est Extrême Orient et l'Asie. La longueur opérationnelle de la route de Krasnoïarsk est de 3 160 km. Longueur totale- 4544 kilomètres.
Le chemin de fer s'étend de la région de Moscou jusqu'aux contreforts de l'Oural, reliant le centre et l'ouest de la Fédération de Russie aux grandes régions socio-économiques de l'Oural, de la Sibérie, du Kazakhstan et du Kazakhstan. Asie centrale. La route se compose de deux presque lignes parallèles, allant d'Ouest en Est : Kustarevka - Inza - Oulianovsk et Riazhsk - Samara, qui sont reliées à la gare de Chishmy, formant une ligne à double voie se terminant aux embranchements Montagnes de l'Oural. Les deux autres lignes de la route Ruzaevka - Penza - Rtishchevo et Oulianovsk - Syzran - Saratov s'étendent du nord au sud.
Dans ses frontières actuelles, le chemin de fer de Moscou a été organisé en 1959 à la suite de l'unification totale et partielle de six routes : Moscou-Ryazan, Moscou-Koursk-Donbass, Moscou-Okruzhnaya, Moscou-Kiev, Kalinin et Nord. La longueur déployée est de 13 000 km, la longueur opérationnelle est de 8 800 km.
La ligne principale Oktyabrskaya traverse le territoire de onze entités constitutives de la Fédération de Russie - Leningrad, Pskov, Novgorod, Vologda, Mourmansk, Tver, Moscou, Régions de Iaroslavl, les villes de Moscou et de Saint-Pétersbourg et la République de Carélie. Longueur opérationnelle - 10143 km.
Le chemin de fer Volga (Ryazan-Oural) est situé au sud-est de la partie européenne de la Russie, dans la région de la Basse Volga et du cours moyen du Don et couvre les territoires de Saratov, Volgograd et Régions d'Astrakhan, ainsi que plusieurs stations situées à Rostovskaya, Régions de Samara et le Kazakhstan. La longueur de la route est de 4191 km.
L'autoroute relie les parties européenne et asiatique de la Russie, s'étend sur mille cinq cents kilomètres d'ouest en est et traverse en direction du nord. cercle polaire arctique. Traverse Nijni Tagil, Perm, Ekaterinbourg, Surgut, Tioumen. Sert également Khanty-Mansi et Yamalo-Nenets okrugs autonomes. Longueur opérationnelle - 7154 km. La longueur déployée est de 13 853 km.
L'autoroute prend sa source au centre de la Russie et s'étend jusqu'au nord du pays. La plupart La canalisation principale du Nord est exploitée dans les conditions difficiles du Grand Nord et de l'Arctique. La longueur dépliée est de 8 500 kilomètres.
Dans la zone de service de la route, il y a 11 entités constitutives de la Fédération de Russie du Sud district fédéral, elle borde directement l'Ukraine, la Géorgie et l'Azerbaïdjan. La longueur opérationnelle de l'autoroute est de 6 358 km.
Le chemin de fer du Sud-Est occupe position centrale le long du réseau ferroviaire et relie les régions de l'Est et de l'Oural au Centre, ainsi que les régions du Nord, du Nord-Ouest et du Centre avec Caucase du Nord, l'Ukraine et les États de Transcaucasie. La route du sud-est borde les chemins de fer de Moscou, de Kuibyshev, du Caucase du Nord et du sud de l'Ukraine. Longueur opérationnelle - 4189 km.
Le chemin de fer du sud de l'Oural est situé dans deux parties du monde : à la jonction de l'Europe et de l'Asie. Il comprend les succursales de Chelyabinsk, Kurgan, Orenburg et Kartalinsk. Plusieurs lignes ferroviaires principales traversent le territoire du Kazakhstan. La route du sud-est borde les chemins de fer de Moscou, de Kuibyshev, du Caucase du Nord et du sud de l'Ukraine. Longueur opérationnelle - 4189 km. La longueur développée est de plus de 8 000 km.
L'une des caractéristiques du transport ferroviaire en Russie est la forte proportion de routes électrifiées. En termes de longueur d'autoroutes électrifiées à la fin de 2014, la Russie se classe au premier rang mondial - 43,4 mille km (2e place en Chine - 38,5 mille km) - environ la moitié des routes usage public. Eh bien, le fait que de nombreuses autoroutes soient électrifiées n'est généralement un secret pour personne, mais le fait que les réseaux de contact utilisent des courants diverses sortes beaucoup le découvriront avec surprise. C'est néanmoins un fait : les réseaux de contacts utilisent soit des courant électrique tension nominale 3 kV ou courant alternatif monophasé de fréquence industrielle 50 Hz, tension nominale 25 kV. J'en parle moi-même pendant longtemps Je n'y ai pas pensé - je l'ai découvert lorsque j'ai reçu le troisième groupe de sécurité électrique (travailler dans un bureau associé aux chemins de fer russes m'a obligé d'une manière ou d'une autre à approfondir et à comprendre). Eh bien, en général, j'ai longtemps pris ce fait (« il y a un 3 kV constant, il y a un 25 kV / 50 Hz variable ») pour acquis - « parce que c'est ainsi que cela a été accepté historiquement ». Mais depuis un certain temps, je voulais encore approfondir la question et comprendre d'une manière ou d'une autre pourquoi il en est réellement ainsi.
Je veux faire une réservation tout de suite - je n'approfondirai pas très profondément la physique de l'alimentation électrique, me limitant à quelques-unes dans des phrases générales et quelque part délibérément exagéré. Parfois, les gens me disent que je simplifie, mais les experts lisent et comprennent que « tout ne va pas ». J'en suis conscient, mais les spécialistes savent déjà ce que j'écris et ce à quoi je pense - et il est peu probable qu'ils apprennent quelque chose de nouveau par eux-mêmes.
Donc, en fait, il faut commencer par le fait que pour la première fois l'utilisation de l'électricité comme source d'énergie pour la traction des trains a été démontrée lors d'une exposition industrielle à Berlin en 1879, où un modèle de chemin de fer électrique a été présenté. Un train composé d'une locomotive de 2,2 kW et de trois wagons pouvant accueillir chacun jusqu'à 6 passagers, circulait sur un tronçon de moins de 300 m de long à une vitesse de 7 km/h. Les créateurs du nouveau type de traction étaient le célèbre scientifique, inventeur et industriel allemand Ernst Werner von Siemens (1816-1892) et l'ingénieur Halske. Au début du XXe siècle, l’efficacité de la traction électrique ne faisait aucun doute. DANS à court terme Plusieurs projets d'électrification ferroviaire ont été mis en œuvre dans différents pays. Dans un premier temps, l'électrification a été utilisée dans les zones montagneuses sur des lignes à profil épais, avec un grand nombre tunnels, ainsi que dans les zones périurbaines, c'est-à-dire dans les domaines où les avantages de la traction électrique étaient évidents.
Le premier chemin de fer électrifié d'URSS a été inauguré le 6 juillet 1926 sur le tronçon Bakou - Sabunchi - Surakhani
Il existe ainsi deux principaux domaines d’application de l’électrification : le trafic suburbain et les autoroutes de montagne. Je voudrais parler séparément du trafic suburbain (l'essence des trains électriques), mais maintenant il faut seulement noter que c'est le trafic ferroviaire suburbain en termes d'électrification qui était une priorité en URSS (en Empire russe Nous n'avons pas eu le temps de mener à bien ce projet - le premier nous a gêné guerre mondiale et révolution), en URSS, ils l'ont repris à grande échelle (ici le plan GOELRO, bien sûr, y a grandement contribué) - les trains électriques ont commencé à être remplacés trains de banlieue alimenté à la vapeur.
Le système d'alimentation électrique était un système à courant continu avec une tension nominale de 1 500 V. Le système à courant continu a été choisi car le courant alternatif monophasé nécessiterait des voitures à moteur plus lourdes et plus coûteuses en raison de la nécessité d'y installer des transformateurs. De plus, les moteurs de traction à courant continu possèdent, entre autres, conditions égales couple plus élevé et plus adapté au démarrage par rapport aux moteurs monophasés. Ceci est particulièrement important pour les automobiles circulant dans les zones suburbaines avec un grand nombre points d'arrêt où une forte accélération est requise au démarrage. La tension de 1 500 V a été choisie car le réseau de contacts nécessite beaucoup moins de cuivre que le système 600-800 V (utilisé pour l'électrification des tramways-trolleybus). Dans le même temps, il est devenu possible de créer un équipement électrique fiable pour une automobile, sur lequel on ne pouvait alors pas compter avec une tension de 3000 V (les premières lignes de banlieue électrifiées avec un courant continu de 3000 V ne sont apparues qu'en 1937). , mais plus tard, toutes les lignes déjà construites ont été transférées à cette tension) .
Trains électriques S - la première famille de trains soviétiques, produits depuis 1929
Parallèlement au développement du trafic suburbain en 1932-1933. la traction électrique a été introduite sur la voie ferrée principale Khashuri-Zestafoni (63 km) au difficile col de Suram. Ici, contrairement à Moscou et Bakou, la traction électrique était utilisée pour le transport de marchandises et de passagers. Pour la première fois, des locomotives électriques ont commencé à fonctionner sur les lignes ferroviaires de l'URSS (en fait, selon le lieu d'application, elles ont commencé à être appelées « locomotives électriques Suram » ou « ou locomotives électriques de type Suram ») :
locomotive électrique S (Suramsky) - le fondateur du groupe de locomotives électriques Suram construites par les Américains General Electric pour l'URSS
La principale caractéristique de toutes les locomotives électriques du type Suram était la présence de plates-formes de transition aux extrémités de la carrosserie, qui, selon les normes en vigueur à l'époque, étaient obligatoires pour toutes les locomotives électriques dotées d'équipements électriques pour travailler sous CME. La partie équipage de la locomotive est constituée de deux bogies articulés à trois essieux ( formule axiale 0- 3 0 -0 + 0-3 0 -0). Carrosserie avec un châssis principal porteur. La suspension à ressort s'effectue principalement sur des ressorts à lames. La suspension du moteur de traction est à support axial.
locomotive électrique S S (Suramsky Soviet) - la première locomotive électrique à courant continu construite en URSS sous licence de GE
Et c'est ce qu'il faut faire remarque importante. Contrairement aux locomotives à vapeur, dont le moteur est une machine à vapeur, transports ferroviaires les générations suivantes ont commencé à être entraînées par des moteurs électriques : les soi-disant TED (moteurs électriques de traction) - pour beaucoup, d'ailleurs, il n'est pas évident que les TED soient utilisés à la fois dans les locomotives électriques/trains électriques et dans les locomotives diesel (le ces derniers alimentent simplement les TED situés dans la locomotive - générateur). Ainsi, à l’aube de l’électrification des chemins de fer, on utilisait exclusivement des moteurs électriques à courant continu. Cela est dû à leurs caractéristiques de conception, à la possibilité de suffisamment par des moyens simples réguler la vitesse et le couple sur une large plage, la capacité de travailler en surcharge, etc. Parlant langage technique, Les caractéristiques électromécaniques des moteurs à courant continu sont idéales pour la traction. Les moteurs à courant alternatif (asynchrones, synchrones) ont des caractéristiques telles que sans moyens spéciaux réglementation, leur utilisation pour la traction électrique devient impossible. De tels moyens de régulation sur étape initiale Il n’y avait pas encore d’électrification et c’est pourquoi le courant continu était naturellement utilisé dans les systèmes d’alimentation en énergie de traction. Des sous-stations de traction ont été construites, dont le but est de réduire la tension alternative du réseau d'alimentation à valeur requise, et son redressement, c'est-à-dire conversion en permanent.
VL19 est la première locomotive électrique de série dont la conception a été créée en Union soviétique
Mais l'utilisation d'un réseau de contacts en courant continu a créé un autre problème - la consommation élevée de cuivre dans le réseau de contacts (par rapport au courant alternatif), car pour la transmission d'une puissance élevée (la puissance est égale au produit du courant et de la tension) à tension constante la tension doit être assurée grande force courant, eh bien, c'est-à-dire que vous avez besoin de plus de fil et d'une section plus grande (la tension est constante - vous devez réduire la résistance).
VL22 M - la première locomotive électrique soviétique à grande échelle et dernier représentant Locomotives surami
À la fin des années 1920, alors qu'ils commençaient tout juste à électrifier le col de Suram, de nombreux experts savaient bien qu'à l'avenir, la traction électrique à courant continu avec une tension nominale de 3 kV ne permettrait pas de résoudre rationnellement le problème de l'augmentation de la puissance électrique. capacité de charge des lignes en augmentant le poids des trains et leur vitesse de déplacement. Les calculs les plus simples ont montré que lors de la conduite d'un train de 10 000 tonnes sur une montée de 10 ‰ à une vitesse de 50 km/h, le courant de traction des locomotives électriques serait supérieur à 6 000 A. Cela nécessiterait une augmentation de la section transversale. des fils de contact, ainsi qu'une localisation plus fréquente des postes de traction. Après avoir comparé environ deux cents options de combinaisons de types de valeurs de courant et de tension, il a été décidé que la meilleure option est l'électrification en courant continu ou alternatif (50 Hz) avec une tension de 20 kV. Le premier système n’avait alors été testé nulle part dans le monde, et le second était, bien que très peu étudié. Ainsi, lors de la première Conférence pan-syndicale sur l'électrification des chemins de fer, il a été décidé de construire une section pilote électrifiée au courant alternatif (50 Hz) avec une tension de 20 kV. Il était nécessaire de créer une locomotive électrique à tester qui révélerait les avantages et les inconvénients des locomotives électriques à courant alternatif dans des conditions de fonctionnement normales.
Locomotive électrique OR22 - la première locomotive électrique à courant alternatif d'URSS
En 1938, est créée la locomotive électrique OR22 (monophasée avec redresseur au mercure, 22 - charge des essieux sur rails, en tonnes). Diagramme schématique la locomotive électrique (transformateur-redresseur-TED, c'est-à-dire avec régulation de tension du côté bas) s'est avérée si réussie qu'elle a commencé à être utilisée dans la conception de la grande majorité des locomotives électriques soviétiques à courant alternatif. De nombreuses autres idées ont été testées sur ce modèle, qui ont ensuite été concrétisées dans des projets ultérieurs, mais malheureusement la guerre est intervenue. La machine expérimentale a été démontée, son redresseur a été utilisé dans une sous-station de traction à courant continu. Et ils ne sont revenus aux idées des locomotives électriques à courant alternatif qu'en 1954 avec la série NO (ou VL61), déjà à l'usine de locomotives électriques de Novotcherkassk.
VL61 (jusqu'en janvier 1963 - N-O - Novotcherkassk monophasé) - la première locomotive électrique AC de série soviétique
La première section expérimentale Ozherelye - Mikhailov - Pavelets a été électrifiée au courant alternatif (tension 20 kV) en 1955-1956. Après tests, il a été décidé d'augmenter la tension à 25 kV. Les résultats de l'exploitation de la section expérimentale de traction électrique sur courant alternatif Ozherelye - Pavelets du chemin de fer de Moscou ont permis de recommander ce système de courant alternatif pour une mise en œuvre généralisée sur les chemins de fer de l'URSS (Résolution du Conseil des ministres de l'URSS n° 1106 du 3 octobre 1958). À partir de 1959, le courant alternatif de 25 kV a commencé à être introduit sur de longues distances où l'électrification était nécessaire, mais il n'y avait aucun site d'essai de courant continu à proximité.
Locomotive électrique F - Locomotive électrique AC, construite en France sur ordre de l'URSS
En 1950-1955 La première extension, encore prudente, du chantier d’électrification a commencé. Le passage d'une tension de 1 500 V à 3 000 V a commencé sur tous les nœuds périurbains, développement ultérieur nœuds suburbains, extension des lignes électrifiées aux voisins centres régionaux avec l'introduction de la traction de locomotives électriques pour les trains de voyageurs et de marchandises. Des « îles » d'électrification sont apparues à Riga, Kuibyshev, Sibérie occidentale, Kyiv. Depuis 1956 (qui) a commencé nouvelle étape l'électrification massive des chemins de fer de l'URSS, qui a rapidement fait passer la traction électrique et diesel d'une part de 15 % dans les transports en 1955 à une part de 85 % en 1965. L'électrification de masse a été réalisée principalement avec le courant continu déjà éprouvé avec une tension de 3 000 V, bien que quelque part le courant alternatif avec une fréquence de 50 Hz et une tension de 25 kV ait déjà commencé à être introduit. Parallèlement au développement du réseau de lignes AC, le développement du matériel roulant AC a été réalisé. Ainsi, les premiers trains électriques à courant alternatif ER7 et ER9 ont commencé à fonctionner en 1962, et pour le chemin de fer de Krasnoïarsk en 1959, des locomotives électriques françaises de type F ont été achetées, la production des locomotives électriques à courant alternatif soviétiques (VL60 et VL80) ayant été retardée.
VL60 (jusqu'en janvier 1963 - N6O, - Novotcherkassk monophasé à 6 essieux) - la première locomotive électrique à courant alternatif de grande ligne soviétique lancée en production à grande échelle.
En général, les lignes mises en service plus tôt étaient électrifiées en courant continu ; les lignes ultérieures étaient électrifiées en courant alternatif. Dans les années 90/2000 également, un certain nombre de lignes ont été transférées à grande échelle du courant continu au courant alternatif. Le débat sur les avantages de ces systèmes ne s'est pas arrêté à ce jour. A l'aube de l'introduction du courant alternatif, on pensait que ce système d'alimentation électrique était plus économique, mais aujourd'hui il n'y a pas de solution claire :
- Le matériel roulant DC est une fois et demie moins cher
- la consommation spécifique de PSE sur un profil vallonné, typique de la majeure partie de notre pays, est inférieure de 30%.
D'une manière ou d'une autre, les nouvelles lignes d'électrification sont désormais construites uniquement au courant alternatif, et certaines anciennes lignes sont également converties du courant continu au courant alternatif. Le seul cas dans l'histoire de l'électrification des chemins de fer soviétiques et russes où une section a été transférée du courant alternatif au courant continu s'est produit en 1989 dans la direction Paveletsky du chemin de fer de Moscou. Après l'électrification en courant continu du tronçon Rybnoye - Uzunovo, le tronçon Ozherelye - Uzunovo (historiquement la première ligne principale à courant alternatif) a été transféré du courant alternatif au courant continu :
frères jumeaux : locomotives VL10 (DC) et VL80 (AC)
À propos, il existe désormais une tendance à l'introduction de TED asynchrones plus fiables et économiques (ils sont installés sur les locomotives EP20, ES10, 2TE25A de nouvelle génération). Ainsi, dans un avenir très lointain, grâce à la transition vers de tels TED, il sera possible d'abandonner complètement le courant continu. Jusqu’à présent, les deux types de courant sont parfaitement utilisés :
4ES5K "Ermak" (courant alternatif) et 3ES4K "Donchak" (courant continu)
Reste à clarifier la dernière question. La variété des systèmes d'alimentation électrique a fait apparaître des points de connexion (systèmes de courant, systèmes de tension, systèmes de fréquence de courant). Dans le même temps, plusieurs options se sont présentées pour résoudre le problème de l'organisation du trafic via ces points. Trois orientations principales ont émergé :
1) Equiper la station d'accueil d'interrupteurs permettant de fournir l'un ou l'autre type de courant à des sections individuelles du réseau de contacts. Par exemple, un train arrive avec une locomotive électrique à courant continu, puis cette locomotive électrique est désaccouplée et se dirige vers un dépôt de retour ou une impasse pour le stockage des locomotives. Le réseau de contact sur cette voie est commuté en courant alternatif, une locomotive électrique à courant alternatif vient ici et entraîne le train plus loin. L'inconvénient de cette méthode est que l'électrification et la maintenance des dispositifs d'alimentation électrique deviennent plus coûteuses, et qu'elle nécessite également un changement de locomotive et des coûts supplémentaires en matériel, en organisation et en temps. Dans le même temps, il faut beaucoup de temps, non pas tant pour changer la locomotive électrique que pour tester les freins.
EP2K (courant continu) et derrière EP1M (courant alternatif) à la station d'accueil d'Uzunovo
2) 2. Utilisation de matériel roulant multisystème (en dans ce cas- à deux systèmes - même si en Europe, par exemple, il existe également des locomotives à quatre systèmes). Dans ce cas, la connexion via le réseau de contacts peut se faire à l'extérieur de la station. Cette méthode vous permet de passer des points d'amarrage sans vous arrêter (bien que, en règle générale, sur la côte). L'utilisation de locomotives électriques de voyageurs à double système réduit le temps de trajet des trains de voyageurs et ne nécessite pas de changement de locomotive. Mais le coût de ces locomotives électriques est plus élevé. Ces locomotives électriques sont également plus coûteuses à exploiter. De plus, les locomotives électriques multisystèmes disposent plus de poids(ce qui n'a cependant que peu d'importance sur le chemin de fer, où un lestage supplémentaire des locomotives pour augmenter le poids d'adhérence n'est pas rare).
Locomotives à courants alternatif (EP1M) et continu (ChS7) dans le dépôt de retour de la gare d'Uzunovo
3) Utilisation d'un insert de locomotive diesel - laissant entre les sections avec différents systèmes alimentation d'un petit bras de traction desservi par des locomotives diesel. En pratique, il est utilisé sur le tronçon Kostroma - Galich d'une longueur de 126 km : à Kostroma courant continu (=3 kV), à Galich - courant alternatif (~25 kV). Les trains Moscou-Khabarovsk et Moscou-Charya, ainsi que les trains Samara-Kinel-Orenbourg circulent en transit (la locomotive diesel est attelée aux trains de voyageurs à Samara et aux trains de marchandises à Kinel). À Samara et Kinel, il y a du courant continu (=3 kV), à Orenbourg - du courant alternatif (~25 kV), les trains passent en transit vers Orsk, Alma-Ata, Bichkek. Avec ce mode « d'amarrage », les conditions d'exploitation de la ligne se détériorent considérablement : le temps de stationnement des trains est doublé et l'efficacité de l'électrification est réduite en raison de l'entretien et de la vitesse réduite des locomotives diesel.
Locomotive électrique de fret soviétique à double système VL82 M
Dans la pratique, nous rencontrons principalement la première méthode - avec des stations d'accueil pour les types de traction. Disons que si je voyage de Saratov à Moscou, une telle gare sera Uzunovo, si à Saint-Pétersbourg - Ryazan-2, si à Samara - Syzran-1, mais si à Sotchi ou Adler - Goryachiy Klyuch (par le D'une manière ou d'une autre, j'ai toujours été surpris par le fait qu'à Sotchi, on utilise encore du courant continu, bien que tous les chemins de fer du Caucase du Nord soient en pause - mais on dit là-bas qu'il est nécessaire d'agrandir les tunnels quelque part pour passer à la pause, il y a généralement des problèmes).
La toute nouvelle locomotive électrique russe à deux systèmes pour passagers EP20
P.S. Une petite précision. En plus de mes propres photographies (couleur), le message a également utilisé du matériel de Wikipédia !
