ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ELECTRIFICATION OF RAILWAY TRANSPORT

Nikolai Pavlov

student, Department of Instrumentation and Biomedical Engineering, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В статье определяется понятие «электрификации железнодорожного транспорта», рассматриваются актуальность и направления развития электрификации железных дорог в наше время с кратким экскурсом в историю, определяются преимущества электропоездов перед дизельными и положительный эффект электрификации с точки зрения экономического развития и влияния на окружающую среду.

ABSTRACT

The article defines the concept of "electrification of railway transport", examines the relevance and directions of development of railway electrification in our time with a brief digression into history, identifies the advantages of electric trains over diesel and the positive effect of electrification in terms of economic development and environmental impact.

Ключевые слова: электрификация; железнодорожный транспорт; электроэнергия.

Keywords: electrification; railway transport; electricity.

Система электрификации железных дорог – это совокупность средств, используемых для снабжения поездов электрической энергией (электровоз или электропоезд). Поезда питаются переменным или постоянным током высокого напряжения. Источник питания проходит через третий рельс или контактную сеть, а возврат тока осуществляется через направляющие рельсы или специальный четвертый рельс.

Переход от существующей железнодорожной инфраструктуры к национальной электрифицированной железнодорожной системе – непростая задача. Многие страны (Швейцария, Швеция, Нидерланды, Италия, Франция, Германия, Россия, Китай, Индия, Япония) предприняли значительные шаги по электрификации своих железнодорожных систем, и многие другие страны в настоящее время прилагают усилия для этого.

Хотя в целом поезда более эффективны, чем грузовой транспорт, не все поезда одинаковы. Поезда с дизельным двигателем передают на колеса около 30–35% энергии, вырабатываемой при сгорании, в то время как при подаче электроэнергии непосредственно от воздушной линии электропередач на колеса передается около 95% энергии. Питание поездов электричеством, а не дизельным топливом, имеет ряд других преимуществ:

- Хотя цены на дизельное топливо в настоящее время низкие, многие аналитики предсказывают долгосрочную тенденцию к росту этих цен. И наоборот, цены на электроэнергию падают из-за быстрого роста использования возобновляемых источников энергии.

- Энергосбережение за счет электрификации железных дорог: железнодорожный транспорт гораздо более энергоэффективен по сравнению с автомобильным транспортом.

- Перевозка более тяжелых грузовых поездов и более длинных пассажирских поездов на электрической тяге: электрификация делает возможным движение более тяжелых грузовых поездов.

- Отказ от дизельных локомотивов уменьшит загрязнение воздуха, включая сажу, летучие органические соединения, оксиды азота и оксиды серы, которые влияют на здоровье населения и окружающую среду. Это особенно важно, так как многие железные дороги проходят через городские районы. Это также снизит уровень шума в городах.

- Переход с дизельного топлива на электричество также поможет решить проблему замены жидкого транспортного топлива на нефтяной основе более чистыми альтернативами для снижения выбросов парниковых газов.

Внедрение электрификации железных дорог дает серьезный импульс технологическому прогрессу на железных дорогах. С целью снижения затрат на техническое обслуживание и повышения надежности системы электроснабжения электрификация железных дорог проводится с использованием новейших технологий, распространенных на международной арене. Системы сигнализации и телекоммуникаций также модернизируются за счет внедрения самых современных технологий. Система семафорной сигнализации заменяется системой цветной световой сигнализации. Использование цветных световых сигналов приводит к лучшей видимости аспектов сигнализации для пилотов локомотивов движущихся поездов, и это делает движение поездов более безопасным и эффективным в эксплуатации. Подземные кабели прокладываются вместе с электрификацией, что приводит к повышению надежности и качества связи.

Таким образом, актуальной становится проблема электрификации железных дорог и использования возобновляемых источников энергии для питания новой системы электрических железных дорог. Если линии электропередачи будут построены с достаточной мощностью, возобновляемые источники энергии могут быть подключены по всей стране, образуя общенациональную электрическую сеть, которая также обеспечивает все потребности в энергии для железных дорог. Таким образом, электрификация железных дорог обеспечит новый рынок возобновляемой энергии, а также откроет доступ ко многим другим рынкам. Такая широкая сеть передачи также помогла бы решить проблему прерывистости возобновляемой энергии: переменное производство энергии ветряными турбинами и фотоэлектрическими солнечными панелями было бы поддержано широким спектром источников.

Электрическая тяга является экологически чистым, не загрязняющим окружающую среду и энергоэффективным видом транспорта и предлагает отличную альтернативу ископаемому топливу в качестве источника энергии. Электрификация железнодорожного транспорта обеспечит энергоэффективный, экологичный вид транспорта, а также повысит пропускную способность системы за счет модернизации железнодорожной системы. Электрификация приведет к бесперебойной (сквозной) эксплуатации поездов на электрической тяге.

Существуют три основных типа систем электрической тяги: система электрификации постоянным током (DC), система электрификации переменным током (AC), составная система. Выбор системы электрификации основан на экономической эффективности энергоснабжения, технического обслуживания и капитальных затрат по сравнению с доходами, получаемыми от грузовых и пассажирских перевозок. В городских и междугородних районах используются различные системы; некоторые электровозы могут переключаться на другое напряжение питания для обеспечения гибкости в эксплуатации.

До сих пор говоря об электропоездах, предполагали контактную сеть. Но недавние технологические новшества – разработка аккумуляторных технологий, которые позволяют поезду сохранять энергоемкость – меняют ситуацию. Больше нет необходимости электрифицировать всю линию. Это значительный прорыв, поскольку затраты на электрификацию могут сильно различаться в зависимости от района. Поэтому возможен дифференцированный подход: у поезда с батарейным питанием может не хватить автономности, чтобы проехать сотни километров, но он вполне способен проехать несколько километров по участкам пути, электрифицировать которые было бы очень дорого. Таким образом, формируется новая экономическая модель.

Инновации в области энергетики и технологий управления, такие как рекуперативное торможение, сделали электрификацию более экономичной и энергоэффективной. Кроме того, новые технологии, связанные с электрификацией, такие как подвижной состав, работающий на водородных топливных элементах, представляют собой привлекательную альтернативу традиционным методам электрификации. Электрифицированные транспортные системы могут удовлетворить различные потребности городских и пригородных пассажиров.

Затраты на техническое обслуживание линии могут быть увеличены за счет электрификации, но многие системы требуют более низких затрат из-за меньшего износа путей более легкого подвижного состава. Существуют некоторые дополнительные расходы на техническое обслуживание, связанные с электрооборудованием вокруг трассы, таким как электрические подстанции и сама контактная сеть, но при достаточном трафике сокращенный путь и особенно более низкие затраты на техническое обслуживание двигателя и эксплуатацию значительно превышают затраты на это техническое обслуживание.

Список литературы:

1. Дривольская Н.А., Чеченова Л.М., Егоров Ю.В. Электрификация как одно из направлений стратегии развития железнодорожного транспорта России // Вестник Евразийской науки. – 2019 – №3.
2. Реформа железных дорог: Сборник материалов по повышению эффективности сектора железных дорог // Международный банк реконструкции и развития / Всемирный банк. 2011 – С.27–29.
3. Система электрификации железных дорог [Электронный ресурс] Режим доступа: https://ru.wikibrief.org/wiki/Railway_electrification_system (дата обращения: 02.11.2022)