Ηλεκτρικά Οδηγούμενα Τρανσφορτών

Ορισμός

Ένας οδηγός που χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια για να προωθήσει μπροστά είναι γνωστός ως ηλεκτρικός οδηγός τροχοποίησης. Μία από τις βασικές εφαρμογές του ηλεκτρικού οδηγού είναι το μεταφορά ατόμων και εμπορευμάτων από μία θέση σε άλλη. Οι οδηγοί τροχοποίησης χωρίζονται κυρίως σε δύο τύπους: τον μονοφασικό AC οδηγό τροχοποίησης και τον DC οδηγό τροχοποίησης.

Υπηρεσίες Ηλεκτρικής Τροχοποίησης

Οι υπηρεσίες ηλεκτρικής τροχοποίησης μπορούν να χωριστούν ευρέως ως εξής:

• Ηλεκτρικά τρένα

• Κύρια Γραμμή Τρένων

• Προαστιακά Τρένα

• Ηλεκτρικά λεωφορεία, τραμ και τρόλλεϊ

• Οχήματα με μπαταρίες και ηλιακή ενέργεια

Το εξής είναι μια λεπτομερής εξήγηση αυτών των υπηρεσιών ηλεκτρικής τροχοποίησης.

Ηλεκτρικά Τρένα

Τα ηλεκτρικά τρένα, τα οποία τρέχουν σε σταθερά ράιλ, χωρίζονται περαιτέρω σε κύρια γραμμή τρένων και προαστιακά τρένα.

Κύρια Γραμμή Τρένων
Σε αυτά τα τρένα, η ενέργεια παρέχεται στον κινητήρα με δύο τρόπους: είτε από μια γραμμή παρακάτω σε ένα ηλεκτρικό τρένο ή μέσω μιας μονάδας γεννήτριας δίζης σε ένα δίζη τρένο.

Σε ένα ηλεκτρικό τρένο, ο κινητήρας είναι τοποθετημένος μέσα στο τρένο. Μια γραμμή μεταφοράς εγκαταστάται δίπλα ή πάνω από τον σιδηροδρομικό δρόμο. Ένα συλλέκτη με διαξονική στρίψη είναι εγκατεστημένο στο τρένο. Αυτή η διαξονική στρίψη κινείται κατά μήκος της εφοδιαστικής συριγγιάς, διατηρώντας ηλεκτρική επαφή μεταξύ της πηγής ενέργειας και του τρένου. Η εφοδιαστική συριγγιά είναι συνήθως γνωστή ως επαφική συριγγιά. Για να διασφαλιστεί μια αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ του συλλέκτη και της εφοδιαστικής συριγγιάς, χρησιμοποιούνται κατενεχθείσες κατεβατικές κατεβατικές κατεβατικές.

Σε υψηλούς ταχύτητες, χρησιμοποιείται ένας συλλέκτης παντογράφης. Με μορφή πεντάγωνου, αυτός ο μοναδικός σχεδιασμός του δίνει το όνομά του. Ο συλλέκτης διαθέτει μια διαξονική στρίψη που είναι συμπιεσμένη εναντίον της επαφικής συριγγιάς με τη βοήθεια ελατηρίων. Συνήθως κατασκευασμένη από ατσάλινο, αυτή η διαξονική στρίψη διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη διατήρηση σταθερής πίεσης μεταξύ της ίδιας και της επαφικής συριγγιάς. Αυτή η σταθερή πίεση είναι απαραίτητη για την πρόληψη κύκλων κύκλων, εξασφαλίζοντας μια σταθερή και αξιόπιστη ηλεκτρική σύνδεση καθώς το υψηλός ταχύτητα τρένο ταξιδεύει με ταχύτητα. Αυτή η σταθερή σύνδεση είναι βασική για την αναλωμένη εφοδιαστική ενέργεια στα ηλεκτρικά συστήματα του τρένου, επιτρέποντας ομαλή και αποτελεσματική λειτουργία.

Μια μονοφασική εφοδιαστική ενέργεια είναι εγκατεστημένη κατά μήκος όλης της σιδηροδρομικής γραμμής. Η ηλεκτρική ροή εισέρχεται στο τρένο μέσω του συλλέκτη. Στη συνέχεια, περνάει μέσω της πρωτεύουσας κατασκευής ενός μετατροπέα και επιστρέφει στην εφοδιαστική ενέργεια μέσω των τροχών του τρένου. Η δευτερεύουσα κατασκευή του μετατροπέα παρέχει ενέργεια στον παραγωγό παραγωγής, ο οποίος στη συνέχεια οδηγεί τον κινητήρα τροχοποίησης. Επιπλέον, η δευτερεύουσα εξόδος του μετατροπέα ενεργοποιεί συσκευές όπως οι κυκλοφορικοί ανεμιστέρες και τα συστήματα κλιματισμού.

Προαστιακά Τρένα
Τα προαστιακά τρένα, επίσης συνηθισμένα γνωστά ως τοπικά τρένα, είναι σχεδιασμένα για μικρές αποστάσεις. Αυτά τα τρένα κάνουν συχνές στάσεις σε σχετικά μικρές αποστάσεις. Για να ενισχύσουν την επιτάχυνση και την απόσπαση, τα προαστιακά τρένα ενσωματώνουν κίνητρα συρματιών. Αυτή η διάταξη αυξάνει το ποσοστό του βάρους του συρματίου που φέρεται από τους κινητήρες σε σχέση με το συνολικό βάρος του συρματίου.

Κάθε κίνητρο συρματίου είναι εξοπλισμένο με ένα σύστημα ηλεκτρικής οδηγίας και έναν συλλέκτη παντογράφης. Συνήθως, τα κίνητρα και τα μη κίνητρα συρματία χρησιμοποιούνται σε λόγο 1:2. Για υψηλή ισχύ προαστιακά τρένα, αυτός ο λόγος μπορεί να αυξηθεί σε 1:1. Τα τρένα που αποτελούνται από κίνητρα και συρματία απομακρυντικών είναι γνωστά ως ηλεκτρικά πολλαπλά μονάδες (EMU). Το μηχανισμός εφοδιασμού ενέργειας για τα προαστιακά τρένα είναι παρόμοιος με εκείνο των κυρίων γραμμών τρένων, με μία σημαντική εξαίρεση: τα υπόγεια προαστιακά τρένα.

Τα υπόγεια τρένα χρησιμοποιούν ένα σύστημα εφοδιασμού ενέργειας έντασης ρεύματος (DC). Αυτή η επιλογή είναι κυρίως λόγω του γεγονότος ότι τα συστήματα εφοδιασμού DC απαιτούν λιγότερη απόσταση μεταξύ της εφοδιαστικής συριγγιάς και του σώματος του τρένου. Επιπλέον, τα συστήματα DC απλοποιούν το σχεδιασμό του παραγωγού παραγωγής, μειώνοντας τόσο την πολυπλοκότητά του όσο και το κόστος. Σε αντίθεση με τα επιφανειακά τρένα, τα υπόγεια τρένα δεν χρησιμοποιούν γραμμές μεταφοράς παρακάτω. Αντίθετα, η ενέργεια παρέχεται είτε μέσω των τροχών που τρέχουν είτε από συριγγιές που είναι εγκατεστημένες σε μία πλευρά του σήραγγα.

Ηλεκτρικά Λεωφορεία, Τραμ και Τρόλλεϊ
Αυτοί οι τύποι ηλεκτρικών οχημάτων συνήθως παρουσιάζουν ένα σχεδιασμό με ένα κίνητρο συρματίου. Παίρνουν ενέργεια από χαμηλής έντασης DC γραμμές μεταφοράς που είναι εγκατεστημένες δίπλα στον δρόμο. Δεδομένης της σχετικά χαμηλής απαίτησης ρεύματος, ο μηχανισμός συλλέξης ρεύματος συνήθως αποτελείται από έναν στέλεχο με μια στρογγυλή στρίψη στο τέλος του, ή δύο στέλεχη που είναι συνδεδεμένα από μια επαφική τόξο. Το σύστημα συλλέξης είναι σχεδιασμένο να είναι πολύ ευέλικτο, και περιλαμβάνει έναν επιπλέον συριγγιά για να επιτρέπει την επιστροφή του ηλεκτρικού ρεύματος, διασφαλίζοντας μια σταθερή και συνεχή εφοδιαστική ενέργεια για τη λειτουργία του οχήματος.

Τα τραμ είναι ένα είδος ηλεκτρικού οχήματος που τρέχει σε ράιλ και συνήθως παρουσιάζουν ένα σχεδιασμό με ένα κίνητρο συρματίου. Σε κάποιες περιπτώσεις, δύο ή περισσότερα μη κίνητρα συρματία είναι συνδεδεμένα για να αυξήσουν την ικανότητα μεταφοράς επιβατών. Ο μηχανισμός συλλέξης ρεύματος είναι παρόμοιος με εκείνο των ηλεκτρικών λεωφορείων. Σημαντικά, ο δρόμος επιστροφής του ηλεκτρικού ρεύματος μπορεί να εγκατασταθεί μέσω ενός των ράιλ. Καθώς τα τραμ λειτουργούν σε σταθερά ράιλ, οι δρόμοι τους στον δρόμο είναι προκαθορισμένοι, παρέχοντας μια αξιόπιστη και σταθερή υπηρεσία μεταφοράς.

Τα ηλεκτρικά τρόλλεϊ είναι κυρίως χρησιμοποιούμενα για τη μεταφορά υλικών μέσα σε ορυχεία και εργοστάσια. Αυτά τα οχήματα συνήθως τρέχουν σε ράιλ και μοιράζονται πολλές ομοιότητες με τα τραμ, με την κύρια διαφορά να βρίσκεται στη φυσική μορφή τους.

Σημαντικά Χαρακτηριστικά των Ηλεκτρικών Οδηγών Τροχοποίησης

Τα βασικά χαρακτηριστικά των ηλεκτρικών οδηγών τροχοποίησης αναπτύσσονται παρακάτω

• Υψηλή Απαίτηση Ροπής: Οι οδηγοί τροχοποίησης χρειάζονται να παράγουν σημαντική ροπή κατά την εκκίνηση και την επιτάχυνση για να προωθήσουν το βαρύ μάζα του οχήματος. Αυτή η υψηλή απαίτηση ροπής εξασφαλίζει ότι το τρένο ή άλλο οχήμα τροχοποίησης μπορεί να ξεπεράσει την αδράνεια και να επιτευχθεί η επιθυμητή ταχύτητα αποτελεσματικά.

• Μονοφασική Εφοδιαστική Ενέργεια σε AC Τροχοποίηση: Λόγω οικονομικών επιπτώσεων, μια μονοφασική εφοδιαστική ενέργεια είναι συνήθως χρησιμοποιείται σε συστήματα τροχοποίησης εναλλασσόμενης τάσης (AC). Αυτή η επιλογή βοηθά στη μείωση των κόστων υποδομής, παραγωγής ενέργειας και κατανομής, κάνοντας την συνολική λειτουργία πιο οικονομικά βιώσιμη.

• Κυμαίνονται Τάσεις: Η εφοδιαστική ενέργεια σε συστήματα ηλεκτρικής τροχοποίησης εμφανίζει σημαντικές κυμάνσεις τάσεων. Αυτές οι κυμάνσεις είναι ειδικά ορατές όταν το τρένο μετακινείται από ένα τμήμα εφοδιασμού σε άλλο, συχνά αποτελώντας προσωρινές διακοπές. Αυτές οι κυμάνσεις τάσεων μπορούν να δημιουργήσουν προκλήσεις στη σταθερή λειτουργία των εξοπλισμών τροχοποίησης και απαιτούν προσεκτικό σχεδιασμό και στρατηγικές έλεγχου για τη μείωση των επιπτώσεών τους.

• Αρμονική Επερχόμενη: Και τα συστήματα AC και DC τροχοποίησης εισάγουν αρμονικές στην πηγή ενέργειας. Αυτές οι αρμονικές μπορούν να επερχόμενοι σε γειτονικές τηλεφωνικές γραμμές και συστήματα σημάτων, προκαλώντας διακοπές στην επικοινωνία και την υποδομή σημάτων. Αρκετές τεχνικές φίλτρωσης και μείωσης είναι απαραίτητες για τη μείωση αυτής της επερχόμενης και την εξασφάλιση της σωστής λειτουργίας αυτών των κρίσιμων υπηρεσιών.

• Συστήματα Φρένων: Οι οδηγοί τροχοποίησης βασίζονται κυρίως σε δυναμικά φρένα, τα οποία μετατρέπουν την κινητική ενέργεια του κινούμενου οχήματος σε ηλεκτρική ενέργεια, είτε διαλύοντάς την ως θερμότητα είτε επιστρέφοντάς την στο δίκτυο ενέργειας. Επιπλέον, μηχανικά φρένα χρησιμοποιούνται όταν