Меню

История электрификации железных дорог

О первых возможностях оснащения железной дороги электротягой заговорили в 1874 году. Русским специалистом Ф.А. Пироцким в означенный период времени проводились первые практические опыты на железнодорожных путях под Сестрорецком по возможности передачи электрической энергии посредством использования изолированных от земли рельсов.

Контактная сеть

Первые попытки оснащения электрической тягой

Работы проводились на дистанции одного километра. Второй рельс послужил обратным проводом. Полученная электрическая энергия поступала на небольшой двигатель. Спустя два года, после начала проводимых работ, специалистом Ф.А. Пироцким осуществляется публикация статьи о полученных результатах в одном из технических инженерных журналов. Конечным результатом стало то, что им был опробован пуск вагонеток, двигающихся с помощью полученной электроэнергии по железным путям.

Первое практическое применение

Вернер Сименс, живущий в Германии, осуществил практическое применение электроэнергии на железной дороге. Берлинская промышленная выставка 1879 года экспонировала на своих площадях данное достижение, в виде узкоколейной дороги, на которой имели честь проехать гости выставки. Поездной состав состоял из нескольких вагонов открытого типа, которые тащил электровоз. Движение ему обеспечивали два мотора, запитанных от постоянного тока, величину напряжения в сто пятьдесят вольт давала железная полоса, расположенная в междурельсовом пространстве. Один из ходовых рельсов служил в качестве обратного провода.

Берлинская промышленная выставка

Пробный участок

Через два года, в берлинской пригородной части Лихтерфельда было завершено изобретателем В. Сименсом строительство пробных железных путей, обеспеченных электрическим питанием, по ним и осуществлял движение вагон, оснащённый мотором. Напряжение тока составляло сто восемьдесят вольт и подавалось к одному ходовому рельсу – это и был, как бы, обратный провод.

Для исключения возможной большой потери электрической энергии при плохой изоляции из-за применения в этом качестве древесных шпал, инженеру Вернеру Сименсу пришлось изменить принципиальную схему подачи питания для электрического двигателя.

Первый опыт подвесной система электрификации

Всемирная парижская выставка стала той площадкой, где люди увидели электрическую дорогу с применением подвесного рабочего привода. Такое электроснабжение представляло собой в виде железной трубки, подвешенной над рельсовыми путями. В нижней части трубочки был сделан продольный прорез. Во внутренней части трубы двигался челнок, который соединялся посредством гибкого провода через имеющуюся прорезь и крепился непосредственно к локомотивной поверхности крыши, таким образом, осуществляя передачу тока электрическому двигателю.

Аналогичная трубочка подвешивалась рядом, параллельно первой трубке и выполняла функции обратного привода. Подобную систему применили на созданных в 1884 году трамвайчиках, появившихся на германской и австрийской территориях в городах Оффенбаха, Франкфурта, Фордербрюля и Мёдлинга. Для обеспечения трамвайного движения осуществлялась подача напряжения в триста пятьдесят вольт.

Ирландский город Кинреш в те же годы стал своего рода, площадкой для новаторов, применивших третий рельс в качестве токового проводника на трамвайных линиях. Он устанавливался с применением изоляторов, стоявших параллельно ходовым рельсам. К сожалению, эта новая схема не имела длительного практического применения, поскольку в городских условиях, она являлась явной помехой для пешеходов и конных упряжек.

Работа русского инженера

Самое интересное, что обо всех этих обстоятельствах технической обречённости по подаче питания для электрического мотора, предупреждал в одной из своих работ Фёдор Аполлонович Пироцкий, напечатанной в газетном издании «Санкт-Петербургских ведомостей». В них прямым текстом говорилось, что его детище в виде электрической железной дороги является простейшим и дешёвым сооружением. Нет необходимости производить дополнительные затраты на укладку средней рельсовой линии, что удорожает проект сразу на пять процентов и препятствует экипажному движению на городских улицах. Для осуществления его проекта не потребуется закупка чугунных столбов, стоящих немалых денежных средств. В последующем, иностранные изобретатели вняли столь разумному предупреждению русского инженера и всё осуществили на практике.

Изобретатель Ф.А. Пироцкий активно занимался реализаций своего проекта, понимая, что у городского и железнодорожного транспорта нет будущего без электричества. По итогам его новых исследований и испытаний станет появившийся на улицах Санкт-Петербурга двуярусный моторный вагон, двигающийся по рельсовым путям. В 1881 году данный вагон экспонировался на парижской выставке.
Ф.А.Пироцкий и его изобретение

Английский город Брайтон стал первопроходцем в практической реализации проекта русского инженера в 1884 году. Длина электрической железной дороги, где был запитан только один рельс, составляла семь вёрст. В итоге, чистая прибыль одного электрического вагона в сравнении с экипажем, работающим на конной тяге, в течение рабочего дня составила четыреста двадцать франков.

Разработки американских инженеров

На американском континенте тоже не сидели сложа руки, а активно занимались усовершенствованием способа токовой подводки на уже созданном электрическом локомобиле.

Американским исследователем Т.А. Эдисоном проводились поисковые работы над усовершенствованием железнодорожного локомотива, потребляющим в качестве топлива электроэнергию. За четырёхлетний период времени, до 1884 года Т.А. Эдисону удалось создать три путевые линии небольшой протяжённости. Версия созданного локомотива, работающего на электрическом токе, больше напоминала паровозную модель локомотива. Питание вырабатывали генераторы. Один из путевых рельсов был запитан от отрицательного, другой рельс подключался к положительному генераторному полюсу. Уже в 1883 году на чикагской выставке появляется на одной из площадок современный для того времени локомотив, потребляющий электроток, названный, как «The Judge». Создание этой электровозной версии проводилось в тесном содружестве с другим изобретателем С.Д. Филдом.

Американскому инженеру Л. Дафту в это же время удаётся построить первую модель магистрального электровоза, названным, как «Атрёг». Локомотив использовал стандартную колею на железнодорожных путях по маршруту от Мак-Грегора до Саратоги. В последующем времени Л. Дафту удаётся улучшить технические качества своей же локомотивной версии, но теперь она называется, как «Benjamin Franklin», его масса составляет десять тонн, длина четыре метра. Имелись ведущие колёса в количестве четырёх штук. Подача электрического тока, чьё напряжение составляло двести пятьдесят вольт осуществлялось посредством третьего рельса, что обеспечивало работу мотора, у которого мощность достигала уровня ста двадцати пяти лошадиных сил. Их хватало на то, чтобы в поездном составе было восемь вагонов, и они следовали, ведомые электровозом со скоростью, равной шестнадцати километрам в час.

Швейцарская дорога с зубчатым зацеплением

Швейцарским инженером господином Р. Торном, в том же 1884 году строится экспериментальная железная дорога, имеющая зубчатое зацепление. В итоге, селение Тори и горная гостиница получили транспортную артерию с крутым наклоном, по которой следовал небольшой электровоз с четырьмя ведущими колёсами. Параметры мощности были незначительные и позволяли осуществлять пассажирскую перевозку только четырёх человек. Спускаясь по склону, включался тормозной режим, и электрический двигатель становился генератором, отдавая в сеть выработанную электрическую энергию.

Электрификация в России

Проект

Конструкторы всех стран работали по совершенствованию уже имеющихся электровозных версий, а также над техникой подачи электричества к локомотиву.

Своим путём шла электрификация в Российской империи. Проект, как электрифицировать первую отечественную железную дорогу появился в самом конце девятнадцатого столетия, в 1898 году. Но приступить к строительству Ораниенбаумской электрической линии из Санкт-Петербурга в Красные Горки удалось только в 1913 году. Реализовать имеющиеся планы в полном объёме не удалось по причине, начавшейся Первой мировой войны. В итоге, ограниченные участки дороги стали городским трамвайным маршрутом. В Стрельне и сегодня следуют по путям трамвайчики.

Начало работы

Первые железные дороги с электрической тягой появились в 1926 году на маршруте, при следовании: из Сурахан до Сабунчи и далее в столицу Азербайджана – Баку. Через три года электрички осваивают пригородный маршрут из Москвы-Пассажирской до Мытищ по Северной железной дороге.

Прошло ещё немного времени, и в 1932 году и Сурамский перевальный участок получил электроснабжение. Теперь на этой дороге магистральное движение обеспечивали электровозы. Система электротяги использовала постоянный ток, напряжение которого достигало значения в три тысячи вольт. В последующие годы широко применялось на железнодорожных путях Советского Союза. Первые дни электровозной эксплуатации наглядно показали их преимущество в сравнении с паровозной тягой. Такими показателями являлись производительность и энергетическая эффективность.

К 1941 году длина всех путей, обеспеченных электрической энергией, равнялась одной тысяче восьмистам шестидесяти пяти километрам.

Послевоенный период

В первый послевоенный год электрифицированные линии достигли значения своей общей протяжённости, равной двум тысячам двадцати девяти километрам. Необходимо отметить, что шестьсот шестьдесят три километра дороги были восстановлены, а по сути дела, практически, отстроено.

Шло активное восстановление производственных мощностей разрушенных заводов во время войны. В городе Новочеркасске появляется новое предприятие, которое специализируется на выпуске электровозных локомотивов. Через два года после войны начинает работать рижское предприятие по выпуску электрических составов.

Нельзя забывать, что в то тяжёлое послевоенное время электрификация железнодорожных путей требовала значительных вливаний денежных ассигнований. Поэтому объёмы роста путей с электричеством значительно отставали от намеченных планов и составляли всего тринадцать процентов. Причин тому было много, начиная с дефицитного финансирования работ, и заканчивая дороговизной материалов, необходимых для ведения подобного строительства.

50-е годы

В пятидесятые годы, двадцатого столетия, уровень освоенных объёмов по отношению к плановым нагрузкам составлял семьдесят процентов.

На двадцатом съезде партии Первым секретарём ЦК КПСС Н.С. Хрущёвым всё руководство МПС подвергается жёсткой критике. Часть чиновников была отстранена от занимаемых должностей.

Одной из задач пятой пятилетки являлось возведение новых сооружений электростанций, которые смогут обеспечить потребности электрифицированной железной дороги.

Последующие создаваемые генеральные планы требовали электрифицировать к 1970 году сорок тысяч километров железнодорожных путей сообщения.

Наращивание темпов

Плакаты времен СССР о электрофикации

И вновь индустриализация помогает достигнуть годового освоения по строительству железных путей, оснащённых электричеством в объёме двух тысяч километров.

К марту 1962 года появляются победные реляции о выполнении плановых нагрузок на сто пять процентов, что в натуральном выражении составляло восемь тысяч четыреста семьдесят три километра. Всё это наглядно свидетельствовало о прежнем отставании от уровня желаемых результатов.

В семидесятые годы, двадцатого века, начинают массовую замену на полупроводниковые выпрямители взамен стоящих на подстанциях ртутных выпрямителей. Каждая новая возводимая подстанция оснащалась только полупроводниковым оборудованием. Всё это означало, что в Советском Союзе появились наиболее мощные и надёжные агрегаты инверторы. Они позволяли возвращать избыточную энергию, которая вырабатывалась с помощью подвижных составов в период электрического торможения в первичную внешнюю сеть.

Безопасное и быстрое отключение тока в контактной проводной сети всегда осуществлялось трудно и болезненно, особенно в период короткого замыкания.

Наконец-то на подстанциях железной дороги появились и мощные выключатели.

Их устанавливали парами по последовательной схеме.

Российский период

С наступлением двадцать первого века ощущается заметное снижение темпов строительства в РЖД электрифицированных путей сообщения, в год – это четыреста пятьдесят километров. Порой данное значение опускалось до ста пятидесяти километров, а иногда поднималось до семисот километров. Значительная часть электрифицированных путей переведена на использование переменного тока. Подобная модернизация проводилась на Кавказкой, Октябрьской дорогах и на Сибирских направлениях.

Сочи - 2014

Вокзал Красная Поляна

В канун зимней олимпиады 2014 года была построена сразу новая электрифицированная железная дорога по маршруту из Адлера до Красной Поляны. Сегодня Республика Беларусь продолжает работы по электрификации железнодорожных путей сообщения на своей территории.

Спрашивайте!
Есть вопросы по теме моделизма или о железной дороге? Спрашивайте, а мы напишем на эту тему статью.