Η ζωή ενός συγγραφέα Hackaday συχνά περιλαμβάνει ώρες που περνάει μπροστά σε έναν υπολογιστή αναζητώντας όλα τα ωραία κόλπα που αγαπάει, αλλά τα πλεονεκτήματά του έγκεινται στο ότι δεν είναι δεμένος με ένα γραφείο και στο ότι ταξιδεύει περιοδικά στους χώρους της κοινότητάς μας.
hackaday.com
Αυτό μου ταιριάζει απόλυτα, επειδή εκτός από το ότι έχω ένα έντονο ενδιαφέρον για την τεχνολογία, είμαι και λάτρης των σιδηροδρόμων σε όλη μου τη ζωή. Σπάνια μένω χωρίς κάρτα Interrail και για μένα οι σιδηρόδρομοι της Ευρώπης χρησιμεύουν τόσο ως άνετος κινητός χώρος γραφείου όσο και ως ένας σχετικά άγχωτος τρόπος για να καλύψω απόσταση σε σύγκριση με την κόλαση του θεάτρου ασφαλείας στο αεροδρόμιο. Στην πορεία βρίσκω τον εαυτό μου να κοιτάζει την υποδομή που περνάει από το παράθυρό μου και έχω γοητευτεί όλο και περισσότερο από τα συστήματα ισχύος πίσω από τους ηλεκτρικούς σιδηροδρόμους. Υπάρχουν τόσα πολλά διαφορετικά πρότυπα τάσης και διανομής καθώς διασχίζεις την ήπειρο, οπότε πώς ακριβώς προσαρμόζονται όλα αυτά; Αξίζει μια πιο προσεκτική ματιά.
Τόσοι πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να τροφοδοτήσετε ένα τρένο
Τα ντιζελοκίνητα τρένα σαν κι αυτό είναι για τους δεινόσαυρους.
Στην Ευρώπη όπου γράφονται αυτές οι γραμμές, η πλειονότητα των κύριων σιδηροδρομικών γραμμών λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια, όπως και πολλές δευτερεύουσες διαδρομές. Δεν είναι καθολικό, για παράδειγμα, η περιοχή μου στο βόρειο Οξφορντσάιρ εξακολουθεί να εξυπηρετείται από τρένα ντίζελ, αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις, αν κάνετε ένα μακρύ ταξίδι με τρένο, θα τροφοδοτείται με ηλεκτρική ενέργεια. Αυτή είναι μια τάση που αντικατοπτρίζεται σε πολλές άλλες χώρες με μεγάλα σιδηροδρομικά δίκτυα, εκτός δυστυχώς από τις Ηνωμένες Πολιτείες, οι οποίες έχουν ηλεκτροδοτήσει μόνο ένα μικρό μέρος του τεράστιου δικτύου τους.
Από αυτά τα πολλά πρότυπα διανομής, υπάρχουν δύο κύριες ομάδες όσον αφορά τις γραμμές γραμμής, εκείνα με ένα εναέριο καλώδιο από το οποίο το τρένο τροφοδοτείται μέσω ενός παντογράφου στην οροφή του, ή εκείνα με μια τρίτη ράγα στην οποία το τρένο χρησιμοποιεί ένα συρόμενο πέδιλο επαφής. Είναι πιο συνηθισμένο να βλέπετε τρίτες ράγες σε χρήση σε προαστιακές και μετρό υπηρεσίες, αλλά αν κάνετε ένα ταξίδι στη Νότια Αγγλία θα βρείτε ηλεκτρικές υπηρεσίες express μεγάλων αποστάσεων με τρίτη ράγα. Υπάρχουν ακόμη και συστήματα τεσσάρων ράγων, όπως το μετρό του Λονδίνου, όπου η τέταρτη ράγα χρησιμεύει ως μονωμένος αγωγός επιστροφής για την πρόληψη της ηλεκτρολυτικής διάβρωσης στις επενδύσεις των σηράγγων από χυτοσίδηρο.
Αυτές οι γραμμές στη νότια Αγγλία έχουν η καθεμία μια τρίτη σιδηροτροχιά 750 VDC. Lamberhurst, CC BY-SA 4.0.
Σαν να μην έφτανε αυτό, φτάνουμε στα διαφορετικά πρότυπα τάσης. Αυτά τα τρένα της νότιας Αγγλίας λειτουργούν με 750 V DC, ενώ τα ισοδύναμα εναέρια καλώδια χρησιμοποιούν 25 kV AC στα 50Hz, αλλά ενώ η Βόρεια Γαλλία έχει επίσης 25 kV AC, το νότιο μέρος της χώρας μοιράζεται το ίδιο πρότυπο 3 kV DC με το Βέλγιο, και η Ολλανδία χρησιμοποιεί 1,5 kV DC. Ακόμα πιο απροσδόκητη είναι η Γερμανία και το μεγαλύτερο μέρος της Σκανδιναβίας, που χρησιμοποιούν 15 kV AC μόνο στα 16,7 Hz. Αυτό μπορεί να έχει επίδραση στα ίδια τα τρένα, για παράδειγμα τα ολλανδικά τρένα είναι πολύ πιο αργά από αυτά των γειτόνων τους, επειδή η χαμηλότερη τάση τους δίνει λιγότερη διαθέσιμη ενέργεια για το ίδιο ρεύμα
.
Αυτή η ολλανδική ατμομηχανή βρίσκεται στην έδρα της στα 1,5 kV, αλλά εκτελεί διεθνή δρομολόγια με κατεύθυνση τη μετάβαση σε 3 kV DC στο Βέλγιο.
Γενικά, αυτά τα διαφορετικά πρότυπα προέκυψαν εν μέρει σε εθνικές γραμμές, αλλά η υιοθέτησή τους εξαρτάται επίσης από το πόσο αργά η εν λόγω χώρα ηλεκτροδότησε το δίκτυό της. Για παράδειγμα, εκτός από το νότιο τρίτο σιδηροδρομικό δίκτυο και μερικές μεμονωμένες γραμμές αλλού, τα τρένα του Ηνωμένου Βασιλείου παρέμειναν σε μεγάλο βαθμό ατμοκίνητα μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1960. Έτσι, το σχέδιο ηλεκτροδότησης χρησιμοποίησε την πιο προηγμένη επιλογή, το εναέριο καλώδιο 25 kV 50 Hz. Αντίθετα, χώρες όπως το Βέλγιο και η Ολλανδία είχαν δεσμευτεί για τα σχέδια ηλεκτροδότησης συνεχούς ρεύματος στις αρχές του 20ού αιώνα και είχαν πολύ μεγάλη εγκατεστημένη βάση για να αλλάξουν πορεία. Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι αδύνατο να αναβαθμιστεί, όπως για παράδειγμα στην Ινδία, όπου η ηλεκτροδότηση 25 kV εναλλασσόμενου ρεύματος έχει προχωρήσει από τα τέλη της δεκαετίας του 1950 και έχει συμπεριλάβει την αναβάθμιση ενός παλαιότερου συστήματος συνεχούς ρεύματος 1,5 kV.
Μια ιδιαίτερα συναρπαστική συνέπεια αυτού έρχεται τη στιγμή που τα τρένα διασχίζουν διαφορετικά δίκτυα. Μερικές φορές αυτό γίνεται σε έναν σταθμό όταν το τρένο δεν κινείται, για παράδειγμα στο Άσφορντ του Ηνωμένου Βασιλείου, όταν οι υπηρεσίες υψηλής ταχύτητας εναλλάσσονται μεταξύ εναέριου καλωδίου 25 kV AC και τρίτης σιδηροτροχιάς 750 V DC, και σε άλλες περιπτώσεις συμβαίνει εν κινήσει μέσω του διαχωρισμού των διαφορετικών τάσεων από ένα ουδέτερο τμήμα εναέριου καλωδίου. Δυστυχώς, δεν κατάφερα ποτέ να ταξιδέψω στα βελγικά σύνορα και να το δω αυτό να συμβαίνει. Οι σύγχρονες ηλεκτρικές ατμομηχανές είναι συχνά εξοπλισμένες για να λειτουργούν με πολλαπλές τάσεις και να δέχονται τέτοιες αλλαγές με τον δικό τους ρυθμό.
Δύναμη στους ανθρώπους - Μεταφορείς
Το σύστημα 4 ραγών 750VDC στο μετρό του Λονδίνου.
Τέλος, όλη αυτή η υποδομή ηλεκτροδότησης των σιδηροδρόμων πρέπει να προμηθεύεται ενέργεια από κάπου. Στις πρώτες μέρες της ηλεκτροδότησης των σιδηροδρόμων, αυτό αναπόφευκτα θα ήταν ένας σταθμός παραγωγής ενέργειας που θα ανήκε αποκλειστικά σε σιδηροδρόμους, αλλά τώρα είναι πιο πιθανό να περιλαμβάνει σύνδεση στο δίκτυο και κάποια μορφή ανορθωτή στην περίπτωση των γραμμών συνεχούς ρεύματος. Εξαίρεση σε αυτό αποτελούν τα συστήματα με διαφορετικές συχνότητες εναλλασσόμενου ρεύματος από το δίκτυό τους, όπως το γερμανικό δίκτυο, το οποίο διαθέτει ένα εντελώς ξεχωριστό σύστημα παραγωγής ενέργειας και διανομής υψηλής τάσης.
Αυτές ήταν λοιπόν οι συσσωρευμένες παρατηρήσεις μιας περιπλανώμενης γραμματέως του Hackaday, από την άνεση του κλιματιζόμενου τρένου της. Αν έπρεπε να ονομάσω το αγαπημένο μου από όλα τα δίκτυα που έχω αναφέρει, θα ήταν το μετρό του Λονδίνου, ίσως επειδή η ζεστή και οικεία αγκαλιά μιας γραμμής μετρό της εποχής του Εδουάρδου ένα κρύο βράδυ είναι ένα συναίσθημα που με συγκινεί. Την επόμενη φορά που θα έχετε την ευκαιρία να ταξιδέψετε με τρένο, προσέξτε τις υποδομές ηλεκτροδότησης και εύχομαι η εμπειρία να είναι τόσο ικανοποιητική και άνετη όσο είναι τόσο συχνά για μένα.
