تجهیزات برق رسانی

برقی‌سازی راه‌آهن توسعه نیرو دادن به قطارها و لکوموتیوها با استفاده از برق به جای گازوئیل یا بخار است . تاریخچه برق رسانی راه آهن به اواخر قرن 19 باز می گردد، زمانی که اولین ترامواهای برقی در شهرهایی مانند برلین ، لندن و شهر نیویورک معرفی شدند .

در سال 1881، اولین برقی‌سازی دائمی راه‌آهن در جهان، تراموا Gross-Lichterfelde در برلین ، آلمان بود. برق رسانی خطوط هوایی برای اولین بار توسط فرانک اسپراگ در ریچموند ویرجینیا در 1887-1888 با موفقیت اعمال شد و منجر به برقی شدن صدها سیستم راه آهن خیابانی اضافی در اوایل دهه 1890 شد. اولین برقی سازی یک راه آهن اصلی، خط کمربند بالتیمور راه آهن بالتیمور و اوهایو در ایالات متحده در سال های 1895-1896 بود.

برقی‌سازی اولیه راه‌آهن‌ها از سیستم‌های قدرت جریان مستقیم (DC) استفاده می‌کرد که از نظر فاصله‌ای که می‌توانستند نیرو را انتقال دهند، محدود بودند. با این حال، در اوایل قرن بیستم، سیستم‌های قدرت جریان متناوب (AC) توسعه یافتند که امکان انتقال کارآمدتر نیرو را در فواصل طولانی‌تر فراهم می‌کرد.

در دهه های 1920 و 1930، بسیاری از کشورهای جهان شروع به برق رسانی به راه آهن خود کردند. در اروپا، سوئیس ، سوئد ، فرانسه و ایتالیا از اولین پذیرندگان برقی‌سازی راه‌آهن بودند. در ایالات متحده ، راه‌آهن نیویورک، نیوهون و هارتفورد یکی از اولین راه‌آهن‌های بزرگی بود که برقی شد.

برق‌رسانی راه‌آهن در طول قرن بیستم با پیشرفت‌های تکنولوژیکی و توسعه قطارهای سریع‌السیر و مسافران رفت و آمد به گسترش خود ادامه داد . امروزه بسیاری از کشورها دارای شبکه های راه آهن برقی گسترده هستند375000 کیلومتر خطوط استاندارد در جهان، از جمله چین ، هند ، ژاپن  ، فرانسه ، آلمان و بریتانیا . برق رسانی به عنوان جایگزینی پایدارتر و سازگار با محیط زیست برای نیروگاه دیزل یا بخار دیده می شود و بخش مهمی از زیرساخت های حمل و نقل بسیاری از کشورها است.

برقی‌سازی راه‌آهن استفاده از نیروی الکتریکی برای پیش‌رانش حمل‌ونقل ریلی است . راه‌آهن‌های برقی از لوکوموتیوهای الکتریکی (حمل مسافر یا بار در واگن‌های جداگانه)، واحدهای چندگانه برقی ( ماشین‌های مسافربری با موتورهای خود) یا هر دو استفاده می‌کنند. برق معمولاً در ایستگاه‌های بزرگ و نسبتاً کارآمد تولید می‌شود ، به شبکه راه‌آهن منتقل می‌شود و به قطارها توزیع می‌شود. برخی از راه‌آهن‌های برقی ایستگاه‌های تولید و خطوط انتقال اختصاصی خود را دارند ، اما بیشتر آنها برق را از یک شرکت برق خریداری می‌کنند . راه آهن معمولاً خطوط توزیع، سوئیچ ها و ترانسفورماتورهای خود را فراهم می کند .

نیرو به قطارهای متحرک با یک هادی (تقریباً) پیوسته در امتداد مسیر که معمولاً یکی از دو شکل را به خود می گیرد تأمین می شود: یک خط هوایی که از قطب ها یا برج ها در امتداد مسیر معلق است یا از سقف های سازه یا تونل و با پانتوگراف در تماس است ، یا ریل سوم که در سطح مسیر نصب شده و توسط یک " کفش پیکاپ " کشویی با آن تماس می گیرد . هر دو سیستم سیم سقفی و ریل سوم معمولاً از ریل های در حال اجرا به عنوان هادی برگشت استفاده می کنند، اما برخی از سیستم ها از ریل چهارم جداگانه برای این منظور استفاده می کنند.

در مقایسه با جایگزین اصلی، موتور دیزل ، راه‌آهن‌های برقی بازده انرژی بهتر ، انتشار کمتر و هزینه‌های عملیاتی کمتر را ارائه می‌دهند. لوکوموتیوهای الکتریکی نیز معمولاً ساکت‌تر، قوی‌تر و پاسخگوتر و قابل اعتمادتر از دیزل هستند. آنها هیچ انتشار محلی ندارند، که یک مزیت مهم در تونل ها و مناطق شهری است. برخی از سیستم‌های کشش الکتریکی، ترمز احیاکننده‌ای را ارائه می‌کنند که انرژی جنبشی قطار را دوباره به برق تبدیل می‌کند و آن را به سیستم تغذیه برمی‌گرداند تا توسط قطارهای دیگر یا شبکه عمومی استفاده شود. در حالی که لوکوموتیوهای دیزلی فرآورده های نفتی را می سوزانند، الکتریسیته می تواند از منابع مختلف، از جمله انرژی های تجدیدپذیر تولید شود . از لحاظ تاریخی، نگرانی های مربوط به استقلال منابع نقشی در تصمیم گیری برای برق رسانی خطوط راه آهن ایفا کرده است. کنفدراسیون محصور در خشکی سوئیس که تقریباً به طور کامل فاقد ذخایر نفت یا زغال سنگ است، اما دارای انرژی آبی فراوان است، شبکه خود را تا حدی در واکنش به مشکلات عرضه در طول هر دو جنگ جهانی برق رسانی کرد . 

معایب کشش الکتریکی عبارتند از: هزینه های سرمایه ای بالا که ممکن است در مسیرهای کم تردد غیراقتصادی باشد، فقدان نسبی انعطاف پذیری (از آنجایی که قطارهای الکتریکی به ریل سوم یا سیم های هوایی نیاز دارند)، و آسیب پذیری در برابر قطع برق. لوکوموتیوهای الکترودیزلی و واحدهای چندگانه الکترودیزلی این مشکلات را تا حدودی کاهش می‌دهند، زیرا می‌توانند با برق دیزل در هنگام قطع یا در مسیرهای غیر برقی کار کنند.

مناطق مختلف ممکن است از ولتاژها و فرکانس های تغذیه متفاوتی استفاده کنند که از طریق سرویس پیچیده تر می شود و به پیچیدگی بیشتری از قدرت لوکوموتیو نیاز دارد. قبلاً یک نگرانی تاریخی برای حمل و نقل ریلی دو پشته در رابطه با ترخیص با خطوط هوایی وجود داشت ، اما از سال 2022 ، با هر دو راه آهن هند  و راه آهن چین دیگر به طور جهانی صادق نیست . به طور منظم قطارهای باری دو پشته برقی را زیر خطوط هوایی کار می کند.

برقی‌سازی راه‌آهن در دهه‌های گذشته به طور مداوم افزایش یافته است و تا سال 2022، خطوط برقی تقریباً یک سوم از کل خطوط در سطح جهان را تشکیل می‌دهند. 

 منبع:en.wikipedia