Електрифікована ділянка залізничного. Нотатки про залізничний транспорт: про електрифікацію залізничного залізничного транспорту та видах струмів у контактних мережах - yelkz

Мережа залізниць Російської Федерації досить велика. Вона складається з кількох секцій магістралей, володіє якими ВАТ «Російські Залізниці». При цьому всі регіональні дороги формально є філією ВАТ «РЖД», тоді як сама компанія виступає монополістом у Росії:

Дорога пролягає територією Іркутської та Читинської областей та республік Бурятія та Саха-Якутія. Протяжність магістралі становить 3848 км.

Дорога проходить за двома паралельними широтними напрямками: Москва – Нижній Новгород – Кіров та Москва – Казань – Єкатеринбург, які пов'язані між собою рокадами. Дорога пов'язує Центральний, Північно-Західний та Північний райони Росії з Поволжям, Уралом та Сибіром. Горьківська дорога межує із залізницями: Московською (ст.Петушки і Черусті), Свердловською (ст. Чепця, Дружиніно), Північною (ст. Новки, Сусолівка, Свічка), Куйбишевською (ст. Червоний Вузол, Цильна). Загальна розгорнута довжина дороги становить 12 066 км. Протяжність головних залізничних колій – 7987 км.

Залізниця проходить територією п'яти суб'єктів Російської Федерації - Приморському і Хабаровському краях, Амурської та Єврейської автономної областей, Республіці Саха (Якутія). У зоні її обслуговування знаходяться також Магаданська, Сахалінська, Камчатська області та Чукотка – понад 40% території Росії. Експлуатаційна довжина – 5986 км.

Забайкальська залізниця пролягає на південному сході Росії, територією Забайкальського краю та Амурської області, розташована поруч із кордоном КНР і має єдиний у Росії прямий сухопутний прикордонний залізничний перехід через станцію Забайкальськ. Експлуатаційна довжина – 3370 км.

Західно-Сибірська залізниця проходить територією Омської, Новосибірської, Кемеровської, Томської областей, Алтайського краю та частково Республіки Казахстан. Розгорнута довжина головних шляхів магістралі становить 8986 км, експлуатаційна – 5602 кілометри.

Дорога працює у особливих геополітичних умовах. Через Калінінград пролягає найкоротший шлях із центру Росії у країни Західної Європи. Дорога не має спільних кордонів із Російськими залізницями. Розгорнута довжина магістралі становить 1100 км, довжина головних шляхів – понад 900 кілометрів.

Магістраль проходить через чотири великі регіони - Кемеровську область, Хакасію, Іркутську область та Красноярський край, пов'язуючи Транссибірську та Південносибірську магістралі. Образно кажучи - це міст між європейською частиною Росії, її Далеким Сходом та Азією. Експлуатаційна довжина Красноярської дороги складає 3160 км. Загальна протяжність – 4544 кілометрів.

Залізниця простяглася від Підмосков'я до Уральських передгір'їв, пов'язуючи центр і захід Російської Федерації з великими соціально-економічними регіонами Уралу, Сибіру, ​​Казахстану та Середньої Азії. Дорога є двома майже паралельними лініями, що пролягають із Заходу на Схід: Кустарівка - Інза - Ульяновськ і Рязьк - Самара, які на станції Чишми з'єднуються, утворюючи двоколійну лінію, що закінчується біля відрогів Уральських гір. Дві інші лінії дороги Рузаєвка – Пенза – Ртищево та Ульяновськ – Сизрань – Саратов проходять із Півночі на Південь.

У поточних межах Московська залізниця організована в 1959 році в результаті повного та часткового об'єднання шести доріг: Московсько-Рязанської, Московсько-Курської-Донбаської, Московсько-Окружної, Московсько-Київської, Калінінської та Північної. Розгорнута довжина – це 13000 км, експлуатаційна довжина 8800 км.

Жовтнева магістраль проходить територією одинадцяти суб'єктів Російської Федерації - Ленінградської, Псковської, Новгородської, Вологодської, Мурманської, Тверської, Московської, Ярославської областей, міст Москва і Санкт-Петербург і Республіки Карелія. Експлуатаційна довжина – 10143 км.

Приволзька (Рязано-Уральська) залізниця розташована на південному сході європейської частини Росії в районі Нижньої Волги та середньої течії Дону та охоплює території Саратовської, Волгоградської та Астраханської областей, а також кілька станцій, що знаходяться в межах Ростовської, Самарської областей та Казахстану. Протяжність дороги становить 4191 км.

Магістраль з'єднує європейську та азіатську частини Росії, із заходу на схід тягнеться на півтори тисячі кілометрів та у північному напрямку перетинає Полярне коло. Проходить через Нижній Тагіл, Перм, Єкатеринбург, Сургут, Тюмень. Обслуговує також Ханти-Мансійський та Ямало-Ненецький автономні округи. Експлуатаційна довжина – 7154 км. Розгорнута довжина – 13 853 км.

Магістраль бере початок у центрі Росії та простягається далеко на північ країни. Більшість Північної магістралі експлуатується в суворих умовах Крайньої Півночі та Заполяр'я. Розгорнута довжина – 8500 кілометрів.

У зоні обслуговування дороги знаходяться 11 суб'єктів Російської Федерації Південного федерального округу, вона безпосередньо межує з Україною, Грузією та Азербайджаном. Експлуатаційна довжина магістралі становить 6358 км.

Південно-Східна залізниця займає центральне положення по мережі залізниць та пов'язує східні райони та Урал із Центром, а також райони Півночі, Північного Заходу та Центру з Північним Кавказом, Україною та державами Закавказзя. Південно-Східна дорога межує із Московською, Куйбишевською, Північно-Кавказькою, Південною залізницею України. Експлуатаційна довжина – 4189 км.

Південно-Уральська залізниця розташована у двох частинах світу – на стику Європи та Азії. До її складу входять Челябінське, Курганське, Оренбурзьке та Карталінське відділення. Декілька залізничних ліній магістралі проходять територією Казахстану. Південно-Східна дорога межує із Московською, Куйбишевською, Північно-Кавказькою, Південною залізницею України. Експлуатаційна довжина – 4189 км. Розгорнута довжина понад 8000 км.

Електрифікація залізниць

Залізнична електрифікація- Комплекс заходів, що виконуються на ділянці залізниці для можливості використовувати на ньому електрорухомий склад: електровози, електросекції або електропоїзди.

Для потягу на електрифікованих ділянках залізниць використовуються електровози. Як приміський транспорт використовуються електросекції або електропоїзди.

Системи електрифікації

Системи електрифікації можна класифікувати:

• по виду провідників:
  • з контактною підвіскою
  • з контактною рейкою
• за напругою
• за родом струму:
  • змінний струм
    • Частота току
    • число фаз

Зазвичай використовують постійний (=) або однофазний змінний (~) струм. При цьому як один з провідників виступає рейковий шлях

Використання трифазного струму вимагає підвіски як мінімум двох контактних проводів, які не повинні стикатися за жодних умов (як у тролейбуса), тому ця система не прижилася, в першу чергу через складність струмознімання на великих швидкостях.

При використанні постійного струму напруга в мережі роблять досить низькою, щоб включати електродвигуни безпосередньо. При використанні змінного струму вибирають набагато більш високу напругу, оскільки на електровозі можна легко знизити напругу за допомогою трансформатора .

Система постійного струму

У цій системі тягові електродвигуни постійного струму живляться безпосередньо від контактної мережі. Регулювання здійснюється підключенням резисторів, перегрупування двигунів та ослабленням збудження. Останні десятиліття стало поширюватися імпульсне регулювання, що дозволяє уникнути втрат енергії в резисторах.

Допоміжні електродвигуни (привід компресора, вентиляторів та ін) зазвичай також живляться безпосередньо від контактної мережі, тому вони виходять дуже великими і важкими. У деяких випадках для їх живлення використовують обертові або статичні перетворювачі (наприклад, на електропоїздах ЕР2Т, ЕД4М, ЕТ2М використовується мотор-генератор, що перетворює постійний струм 3000 В трифазний 220 В 50 Гц).

на Залізницях Росіїта країн колишнього Радянського Союзу ділянки електрифіковані по системі постійного струму, Нині переважно використовують напругу =3000 У (на старих ділянках - =1500 У). На початку 70-х у СРСР на Закавказькій залізниці були проведені практичні дослідження з можливістю електрифікації на постійному струмі напругою = 6000 В, проте надалі нові ділянки електрифікувалися змінним струмом вищої напруги.

Простота електрообладнання на локомотиві, низька питома вага та висока ККД зумовили широке поширення цієї системи в ранній період електрифікації.

Недоліком даної системи є порівняно низька напруга контактної мережі, тому передачі однаковою потужності потрібен більший струм проти більш високовольтними системами. Це змушує:

• використовувати більший сумарний перетин контактних проводів та кабелів, що підводять;
• збільшувати площу контакту з пантографом електровоза за рахунок збільшення числа проводів у підвісці контактної мережі до 2-х і навіть 3-х (наприклад, на підйомах);
• зменшувати відстані між тяговими підстанціями для мінімізації втрат струму у проводах, що додатково призводить до збільшення вартості самої електрифікації та обслуговування системи (підстанції хоч і автоматизовані, але потребують обслуговування). Відстань між підстанціями на вантажонапружених ділянках, особливо в складних гірських умовах, може бути лише кілька кілометрів.

Трамваї, тролейбуси використовують постійну напругу = 550 (600), метрополітен = 750 (825).

Система змінного струму зниженої частоти

У низці європейських країн (Німеччина, Швейцарія та ін.) використовується система однофазного змінного струму 15 кВ 16⅔ Гц, а США на старих лініях 11 кВ 25 Гц. Знижена частота дозволяє використовувати колекторні двигуни змінного струму. Двигуни живляться від вторинної обмотки трансформатора без будь-яких перетворювачів. Допоміжні електродвигуни (для компресора, вентиляторів та ін) також зазвичай колекторні, живляться від окремої обмотки трансформатора.

Недоліком системи є необхідність перетворення частоти струму на підстанціях чи будівництво окремих електростанцій для залізниць.

Система змінного струму промислової частоти

Використання струму промислової частоти найекономічніше, та його використання зустріло багато труднощів. Спочатку використовували колекторні електродвигуни змінного струму, що перетворюють мотор-генератори (однофазний синхронний електродвигун плюс тяговий генератор постійного струму, від якого працювали тягові електродвигуни постійного струму), перетворювачі, що обертаються частоти (дають струм для асинхронних тягових електродвигунів). Колекторні електродвигуни на струмі промислової частоти працювали погано, а перетворювачі, що обертаються, були занадто важкими і неекономічними.

Система однофазного струму промислової частоти (25 кВ 50 Гц) почала широко застосовуватися тільки після створення у Франції в 1950-х роках електровозів зі статичними ртутними випрямлячами (ігнітронами; пізніше вони замінювалися на більш сучасні кремнієві випрямлячі - з екологічних та економічних міркувань); потім ця система поширилася й у багатьох інших країнах (зокрема до СРСР).

При випрямленні однофазного струму виходить не постійний струм, а пульсуючий, тому використовуються спеціальні двигуни пульсуючого струму, а в схемі є згладжуючі реактори (дросель), що знижує пульсації струму, і резистори постійного ослаблення збудження, що включають паралельно обмоткам , яка лише викликає непотрібне нагрівання обмотки.

Для приводу допоміжних машин використовують або двигуни пульсуючого струму, що живляться від окремої обмотки трансформатора (обмотка власних потреб) через випрямляч, або промислові асинхронні електродвигуни, що живляться від розщеплювача фаз (така схема була поширена на французьких та американських електровозах, а з них була перенесена на радянські ) або фазозсувних конденсаторів (застосована, зокрема, на російських електровозах ВЛ65, ЕП1, 2ЕС5К).

Недоліками системи є значні електромагнітні перешкоди для ліній зв'язку, і навіть нерівномірне навантаження фаз зовнішньої енергосистеми. Для підвищення рівномірності навантаження фаз контактної мережі чергуються ділянки з різними фазами; між ними влаштовують нейтральні вставки - короткі, довжиною кілька сотень метрів, ділянки контактної мережі, які рухомий склад проходить із вимкненими двигунами, за інерцією. Вони зроблені для того, щоб пантограф не перемикав проміжок між секціями, що знаходиться під високою лінійною (міжфазною) напругою в момент переходу з дроту на провід. При зупинці на нейтральній вставці на неї можливе подання напруги від передньої по ходу секції контактної мережі.

Залізниці Росіїта країн колишнього Радянського Союзу, електрифіковані по системі змінного струмувикористовують напруга ~25 кВ(тобто ~25000 В) частотою 50 Гц.

Стикування систем електропостачання

Електровози різних систем струму на станції стикування

Двосистемний електровоз ВЛ82М

Різноманітність систем електропостачання викликала появу пунктів стикування (систем струму, напруги, частоти струму). У цьому виникло кілька варіантів вирішення питання організації руху через такі пункти. Виявились 3 основні напрямки.

Однією з особливостей залізничного транспорту Росії є висока частка електрифікованих доріг. За протяжністю електрифікованих магістралей на кінець 2014 року Росія посідає 1-е місце у світі - 43,4 тис. км (2-е місце Китай - 38,5 тис. км) - десь близько половини доріг загального користування. Ну те що багато магістралей електрифіковано - це загалом ні для кого не секрет, а ось те що в контактних мережах використовується різного роду струми багато хто дізнається з подивом. Проте факт: у контактних мережах використовується або постійний електричний струм номінальною напругою 3 кВ або змінний однофазний струм промислової частоти 50 Гц номінальною напругою 25 кВ. Я про це сам довгий час не замислювався - дізнався, коли отримував третю групу електробезпеки (робота в конторі пов'язаної з РЗ якось зобов'язувала вникати і розбиратися). Ну і загалом довгий час я цей факт ("є постійна 3 кв, є зміна 25 кВ/50 Гц") приймав як належне - "бо так прийнято історично". А деякий час все-таки питання захотілося вникнути і якось розібратися - а чому власне так.

Одразу хочу обмовитися - дуже глибоко до фізика електроживлення я копати не буду, обмежуючись якимись загальними фразами і спеціально утруючи. Мені іноді висловлюють, що ось я спрощую - а фахівці читають і розумію, що там "все не так". Це я в курсі, але фахівці те, про що я пишу, думаю і так знають - і навряд чи для себе щось нове почерпнуть.

Отже, власне почати слід з того, що вперше застосування електрики як джерела енергії для потягу було продемонстровано на промисловій виставці в Берліні в 1879 році, де був представлений макет електричної залізниці. По ділянці довжиною менше 300 м зі швидкістю 7 км/год рухався поїзд, що складається з локомотива потужністю 2,2 кВт та трьох вагончиків, у кожному з яких могло розміститися до 6 пасажирів. Творцями нового виду тяги були знаменитий німецький вчений, винахідник та промисловець Ернст Вернер фон Сіменс (Werner von Siemens, 1816-1892) та інженер Хальське. До початку 20 століття сумнівів щодо ефективності електричної тяги не залишалося. У стислі терміни у різних країнах було реалізовано кілька проектів електрифікації залізничного. На першому етапі електрифікація застосовувалася в гірських місцевостях на лініях з важким профілем, з великою кількістю тунелів, і навіть на заміських ділянках, тобто. на тих ділянках, де переваги електричної тяги були очевидними.

Перша електрифікована залізниця в СРСР була відкрита 6 липня 1926 на ділянці Баку - Сабунчі - Сурахани

Відповідно два головні напрямки застосування електрифікації: приміське сполучення та гірські магістралі. Про приміське сполучення (суть електропоїзди) хочеться розповісти окремо, зараз же треба зауважити лише, що якраз приміське залізничне сполучення в плані електрифікації стало пріоритетним у СРСР (у Російській Імперії цей проект довести до пуття не встигли - завадила перша світова війна і революція), в СРСР же за це взялися з розмахом (тут план ГОЕЛРО, звичайно, дуже посприяв) - електропоїзди почали замінювати приміські потяги на паровій тязі.

В якості системи електропостачання була прийнята система постійного струму з номінальною напругою 1500 В. Система постійного струму була обрана тому, що при однофазному змінному струмі були б потрібні важчі і дорогі моторні вагони через необхідність постановки на них трансформаторів. Крім того, тягові двигуни постійного струму мають за інших рівних умов більш високий момент, що обертає, і більш пристосовані для пуску в порівнянні з двигунами однофазного струму. Це особливо важливо для моторних вагонів, що працюють на приміських ділянках з великим числом пунктів зупинки, де потрібне високе прискорення при рушанні з місця. Напруга 1500 було обрано у зв'язку з тим, що потрібно значно менше міді для контактної мережі в порівнянні з системою 600-800 В (використовувалося для електрифікації трамваїв-тролейбусів). Одночасно з'явилася можливість створити надійне електрообладнання моторного вагона, на що не можна було на той час розраховувати при напрузі 3000 В (перші лінії приміського сполучення, електрифіковані постійним струмом 3000 В з'явилися тільки в 1937 році, проте надалі на таку напругу перевели всі вже побудовані лінії). .

Електропоїзди С – перша родина радянських поїздів, що випускалися з 1929-го року.

Паралельно з розвитком заміського сполучення в 1932-1933 pp. електротяга була впроваджена магістральною залізницею Хашурі - Зестафоні (63 км) на важкому Сурамському перевалі. Тут, на відміну від Москви та Баку, електротяга використовувалася для вантажних та пасажирських перевезень. Вперше на залізничних лініях СРСР почали працювати електровози (власне за місцем застосування їх так і стали називати "сурамські електровози" або "або електровози сурамського типу"):

електровоз С (Сурамський) - родоначальником групи Сурамських електровозів, які будували американці General Electric для СРСР

Основною рисою всіх електровозів сурамського типу стала наявність перехідних майданчиків по кінцях кузова, що за нормами, що існували на той час, було обов'язковим для всіх електровозів з електрообладнанням для роботи по СМЕ. Екіпажна частина локомотива складається з двох зчленованих тривісних візків (осьова формула 0-30-0 + 0-30-0). Кузов вагонного типу з головною рамою. Ресорне підвішування виконане переважно на листових ресорах. Підвішування тягового електродвигуна – опорно-осьове.

електровоз С (Сурамський радянський) - перший електровоз постійного струму, побудований в СРСР за ліцензією GE

І тут треба зробити важливе зауваження. На противагу паровозам, двигуном якого є парова машина, залізничний транспорт наступних поколінь почав приводиться в дію електродвигунами: так звані ТЕД-и (тягові електродвигуни) - для багатьох, до речі, неочевидно, що ТЕД-и використовуються як в електровозах/електропоїздах, так і в тепловозах (Останні просто живлять ТЕД-и розміщеним у локомотиві дизель-генератором). Так ось на зорі електрифікації залізниці використовувалися ТЕД виключно постійного струму. Це з їх конструктивними особливостями, можливістю досить простими засобами регулювати швидкість і крутний момент у межах, можливістю працювати з перевантаженням тощо. Говорячи технічною мовою, електромеханічні характеристики двигунів постійного струму ідеально підходять для цілей тяги. Двигуни змінного струму (асинхронні, синхронні) мають такі характеристики, що без спеціальних засобів регулювання їх застосування для електротяги стає неможливим. Таких засобів регулювання на початковому етапі електрифікації ще був і тому, природно, у системах тягового електропостачання застосовувався постійний струм. Будувалися тягові підстанції, призначенням яких є зниження змінної напруги мережі до необхідного значення, та її випрямлення, тобто. перетворення на постійний.

ВЛ19 – перший серійний електровоз, конструкція якого була створена в Радянському Союзі

Але використання контактної мережі постійного струму створювало іншу проблему - велика витрата міді в контактній мережі (порівняно зі змінним струмом), бо для передачі великої потужності (потужність дорівнює добутку струму на напругу) при постійній напрузі напрузі потрібно забезпечити більшу силу струму, тобто Необхідно більше дроту і більшого перерізу (напруга постійно - треба знижувати опір).

ВЛ22 М – перший радянський великосерійний електровоз та останній представник сурамських локомотивів

Ще наприкінці 1920-х рр., коли тільки починали електрифікувати Сурамський перевал, багато фахівців добре розуміли, що в майбутньому електрична тяга на постійному струмі з номінальною напругою 3 кВ не дозволить раціонально вирішити питання збільшення провізної здатності ліній шляхом підвищення ваги поїздів та швидкості їх руху. Найпростіші розрахунки показували, що при веденні поїзда масою 10 000 т на підйомі 10 ‰ при швидкості 50 км/год. Після порівняння близько двохсот варіантів поєднань роду струму та величин напруг було прийнято рішення, що оптимальним варіантом є електрифікація на постійному або змінному (50 Гц) струмі напругою 20 кВ. Перша система на той момент у світі ніде не була випробувана, а друга була хоч і дуже мало, але вивчена. Тому на першій Всесоюзній конференції з електрифікації залізниць було ухвалено рішення про спорудження дослідної ділянки, електрифікованої на змінному струмі (50 Гц) напругою 20 кВ. Потрібно було створити електровоз для випробувань, які б дозволили виявити переваги та недоліки електровозів змінного струму в умовах нормальної експлуатації.

Електровоз ОР22 - перший у СРСР електровоз змінного струму

У 1938 році був створений електровоз ОР22 (однофазний з ртутним випрямлячем, 22 - навантаження від колісних пар на рейки, в тоннах). Принципова схема електровоза (трансформатор-випрямляч-ТЕД, тобто з регулюванням напруги на низькій стороні) виявилася настільки вдалою, що її стали використовувати при проектуванні переважної більшості радянських електровозів змінного струму. На цій моделі було випробувано ще безліч інших ідей, які знайшли потім втілення у пізніших проектах, але на жаль далі втрутилася війна. Експериментальна машина була розібрана, її випрямляч використаний на тяговій підстанції постійного струму. А до ідей електровозів змінного струму повернулися лише 1954-го року із серією ПЗ (або ВЛ61) вже на Новочеркаському електровозобудівному заводі.

ВЛ61 (до січня 1963 року – Н-О – Новочеркаський Однофазний) – перший радянський серійний електровоз змінного струму

Першим на змінному струмі (напругою 20 кВ) було електрифіковано дослідну ділянку Намисто - Михайлов - Павелець у 1955-1956 роках. Після проведення випробувань було вирішено збільшити напругу до 25 кВ. Результати експлуатації дослідної ділянки електричної тяги на змінному струмі Намисто - Павелець Московської залізниці дозволили рекомендувати цю систему змінного струму для широкого впровадження на залізницях СРСР (постанова Ради Міністрів СРСР № 1106 від 3 жовтня 1958 р.). З 1959 року змінний струм напругою 25 кВ почав впроваджуватися на довгих ділянках, де була потрібна електрифікація, але поблизу був полігонів постійного струму.

Електровоз Ф - електровоз змінного струму, який будувався у Франції на замовлення СРСР

У 1950-1955 pp. почалося перше ще обережне розширення полігону електрифікації. Почався перехід з напруги 1500 на 3000 на всіх приміських вузлах, подальший розвиток приміських вузлів, подовження електрифікованих ліній до сусідніх обласних центрів з впровадженням електролокомотивної тяги для пасажирських та вантажних поїздів. «Острівці» електрифікації з'явилися в Ризі, Куйбишеві, Західному Сибіру, ​​Києві. З 1956 року (який ) почався новий етап масової електрифікації залізниць СРСР, який стрімко вивів електротягу і тепловозну тягу з 15% частки у перевезеннях 1955 року до 85% частки 1965 року. Масова електрифікація йшла переважно на добре зарекомендованому постійному струмі напругою 3000 В, хоча десь вже починав вводитися і змінний струм частоти 50 Гц напругою 25 кВ. Паралельно з розвитком мережі ліній на змінному струмі велася технологія рухомого складу змінного струму. Так, перші електропоїзди змінного струму ЕР7 та ЕР9 розпочали роботу у 1962 р., а для Красноярської залізниці у 1959 р. були придбані французькі електровози типу Ф, оскільки виробництво радянських електровозів змінного струму (ВЛ60 та ВЛ80) затримувалося.

ВЛ60 (до січня 1963 – Н6О, – Новочеркаський 6-вісний Однофазний) – перший радянський магістральний електровоз змінного струму, запущений у великосерійне виробництво.

Загалом, постійним струмом були електрифіковані лінії, що вводилися в експлуатацію раніше - пізніші лінії електрифікувалися вже змінним струмом. Також у 90-ті/2000-і стався масштабний переведення низки ліній з постійного струму на змінний. Суперечки щодо переваг систем не припинилися досі. На зорі застосування змінного струму вважалося, що ця система електроживлення економічніша, але зараз однозначного рішення немає:
- рухомий склад постійного струму в півтора рази дешевший
- Питома витрата у ЕПС на горбистій профілі, типовому для більшості нашої країни на 30% нижче.
Так чи інакше, нові лінії електрифікації зараз будуються лише на змінному струмі, а також деякі старі переводяться з постійного на змінний струм. Єдиний історія електрифікації радянських і російських залізниць випадок переведення ділянки зі змінного струму на постійний стався 1989 року у Павелецькому напрямі Московської залізниці. Після електрифікації на постійному струмі ділянки Рибне - Узунове ділянку Намисто - Узунове (та сама історично перша магістраль змінного струму) зі змінного струму переведено на постійний струм:

брати-близнюки: локомотив ВЛ10 (постійного струму) та ВЛ80 (змінного струму)

До речі, зараз є тенденція до впровадження більш надійних та економічних асинхронних ТЕД-ів (на локомотивах нового покоління ЕП20, ЕС10, 2ТЕ25А ставляться саме вони). Так що в сильно віддаленому майбутньому через переход на такі ТЕД від постійного струму можна буде відмовитися зовсім. Поки що добре використовуються обидва роду струму:

4ЕС5К "Єрмак" (змінний струм) та 3ЕС4К "Дончак" (постійний струм)

Залишилося прояснити останнє питання. Різноманітність систем електропостачання викликала появу пунктів стикування (систем струму, напруги, частоти струму). У цьому виникло кілька варіантів вирішення питання організації руху через такі пункти. Виявились три основні напрямки:
1) Обладнання станції стикування перемикачами, що дозволяють подавати на окремі ділянки контактної мережі той чи інший рід струму. Наприклад, поїзд прибуває з електровозом постійного струму, потім цей електровоз відчіплюється і їде в зворотне депо або глухий кут для відстою локомотивів. Контактну мережу цим шляхом перемикають на змінний струм, сюди заїжджає електровоз змінного струму і веде поїзд далі. Недоліком такого способу є подорожчання електрифікації та утримання пристроїв електропостачання, а також потребує зміни локомотива та пов'язаних з цим додаткових матеріальних, організаційних та тимчасових витрат. При цьому значний час займає не так зміна електровоза, як випробування гальм.

ЕП2К (постійний струм) та позаду ЕП1М (змінний струм) на станції стикування Узунове

2) 2. Використання багатосистемного рухомого складу (в даному випадку - двосистемного - хоча в Європі наприклад бувають і чотирисистемний локомотив). При цьому стикування контактною мережею може здійснюватися за межами станції. Цей спосіб дозволяє проходити пункти стикування без зупинки (хоч і, як правило, на вибігу). Застосування двосистемних пасажирських електровозів скорочує час руху пасажирських поїздів, і не вимагає змінювати локомотив. Але вартість таких електровозів вища. Дорожче такі електровози та в експлуатації. Крім того, багатосистемні електровози мають більшу вагу (що, проте, малоактуально на залізниці, де нерідко добаластування локомотивів для збільшення зчіпної ваги).

Локомотиви змінного (ЕП1М) та постійного (ЧС7) струмів в оборотному депо станції Узунове

3) Застосування тепловозної вставки - залишення між ділянками з різними системами електропостачання невеликого тягового плеча, яке обслуговує тепловоз. Насправді застосовується дільниці Кострома - Галич протяжністю 126 км: у Костромі постійний струм (=3 кВ), у Галичі - змінний (~25 кВ). Транзитом курсують поїзди Москва-Хабаровськ та Москва-Шар'я, а також Самара-Кінель-Оренбург (причіплення тепловоза до пасажирських поїздів відбувається у Самарі, а до вантажних – у Кінелі). У Самарі та Кінелі постійний струм (=3 кВ), в Оренбурзі - змінний (~25 кВ), транзитом проходять поїзди на Орськ, Алма-Ату, Бішкек. За такого способу «стикування» значно погіршуються умови експлуатації лінії: удвічі подовжується час стоянки складів, знижується ефективність електрифікації через утримання та знижену швидкість тепловозів.

Радянський двосистемний вантажний електровоз ВЛ82 М

Насправді ж ми переважно зустрічається перший спосіб - зі станціями стикування пологів тяги. Скажімо якщо я їду з Саратова в Москву такою станцією буде Узуново, якщо в Санкт-Петербург - Рязань-2, якщо в Самару - Сизрань-1, ну а якщо в Сочі або Адлер - Гарячий Ключ (завжди до речі дивувався тому факту, що в Сочі до цих пір використовується постійний струм, хоча всі Північно-Кавказькі залізниці на перерві - але говорять там треба щоб на перерву перевести тунелі десь розширювати, є в цілому проблеми).

Новий російський двосистемний пасажирський електровоз ЕП20

P.S. Невелике уточнення. У пості, крім моїх власних фотографій (кольорові), також використовувалися матеріал з Вікіпедії!