Welche Hochspannungsleitungen werden im Eisenbahnsystem verwendet??

Hochspannungsleitungen der Eisenbahn spielen eine entscheidende Rolle bei der Stromversorgung der Eisenbahnsysteme, die Güter und Menschen über Regionen und Länder hinweg transportieren. Hochspannung (HV) Linien, typischerweise zwischen 25 kV und 50 kV, sind unerlässlich für die Bereitstellung der enormen Strommengen, die für den effizienten und zuverlässigen Betrieb elektrischer Züge erforderlich sind. In diesem Artikel, VERI Cable wird die Arten von Hochspannungsleitungen untersuchen im Eisenbahnsystem eingesetzt, ihre Vorteile, und wie sie in die breitere Infrastruktur passen.

Die Bedeutung der Hochspannungsenergie in Eisenbahnen

Bevor wir uns mit den Besonderheiten befassen Hochspannungsleitung der Eisenbahn, Es ist wichtig zu verstehen, warum diese Energie für den modernen Schienenverkehr notwendig ist. Eisenbahnen, vor allem elektrifizierte, sind energieintensive Verbraucher. Fahren einer Lokomotive mit einer Geschwindigkeit von bis zu 300 km/h (186 Meilen pro Stunde), schwere Ladung transportieren, oder die Unterstützung regionaler Transportsysteme erfordert enorme Mengen an elektrischer Energie. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind Bahnsysteme auf eine spezielle Stromnetzinfrastruktur angewiesen, die von Hochspannungsleitungen gespeist wird.

Vorteile elektrifizierter Eisenbahnen:

• Energieeffizienz: Elektrische Züge wandeln elektrische Energie effizienter in Bewegung um als dieselbetriebene Züge, Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen.
• Reduzierte Umweltbelastung: Die Elektrifizierung verringert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, Den Schienenverkehr zu einer umweltfreundlicheren Option machen.
• Niedrigere Betriebskosten: Strom ist tendenziell günstiger als Dieselkraftstoff, was zu langfristigen Einsparungen führt.
• Erhöhte Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit: Elektrozüge können schneller beschleunigen und abbremsen als Dieselzüge, Verbesserung der Terminplanung und Reduzierung von Verzögerungen.

Arten von Hochspannungsleitungen, die im Eisenbahnsystem verwendet werden

Verschiedene Eisenbahnsysteme auf der ganzen Welt nutzen je nach Faktoren wie historischen Entwicklungen unterschiedliche Arten von Elektrifizierungssystemen, Infrastruktur, und spezifische regionale Bedürfnisse. Zu den gängigsten Hochspannungssystemen gehören:

1. AC-Elektrifizierungssysteme

Eines der am weitesten verbreiteten Systeme zur Elektrifizierung von Eisenbahnen ist Wechselstrom (Wechselstrom) Elektrifizierung, Oft wird Hochspannung genutzt, um Strom mit minimalen Verlusten über große Entfernungen zu übertragen.

• 25kV AC einphasig, 50 Hz: Das weltweit am häufigsten verwendete System für Hochgeschwindigkeits- und Regionalbahnnetze. Es ist der Standard für elektrifizierte Eisenbahnen in Europa, China, und andere Länder. Das 25-kV-Wechselstromsystem ermöglicht eine effiziente Energieübertragung und wird aufgrund seiner Fähigkeit, höhere Geschwindigkeiten und schwerere Lasten zu unterstützen, typischerweise im Hochgeschwindigkeitszug eingesetzt.

Wie es funktioniert: Der Strom wird in einem örtlichen Kraftwerk erzeugt, über einen Transformator auf Hochspannung hochgesetzt, und dann übermittelt an Umspannwerke über Hochspannungsleitungen. Von dort, Es wird heruntertransformiert und in die Oberleitung bzw. Fahrleitung eingespeist.

• Vorteile:
  • Ermöglicht größere Entfernungen zwischen Umspannwerken.
  • Geeignet für Hochgeschwindigkeits- und schwere Güterbahnstrecken.
  • Kann problemlos in nationale Hochspannungsnetze integriert werden.

2. 1.5kV- und 3kV-Gleichstromelektrifizierung

Einige ältere Systeme oder städtische Verkehrsnetze basieren noch immer auf Gleichstrom (Gleichstrom) Elektrifizierung. Während Gleichstromsysteme tendenziell niedrigere Spannungen verwenden als Wechselstromsysteme, Sie werden aufgrund der für den Betrieb benötigten Strommenge immer noch als Hochspannung eingestuft.

• 1.5kV Gleichstrom: In Ländern wie den Niederlanden häufig, Japan, und Teile von Frankreich, besonders in ältere Schienensysteme.
• 3kV Gleichstrom: Vorwiegend in Belgien verwendet, Italien, Polen, und Teile Spaniens. Im Vergleich zu 1,5-kV-Systemen bietet es einen höheren Wirkungsgrad für größere Entfernungen und größere Lasten.

Wie es funktioniert: Gleichstromsysteme versorgen den Zug über die Oberleitung oder die dritte Schiene direkt mit Strom, und die Bordausrüstung des Zuges wandelt diese Energie in nutzbare Energie um.

• Vorteile:
  • Einfachere Infrastruktur.
  • Besser geeignet für den städtischen Nahverkehr oder ältere Systeme.
  • Ideal für kürzere Distanzen mit dichtem Bahnverkehr.

3. 15kV Wechselstrom, 16.7 Hz-Elektrifizierung

Diese Art von Hochspannungsleitung der Eisenbahn wird in Teilen Europas häufig verwendet, insbesondere in Deutschland, Österreich, Schweiz, und Schweden. Das 15-kV-System zeichnet sich dadurch aus, dass es mit einer niedrigeren Frequenz arbeitet als typische Stromnetze, Dadurch kann es direkter auf die Bedürfnisse der Eisenbahnen eingehen.

Wie es funktioniert: Die niedrigere Frequenz ist ideal für Bahnsysteme, da sie den Verschleiß der Ausrüstung verringert und sich besser für den Dauerbetrieb eignet, Schwerlastbetrieb.

• Vorteile:
  • Ideal für bergiges Gelände und lange Strecken.
  • Bietet verbesserte Leistung über große Entfernungen.
  • Minimiert Energieverluste auf längeren Strecken.

4. Elektrifizierung der dritten Schiene

Allerdings wird es nicht so häufig mit Hochgeschwindigkeitszügen für Langstrecken in Verbindung gebracht, Die Elektrifizierung der dritten Schiene ist eine weitere Methode, die in einigen Schienensystemen eingesetzt wird, insbesondere städtische Verkehrsnetze wie U-Bahnen und Nahverkehrszüge.

• 750V DC: Üblich bei Stadtbahnnetzen wie der New York City Subway, die Londoner U-Bahn, und einige regionale Schienennetze.
• 1.5kV DC Dritte Schiene: Ein Drittschienensystem mit höherer Spannung, das in einigen Vorort- und Regionalbahnsystemen verwendet wird.

Wie es funktioniert: Die Stromübertragung erfolgt über eine dritte Schiene, die neben den Gleisen verläuft, welche Züge über einen Kontaktschuh Strom beziehen. Allerdings nicht so effizient wie Oberleitungssysteme, Die Elektrifizierung der dritten Schiene gilt aufgrund der durch die Leitung fließenden Strommenge immer noch als Hochspannungssystem.

• Vorteile:
  • Einfach zu installieren und zu warten, vor allem für kürzere Distanzen.
  • Ideal für dicht besiedelte städtische Gebiete, in denen Freileitungen kann unpraktisch sein.

Komponenten der Hochspannungsbahnelektrifizierung

Hochspannungsbahnsysteme sind auf mehrere Schlüsselkomponenten angewiesen, um sicher und effizient zu funktionieren. Diese Komponenten helfen bei der Verteilung, zurücktreten, und regulieren die an die Züge gelieferte Leistung.

1. Oberleitungssysteme

Der sichtbarste Teil jeder elektrifizierten Eisenbahn ist die Oberleitung, oder Oberleitungssystem, aus denen Züge Strom beziehen. Der Fahrdraht wird von entlang der Strecke angebrachten Masten oder Masten getragen und überträgt Hochspannungsstrom an den Stromabnehmer des Zuges.

• Pantograph: Ein mechanisches Gerät, das auf dem Dach des Zuges montiert ist, Wird verwendet, um Kontakt mit der Oberleitung herzustellen und Strom in die elektrischen Systeme des Zuges einzuspeisen.
• Stützstrukturen: Masten, Spanner, und andere unterstützende Infrastruktur, die den Fahrdraht auf einer konstanten Höhe und Spannung hält, Gewährleistung eines zuverlässigen Kontakts zum Stromabnehmer.

2. Umspannwerke

Hochspannungsleitungen, die in das Eisenbahnnetz einspeisen, verlaufen oft durch Umspannwerke, die den Strom aus der nationalen Netzebene zurückführen (oft Hunderte von Kilovolt) auf das für die Bahnelektrifizierung erforderliche Niveau (typischerweise 25 kV Wechselstrom oder weniger).

• Transformatoren: Erhöhen oder verringern Sie die Spannung auf geeignete Werte.
• Gleichrichter: Wandeln Sie Wechselstrom in Gleichstrom in Systemen um, in denen Gleichstrom verwendet wird.
• Leistungsschalter und Schalter: Schützen Sie das System, indem Sie bei Überlastung oder Kurzschluss den Stromfluss unterbrechen.

3. Kontrollsysteme

Moderne Eisenbahnelektrifizierungssysteme umfassen fortschrittliche Steuerungs- und Überwachungssysteme, die den Stromfluss steuern, Gewährleistung eines stabilen und effizienten Betriebs. Diese Systeme können Fehler erkennen, Passen Sie die Stromverteilung je nach Bedarf an, und sogar mit Zügen kommunizieren, um deren Energieverbrauch zu optimieren.

Sicherheitsüberlegungen für Hochspannungsbahnstrecken

Aufgrund der hohen Spannungen, Eisenbahnelektrifizierungssysteme müssen strenge Sicherheitsprotokolle einhalten, um Unfälle zu verhindern und den sicheren Betrieb von Zügen und Wartungspersonal zu gewährleisten.

• Isolierung und Erdung: Hochspannungsleitungen sind gründlich isoliert, und Züge und Infrastruktur sind geerdet, um Stromschläge zu verhindern.
• Automatische Stromabschaltungen: Im Störungs- oder Notfallfall, Die Stromversorgung kann automatisch oder manuell unterbrochen werden, um weitere Schäden zu verhindern.
• Sicherheitsbarrieren: Besonders in städtischen Gebieten, Third-Rail-Systeme, und Fahrleitungen werden häufig durch physische Barrieren geschützt, um unbefugten Zugriff oder versehentlichen Kontakt zu verhindern.

Globale Anwendungen von Hochspannungsleitungen im Eisenbahnwesen

Die Verwendung von Hochspannungsleitungen der Eisenbahn ist ein globales Phänomen, Zahlreiche Länder führen unterschiedliche Systeme ein, um ihren spezifischen Bedürfnissen gerecht zu werden.

Zum Beispiel:

• China: Dominiert den Hochgeschwindigkeitsbahnsektor mit seinem ausgedehnten Netz elektrifizierter 25-kV-Wechselstromleitungen.
• Europa: Länder wie Frankreich (TGV) und Spanien (AVE) Außerdem sind sie in hohem Maße auf Hochspannungs-Wechselstromleitungen angewiesen, um ihre Hochgeschwindigkeitszüge anzutreiben.
• Nordamerika: Amtraks Acela Express nutzt für seinen Dienst im Nordosten der USA 25-kV-Wechselstrom- und 12,5-kV-Wechselstrom-Freileitungen.

Hochspannungsleitungen sind ein wichtiger Bestandteil moderner Eisenbahnsysteme. Vom Antrieb von Hochgeschwindigkeitszügen bis hin zu regionalen Pendlersystemen, Diese Strecken gewährleisten den effizienten und zuverlässigen Betrieb der Schienennetze weltweit. Egal ob Wechselstrom oder Gleichstrom, Oberleitung, oder Third-Rail-Systeme, die sorgfältige Verwaltung von Hochspannungsleitungen der Eisenbahn ist für die Zukunft der Nachhaltigkeit von entscheidender Bedeutung, effizienter Transport.

Durch das Verständnis der verschiedenen Elektrifizierungssysteme und ihrer Vorteile, Wir sind uns der Bedeutung dieser Infrastrukturen für den reibungslosen Betrieb der Eisenbahnen und die Weiterentwicklung der Zukunft des Transportwesens bewusst.