В метро, являющемся наиболее популярным и удобным видом общественного транспорта в крупных городах, существует множество технических решений и устройств, обеспечивающих его безопасную и надежную работу. Одним из важнейших компонентов метрополитена являются рельсы. Вопрос о напряжении на рельсах вызывает интерес у многих.
Оказывается, что в большинстве систем метро по всему миру рельсы находятся под напряжением. Это связано с тем, что электрический ток, протекающий по рельсам, является основным источником энергии для движения поездов. Он передается от подстанции через систему подкранов и подвешивается к контактным рельсам. При этом контактные рельсы устанавливаются на одной стороне от обычных, чтобы исключить их случайное касание транспортных средств.
Чтобы обеспечить безопасность пассажиров и персонала метро, рельсы находятся под напряжением только в зоне, где движение поездов разрешено. В местах, где нет движения поездов, напряжение на рельсах может быть отключено или снижено до безопасного значения. Это делается, например, на вокзалах, в депо или на участках ремонта и обслуживания.
Современные метро и системы питания
В современных метрополитенах по всему миру используются две основные системы питания для электрического тягового подвижного состава: третьесистемное и четвертесистемное питание.
Третьесистемное питание подразумевает наличие одной проводящей шины, которая подводит постоянное напряжение на рельсы. Это позволяет обеспечить электропитание для электрических поездов через колеса, контактные рейки и колесо-рельсовую схему. Примеры метро с третьесистемным питанием включают Московское метро и многие другие системы.
Четвертесистемное питание использует две проводящие шины, одна из которых подает положительное напряжение, а вторая — отрицательное. Это позволяет обеспечить два независимых контура для электропитания, что повышает безопасность и энергоэффективность. Примеры метро с четвертесистемным питанием включают Лондонское, Парижское и Нью-Йоркское метро.
| Метро | Тип питания |
|---|---|
| Московское метро | Третьесистемное |
| Лондонское метро | Четвертесистемное |
| Парижское метро | Четвертесистемное |
| Нью-Йоркское метро | Четвертесистемное |
Каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки, и выбор того, какую систему питания использовать, зависит от множества факторов, таких как технические характеристики метро, доступность и экономическая целесообразность.
Как работает современное метро и почему рельсы находятся под напряжением?
Рельсы в метро находятся под напряжением, так как электрическая энергия нужна для питания поездов. Контактный рельс, который представляет собой длинный провод, подается напряжение, обычно 600-750 вольт. Это позволяет создать электрическую цепь между рельсами и тоководом на поезде.
Когда поезд движется по рельсам, колеса их осей одновременно служат одним из контактных элементов электрической цепи. При этом силовые провода, установленные над рельсами, передают электрический ток на поезд через контактную систему на его крыше.
Подача высокого напряжения позволяет поездам двигаться с большей скоростью, а также обеспечивает более эффективное ускорение и торможение. Кроме того, наличие напряжения на рельсах также играет важную роль в обеспечении безопасности пассажиров. Если что-то попадает на рельсы, то создается короткое замыкание, что приводит к автоматическому отключению электричества и остановке поезда.
Принципы работы электрической системы питания
Одним из принципов работы электрической системы питания в метро является постоянное напряжение, которое подается на рельсы. Обычно используются рельсы с отрицательным напряжением (-600 В), что позволяет создать силовую цепь с положительным напряжением. Это напряжение запускает электродвигатели поездов и обеспечивает их движение.
Для передачи электрического тока на рельсы используется система третьего рельса. В данной системе на одноименные рельсы <<закорачивается третий рельс>> посредством снабжения его подъемными контактами-токопроводами. Таким образом, третий рельс подается под напряжение, которое передается на поезда через подвижные контактные рецепторы.
Для обеспечения безопасности и защиты от короткого замыкания электрической системы питания используется заземление третьего рельса. Заземление представляет собой соединение третьего рельса с землей, что позволяет отводить избыточный ток и предотвращает повреждения системы в случае нештатных ситуаций.
Важно отметить, что электрическая система питания в метро работает под высоким напряжением, что требует строгих технических и безопасностных мер для обеспечения надежности и эффективности работы. Благодаря этой системе метро может обеспечивать стабильное энергетическое питание поездов и обеспечивать плавное и безопасное их движение по маршруту.
Какие методы используются для подачи напряжения на рельсы?
Для подачи напряжения на рельсы в метро применяются различные методы. Они могут варьироваться в зависимости от конкретной системы электроснабжения метрополитена. Ниже приведены наиболее распространенные методы подачи напряжения на рельсы:
1. Система постоянного тока (ППС): в этом случае на рельсы подается постоянное напряжение, обычно в пределах 600-750 В. Такая система позволяет обеспечить надежную работу электропоездов, однако требует применения сложной системы подстанций и трансформаторов.
2. Система переменного тока (ПВС): в этом случае на рельсы подается переменное напряжение, обычно частотой 50 Гц. Для преобразования напряжения используются специальные подстанции и трансформаторы. Такая система обычно применяется в метро, где требуется сниженное напряжение (например, 380 В).
3. Третий рельс: некоторые системы метро используют третий рельс, который служит для подачи напряжения на электропоезда. Этот рельс обычно расположен посередине пути и снабжен изолирующими элементами для обеспечения безопасности.
4. Подкачка напряжения: в некоторых системах метро электропоезда получают электрическую энергию от вспомогательных вагонов или поездов, которые специальным образом оборудованы для этой цели.
В зависимости от конкретной системы метро и ее требований, может применяться один или несколько из вышеперечисленных методов подачи напряжения на рельсы. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, и выбор подходящей системы зависит от множества факторов, таких как размеры метрополитена, мощность энергосистемы, стоимость и сложность оборудования и т. д.
Преимущества и недостатки напряженных рельсов
В метро напряженные рельсы применяются для передачи электрической энергии на поезда и обеспечения их движения. Однако, как и любая система, они имеют свои преимущества и недостатки.
Преимущества:
| 1. | Эффективность передачи электрической энергии. Напряжение подается напрямую на рельсы, что обеспечивает надежную и эффективную передачу энергии на поезда. |
| 2. | Высокая надежность. Напряженные рельсы имеют высокую степень защиты от повреждений и коррозии, что обеспечивает длительный срок эксплуатации и минимизирует вероятность аварийных ситуаций. |
| 3. | Универсальность. Система с напряженными рельсами может использоваться для различных типов поездов и тяговых систем, что позволяет обеспечить совместимость и гибкость в эксплуатации. |
| 4. | Меньшая стоимость эксплуатации. В сравнении с другими системами, например, с третьей рельсовой системой, применение напряженных рельсов может снизить затраты на обслуживание и ремонт. |
Недостатки:
| 1. | Опасность для людей. Напряженные рельсы несут риск для пассажиров и работников метро, поскольку они находятся под напряжением. Соблюдение мер предосторожности и обучение персонала являются необходимыми для обеспечения безопасности. |
| 2. | Осложненный ремонт и обслуживание. Работы по ремонту и обслуживанию напряженных рельсов требуют специальных навыков и оборудования. Это может затруднить процесс обслуживания и увеличить затраты на ремонт. |
| 3. | Перегрузка системы. При увеличении количества поездов и пассажиров, система с напряженными рельсами может столкнуться с проблемой перегрузки. Это может вызывать снижение производительности и комфорта для пассажиров. |
| 4. | Ограничение применения на открытой территории. Напряженные рельсы менее подходят для использования на открытых участках, где они подвержены воздействию внешних факторов, таких как атмосферные осадки или изменение температуры. |