Третий рельс

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Третий рельс»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( май 2013 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Схема третьего рельса. 1: Крышка 2: Шина питания 3: Изолятор 4: шпала 5: Рельс

Третий рельс (вверху) на станции Блур-Йонг ( линия 1 ) метро Торонто . Третий рельс, запитанный напряжением 600 вольт постоянного тока, обеспечивает электропитание силовой передачи и вспомогательного оборудования вагонов метро.

Британский Класс 442 третьего рельса электрический множественный блок в Батерси

Парижское метро . В направляющих рельсах резиновых шин линий также функционировать в качестве проводников тока. Горизонтальный токоприемник находится между парой резиновых колес.

Транспортное средство для пассажиров в лондонском аэропорту Станстед с центральным железнодорожным питанием

Транспортное средство в аэропорту Станстед в Лондоне, показывая стрелочный перевод

Башмак вагона метро Нью-Йорка касается третьего рельса. На переднем плане - третий рельс соседнего пути.

Третий рельс , также известный как живые рельсы , электрический рельс или контактного рельс , является способом обеспечения электрической энергии для железнодорожного локомотива или поезда, через полунепрерывный жесткий проводник размещен рядом или между рельсами железнодорожного путем . Обычно он используется в системе общественного транспорта или скоростного транспорта , у которой есть трассы в своих собственных коридорах, полностью или почти полностью отделенных от внешней среды. Системы третьего рельса всегда питаются от электричества постоянного тока .

Система электрификации с третьим рельсом не связана с третьим рельсом, используемым на железных дорогах с двойной колеей .

Описание [ править ]

Системы третьего рельса - это средство обеспечения электрической тяги для поездов с использованием для этой цели дополнительного рельса (так называемого «токопроводящего рельса»). В большинстве систем токопроводящий рельс размещается на концах шпал вне ходовых рельсов, но в некоторых системах используется центральный токопроводящий рельс. Токопроводящая шина опирается на керамические изоляторы (известные как «горшки») или изолированные кронштейны, как правило, с интервалами около 10 футов (3,0 м).

Поезда имеют металлические контактные блоки, называемые башмаками коллектора (или контактными башмаками или башмаками подборщика), которые контактируют с токопроводящей шиной. Тяговый ток возвращается в генераторную станцию ​​по ходовым рельсам. В Северной Америке токопроводящая шина обычно изготавливается из стали с высокой проводимостью или из стали, прикрепленной к алюминию болтами для увеличения проводимости. Во всем мире экструдированные алюминиевые проводники с контактной поверхностью или колпачком из нержавеющей стали являются предпочтительной технологией из-за их более низкого электрического сопротивления, более длительного срока службы и меньшего веса. ^[1]Ходовые рельсы электрически соединяются с помощью проволочных стяжек или других устройств, чтобы минимизировать сопротивление в электрической цепи. Контактные колодки могут быть расположены ниже, выше или рядом с третьей направляющей, в зависимости от типа используемой третьей направляющей: эти третьи направляющие называются нижним контактом, верхним контактом или боковым контактом соответственно.

Проводящие рельсы должны быть прерваны на переезды , кроссоверы и подстанции зазорах. На концах каждой секции предусмотрены конические рельсы, обеспечивающие плавное зацепление контактных башмаков поезда.

Положение контакта между поездом и рельсом варьируется: в некоторых из самых ранних систем использовался верхний контакт, но в более поздних разработках использовался боковой или нижний контакт, который позволял покрывать токопроводящий рельс, защищая рабочих пути от случайного контакта и защищая контактный рельс. от мороза, льда, снега и листопада. ^[2]

Преимущества и недостатки [ править ]

Безопасность [ править ]

Поскольку системы третьего рельса представляют опасность поражения электрическим током вблизи земли, высокое напряжение (выше 1500 В) не считается безопасным. ^{[ сомнительно - обсудить ]} Поэтому для передачи адекватной мощности должен использоваться очень высокий ток, что приводит к высоким резистивным потерям и требует относительно близко расположенных точек питания ( электрические подстанции ).

Электрифицированный рельс угрожает смертью от электрического тока любого, кто заблудится или упадет на рельсы. Этого можно избежать, используя дверцы экрана платформы , или риск можно уменьшить, разместив токопроводящий рельс сбоку от рельсового пути от платформы, если это допускается планировкой станции. Риск также может быть уменьшен за счет изолированного покрытия для защиты третьего рельса от контакта, хотя многие системы не используют его.

В некоторых современных системах, таких как источник питания на уровне земли (впервые использованный в трамваях Бордо ), проблемы безопасности можно избежать, разделив шину питания на небольшие сегменты, каждый из которых получает питание только тогда, когда полностью покрыт поездом.

Также существует риск выхода пешеходов на рельсы на железнодорожных переездах . В США решением Верховного суда штата Иллинойс в 1992 году был подтвержден приговор в размере 1,5 миллиона долларов против Управления транзитных перевозок Чикаго за то, что он не остановил находящегося в состоянии алкогольного опьянения человека от выхода на рельсы на железнодорожном переезде в попытке помочиться. ^[3] В парижском метро есть графические предупреждающие знаки, указывающие на опасность поражения электрическим током в результате мочеиспускания на третьи рельсы - мер предосторожности, которых в Чикаго не было. ^{[ необходима цитата ]}

Концевые аппарели токопроводящих рельсов (где они прерываются или меняют стороны) представляют собой практическое ограничение скорости из-за механического воздействия башмака, и 161 км / ч (100 миль / ч) считается верхним пределом практического использования третьего рельса. операция. Мировой рекорд скорости для третьего поезда рельса составляет 174 км / ч (108 миль / ч) достигается на 11 апреля 1988 года британский Class 442 EMU . ^{[ необходима цитата ]}

В случае столкновения с посторонним предметом скошенные концевые аппарели нижних ходовых систем могут снизить опасность проникновения третьего рельса внутрь легкового автомобиля. Считается, что это привело к гибели пяти пассажиров в крушении поезда Валгалла в 2015 году ^[4].

Погодные эффекты [ править ]

Системы третьего рельса, использующие верхний контакт, подвержены скоплению снега или льду, образованному из повторно замерзшего снега, и это может прервать работу. В некоторых системах используются специальные антиобледенительные агрегаты для нанесения маслянистой жидкости или антифриза (например, пропиленгликоля ) на токопроводящую шину для предотвращения образования замерзания. Третий рельс также может быть нагрет, чтобы уменьшить проблему обледенения.

В отличие от систем третьего рельса, оборудование воздушных линий может пострадать от сильного ветра или ледяного дождя, обрушившего провода и остановившего все поезда. Грозы также могут отключить питание с помощью ударов молнии в системах с воздушными проводами , отключая поезда при скачке напряжения или обрыве проводов.

Пробелы [ править ]

В зависимости от геометрии поезда и пути, зазоры в кондукторном рельсе (например, на железнодорожных переездах и развязках) могут позволить поезду остановиться в положении, когда все его башмаки силовых приемников находятся в зазорах, так что сила тяги недоступна. Тогда говорят, что поезд "заторможен". Затем необходимо подвести другой поезд за скрученным поездом, чтобы протолкнуть его к токопроводящей шине, или можно использовать соединительный кабель для подачи энергии на поезд, достаточной для того, чтобы одна из его контактных колодок вернулась на токоведущий рельс. Чтобы избежать этой проблемы, требуется минимальная длина поездов, которые могут проходить по линии. Локомотивы либо имели резервную систему бортового дизельного двигателя (например, British Rail Class 73 ), либо были подключены к башмакам подвижного состава (например,Столичная железная дорога ).

Ходовые рельсы для источника питания [ править ]

Первая идея подачи электричества в поезд от внешнего источника заключалась в использовании обоих рельсов, по которым движется поезд, при этом каждый рельс является проводником для каждой полярности и изолирован шпалами . Этот метод используется в большинстве масштабных моделей поездов , однако он не работает так хорошо для больших поездов, поскольку шпалы не являются хорошими изоляторами. Кроме того, электрическое соединение требует изолированных колес или изолированных осей, но большинство изоляционных материалов имеют плохие механические свойства по сравнению с металлами, используемыми для этой цели, что приводит к менее устойчивому поезду. Тем не менее его иногда использовали на заре развития электропоездов. Самая старая электрическая железная дорога в Британии, Volk's Railwayв Брайтоне, Англия, первоначально была электрифицирована 50 вольт постоянного тока с использованием этой системы (теперь это трехрельсовая система). Другие железнодорожные системы, которые использовали его, были трамваями Гросс-Лихтерфельде и Унгерер .

Контакт обуви [ править ]

Третий рельс обычно расположен за пределами двух ходовых рельсов, но в некоторых системах он устанавливается между ними. Электричество передается на поезд посредством скользящего башмака , который удерживается в контакте с рельсом. Во многих системах над третьим рельсом предусмотрена изоляционная крышка для защиты сотрудников, работающих рядом с рельсовыми путями; иногда башмак предназначен для контакта с боковой стороной (так называемый «боковой ход») или дном (так называемый «ход снизу» или «ход снизу») третьей направляющей, что позволяет устанавливать защитную крышку непосредственно на ее верхнюю поверхность. Когда обувь скользит по верхней поверхности, это называется «ход сверху». Когда обувь скользит по нижней поверхности, на нее в меньшей степени влияет нарост снега, льда или листьев ^[2]и снижает вероятность поражения электрическим током при контакте с рельсами. Примеры систем, использующих подведенную третью железную дорогу, включают Metro-North в столичном районе Нью-Йорка ; ^[6] линия SEPTA Market-Frankford в Филадельфии ; ^[7] и лондонский Доклендский легкорельсовый транспорт . ^[8]

Электрооборудование и альтернативные технологии [ править ]

Электротяговые поезда (использующие электроэнергию, генерируемую на удаленной электростанции и передаваемую на поезда) значительно более рентабельны, чем дизельные или паровые агрегаты, где отдельные силовые агрегаты должны находиться на каждом поезде. Это преимущество особенно заметно в городских и скоростных транспортных системах с высокой плотностью движения.

Из-за механических ограничений на контакт с третьим рельсом поезда, использующие этот метод подачи питания, достигают более низких скоростей, чем поезда, использующие воздушные электрические провода и пантограф . Тем не менее, они могут быть предпочтительнее внутри городов, поскольку нет необходимости в очень высокой скорости и они вызывают меньшее визуальное загрязнение .

Третий рельс является альтернативой воздушным линиям, которые передают мощность поездам с помощью пантографов, прикрепленных к поездам. В то время как воздушные сети могут работать при 25 кВ или более, используя переменный ток (AC), меньший зазор вокруг токоведущей шины требует максимум около 1200 В, а некоторые системы используют 1500 В ( линия 4, метро Гуанчжоу , линия 5 , Метро Гуанчжоу , Линия 3, Метро Шэньчжэня ) и постоянный ток (DC) используется ^{[ ссылка ]} . Поезда на некоторых линиях или сетях используют оба режима питания (см. § Смешанные системы ниже).

Все третьи железнодорожные системы во всем мире питаются от источников постоянного тока. Некоторые из причин этого исторические. Ранние тяговые двигатели были двигателями постоянного тока, а доступное в то время выпрямительное оборудование было большим, дорогим и непрактичным для установки на борту поездов. Кроме того, передача требуемых относительно высоких токов приводит к более высоким потерям на переменном токе, чем на постоянном. ^[9] Подстанции для системы постоянного тока должны быть (обычно) на расстоянии около 2 километров (1,2 мили) друг от друга, хотя фактическое расстояние зависит от пропускной способности; максимальная скорость и частота обслуживания линии.

Одним из методов уменьшения потерь тока (и, таким образом, увеличения расстояния между фидерами и подстанциями, что является основной статьей затрат при электрификации третьего рельса) является использование композитного токопроводящего рельса гибридной конструкции из алюминия и стали. Алюминий лучше проводит электричество, а рабочая поверхность из нержавеющей стали обеспечивает лучший износ.

Есть несколько способов прикрепления нержавеющей стали к алюминию. Самый старый - метод совместной экструзии, при котором нержавеющая сталь экструдируется с алюминием. В отдельных случаях этот метод страдает от расслоения (когда нержавеющая сталь отделяется от алюминия); Говорят, что это было устранено в последних соэкструдированных рельсах. Второй метод - это алюминиевый сердечник, на который устанавливаются две секции из нержавеющей стали в виде крышки и линейно привариваются по центральной линии рельса. Поскольку алюминий имеет более высокий коэффициент теплового расширения, чем сталь, алюминий и сталь должны быть надежно заблокированы, чтобы обеспечить хорошую границу токосъема. Третий метод приклепывает алюминиевые полосы шины к стенке стального рельса.

Вернуть текущие механизмы [ править ]

Как и в случае с воздушными проводами, обратный ток обычно проходит через одну или обе направляющие, и утечка на землю не считается серьезной. Где поезд на резиновые шинах, так как на часть метро Лиона , Париж Métro , Мехико метро , Сантьяго метро , Саппоро Муниципального метро , и на всех метро Монреаля и некоторых автоматизированных путепровод транзитных систем (например, Метрополитен Хиросимы ), A Для питания тока должна быть предусмотрена электрическая рейка. Возврат осуществляется по рельсам обычных путей между этими направляющими ( см. Метро с резиновыми шинами ).

Другая конструкция с третьим рельсом (токоподвод вне ходовых рельсов) и четвертым рельсом (токовый возврат, на полпути между ходовыми рельсами) используется несколькими системами стальных колес; см. четвертый рельс . Лондонский метрополитен является самым крупным из них (см Электрификация железных дорог в Великобритании ). Основная причина использования четвертого рельса для переноса обратного тока состоит в том, чтобы избежать протекания этого тока через оригинальные металлические футеровки туннелей, которые никогда не предназначались для пропускания тока, и которые будут подвергаться электролитической коррозии, если в них протекают такие токи.

Еще одна четырехрельсовая система - это линия M1 миланского метро , где ток отводится по боковой плоской штанге с боковым контактом, а возврат осуществляется по центральной направляющей с верхним контактом. Вдоль некоторых участков в северной части линии также проложена воздушная линия , чтобы позволить поездам линии M2 (которые используют пантографы и более высокое напряжение и не имеют контактных башмаков) доступ к депо, расположенному на линии M1. В депо в поездах линии M1 из соображений безопасности используются пантографы, а переход осуществляется рядом с депо вдали от железнодорожных путей.

Эстетические соображения [ править ]

Электрификация третьего рельса визуально менее навязчива, чем электрификация надземной дороги. ^[10]

Смешанные системы [ править ]

Некоторые системы используют третий рельс для части маршрута и другую движущую силу, такую ​​как воздушная контактная сеть или дизель для остальной части. Они могут существовать из-за соединения железных дорог, находящихся в отдельной собственности, с использованием различных систем движения, местных постановлений или других исторических причин.

Соединенное Королевство [ править ]

Несколько типов британских поездов могут работать как на надземных, так и на третьих железнодорожных системах, включая British Rail Class 313 , 319 , 325 , 350 , 365 , 375/6 , 377/2 , 377/5 , 377/7 , 378 / 2 , 387 , 373 , 395 , 700 и 717 электропоездов, а также локомотивы 92 класса .

В южной части британской железной дороги грузовые станции имели воздушные провода, чтобы избежать опасности поражения электрическим током от третьего железнодорожного пути. ^[11] Локомотивы были оснащены пантографом, а также башмаками.

Eurostar / High Speed ​​1 [ править ]

Класс 373 используется для международных высокоскоростных железнодорожных услуг , выполняемой Eurostar через Ла - Манш работает на воздушных проводах при переменном токе 25 кВ для большей части его пути, с секциями 3 кВ постоянного тока на бельгийских линиях между секцией бельгийской высокоскоростной и Brussels Midi станции или 1,5 кВ постоянного тока на железнодорожных линиях юга Франции для сезонных перевозок. В исходном состоянии машины класса 373 были дополнительно оснащены обувью 750 В постоянного тока , предназначенной для поездки по Лондону через пригородные пригородные линии до Ватерлоо.. Переключение между третьим рельсом и сбором над головой было выполнено во время движения на высокой скорости, сначала на Континентальном перекрестке возле Фолкстона, а затем на перекрестке Фокхэм после открытия первого участка железнодорожного пути под Ла-Маншем . Между железнодорожной станцией Кенсингтон-Олимпия и депо Северный полюс потребовалось дальнейшее переключение.

Система с двойным напряжением действительно вызвала некоторые проблемы. Отсутствие втягивания башмаков при въезде во Францию ​​привело к серьезным повреждениям путевого оборудования, в результате чего компания SNCF установила пару бетонных блоков в конце обоих туннелей в Кале, чтобы отломать третьи железнодорожные башмаки, если они не были втянуты. В Великобритании произошла авария, когда водитель Eurostar не смог втянуть пантограф перед входом в третью рельсовую систему, что привело к повреждению сигнального портала и пантографа.

14 ноября 2007 года пассажирские перевозки Eurostar были переведены на железнодорожную станцию ​​Сент-Панкрас, а операции по техническому обслуживанию - на депо Темпл-Миллс , в результате чего третье оборудование для сбора рельсов 750 В постоянного тока стало ненужным, а третьи железнодорожные башмаки были удалены. Сами поезда больше не оснащены спидометром, способным измерять скорость в милях в час (индикация, используемая для автоматического изменения при раскрытии башмаков коллектора).

В 2009 году компания Southeastern начала предоставлять внутренние услуги по железной дороге High Speed ​​1 от Сент-Панкрас, используя свои новые электропоезда класса 395 . Эти услуги работают на высокоскоростной линии до Ebbsfleet International или Ashford International , прежде чем перейти на основные линии для обслуживания северного и среднего Кента. Как следствие, эти поезда имеют двойное напряжение, так как большинство маршрутов, по которым они движутся, электрифицированы.

North London Line [ править ]

В Лондоне линия North London Line меняет источник питания один раз между Ричмондом и Стратфордом в Актон-Сентрал . Первоначально маршрут был третьей железной дорогой на всем протяжении, но несколько технических проблем с электрическим заземлением, а также часть маршрута, уже покрытая воздушными проводами, предусмотренными для электрических грузовых перевозок и региональных услуг Eurostar, привели к изменениям. ^{[ требуется разъяснение ]}

West London Line [ править ]

Также в Лондоне линия West London меняет энергоснабжение между Shepherd's Bush и Willesden Junction , где она встречается с линией North London Line. К югу от точки перехода WLL - это третья электрифицированная железная дорога, к северу от нее - надземная .

Thameslink [ править ]

Поперечный город Thameslink сервис работает на третьем железнодорожной сети Южного региона с Farringdon на юге и на воздушных линии в северном направлении Бедфорда , Кембридж и Питерборо . Переключение производится во время стоянки в Фаррингдоне при движении на юг и в городе Темзлинк при движении на север.

Северный город [ править ]

На маршрутах пригородных перевозок между Моргейтом и Хертфордом и Велвином участки магистральной линии Восточного побережья составляют 25 кВ переменного тока с переходом на третью железную дорогу на железнодорожной станции Дрейтон-Парк . Третий рельс все еще используется на туннельном участке маршрута, потому что размер туннелей, ведущих к станции Моргейт, был слишком мал, чтобы обеспечить электрификацию над землей.

North Downs Line [ править ]

Линия Норт-Даунс не электрифицирована на тех участках линии, где услуга Норт-Даунс используется исключительно.

Электрифицированные участки линии

Редхилл в Рейгейт - позволяет службам Южной железной дороги идти в Рейгейт. Это избавляет от необходимости поворачивать завершающие службы в Redhill, где из-за расположения станции, поскольку изменение направления заблокировало бы почти все работающие линии.

От перекрестка Шалфорд до Южного перекрестка Олдершота - линия, совместно используемая с услугами Юго-Западной железной дороги, электрическими линиями Портсмут и Олдершот.

Уокингем - Рединг - линия, разделяемая с Юго-Западной железной дорогой из Ватерлоо.

Бельгия [ править ]

Метро Брюсселя использует систему третьего рельса 900 В постоянном токе, расположенная в боковом направлении , с контактом с помощью башмака , работающих под шиной питания , которая имеет изолирующий слой на верхних и боковых.

Финляндия [ править ]

Хельсинки Метро использует 750 В постоянного тока третьего рельса системы. Участок от Вуосаари до гавани Вуосаари не электрифицирован, поскольку его единственная цель - соединение с финской железнодорожной сетью, которая разделяет колею 1524 мм с метро Хельсинки. Маршрут ранее использовался маневровыми тепловозами для перевозки новых поездов метрополитена на электрифицированный участок линии.

Франция [ править ]

Новый трамвай в Бордо (Франция) использует новую систему с третьим рельсом в центре пути. Третий рельс разделяют на 10 м (32 футов 9 ³ / ₄   дюйма) длиной ведения и 3 м (9 футов 10 ¹ / ₈   дюйма) длинные отрезки изоляции. Каждый проводящий сегмент присоединен к электронной схеме, которая активирует сегмент, когда он полностью находится под трамваем (активируется кодированным сигналом, отправленным поездом), и выключает его, прежде чем он снова станет открытым. Эта система (называемая « Пищевое питание по сол.«(APS), что означает« подача тока через землю ») используется в различных местах города, но особенно в историческом центре: в других местах трамваи используют обычные воздушные линии , см. Также наземное электроснабжение . Летом 2006 года это было объявила, что две новые французские трамвайные системы будут использовать APS в части своих сетей - это будут Анже и Реймс , и ожидается, что обе системы будут открыты примерно в 2009–2010 годах.

Французская железная дорога Кулоз-Модан была электрифицирована третьей шиной 1500 В постоянного тока, позже преобразованной в воздушные провода с тем же напряжением. С самого начала у станций были воздушные провода.

Французская ветка, которая обслуживает Шамони и регион Монблан (от Сен-Жерве-ле-Файе до Валлорсина ), является третьей железнодорожной веткой (верхний контакт) и шириной колеи. Он продолжается в Швейцарии, частично с той же третьей железнодорожной системой, частично с воздушной линией.

На линии Train Jaune длиной 63 км в Пиренеях также есть третья железная дорога.

Нидерланды [ править ]

Чтобы снизить инвестиционные затраты, метрополитен Роттердама , в основном система с приводом от третьего рельса, получил несколько отдаленных ответвлений, построенных на поверхности в виде легкорельсового транспорта ( по-голландски называемого Sneltram ), с многочисленными железнодорожными переездами, защищенными барьерами и светофорами. Эти ответвления имеют воздушные провода. В самых последних разработках проект RandstadRail также требует, чтобы поезда метро Роттердама проходили под проводами на своем пути по бывшим магистральным железным дорогам в Гаагу и Хук-оф-Голландию.

Точно так же в Амстердаме один маршрут «Sneltram» проходил по путям метро и проходил по наземной трассе в пригородах, которые он разделял со стандартными трамваями. Sneltram управляется компанией Gemeentelijk Vervoerbedrijf в Амстердаме по легкорельсовому транспорту с третьим рельсом и переходит на верхний трамвай, который используется совместно с трамваями Амстердама . По линии 51, идущей до Амстелвена, курсирует метро между Центральным вокзалом Амстердама и станцией Zuid. В Amsterdam Zuid он перешел с третьего рельса на пантограф и контактные провода . Оттуда в Amstelveen Centrumон разделял свои пути с трамвайной линией 5. Легкорельсовый транспорт на этой линии мог использовать как 600 В постоянного тока, так и 750 В постоянного тока. По состоянию на март 2019 года эта линия метро была выведена из эксплуатации, частично из-за проблем с переключением между третьей железной дорогой и воздушными проводами. Его линия номер 51 была назначена новой ветке метро, ​​которая частично идет по тому же маршруту от центрального железнодорожного вокзала Амстердама до станции Zuid, а затем по тому же маршруту, что и линия метро 50, до железнодорожной станции Амстердам Слотердейк .

Российская Федерация и бывший Советский Союз [ править ]

Во всех метрополитенах постсоветских стран , то контактный рельс выполнен по одному стандарту. ^{[ необходима цитата ]} В частности, поскольку примеси углерода увеличивают электрическое сопротивление , все третьи рельсы изготавливаются из низкоуглеродистой стали.

Возможно ^{[ ласки ]} в некоторых метрополитенах бывшего Советского Союза профиль и сечение кондуктора совпадают по параметрам с обычными путями. ^{[ необходима цитата ]}

Естественная длина контактного рельса перед установкой составляет 12,5 метров (41 фут). Во время установки сегменты контактного рельса свариваются друг с другом, чтобы получить токопроводящие шины различной длины. На криволинейных участках радиусом 300 метров (980 футов) или более, на прямых участках и в туннелях контактный рельс приваривается к длине 100 метров (330 футов); при наземном спуске - 37,5 метров (123 фута); а на крутых поворотах и ​​парковых дорожках - 12,5 метров (41 фут). ^{[ необходима цитата ]}

Постсоветские третьи рельсовые пути используют систему нижнего контакта (Wilgus-Sprague); поверх рельса находится высокопрочный пластиковый кожух с достаточной структурной целостностью, чтобы выдержать вес человека. Напряжение 825 вольт постоянного тока . ^{[ необходима цитата ]}

• Схема третьего рельса: два кронштейна и третий рельс

• третий рельс в защитном кожухе

Соединенные Штаты [ править ]

В Нью - Йорке, Нью - Хейвен линия из Metro-North Railroad работает электропоезда выхода из Grand Central Terminal , которые используют третий рельс на бывшем Нью - Йорк Центральной железной дороге , но переключатель воздушных линий в Pelham , чтобы работать вне на бывшей Нью - Йорк, Нью Хейвен и Хартфордская железная дорога . Переключатель делается «на лету» и управляется с места инженера.

В Нью-Йорке на обеих станциях - Гранд Сентрал и Пенсильвания - не допускаются выхлопы дизельного топлива в туннелях из-за опасности для здоровья. Таким образом, дизельные перевозки на Metro-North, Long Island Rail Road и Amtrak используют специальные дизель-электрические локомотивы, которые могут приводиться в движение электричеством от третьего рельса. Этот тип локомотива (например, General Electric P32AC-DM или EMD DM30AC LIRR) может переключаться между двумя режимами во время движения. Вспомогательная система с третьим рельсом не такая мощная, как дизельный двигатель, поэтому на открытых (не туннельных) рельсах двигатели обычно работают в дизельном режиме, даже если имеется третий рельс. ^{[цитата необходима ]}

В Нью-Йорке и Вашингтоне, округ Колумбия , местные постановления когда-то требовали, чтобы электрифицированные уличные железные дороги потребляли ток от третьего рельса и возвращали ток к четвертому рельсу, которые были установлены в непрерывном хранилище под улицей и доступны с помощью коллектора. который проходил через щель между ходовыми рельсами. Когда трамваи на таких системах въезжали на территорию, где разрешены воздушные линии, они останавливались над ямой, где мужчина снимал коллектор ( плуг ), а машинист ставил троллейбусный столб на эстакаде. В США все эти системы с питанием от трубопровода были сняты с производства и либо заменены, либо полностью заброшены.

На некоторых участках бывшей лондонской трамвайной системы также использовалась система токосъема по кабелю , а также с некоторыми трамваями, которые могли собирать электроэнергию как от наземных, так и от подземных источников.

Blue Line из Бостона MBTA использует третью электрификацию рельса от начала линии до центра аэропорта станции, где он переключается на воздушной контактной сети для остальной части линии чудес . Самый дальний участок «голубой линии» проходит очень близко к Атлантическому океану , и были опасения по поводу возможного скопления снега и льда на третьем рельсе, расположенном так близко к воде. Надземная контактная сеть не используется в подземной части из-за узких зазоров в туннеле 1904 года под Бостонской гаванью. Автомобили скоростного транспорта Hawker Siddeley 01200 от MBTA Orange Line (по сути, это более длинная версия автомобилей Blue Line 0600) недавно^{[ когда? ]} были удалены точки крепления пантографов во время программы обслуживания; эти крепления использовались бы для пантографов, которые были бы установлены, если бы Оранжевая линия была продлена к северу от ее нынешней конечной точки.

Метод двойного электроснабжения также использовался на некоторых междугородних железных дорогах США, которые использовали новую третью рельсу в пригородных зонах и существующую инфраструктуру надземных трамваев (троллейбусов) для достижения центра города, например, Skokie Swift в Чикаго.

Rapid Transit Bay Area сети в районе Сан - Франциско использует 1000 V DC .

Одновременное использование с воздушным проводом [ править ]

Железную дорогу можно электрифицировать одновременно воздушным проводом и третьим рельсом. Так было, например, на городской железной дороге Гамбурга в период с 1940 по 1955 год. Современный пример - железнодорожный вокзал Биркенвердер недалеко от Берлина, у которого есть третьи рельсы с обеих сторон и воздушные провода. Большая часть комплекса Penn Station в Нью-Йорке также электрифицирована обеими системами. Однако в таких системах возникают проблемы с взаимодействием различных источников электропитания. Если один источник питания является постоянным, а другой - переменным, может произойти нежелательное предварительное намагничивание трансформаторов переменного тока. По этой причине обычно избегают двойной электрификации .

Конверсии [ править ]

Несмотря на различные технические возможности для эксплуатации подвижного состава с двумя режимами сбора энергии, стремление достичь полной совместимости целых сетей, по-видимому, послужило стимулом для перехода с третьего рельса на воздушное снабжение (или наоборот).

Пригородные коридоры в Париже от Gare Saint-Lazare , Gare des Invalides (оба CF Ouest) и Gare d'Orsay ( CF PO ) были электрифицированы с 1924, 1901, 1900 соответственно. Все они постепенно перешли на воздушные провода после того, как стали частью широкомасштабного проекта электрификации сети SNCF в 1960–1970-х годах.

В районе Манчестера линия L&YR Bury была сначала электрифицирована воздушными проводами (1913), затем была заменена на третью линию (1917; см. Также Электрификация железных дорог в Великобритании ), а затем снова в 1992 году на воздушные провода в ходе ее адаптации. для Manchester Metrolink . Трамваи на центральных улицах города с торчащими из тележек коллекционными ботинками считались слишком опасными для пешеходов и автотранспорта, чтобы пытаться использовать двухрежимную технологию (в Амстердаме и Роттердаме транспортные средства Sneltram выходят на поверхность в пригородах, а не в оживленных центральных районах). То же самое произошло с линией Западный Кройдон - Уимблдон в Большом Лондоне (первоначально электрифицированной Южной железной дорогой ), когдаTramlink был открыт в 2000 году.

Три линии из пяти, составляющие ядро сети метро Барселоны, перешли на воздушное электроснабжение от третьей железной дороги. Эта операция также проводилась поэтапно и завершилась в 2003 году.

Противоположный переход произошел в Южном Лондоне. Южно-лондонская линия сети LBSCR между Викторией и Лондонским мостом была электрифицирована контактной сетью в 1909 году. Позднее система была расширена до Кристал Пэлас, Колсдон Норт и Саттон. В ходе электрификации третьей магистрали на юго-востоке Англии линии были преобразованы к 1929 году.

Причины построения сети метро Tyne & Wear Metro с воздушным питанием примерно на линиях давно исчезнувшей системы Tyneside Electrics с третьим рельсом в районе Ньюкасла, вероятно, имеют корни в экономике и психологии, а не в стремлении к совместимости. На момент открытия Метро (1980 г.) третья железнодорожная система уже была удалена с существующих линий, на рынке не было легкорельсового транспорта с третьим рельсом, и последняя технология была ограничена гораздо более дорогостоящим железнодорожным составом для перевозки тяжелых грузов. Также хотелось далеко идущей смены имиджа: воспоминания о последнем этапе эксплуатации Tyneside Electrics были далеко не благоприятными. Это было построение системы с нуля после 11 лет неэффективной дизельной эксплуатации.

Первая подвесная линия для немецких электропоездов появилась на линии Hamburg-Altonaer Stadt- und Vorortbahn в 1907 году. Тридцать лет спустя оператор магистральной железной дороги Deutsche Reichsbahn , под влиянием успеха третьей железной дороги Берлинской городской железной дороги , решил чтобы переключить то, что теперь называлось городской железной дорогой Гамбурга, на третью железную дорогу. Процесс начался в 1940 году и не завершился до 1955 года.

В 1976–1981 годах третья линия Венского метро U-Bahn заменила Donaukanallinie и Wientallinie на Stadtbahn , построена в 1900 году и впервые электрифицирована воздушными проводами в 1924 году. Это было частью большого проекта строительства консолидированной сети U-Bahn. Другая электрическая линия Stadtbahn , преобразование которой в состав большегрузного железнодорожного транспорта было отклонено, по-прежнему работает под проводами с легкорельсовыми вагонами (как U6), хотя она была полностью модернизирована и значительно расширена. Поскольку платформы на Gürtellinie не подходили для подъема без особого вмешательства в исторический Отто ВагнерБлагодаря архитектуре станции линия в любом случае останется несовместимой с остальной сетью U-Bahn. Следовательно, попытка перехода на третью рельс была бессмысленной. В Вене, как это ни парадоксально, провода сохранили по эстетическим (и экономическим) причинам.

Более старые линии на западе системы T-образного пути Осло были построены с воздушными линиями, а восточные линии были построены с третьим рельсом, хотя с тех пор вся система была преобразована в третью рельс. До преобразования бывшие в употреблении поезда OS T1300 и OS T2000 могли работать в обеих системах.

Западная часть Skokie Swift из «L» Чикаго изменяется от контактного провода до третьего рельса в 2004 году, что делает его полностью совместимым с остальной частью системы.

Нестандартные напряжения [ править ]

Некоторые высокие напряжения третьей шины (1000 вольт и более) включают:

• Городская железная дорога Гамбурга : 1200 В, с 1940 г.
• Манчестер – Бери , Англия: 1200 В (боковой контакт) (до преобразования Metrolink в 1991 г.)
• Железная дорога Кюло-Модан , Франция: 1500 V, 1925–1976 гг.
• Линии метро Гуанчжоу 4 и 5 : 1500 В
• Rapid Transit в районе залива , Сан-Франциско , 1000 В ^{[12] [13]}

В Германии во время начала Третьего Рейха железнодорожная система протяженностью 3000 мм ( 9 футов  10 ¹ / ₈ ,  в) ширина колеи планировалось. Для этойжелезнодорожной системы Breitspurbahn была рассмотрена возможность электрификации с напряжением 100 кВ от третьего рельса, чтобы избежать повреждения воздушных проводов от крупногабаритных зенитных орудий, установленных на рельсах. Однако такая система питания не сработала бы, поскольку невозможно изолировать третью шину для таких высоких напряжений в непосредственной близости от рельсов. В целом проект не получил дальнейшего развития из-за начала Второй мировой войны.

История [ править ]

Системы электрификации третьей железной дороги являются, помимо бортовых аккумуляторов, самым старым средством снабжения электроэнергией поездов на железных дорогах, использующих их собственные коридоры, особенно в городах. Первоначально воздушное электроснабжение использовалось почти исключительно на железных дорогах, подобных трамваям, хотя постепенно оно появилось и в магистральных системах.

Экспериментальный электропоезд, использующий этот метод энергоснабжения, был разработан немецкой фирмой Siemens & Halske и показан на Берлинской промышленной выставке 1879 года с третьим рельсом между ходовыми рельсами. Некоторые ранние электрические железные дороги использовали ходовые рельсы в качестве проводников тока, как, например, в 1883 году, когда в Брайтоне была открыта электрическая железная дорога Волка . В 1886 году ему была предоставлена ​​дополнительная шина питания, и он работает до сих пор. Затем последовал трамвай Giant's Causeway , оборудованный приподнятым внешним третьим рельсом в 1883 году, позже преобразованный в воздушный провод. Первой железной дорогой, которая использовала центральный третий рельс, была Bessbrook and Newry Tramway в Ирландии, открытая в 1885 году, но теперь, как и линия Giant's Causeway, закрыта.

Также в 1880-х годах в общественном городском транспорте начали использовать системы третьего рельса . Трамваи первыми извлекли из этого выгоду: они использовали проводники в кабелепроводах под поверхностью дороги (см. Сбор тока в кабелепроводах ), как правило, на отдельных участках сети. Впервые это было опробовано в Кливленде (1884 г.) и в Денвере (1885 г.), а затем распространилось на многие крупные трамвайные сети (например, Нью-Йорк, Чикаго, Вашингтон, округ Колумбия, Лондон, Париж, все из которых закрыты) и Берлин (третья железнодорожная система. в городе была заброшена в первые годы 20-го века после сильного снегопада.) Система была опробована на прибрежном курорте Блэкпул , Великобритания, но вскоре была заброшена, так как было обнаружено, что песок и соленая вода попадают в канал и вызывают поломки, и там была проблема спадение напряжения . На некоторых участках трамвайного пути еще видны щелевые рельсы.

Третья железная дорога снабжала энергией первую в мире подземную электрическую железную дорогу - City & South London Railway , которая открылась в 1890 году (ныне часть северной линии лондонского метро). В 1893 году в Великобритании открылась вторая в мире городская железная дорога с приводом от третьего рельса - Ливерпульская подвесная железная дорога (закрыта в 1956 году и демонтирована). Первой коммерческой городской железной дорогой США с приводом от третьего рельса была Метрополитен-Вест-Сайд 1895 года , которая вскоре стала частью чикагской «L» . В 1901 году выдающийся афроамериканский изобретатель Грэнвилл Вудс получил патент США 687098., охватывающий различные предлагаемые улучшения систем третьего рельса. Это было сказано, чтобы утверждать, что он изобрел третью железнодорожную систему распределения тока. Однако, к тому времени были многочисленными другими патентами на электрифицированные третьих железнодорожные системы, в том числе Томаса Эдисон «ы патенте США 263,132 1882, и третьи рельсы были в успешном использовании более десяти лет, в установках , в том числе остальной части Чикаго» повышенные », а также те, что используются в Brooklyn Rapid Transit Company , не говоря уже о разработках за пределами США.

В Париже третья железная дорога появилась в 1900 году в магистральном туннеле, соединяющем Гар д'Орсе с остальной частью сети CF Париж-Орлеан. Электрификация третьей железнодорожной магистрали была позже распространена на некоторые пригородные перевозки.

Система транспортировки Woodford использовалась на промышленных трамваях , особенно в карьерах и карьерах в первые десятилетия 20-го века. В нем использовалась центральная третья направляющая на 250 В для питания самоходных бортовых самосвалов с дистанционным управлением . ^{[14] [15]} Система дистанционного управления работала как модель железной дороги , с третьим рельсом, разделенным на несколько блоков, которые можно было установить на питание, выбег или торможение с помощью переключателей в центре управления.

Верхний контакт или третий рельс гравитационного типа, по-видимому, является самой старой формой сбора энергии. Железные дороги новаторских в использовании менее опасные типов третьего рельса были в Нью - Йорк Центральной железной дороге на подход к Нью - Йорк «s Grand Central Terminal (1907 - еще один случай из электрификации магистрали третьего рельса), Филадельфия Market Street Subway-Повышенная (1907) , и Хохбан в Гамбурге (1912 г.) - все они имели нижнюю контактную рейку, также известную как система Вилгуса-Спраге. ^[16] Тем не менее, линия Манчестер-Бери Ланкаширской и Йоркширской железной дороги.опробовал боковой контактный рельс в 1917 году. Эти технологии получили широкое распространение только на рубеже 1920-х и в 1930-х годах, например, на широкопрофильных линиях Берлинской городской железной дороги , Берлинской городской железной дороги и Московского метрополитена . На городской железной дороге Гамбурга с 1939 года используется третий рельс с боковым контактом на 1200 В постоянного тока.

В 1956 году открылась первая в мире железнодорожная линия с резиновыми шинами, линия 11 парижского метро . Кондукторный рельс превратился в пару направляющих рельсов, необходимых для удержания тележки в правильном положении на рельсах нового типа. Это решение было модифицировано на линии Намбоку 1971 года в метро Саппоро , где использовалась центральная направляющая / обратная рельс плюс одна шина питания, расположенная сбоку, как на обычных железных дорогах.

Технология третьего рельса на уличных трамвайных линиях недавно была возрождена в новой системе Бордо (2004 г.). Это совершенно новая технология (см. Ниже).

Системы третьего рельса не считаются устаревшими. Однако есть страны (особенно Япония , Южная Корея , Испания ), которые более охотно используют воздушную проводку для своих городских железных дорог. Но в то же время было (и до сих пор) много новых третьих железнодорожных систем, построенных в других местах, включая технологически развитые страны (например, Копенгагенский метрополитен , Тайбэйский метрополитен , Уханьский метрополитен ). Железные дороги с нижним приводом (это может быть слишком специфичным для использования термина `` третья рельс '') также обычно используются с системами, имеющими поезда с резиновыми шинами, будь то тяжелое метро (за исключением двух других линий метро Саппоро ) или люди с небольшой вместимостью. движитель(ВЕЧЕРА). Новые электрифицированные железнодорожные системы, как правило, используют накладные расходы для региональных и междугородных сетей. Системы третьего рельса, использующие более низкое напряжение, чем воздушные системы, по-прежнему требуют гораздо большего количества точек питания.

Модель железной дороги [ править ]

В 1906 году электропоезда Лайонела стали первой моделью поездов, в которой для привода локомотива использовалась третья рельса . В рельсах Lionel используется третий рельс в центре, а два внешних рельса электрически соединены между собой. Это решило проблему двухрельсовых моделей поездов, когда рельсовый путь скомпонован таким образом, что он замыкается сам на себя, поскольку обычно это вызывает короткое замыкание. (Даже если в петле образовался зазор, локомотив закорочился и остановился бы, пересекая зазоры.) Электропоезда Лайонела также работают на переменном токе. Использование переменного тока означает, что локомотив Лайонела нельзя перевернуть путем изменения полярности; вместо этого локомотив переключается между несколькими состояниями (например, вперед, нейтраль, назад) каждый раз при запуске.

Трехрельсовые поезда Märklin используют короткий импульс с более высоким напряжением, чем используется для питания поезда, для реверсирования реле в локомотиве. На пути Мерклина нет настоящего третьего рельса; вместо этого серия коротких штифтов обеспечивает ток, поглощаемый длинным «башмаком» под двигателем. Этот ботинок достаточно длинный, чтобы всегда касаться нескольких штифтов. Это известно как контактная система шпильки и имеет определенные преимущества при использовании в открытых модельных железнодорожных системах. В лыжном коллекторе трется над шипами и , таким образом , по своей сути самостоятельно очищает. Когда оба рельса используются для возврата параллельно, вероятность прерывания тока из-за загрязнения линии намного меньше.

Многие модельные составы поездов сегодня используют только две рельсы, обычно связанные с системами Z, N, HO или G-Gauge. Обычно они питаются от постоянного тока (DC), где напряжение и полярность тока определяют скорость и направление двигателя постоянного тока в поезде. Растущее исключение составляет цифровое командное управление (DCC), где биполярный постоянный ток подается на рельсы с постоянным напряжением вместе с цифровыми сигналами, которые декодируются в локомотиве. Биполярный постоянный ток передает цифровую информацию, чтобы указать команду и локомотив, которым подана команда, даже когда несколько локомотивов находятся на одном пути. Вышеупомянутая система Lionel O-Gauge остается популярной и сегодня с ее тремя рельсовыми путями и реализацией переменного тока.

Некоторые модели железных дорог реалистично имитируют конфигурации третьего рельса своих полноразмерных аналогов, хотя большинство из них не потребляют энергию от третьего рельса.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме третьего рельса .

Поищите третий рельс в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Третий патент Томаса Эдисона на рельс (1882 г.)
• Легкий рельс без проводов - Бумага о новом трамвае Бордо с третьим рельсом на уровне улицы (Совет по исследованиям в области транспорта Национальных академий)
• Детали конструкции 3-й и 4-й рельсов Великобритании.
• Моррисон-Кнудсен 1992