Электрификация железных дорог Украины: история, сегодняшний день и перспективы
В Украине почти 10000 километров железных дорог электрифицировано на постоянном и переменном токе. В основном – это магистральные линии с большим грузопотоком и интенсивным движением пассажирских поездов
Согласно с информацией, размещенной на сайте Министерства инфраструктуры Украины, в нашей стране сейчас электрифицировано 9926 километров железных дорог. Общая протяженность железных дорог Украины на данный момент (без учета оккупированных территорий Крыма и Донбасса) составляет 19790 километров. Таким образом, в нашей стране электрифицировано почти половина всех железнодорожных линий Это очень хороший показатель – по нему мы находимся на уровне большинства европейских стран.
Электропоезд переменного тока ЭР9П-195 на главном вокзале Львова. Фото - Александр Вельможко.
Фактически, на электрической тяге в Украине можно проехать от западной границы нашей державы в Чопе или Мостисках до станции Хутор Михайловский на границе с Россией. Также, электрифицирован коридор из Одессы до Чернигова. Однако далеко не по всем маршрутам в Украине можно проехать на электрической тяге без смены тяги – дело в том, что часть железных дорог электрифицирована на постоянном токе, а часть – на переменном. Почему так вышло и какие проблемы это создает для железных дорог Украины?
Постоянный и переменный ток
Главным преимуществом электрической тяги на железных дорогах является то, что она гораздо дешевле, чем тепловозная. Разница составляет, как минимум, полтора-два раза, что зависит от стоимости топлива в конкретной стране, а также технического уровня парка тепловозов. Электровозы, как правило, развивают значительно большую скорость, чем тепловозы, поэтому все скоростные и высокоскоростные железные дороги мира электрифицированы. Кроме того, электровозы могут вести более тяжелые поезда и проще в техническом обслуживании, чем тепловозы. Среднестатистический электровоз значительно мощнее среднестатистического тепловоза – мощность современных электровозов составляет от 4475 до 7350 кВт., а тепловозов – от 2940 до 4475 кВт.
Хотя в начале этого века в мире было электрифицировано только около 25% железных дорог (по данным работы профессора А.В. Котельникова «Электрификация железных дорог»), по электрифицированным железным дорогам перевозилось более 50% всех грузов, отправляемых железнодорожным транспортом в мире. В Украине сейчас с помощью электрической тяги перевозится около 80% всех грузов.
Скоростной двухсистемный электропоезд HRCS2-006 на Одесском вокзале.
С другой стороны, электрификация железных дорог – удовольствие не из дешевых – электрификацию одного километра железной дороги в Европе оценивают в 2 – 3 миллиона долларов США (в зависимости от рода тока и напряжения).
Стандарты электрификации железных дорог в мире весьма разнообразны: разны не только роды тока (переменный или постоянный), но и напряжение и частота тока. На данный момент в Украине действует два стандарта тока для электрифицированных железных дорог: постоянный ток напряжением 3,0 кВ и переменный ток напряжением 25 кВ и промышленной частоты 50 Гц.
В других странах мира используются и другие стандарты электрификации железных дорог. К примеру, в Австрии, Германии, Дании, Нидераландах и Франции есть железные дороги, электрифицированные на постоянном токе напряжением 1,5 кВ. Этот стандарт до конца 1950-х – начала 1960-х годов использовался также и на территории бывшего Советского Союза. Также в Западной Европе распространена электрификация железных дорог на переменном токе пониженной частоты. Напряжение контактной сети на таких железных дорогах составляет 15 кВ, а частота 16,667 Гц (т.е. она втрое ниже, чем промышленная частота в Украине). Электрификация на переменном токе пониженной частоты наибольшее распространение получила в Германии (на начало 2000-х годов таким образом было электрифицировано почти 18,5 тыс. км.). Кроме Германии такой стандарт используют железные дороги Австрии, Норвегии, Швейцарии и Швеции.
Грузовые электровозы переменного тока ВЛ60К эксплуатируются на Одесской железной дороге с самого начала электрификации. Данный локомотив построен в 1963 году, списан в 2014.
Есть также железные дороги, электрифицированные на переменном токе напряжением 50 кВ и частотой 50 или 60 Гц, 11 – 13 кВ с частотой 25 Гц, 15 кВ с частотой 20 Гц. Что до постоянного тока, то для электрификации городских и узкоколейных железных дорог используется напряжение 600, 750 и 825 В. Однако длинна участков железных дорог с электрификацией на «нестандартном» токе крайне невелика.
Заметим, что мировая статистика показывает, что около 55,1% всех электрифицированных железных дорог мира работают именно на переменном токе. Железные дороги, электрифицированные на постоянном токе, составляют около 43% от всех электрифицированных железных дорог.
В Украине долгое время протяженность линий, электрифицированных на постоянном токе, была больше, чем электрифицированных на переменном. По состоянию на 2002 год, в Украине полигон электровозной тяги на постоянном токе составлял 4617 километров, на переменном – 4487 километров. На данный момент эта ситуация несколько изменилась как в связи с электрификацией на переменном токе новых линий, так и в связи с потерей Крыма, где железные дороги были электрифицированы на постоянном токе.
Большинство ученных и экспертов в отрасли железных дорог считают самой перспективной систему электрификации на переменном токе промышленной частоты с напряжением 25 кВ и частотой 50 или 60 Гц. При одинаковой нагрузке в контактной сети электрифицированных таким образом железных дорог ток более чем в 8 раз меньший, чем в контактной сети железных дорог постоянного тока с напряжением 3 кВ. Это позволяет экономить дорогие медные контактные и усиливающие провода. Кроме того, тяговые подстанции переменного тока промышленной частоты намного проще, чем постоянного, т.к. не требуют выпрямительных агрегатов, а только трансформаторные. Кроме того при одинаковой мощности, тяговая подстанция переменного тока может обслуживать более протяженный участок, чем подстанция постоянного тока. Подсчитано, что эксплуатация 1 км. железных дорог, электрифицированных на переменном токе, обходится примерно на 15 – 18% дешевле, чем электрифицированных на постоянном. Потери энергии в контактных сетях переменного тока приблизительно на 5 – 6% ниже, чем постоянного. Также для эксплуатации 1000 км. железных дорог, электрифицированных на переменном токе нужно примерно на 15 – 20% меньше локомотивов и локомотивных бригад. В итоге, по подсчетам профессора А.В. Котельникова, себестоимость перевозки тонны грузов при использовании тяги на переменном токе на 20% ниже, чем при использовании тяги на постоянном.
Грузовые электровозы переменного тока ВЛ80 и их различные модификации - основная модель электровозов переменного тока "Укрзализныци".
Что до существующих в Европе электрифицированных линий с пониженной частотой, то появление их связано с историческими особенностями развития железных дорог этих стран, как и в случае первых систем электрического трамвая, железные дороги, к примеру, Германии, имели для электроснабжения свои собственные электростанции, не включенные в единую систему энергоснабжения страны.
Опять же, большая часть железных дорог, электрифицированных на постоянном токе, появилась еще в начальные годы электрификации железных дорог – в 1920 – 1960-х годах. В те времена еще не были разработаны мощные полупроводниковые приборы для «выпрямления» тока – диоды и тиристоры. «Выпрямление» тока осуществлялось в основном с помощью мощных ртутных випрямителей, которые носят название ингитроны. Ртутные выпрямители, ясное дело, не хотели размещать в подвижном составе (хотя такие проекты были, к примеру электропоезд ЭР7), их размещали стационарно на тяговых подстанциях. Заметим, что изначально для электрификации использовалось более низкое напряжение – 750, а потом 1500 В. К напряжению в 3000 В для электрификации железных дорог в СССР начали переходить только в начале 1950-х годов.
Пассажирский двухсекционный электровоз постоянного тока ЧС7 предназначен для ведения длинных пассажирских поездов.
Даже после того, как в СССР начали внедрять электрификацию на переменном токе 25 кВ с частотой 50 Гц, электрификации на постоянном токе отдавали предпочтение при электрификации железных дорог со сложным рельефом, например в украинских Карпатах. Это делалось для того, чтоб сохранять энергию за счет рекуперационного торможения, т.е. когда двигатели постоянного тока электровоза переходят в генераторный режим и возвращают в контактную сеть энергию. В электровозах переменного тока в те времена осуществить рекуперативное торможение не было возможности – генерированный при торможении ток локомотивы переменного тока просто тратили на нагрев тормозных реостатов.
С внедрением современных электронных систем управления тяговым электроприводом локомотивов эта проблема была в основном решена. Однако, как правило, участки, электрифицированные на постоянном токе не переоборудовали в электрифицированные на переменном. Однако известны случаи переоборудования электрифицированных участков с постоянного на переменный ток. В Украине это перевод Киевского железнодорожного узла с постоянного тока на переменный в конце 1960-х годов (в общей сложности было переоборудовано около 135 км. железных дорог), в России – участка Транссиба Зима – Слюдянка, который перевели с постоянного на переменный ток в 1995 году (остальная часть Транссиба была на переменном токе). В России после 1995 года был осуществлен перевод еще двух участков железных дорог с постоянного на переменный ток – Мурманск – Лоухи, Минеральные Воды – Кисловодск и Бешетау – Железноводск.
Для участков, по которым проходят очень тяжелые поезда, перспективной считают систему электрификации на переменном токе 50 кВ частотой 50 или 60 Гц. Однако такие линии пока что носят скорее экспериментальный характер.
История электрификации железных дорог в Украине
Приднепровская железная дорога
История электрификации железных дорог Украины начинается в 1932 году после пуска ДнепроГЭС в Запорожье. Именно тогда было принято решение об электрификации линии Запорожье – Кривой Рог (Долгинцево). Строительство закончилось в ноябре 1935 года, длина линии составила 203,6 километров. На линии работали электровозы ВЛ19 советского производства. Этот участок Приднепровской железной дороги оставался единственным на этой магистрали до 1955 года. На линии было 7 тяговых подстанций, а также одно локомотивное депо, которое обслуживало электровозы. В 1941 году контактную сеть электрифицированного участка демонтировали. Она была восстановлена в 1948 – 1952 году. В 1955 году электрифицировали небольшой участок Долгинцево – Мудруватая. Со средины 1950-х годов стартуют масштабные работы по электрификации Приднепровской железной дороги: в 1958 году открывается движение на 205-километровом участке Нижнеднепровск-Узел – Пятихатки, на следующий год – на участке Нижнеднепровск-Узел – Чаплино длиной 120,4 километра. В 1960 году – электрифицируют участок Верховцево – Долгинцево – Червоное длиной 116,2 км. В 1961 электровозы начинают водить поезда на 93-километровом участке Пятихатки – Мудруватая. Тогда на Приднепровскую железную дорогу начинают поступать современные на тот момент электровозы ВЛ8, часть из которых работает и поныне. В пригородном сообщении появляются электропоезда.
Электровоз ВЛ-19. Именно такие электровозы обслуживали первую в Украине электрифицированную линию Запорожье- Кривой Рог (Долгинцево). Историческое фото.
Электрификация Приднепровской железной дороги проводилась исключительно на постоянном токе, одной из причин было то, что на уровне правительства СССР было принято решение о электрификации коридора Москва – Крым на постоянном токе напряжением 3,0 кВ.
На протяжении 1962 – 1970 года на Приднепровской железной дороге было электрифицировано 686,4 км. путей. Это были направления Пятихатки – Знаменка, Лозовая – Синельниково, Синельниково – Запорожье, Красноармейск – Павлоград-1, Павлоград-1 – Новомосковск, Новомосковск – Каменское (тогда – Днепродзержинск, станция Баглей), Запорожье – Мелитополь.
Электропоезд ЭР1-227 Приднепровской железной дороги на линии в Крыму. В Украине такие электропоезда еще эксплуатируются, а вот в Крыму их уже списали. Фото 2007 г.
В 1970 году электрификацией участка длиной 244,3 км. Мелитополь – Симферополь завершилась электрификация коридора Москва – Крым. В 1971-3 годах проводилась электрификация участков железных дорог в Крыму – Симферополь – Севастополь, Остряково – Евпатория. В 1977-8 году электрифицировали два небольших участка в районе Днепра, а в 1982 году – участок Кривой Рог – Тимково длиной 54 километра.
В 1994-5 годах электрифицированы участки Приднепровской железной дороги от станций Запорожье - І и Запорожье - ІІ до станции Передаточная, а потом и до станции Растущая, которая находится на расстоянии 14 километров от центра Запорожья и за 2 километра от границы города. В 1999 году электрификация дошла до станции Кирпотино, которая находиться на расстоянии около 30 км. от Запорожья.
Общая длина электрифицированных линий Приднепровской железной дороги в 2012 году (до аннексии Крыма) составляла 1881,3 км., т.е. 59% эксплуатационной длины магистрали. На железной дороге имелось 83 тяговых подстанции.
Юго-Западная железная дорога
Электрификация Юго-Западной железной дороги началась в 1950 году с участка Киев – Бровары длиной 22 километра. Этот участок был электрифицирован на постоянном токе напряжением 800 В – тут изначально эксплуатировались трофейные немецкие электропоезда. Далее было принято решение о переводе Киевского узла сначала на напряжение 1,5 кВ, а потом и 3,0 кВ. В 1953 году были электрифицирован участок Боярка – Васильков (14 км.); в 1955 – Васильков – Мотовиловка (10 км.); в 1957 – Киев – Бровары (30 км.), в 1958 – Мотовиловка – Фастов (11 км), в 1959 – Киев – Ворзель (29 км.), а в 1960 – Ворзель – Клавдиево (11 км.).
С 1963 года электрификация участков Юго-Западной железной дороги проводилась исключительно на переменном токе 25 кВ 50 Гц. Первый участок на переменном токе – Мироновка – Фастов длиной в 103 км. В 1964 году открылось движение на участке Фастов – Здолбунов длиной 330 км.
Пассажирский электровоз переменного тока ЧС4 на станции Жмеринка.
В 1967 году завершилась электрификация участка Бровары – Зерновое длиной 320 километров. Одновременно все участки Киевского железнодорожного узла были переведены с постоянного тока на переменный.
В 1968 – 1989 году на Юго-Западной железной дороге было электрифицировано в общей сложности 589 километров железных дорог. Полигон электровозной тяги на переменном токе дошел до Жмеринки. Кроме того, коридор Киев – Одесса полностью был электрифицирован на переменном токе (в 1989 году проведена электрификация участка Жмеринка – Котовск, который ныне носит название Подольск).
Электрификация львовского направления (через Хмельницкий и Тернополь) продолжилась уже в годы Независимости Украины – в 1997-8 году был электрифицирован участок Жмеринка – Тернополь длиной в 195 километров. В 1999 году электрификация достигла Чернигова. Работы по электрификации продолжались в 2004-6 году, когда было электрифицировано 162 километра железных дорог (Воронежская – Шостка, Коростень – Яблунец, Яблунец – Шепетовка. В 2010 году была завершена электрификация участка Конотоп – Ворожба (75 км.), а в 2011 году – электрифицирован участок Фастов – Житомир (101 км.).
Тема: 
Ответить с цитированием
И на станции только одинокая Красная шапочка (пилотка?) вышла навстречу... Как Вы там народ распугали, зачем?
Сообщение от R-717
).
Социальные закладки