◄ خلاصه سیستم های برق راه‌ آهن از کتاب فناوری روز راه‌ آهن ژاپن (JRTT)

عباس قربانعلی بیک: سیستم های تغذیه برق (کشش) در راه آهن شامل تبدیل برق در ایستگاه های فرعی، مدارهای تغذیه برای سیستم های جریان مستقیم (DC) و جریان متناوب (AC)، ساختار، مواد، اندازه گیری و نگهداری خطوط هوایی برق می شود. این سیستم ها از حدود ۱۰۰ سال پیش تاکنون تغییرات زیادی در ظرفیت، سرعت و ایمنی ... داشته اند (Japanese Railway Technology Today).

تاریخچه برقی سازی در راه آهن در ژاپن: اولین راه آهن برقی در ژاپن در ۱۸۹۵ با سیستم ۵۰۰ ولت DC در کیوتو آغاز به کار کرد. در سال ۱۹۰۶، راه آهن دولتی ژاپن بین اوچانومیزو و ناکانو در توکیو شروع به کار کرد. در سال ۱۹۲۲، سیستم ۱۵۰۰ ولت DC معرفی شد و هنوز هم در بسیاری از راه آهن های ژاپن استفاده می شود. پس از جنگ جهانی دوم، با افزایش تقاضا برای حمل و نقل، سیستم های شبکه برق بالاسری AC نیز معرفی شد. در سال ۱۹۶۴، خط شینکانسن با سیستم BT (ترانسفورماتور تقویتی) شروع به کار کرد، اما به دلیل مشکلات فنی، سیستم AT (ترانسفورماتور خودکار) جایگزین آن شد.

سیستم های تغذیه برق در جهان: سیستم های تغذیه برق شامل DC و AC می شوند. سیستم های DC  معمولاً در راه آهن های شهری و سیستم های AC در راه آهن های بین شهری و پرسرعت استفاده می شوند.

در ژاپن، سیستم ۱۵۰۰ ولت DC در راه آهن های معمولی و سیستم ۲۰ کیلوولت AC در راه آهن های معمولی و ۲۵ کیلوولت AC در شینکانسن استفاده می شود.

سیستم های تغذیه برق در ژاپن: برای سیستم های DC، ولتاژ دریافت شده معمولاً ۲۲، ۶۶ یا ۷۷ کیلوولت است که به ۱۵۰۰ ولت DC تبدیل می شود. برای سیستم های AC، ولتاژ دریافت شده ۶۶، ۷۷، ۱۱۰ یا ۱۵۴ یا 275 کیلوولت است و ولتاژ تغذیه ۲۰ کیلوولت برای راه آهن های معمولی و ۲۵ کیلوولت برای شینکانسن استفاده می شود. (طبق جدول 1 این فصل، ژاپن تنها دارنده خط 20 کیلو ولت به طول 3741 کیلومتر و 25 کیلوولت بطول 2037 از 17207 کیلومتر شبکه برقی می باشد، همچنین بر اساس این جدول در سال 1999 از 236 هزار کیلومتر خطوط برقی جهان بیشترین طول معادل 84 هزار کیلومتر با ولتاژ 25 کیلوولتAC و  78هزار کیلومتر با ولتاژ 3 کیلوولت DC و 35 هزار کیلومتر با ولتاژ 15 کیلوولت  AC... بوده است.

سیستم های تغذیه: در سیستم های DC، از رکتیفایرهای سه فاز و از رکتیفایرهای ۱۲ پالس برای کاهش هارمونیک ها، استفاده می شود. در سیستم AC، از ترانسفورماتورهای اسکات و وود-بریج برای تبدیل برق سه فاز به دو فاز استفاده می شود. سیستم  BT برای کاهش تداخل القایی خطوط ارتباط بوده، اما سیستم AT برای راه آهن های پرسرعت و پرظرفیت مناسب تر است.

شبکه برق بالاسری (OCS): خطوط هوایی برق باید ویژگی هایی مانند سرعت و جریان مورد نیاز قطار، ارتفاع یکنواخت و مقاومت در برابر ارتعاش و خوردگی داشته باشند. در ژاپن، از سیستم های ترکیبی برای شینکانسن و سیستم های ساده یا دوگانه برای راه آهن های معمولی استفاده می شود. سرعت انتشار موج در سیم تماس باید بیشتر از سرعت قطار باشد.

نگهداری (OCS) شامل بازرسی منظم و تعویض سیم تماس است. در شینکانسن برای بازرسی، از "دکتر یلو" استفاده می شود.

خلاصه ای از کشش سیم ها و فاصله بین پایه ها در کشورهای مختلف: 1) ژاپن (شینکانسن، تا ۳۲۰ کیلومتربرساعت): کشش کل سیم ها حدود ۵۴ کیلونیوتن (kN) و فاصله استاندارد بین پایه ها معمولاً ۵۰ متر است. 2) فرانسه (TGV با سرعت 320 کیلومتر برساعت): کشش کل سیم ها حدود ۲۸ تا ۳۴ کیلونیوتن (kN) فاصله استاندارد بین پایه ها معمولاً ۶۳ متر است.

آلمان (ICE، سرعت 300) کشش کل سیم ها حدود ۲۸ تا ۳۴ کیلونیوتن(kN) و فاصله استاندارد پایه ها حدود ۶۵ متر است.

ایتالیا (FS، سرعت 300)، کشش کل سیم ها حدود 66 کیلونیوتن(kN) و فاصله استاندارد پایه ها حدود 60 متر است.

با توجه به تکلیف برنامه هفتم (ص 132) برای برقی سازی راه آهن (تین 285863) و تاثیرات این رویکرد بر کاهش هزینه و افزایش درآمد راه آهن و از سوی دیگر تجربیات موفق تبریز جلفا از چهار دهه پیش، تجربه نزدیک سه دهه مترو تهران کرج و تجربه تبریز آذرشهر که ورود شرکت های خصوصی به تولید قطعات خط برقی را میسر و زمینه احداث خط کرج هشتگرد بدون نیاز به چین را فراهم نمود، برای تسریع و تسهیل این تحول باید با بررسی تجربیات دیگر کشورها راهبرد مناسبی اتخاذ نمود.  

لینک پیوست