Третий рельс - Third rail

Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. Пожалуйста помоги улучшить эту статью к добавление цитат в надежные источники. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найдите источники: «Третий рельс»  – Новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR (Май 2013) (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 Станция Блур-Йонг (Строка 1 ) на Метро Торонто. Третий рельс, запитанный напряжением 600 вольт постоянного тока, обеспечивает электропитание силовой передачи и вспомогательного оборудования вагонов метро.

А Британский класс 442 третий рельс электрический многоканальный блок в Баттерси. Максимально допустимая скорость этих устройств составляет 100 миль в час (160 км / ч).

Парижское метро. В направляющие рельсы Кабели с резиновыми шинами также действуют как токопроводы. 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

Фотография метро Нью-Йорка поезд вступает в контакт с Третьей железной дорогой. Рельс на переднем плане - это третий рельс для поездов в противоположном направлении.

А третий рельс, также известный как живая железная дорога, электрический рельс или же кондукторный рельс, это метод предоставления электроэнергия к железной дороге локомотив или поезд, через полунепрерывный жесткий провод, помещенный рядом или между рельсами железнодорожные пути. Обычно он используется в общественный транспорт или же быстрый транзит система, которая имеет ряды в собственных коридорах, полностью или почти полностью отделенных от внешней среды. Системы третьего рельса всегда поставляются из постоянный ток электричество.

Система электрификации третьего рельса не связана с третьим рельсом, используемым в двойной датчик железнодорожные пути.

Описание

Системы третьего рельса - это средство обеспечения электрической тяги для поездов с использованием для этой цели дополнительного рельса (называемого «токопроводящим рельсом»). В большинстве систем токопроводящая шина размещается на спящий заканчивается за пределами ходовых рельсов, но в некоторых системах используется центральная токопроводящая шина. Контактный рельс поддерживается на керамика изоляторы (известные как «горшки») или изолированные кронштейны, обычно с интервалом около 10 футов (3,0 м).

Поезда имеют металлические контактные блоки, называемые башмаками коллектора (или контактная обувь или башмаки для захвата), которые контактируют с токопроводящей шиной. Тяговый ток возвращается в генераторную станцию ​​по ходовым рельсам. В Северной Америке токопроводящие шины обычно изготавливаются с высокой проводимостью. стали или сталь прикручена к алюминий для увеличения проводимости. В других странах мира 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.

Токоведущие шины должны быть прерваны при железнодорожные переезды, кроссоверы, и подстанция пробелы. 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

А контактная обувь для верхнего контакта третьего рельса на СЕПТА с Норристаун высокоскоростная линия (третья рейка на фото не видна)

Безопасность

Поскольку присутствуют третьи рельсовые системы поражение электрическим током опасности вблизи земли, высокое напряжение (выше 1500 В) не считается безопасным.^{[сомнительный – обсуждать]} Следовательно, для передачи соответствующей мощности должен использоваться очень высокий ток, что приводит к высоким резистивные потери, и требуя относительно близко расположенных точек питания (электрические подстанции ).

Электрифицированный рельс угрожает поражение электрическим током любого блуждающего или падающего на рельсы. Этого можно избежать, используя двери экрана платформы, или риск можно снизить, разместив токопроводящий рельс сбоку от пути от платформы, если это допускается компоновкой станции. Риск также можно снизить за счет изолированного покрытие для защиты третьего рельса от контакта, хотя во многих системах он не используется.

В некоторых современных системах, таких как источник питания на уровне земли (впервые использован в трамвай 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 железнодорожные переезды. В США 1992 г. Верховный суд штата Иллинойс решение подтвердило приговор в размере 1,5 миллиона долларов против Управление транзита Чикаго за то, что он не остановил находящегося в состоянии алкогольного опьянения человека от перехода на рельсы на железнодорожном переезде в попытке помочиться.^[3] В Парижское метро имеет графические предупреждающие знаки, указывающие на опасность поражения электрическим током при мочеиспускании на третий рельс - мер предосторожности, которых в Чикаго не было.^{[нужна 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 - 174 км / ч (108 миль / ч), установленный 11 апреля 1988 г. Класс 442 ЭМУ.^{[нужна 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 Крушение поезда Валгалла 2015 года.^[4]

Эффекты погоды

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 системы антиобледенения для осаждения маслянистой жидкости или антифриза (например, пропиленгликоль ) на токопроводящей шине, чтобы предотвратить образование 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 ледяной дождь опускание проводов и остановка всех поездов. Грозы также можно отключить питание с помощью молния удары по системам с воздушные провода, отключение поездов, если есть скачок напряжения или обрыв проводов.

Пробелы

В зависимости от геометрии поезда и пути зазоры в токопроводящем рельсе (например, на железнодорожных переездах и развязках) могут позволить поезду остановиться в таком положении, когда все его башмаки-приемники находятся в зазорах, так что тяговое усилие недоступно. Тогда говорят, что поезд "заторможен". Затем необходимо подвести другой поезд за застрявшим поездом, чтобы подтолкнуть его к кондукторному рельсу, или соединительный кабель может использоваться для подачи энергии на поезд, достаточной для того, чтобы одна из его контактных колодок снова оказалась на рельсе. Чтобы избежать этой проблемы, требуется минимальная длина поездов, которые могут проходить по линии. Локомотивы имели либо бортовую дизель система (например, Британский железнодорожный класс 73 ) или были связаны с обувью на подвижном составе (например, Столичная железная дорога ).

Ходовые рельсы для источника питания

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 шпалы. Этот метод используется большинством масштабных модели поездов Однако для больших поездов это не так хорошо, так как шпалы не являются хорошими изоляторами. Кроме того, для электрического соединения требуются изолированные колеса или изолированные оси, но большинство изоляционных материалов имеют плохие механические свойства по сравнению с металлами, используемыми для этой цели, что приводит к менее устойчивому движению поезда. Тем не менее его иногда использовали на заре развития электропоездов. Самая старая электрическая железная дорога в Британии, Железная дорога Волка в Брайтоне, Англия, первоначально была электрифицирована 50 вольт постоянного тока с использованием этой системы (теперь это трехрельсовая система). Другие железнодорожные системы, которые использовали его, были Трамвай Гросс-Лихтерфельде и Унгерер Трамвай.

Контакт обуви

Контактная обувь на Метро-Север Вагон М8, предназначена как для перебега, так и для опускания третьего рельса.^[5]

Третий рельс обычно расположен за пределами двух ходовых рельсов, но в некоторых системах он устанавливается между ними. Электроэнергия передается в поезд с помощью скользящая обувь, 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 его 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 третий рельс под нижним ходом, включают: Метро-Север в Метрополия Нью-Йорка;^[6] то СЕПТА Маркет-Франкфорд Лайн в Филадельфия;^[7] и лондонский Доклендское легкое метро.^[8]

Электрооборудование и альтернативные технологии

Электротяговые поезда (использующие электроэнергию, вырабатываемую 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 контакта 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 в городах, поскольку нет необходимости очень высокая скорость и они вызывают меньше визуальное загрязнение.

Третий рельс - альтернатива воздушные линии которые передают мощность поездам посредством пантографы прикреплены к поездам. А воздушные сети могут работать на 25 кВ или более, используя переменный ток (AC) меньший зазор вокруг токоведущей шины налагает максимум около 1200 В, а в некоторых системах используется 1500 В (Линия 4, метро Гуанчжоу, Линия 5, метро Гуанчжоу, Линия 3, метро Шэньчжэнь ), и постоянный ток (DC) используется^{[нужна цитата ]}. Поезда некоторых линий или сетей 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 км (1,2 мили) друг от друга, хотя фактическое расстояние зависит от пропускной способности; максимальная скорость и частота обслуживания линии. В Доклендское легкое метро (DLR) использует третий рельс, который имеет крошечное сечение по сравнению с обычным; таким образом, требуется меньше подстанций.^{[нужна цитата ]} DLR смогла это сделать (в 1980-х годах), потому что это была совершенно новая постройка со специально построенными поездами и не нуждалась в формальном подключении к существующей «тяжелой» третьей железнодорожной системе.

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 высокую коэффициент температурного 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.

Возврат текущих механизмов

Как и в случае с воздушными проводами, обратный ток обычно проходит через одну или обе направляющие, и утечка на землю не считается серьезной. Где поезда ходят на резиновых шинах, как на частях Лионский Метро, Парижское метро, Метро Мехико, Сантьяго Метро, Муниципальное метро Саппоро, и на всех Монреальское метро и немного автоматизированный транзит по направляющим системы (например, Линия Астрама ), должна быть предусмотрена токоведущая шина для подачи тока. Возврат осуществляется по рельсам обычного пути между этими направляющие штанги (видеть метро на резиновых шинах ).

Другая конструкция с третьим рельсом (токоподвод вне ходовых рельсов) и четвертым рельсом (токовый возврат, на полпути между ходовыми рельсами) используется несколькими системами со стальными колесами; видеть четвертый рельс. В Лондонское метро является самым большим из них (см. электрификация железных дорог в Великобритании ). Основная причина использования четвертого рельса для передачи обратного тока заключается в том, чтобы избежать протекания этого тока через оригинальные металлические футеровки туннелей, которые никогда не предназначались для пропускания тока, и которые могут пострадать. электролитическая коррозия должны ли в них течь такие токи.

Еще одна четырехрельсовая система - линия M1 Милан Метро, где ток отводится боковым плоским стержнем с боковым контактом, с обратным током по центральной направляющей с верхним контактом. На некоторых участках северной части трассы воздушная линия также имеется, 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

Электрификация третьего рельса визуально менее навязчива, чем электрификация надземной дороги. В 2011 году зелень и эстетика вдохновили Метро Бангалора в Индия включить третью рельсовую систему.^[10]

Смешанные системы

Некоторые системы используют третий рельс для части маршрута и другую движущую силу, например, накладные расходы. цепная связь или дизель на остаток. Они могут существовать из-за соединения железных дорог, находящихся в отдельной собственности, с использованием различных систем движения, местных постановлений или других исторических причин.

объединенное Королевство

Несколько типов британских поездов могут работать как на надземных, так и на третьих железнодорожных системах, в том числе Британский железнодорожный класс 313, 319, 325, 350, 365, 375/6, 377/2, 377/5, 377/7, 378/2, 387, 373, 395, 700 и 717 Электропоезда, а также Класс 92 локомотивы.

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 пантограф а также пикап.

Eurostar / High Speed ​​1

В Класс 373 используется для международных высокоскоростная железная дорога услуги, которыми управляет Евростар сквозь Тоннель под Ла-Маншем работает на воздушных проводах с напряжением 25 кВ переменного тока на протяжении большей части своего пути, с участками 3 кВ постоянного тока на бельгийских линиях между бельгийским высокоскоростным участком и станцией Брюссель-Миди или 1,5 кВ постоянного тока на железнодорожных линиях на юге Франции для сезонных перевозок. В первоначальном состоянии агрегаты класса 373 были дополнительно оснащены напряжением 750 В постоянного тока. коллекция обуви, предназначенный для поездки по Лондону через пригородные пригородные маршруты до Ватерлоо. Переключение между третьим рельсом и сбором над головой производилось при быстром беге, сначала на Континентальном перекрестке возле Фолкстона, а затем на Fawkham Junction после открытия первой секции Железнодорожное сообщение через канал под туннелем. Между Кенсингтон Олимпия вокзал и Депо Северный полюс, потребовались дальнейшие переключения.

Система с двойным напряжением действительно вызвала некоторые проблемы. Невозможность убрать обувь при въезде во Францию ​​причинила серьезный ущерб путевому оборудованию, в результате чего SNCF установить пару бетонных блоков в конце обоих туннелей в Кале, чтобы отломать третьи рельсовые башмаки, если они не были убраны. 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 в Железнодорожная станция Сент-Панкрас и техническое обслуживание Temple Mills депо, что сделало ненужным третье оборудование для сбора рельсов 750 В постоянного тока, а третьи рельсовые башмаки были удалены. Сами поезда больше не оснащены спидометром, способным измерять скорость в миль в час (Индикация, используемая для автоматического изменения при развертывании башмаков коллектора).

В 2009, Юго-восточный начал работу внутренних рейсов по железной дороге High Speed ​​1 от Сент-Панкрас, используя свой новый Класс 395 ЭВС. Эти услуги работают на высокоскоростной линии до Ebbsfleet International или же Ashford International, прежде чем перейти к основным линиям обслуживания северного и среднего Кента. Как следствие, эти поезда имеют двойное напряжение, так как большинство маршрутов, по которым они следуют, электрифицированы третьим рельсом.

Линия Северного Лондона

В Лондоне Линия Северного Лондона меняет источник питания один раз между Ричмонд и Стратфорд в Актон Сентрал. Первоначально маршрут был третьим железнодорожным, но возникли некоторые технические проблемы с электрическим заземлением, плюс часть маршрута уже покрыта воздушными электрическими проводами, предусмотренными для грузовых и электрических транспортных средств. Региональный Евростар услуги привели к изменению.^{[требуется разъяснение ]}

Линия Западного Лондона

Также в Лондоне Линия Западного Лондона переключает источник питания между Пастуший куст и Willesden Junction, где он пересекает линию Северного Лондона. К югу от точки перехода WLL является третьим электрифицированным рельсом, к северу от него - накладные расходы.

Thameslink

Перекрестный город Thameslink Служба проходит по третьей железнодорожной сети Южного региона от Фаррингдона на юг и по воздушной линии на север до Бедфорд, Кембридж и Питерборо. Переключение производится в неподвижном состоянии на Фаррингдон при движении на юг и при Город Thameslink при движении на север.

Северный город

На маршрутах пригородных рейсов от Моргейта до Хертфорда и Велвина Главная линия восточного побережья секции - 25 кВ переменного тока, с переходом на третью рейку в г. Железнодорожная станция Дрейтон Парк. Третий рельс до сих пор используется на туннельном участке маршрута, потому что размер туннелей, ведущих к Станция Моргейт был слишком мал, чтобы учесть электрификацию над землей.

North Downs Line

Красный Холм с дизелем Класс 166 служба, управляемая Первый Великий Вестерн к Чтение как North Downs Line только есть электрификация третьего железнодорожного пути на общих разделах.

В North Downs Line не электрифицирован на тех участках линии, где услуги North Downs используются исключительно.

Электрифицированные участки линии

Redhill to Reigate - позволяет Южная железная дорога сервисы для запуска в Reigate. 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 перекрестка Олдершот Саут - общая линия с Юго-Западная железная дорога электрические услуги Портсмут и Олдершот.

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

Финляндия

В Метро Хельсинки использует систему третьего рельса 750 В постоянного тока. Раздел из Вуосаари к Гавань Вуосаари не электрифицирован, поскольку его единственная цель - подключиться к финской железнодорожной сети, которая разделяет Колея 1524 мм с метро Хельсинки. Маршрут ранее использовался маневровыми тепловозами для перевозки новых поездов метрополитена на электрифицированный участок линии.

Франция

Новый трамвай в Бордо (Франция) использует новую систему с третьим рельсом в центре пути. Третий рельс разделен на 10 м (32 фута). 9 ³⁄₄ дюйм) длинная проводка и 3 м (9 футов 10 ¹⁄₈ в) длинные отрезки изоляции. Каждый проводящий сегмент присоединен к электронной схеме, которая делает сегмент активным, 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 соль "(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, смотрите также источник питания на уровне земли. Летом 2006 года было объявлено, что две новые французские трамвайные системы будут использовать APS в части своих сетей. Это будет Анже и Реймс, открытие обеих систем ожидается примерно в 2009–2010 годах.

Французский Железная дорога Кулош – Модан была электрифицирована третьей шиной 1500 В постоянного тока, позже преобразованной в воздушные провода того же напряжения. С самого начала у станций были воздушные провода.

Французская ветка, которая обслуживает Шамони и регион Монблан (Сен-Жерве-ле-Файе в Валлорсин ) третий рельс (верхний контакт) и измеритель колеи. Он продолжается в Швейцарии, частично с той же третьей железнодорожной системой, частично с воздушной линией.

63 км (39 миль) в длину Поезд Jaune линия в Пиренеи также имеет третий рельс.

Нидерланды

Чтобы снизить инвестиционные затраты, Метро Роттердама, в основном система с питанием от третьего рельса, получила несколько удаленных ответвлений, построенных на поверхности, как Скоростной трамвай (называется Sneltram на голландском языке), с многочисленными переездами, защищенными шлагбаумами и светофорами. Эти ответвления имеют воздушные провода. В самых последних разработках RandstadRail Проект также требует, чтобы поезда метро Роттердама проходили под проводами на пути по бывшим магистральным железным дорогам в Гаагу и Хук-оф-Голландию.

Точно так же в Амстердаме прошел один маршрут «Sneltram». метро рельсов и перешла на наземную трассу в пригород, которую делила со стандартными трамваями. Sneltram управляется Gemeentelijk Vervoerbedrijf в Амстердам легкорельсовый с третьим рельсом и переход на верхний на традиционном трамвае совместно с Трамваи в Амстердаме. Строка 51 к Амстелвин работает метро между Amsterdam Centraal и Станция Зуид. В Amsterdam Zuid он переключился с третьего рельса на пантограф и контактные провода. Оттуда в Amstelveen Centrum он разделял свои пути с трамвайной линией 5. Легкорельсовый транспорт на этой линии был способен 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 линии 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 станции. Амстердамский вокзал Слотердейк.

Россия и бывший Советский Союз

Во всех метро постсоветские страны, то контактный рельс изготовлен по тому же стандарту.^{[нужна цитата ]} В частности, потому что углерод примеси увеличиваются электрическое сопротивление, все третьи рельсы изготовлены из низкоуглеродистой стали.

Возможно^{[ласковые слова ]} в некоторых метрополитенах бывшего Советского Союза профиль и сечение кондуктора соответствуют параметрам обычного пути.^{[нужна цитата ]}

Естественная длина контактного рельса перед установкой составляет 12,5 м (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).^{[нужна цитата ]}

Постсоветские сооружения третьих рельсов используют систему нижнего контакта (Wilgus-Sprague); поверх рельса находится высокопрочный пластиковый кожух с достаточной структурной целостностью, чтобы выдержать вес человека. Напряжение 825 вольт ОКРУГ КОЛУМБИЯ.^{[нужна цитата ]}

• 

  Схема третьего рельса: два кронштейна и третий рельс

• 

  третий рельс в защитном кожухе

Соединенные Штаты

Управление транзита Чикаго третий рельс контактная обувь из Чикаго 'L' машина

Зона перехода от третьего рельса к воздушному проводу на Скоки Свифт

В Нью-Йорке New Haven Line из Метро – Северная железная дорога управляет электропоездами из Центральный вокзал которые используют третий рельс на бывшем Центральная железная дорога Нью-Йорка но переключитесь на воздушные линии в Пелхэм оперировать бывшим Нью-Йорк, Нью-Хейвен и Хартфордская железная дорога. Переключатель делается «на лету» и управляется с места инженера.

Нью-Йорк на обеих станциях - Гранд Сентрал и Пенсильванский вокзал - не допускайте выхлопа дизельного топлива в туннелях из-за опасности для здоровья. Таким образом, дизельный сервис на Метро-Север, Железная дорога Лонг-Айленда, и Amtrak использует специальные дизель-электрические локомотивы, которые могут приводиться в действие от третьего рельса. Такой локомотив (например, General Electric P32AC-DM или EMD DM30AC LIRR), может переключаться между двумя режимами в процессе. 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.^{[нужна цитата ]}

В Нью-Йорк, И в Вашингтон, округ Колумбия., местные постановления когда-то требовали электрификации уличные железные дороги для отвода тока от третьего рельса и возврата тока к четвертому рельсу, оба из которых установлены в непрерывном своде под улицей и доступны посредством коллектора, проходящего через прорезь между ходовыми рельсами. Когда трамваи таких систем въезжали на территорию, где разрешены воздушные линии, они останавливались над ямой, где мужчина отцепил коллектор (пахать) и машинист разместил троллейбус на накладных расходах. В США все эти системы с питанием от трубопровода были сняты с производства и либо заменены, либо полностью заброшены.

Некоторые участки бывшей лондонской трамвайной системы также использовали токоприемник в кабеле система, также с некоторыми трамваями, которые могли получать энергию как от надземных, так и от подземных источников.

В Синяя линия из Бостон MBTA использует электрификацию третьей железной дороги от начала линии в центре города до Аэропорт станции, где он переключается на воздушную контактную сеть для оставшейся части линии на страна чудес. Самый дальний участок голубой линии проходит очень близко к Атлантический океан, и были опасения по поводу возможного скопления снега и льда на третьем рельсе так близко к воде. Подземная контактная сеть на подземном участке не используется по причине: узкие зазоры в туннеле 1904 года под Бостонской гаванью. MBTA Orange Line's Хоукер Сиддели Вагоны скоростного транспорта серии 01200 (по сути, более длинная версия автомобилей 0600 Blue Line) 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 источника питания также использовался в некоторых США. междугородний железные дороги, которые использовали новую третью рельсу в пригородных зонах и существующую инфраструктуру надземных трамваев (троллейбусов) для достижения центра города, например Скоки Свифт в Чикаго.

В Rapid Transit в районе залива сеть внутри и вокруг Сан-Франциско использует 1000 V ОКРУГ КОЛУМБИЯ.

Одновременное использование с воздушным проводом

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 - вокзал Биркенвердер недалеко от Берлина, у которого есть третьи рельсы с обеих сторон и воздушные провода. Большинство из Penn Station Комплекс в Нью-Йорке также электрифицирован 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, двойная электрификация обычно избегают.

Конверсии

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).

Дачные коридоры в Париже от Гар Сен-Лазар, Gare des Invalides (оба CF Ouest) и Гар д'Орсе (CF PO ), были электрифицированы с 1924, 1901, 1900 годов соответственно. Все они были переведены на воздушные провода поэтапно после того, как стали частью широкомасштабного проекта электрификации SNCF сеть в 1960–1970-е гг.

В районе Манчестера L&YR Линия Бери была сначала электрифицирована воздушными проводами (1913 г.), затем перешла на третью линию (1917 г .; см. Также Электрификация железных дорог в Великобритании ), а затем еще раз в 1992 году к воздушным проводам в процессе адаптации для Манчестер Метролинк. Трамваи на улицах в центре города, в которых из тележек торчат коллекционная обувь, считались слишком опасными для пешеходов и автотранспорта, чтобы пытаться использовать двухрежимную технологию (в Амстердаме и Роттердаме). Sneltram автомобили 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 Южная железная дорога ) когда Tramlink был открыт в 2000 году.

Три строки из пяти, составляющие ядро Метро Барселоны сеть переведена на воздушное электроснабжение с третьей рейки. Эта операция также проводилась поэтапно и завершилась в 2003 году.

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

Причины построения накладных электростанций Тайн и Уир Метро сеть примерно на линиях давно ушедшего третьего рельса Tyneside Electrics Система в районе Ньюкасла, вероятно, имеет корни в экономике и психологии, а не в погоне за совместимостью. 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.

Первые воздушные питатели немецких электропоездов появились на Hamburg-Altonaer Stadt- und Vorortbahn в 1907 году. Тридцать лет спустя оператор магистральной железной дороги, Deutsche Reichsbahn под влиянием успеха третьего рельса Берлинская S-Bahn, решил поменять то, что теперь называлось Гамбургская S-Bahn к третьему рельсу. Процесс начался в 1940 году и не завершился до 1955 года.

В 1976–1981 годах третий рельс Вена U-Bahn Линия U4 заменила Donaukanallinie и Wientallinie на Stadtbahn, построенный в 1900 году и впервые электрифицированный воздушными проводами в 1924 году. Это было частью большого проекта строительства консолидированной сети метро. Другой электрический Stadtbahn Линия, 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 исторические Отто Вагнер Благодаря 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.

Старые линии на западе Осло T-Bane Система была построена с воздушными линиями, в то время как восточные линии были построены с третьей направляющей, хотя с тех пор вся система была преобразована в третью железную дорогу. До обращения пенсионеры ОС T1300 и ОС T2000 поезда могли работать на обеих системах.

Западная часть Скоки Свифт из Чикаго 'L' В 2004 году был заменен контактный провод на третий рельс, что сделало его полностью совместимым с остальной системой.

Нестандартные напряжения

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

• Гамбургская S-Bahn: 1200 В, с 1940 г.
• Манчестер – Бери, Англия: 1200 В (боковой контакт) (до Метролинк конверсия в 1991 г.)
• Железная дорога Кулош – Модан, Франция: 1500 V, 1925–1976 гг.
• Метро Гуанчжоу Линии 4 и 5: 1500 В
• Rapid Transit в районе залива, Сан-Франциско, 1000 В^[12][13]

В Германии в начале Третий рейх, железнодорожная система с 3000 мм (9 футов10 ¹⁄₈ в) ширина колеи была запланирована. За это Breitspurbahn железнодорожной сети 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

В системах третьего и четвертого рельсов с поверхностным контактом тяжелый «башмак», подвешенный на деревянной балке, прикрепленной к тележкам, собирает энергию, скользя по верхней поверхности электрического рельса. Этот вид показывает Британский железнодорожный класс 313 тренироваться.

В Лондонское метро использует систему с четырьмя рельсами, в которой обе токопроводящие шины находятся под напряжением относительно ходовых рельсов, а положительная шина имеет вдвое большее напряжение, чем отрицательная шина. Дуги это нормально и происходит, когда башмаки для сбора электроэнергии поезда, потребляющего электроэнергию, достигают конца секции токопроводящего рельса.

Токопроводящая шина на MBTA Красная линия в Южный вокзал в Бостон, состоящий из двух полос алюминия на стальной направляющей для обеспечения теплопроводности и электропроводности.

След от Сингапур LRT; третий рельс с правой стороны

Поезд на линии 1 миланского метрополитена с контактной колодкой четвертого рельса.

Системы электрификации третьей железной дороги, помимо бортовых аккумуляторов, являются 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 с таким способом электроснабжения разработан немецкой фирмой г. Сименс и Гальске и показано на Берлинская промышленная выставка 1879 года, с третьим рельсом между ходовыми рельсами. Некоторые ранние электрические железные дороги использовали ходовые рельсы в качестве проводников тока, как в случае с открытой в 1883 г. Электрическая железная дорога Фолька в Брайтоне. В 1886 году ему была предоставлена ​​дополнительная шина питания, и он работает до сих пор. В Трамвай Giant's Causeway за ней в 1883 году был оборудован третий рельс, который позже был преобразован в контактный провод. Первой железной дорогой, которая использовала третий центральный рельс, была Бессбрук и Ньюри Трамвай в Ирландии, открылся в 1885 году, но теперь, как и линия Giant's Causeway, закрыт.

Также в 1880-х годах системы третьего рельса начали использоваться в общественный городской транспорт. Первыми от этого выиграли трамваи: они использовали проводники в канале под поверхностью дороги (см. Токопроводящий сбор ), как правило, на выбранных 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 века после сильного снегопада.) Система была опробована на прибрежном курорте Блэкпул, Великобритания, но вскоре был заброшен, так как было обнаружено, что песок и соленая вода попадают в канал и вызывают поломки, и возникла проблема с падение напряжения. На некоторых участках трамвайного пути еще видны щелевые рельсы.

Третий рельс снабжал энергией первую в мире подземную электрическую железную дорогу. Сити и Южный Лондон, который открылся в 1890 году (ныне часть Северная линия лондонского метро). В 1893 году в Великобритании открылась вторая в мире городская железная дорога с приводом от третьего рельса. Ливерпульская подвесная железная дорога (закрыт в 1956 г. и демонтирован). Первой коммерческой городской железной дорогой США с приводом от третьего рельса была дорога 1895 г. Митрополит Вест-Сайд Возвышенный, который вскоре стал частью Чикаго 'L'. В 1901 г. Granville Woods, выдающийся афроамериканский изобретатель, 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 уже было множество других патентов на электрифицированные системы третьего рельса, в том числе Томас Эдисон с Патент США 263,132 1882 г., а третьи рельсы успешно использовались более десяти лет в установках, включая остальные «эстакады» Чикаго, а также те, которые использовались в Brooklyn Rapid Transit Company, не говоря уже о разработках за пределами США.

В Париж, третий рельс появился в 1900 году в магистральном туннеле, соединяющем Гар д'Орсе остальной части сети CF Париж-Орлеан. Электрификация третьей железнодорожной магистрали была позже распространена на некоторые пригородные перевозки.

Система транспортировки Woodford использовалась на промышленные трамваи особенно в карьеры и вскрывать шахты в первые десятилетия 20 века. Это использовало центральную третью рейку на 250 В для питания самоходной установки с дистанционным управлением. боковые самосвалы.^[14][15] Система дистанционного управления работала как модель железной дороги, с третьим рельсом, разделенным на несколько блоков, которые могут быть установлены 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 первыми начали использовать менее опасные типы третьей железной дороги. Центральная железная дорога Нью-Йорка на подходе к Нью-Йорк с Центральный вокзал (1907 - еще один случай электрификации третьей железнодорожной магистрали), Филадельфия Маркет-стрит Метро-Надземный (1907), а Хохбан в Гамбурге (1912 г.) - у всех был нижний контактный рельс, также известный как система Вилгуса-Спрага.^[16] Однако линия Манчестер-Бери Ланкашир и Йоркширская железная дорога опробовал боковой контактный рельс в 1917 году. Эти технологии получили широкое распространение только на рубеже 1920-х и в 1930-х годах, например, на крупнопрофильных линиях Берлинская метро, то Берлинская S-Bahn и Московский метрополитен. На городской железной дороге Гамбурга с 1939 года используется третий рельс с боковым контактом на 1200 В постоянного тока.

В 1956 году первая в мире железнодорожная линия с резиновыми шинами, линия 11 г. Парижское метро, открылся. 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 г. Метро Саппоро, где использовался центрально расположенный направляющий / возвратный рельс плюс один приводной рельс, расположенный сбоку, как на обычных железных дорогах.

Метро Саппоро с центральной направляющей / возвратной шиной

Технология третьего рельса на линиях уличного трамвая недавно была возрождена в новая система Бордо (2004). Это совершенно новая технология (см. Ниже).

Системы третьего рельса не считаются устаревшими. Однако есть страны (особенно Япония, Южная Корея, Испания ) более стремятся принять воздушная проводка для своих городских железных дорог. Но в то же время было (и остается) много новых систем третьих рельсов, построенных в других местах, включая технологически развитые страны (например, Копенгаген Метро, Тайбэй Метро, Ухань Метро ). Железные дороги с нижним приводом (термин `` третья рельс '' может быть слишком специфическим) также обычно используются с системами, имеющими поезда с резиновыми шинами, независимо от того, является ли это тяжелое метро (за исключением двух других линий метро). Метро Саппоро ) или небольшой емкости человек движется (ВЕЧЕРА). Новые электрифицированные железнодорожные системы, как правило, используют накладные расходы для региональных и междугородных сетей. Системы третьего рельса, использующие более низкое напряжение, чем воздушные, по-прежнему требуют гораздо большего количества точек питания.

Модель железной дороги

В 1906 г. Лайонел электропоезда стали первыми моделями поездов, в которых третий рельс для питания локомотива. 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 разрыв, локомотив закорочился и остановился бы, пересекая промежутки.) 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 штырей обеспечивает ток, принимаемый 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 на открытых модельных железнодорожных системах. В сборщик лыж трется о шпильки и, таким образом, самоочищается. 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 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.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

• Третий патент Томаса Эдисона на рельс (1882 г.)
• Световод без проводов - Документ о новом трамвае Бордо с третьим рельсом на уровне улицы (Совет по исследованиям транспорта Национальных академий)
• Подробности конструкции третьего / четвертого рельса Великобритании.
• Моррисон-Кнудсен 1992