Тема 5.Принципы построения систем электроснабжения железных дорог Лекция № 9
5.1 Энергетическая эффективность железнодорожного транспорта
Современный железнодорожный транспорт – это результат длительного развития рельсового пути и тяговых средств, их постоянного совершенствования, улучшения взаимодействия, внедрения новой техники и техноло-гии. “За всю свою 150-летнюю историю железнодорожный транспорт России прошёл большой и сложный путь эволюционного развития от первой Царскосельской «пароходной» рельсовой линии до крупнейшей транспорт-ной системы мира – высокоэффективной, надёжной, экологически наиболее чистой.” (Г.Фадеев). Железнодорожный транспорт в настоящее время занимает ведущее место в транспортной системе страны. В 1995 г. российские железные дороги выполнили 75,2% грузооборота и 43,2% пассажирооборота транспорта общего пользования во внутренних сообщениях.
Железные дороги России занимают в мире: 1-е место – по протяжённости железнодорожных магистралей; 2-е место – по эксплуатационной длине и грузообороту (после США), перевозкам грузов (после Китая); 3-е место – по перевозкам пассажиров (после Японии и Индии). По протяжённости российские железные дороги состав-ляют 7% от мировой сети, но выполняют около 25% грузооборота и 15% пассажирооборота железных дорог всех стран мира.
На всех этапах развития железнодорожного транспорта электрификация была ведущим звеном его реконструк-ции, качественно изменяла эксплуатационную работу. Прежде всего это отразилось на повышении пропускной и провозной способности, на ускорении перевозочного процесса. Одновременно с электрификацией развивала-сь и транспортная энергетика. Комплексное электроснабжение железнодорожных потребителей способствова-ло широкому внедрению автоблокировки, электрической централизации стрелок, автоматизации переездов, развитию и улучшению наружного освещения станций, механизации погрузочно-разгрузочных работ, в значи-тельной степени повышало безопасность движения и обеспечивало ощутимое сокращение численности персо-нала занятого на перевозках. Кроме того обеспечивались электроэнергией нетяговые потребители железнодо-рожного транспорта и,так называемые, «посторонние» потребители.
Электрификация железных дорог России началась 75 лет назад с участка Москва – Мытищи протяжённостью около 18 км с пригородным движением.Первый электропоезд с пассажирами прошёл по нему 29 августа 1929г. Внедрению электрической тяги на железных дорогах способствовало бурное развитие электроэнергетики стра-ны. Замена паровозов электровозами и тепловозами была завершена к 1980 г. К этому времени протяжённость железных дорог, работающих на электрической тяге, составила 30,8% их общей длины, а выполняемый ими объём грузовых перевозок – 54,9%. Грузонапряжённость электрифицированных линий была выше среднесете-вой в 2 раза. Росло общее потребление электроэнергии железнодорожным транспортом. За 20 лет - с 1956 по 1976 г. количество потребляемой им энергии выросло в 8 раз. За этот же период возросла электровооружённо-сть на железнодорожных линиях с электрической тягой в 12,8 раза, на неэлектрифицированных – в 4,2 раза.
Многолетняя практика эксплуатации электрифицированных дорог страны доказала их высокую технико-эко-номическую эффективность. В результате электрификации участков, обслуживаемых ранее паровозами, про-пускная и провозная способность однопутных линий повысилась в 1,5 – 2 раза, двухпутных - в 2 -2,5 раза, отдельных горных участков почти в 3 раза. Несмотря на то что электрическую тягу внедряли преимуществен-но на участках с самым тяжёлым профилем пути, производительность электровозов была в 2,2 раза выше, чем паровозов. Капитальные затраты на электрификацию окупались в короткие сроки: от одного года до 3-4 лет в зависимости от грузонапряжённости участка. В результате внедрения электрической тяги в период с 1950 по 1965 г себестоимость перевозок на железных дорогах снизилась почти в 2 раза (с 5,212 до 2,757 коп. за 10 приве-дённых т∙км).
В 1988 г. себестоимость грузовых перевозок, выполненных электровозами, была в 1,5 раза ниже, чем тепловозами. Электрифицирован-ные линии работают более надёжно и стабильно, чем линии с тепловозной тягой. Суммарное количество порч и повреждений устрой-ств электроснабжения в 2 – 2,5 раза меньше числа порч тепловозов. Трудоёмкость ремонта тепловозов в 2,5 – 3 раза выше, чем электро-возов, а стоимость запасных частей для дизельных локомотивов, почти в 9 раз превышает стоимость аналогичных деталей для ЭПС.
Электрификация железных дорог – не чисто транспортная задача. Она способствует ускорению технического прогресса во всём народ-ном хозяйстве. Тяговые подстанции обеспечивают электроэнергией одновременно и транспортных и нетранспортных потребителей. Отпуск электроэнергии посторонним потребителям достигает 40% общего её количества, переработанными электроустановками желез-ных дорог. Нагрузки электрической тяги характеризуются большой равномерностью, что положительно сказывается на использовании мощностей электростанций и даёт возможность заполнить спад в графике суточных нагрузок, особенно в ночные часы.
Электрификация железных дорог позволила закрыть местные нерентабельные электростанции небольшой мощности.
Электрическая тяга позволила увеличить скорость и частоту движения пассажирских и пригородных поездов, создать повышенный комфорт для пассажиров,улучшить условия труда и быта железнодорожников. Важное достоинство электрической тяги – отсутствие загрязнения окружающей среды:электрическтй транспорт является экологически чистым.
В современных условиях действующие электрифицированные магистрали в основном удовлетворяют потребности в перевозках грузов и пассажиров, однако полигон их будет расширяться. При строительстве новых железнодорожных магистралей в зависимости от их географического положения, назначения и наличия источников электроэнергии выбор системы тяги должен быть тщательно обоснован. В большинстве случаев электрическая тяга окажется предпочтительней. Определяющим будет соотношение цен на электроэнергию и органическое топливо. Энергетическая составляющая в себестоимости перевозок становится основным показателем технико-экономической эффективности вида тяги.
Производство электроэнергии в СССР и в России в период 1935-2002 гг.
Рост протяжённости электрифицированных линий в период 1950-2003 гг.
Освоение грузооборота различными видами тяги в период 1950-2003 гг.
Динамика потребления электроэнергии железнодорожным транспортом в период 1940-2003 гг.