Temir yo'lni elektrlashtirish

Temir yoʻlni elektrlashtirish – temir yoʻl transportini harakatga keltirish uchun elektr energiyasidan foydalanish. Elektr energiya temir yoʻllarida asosan elektrovozlar (yoʻlovchilar yoki yuklarni alohida vagonlarda tashish) va elektropoyezdlarda (har bir aravachasi tortuv motoriga ega) qoʻllanadi. Elektr energiyasi odatda IES (issiqlik elektr stansiyasi), GES (gidro elektr stansiyasi) va AESlarda (atom elektr stansiyasi) ishlab chiqariladi. Ishlab chiqarilgan elektr energiya temir yoʻl tarmogʻiga uzatiladi va poezdlarga taqsimlanadi.

Elektr energiyasi lokomotiv sastaviga odatda ikkita shaklda kontaktga kirishadi yaʼni bogʻlanadi: yoʻl boʻylab ustunlar, minoralar, tunnellar shiftiga osilgan holda (metropoliten bundan mustasno) yoki uchinchi rels (metropolitenda foydalaniladi) . Yuqorida joylashgan elektrlashtirilgan sim va uchinchi relsli tizimlar odatda qaytib oʻtkazgich sifatida ishlaydigan relslar hisoblanadi, ammo temiryoʻl transportininng baʼzi tuzilmalari oʻtkazgch sifatida toʻrtinchi relsdan foydalanadi.

Asosiy muqobil energiya bilan solishtirganda, dizel dvigateli, elektr temir yoʻllari sezilarli darajada energiya samaradorligiga egadir. Bundan tashqari temiryoʻl tizimida elektr energiya ishlatilishi yuqori operatsion xarajatlar sarfini kamaytiradi. Elektr toki bilan harakatlanuvchi lokomotivlar odatda dizelga qaraganda tovushsiz, kuchliroq, sezgir va ishonchli hisoblanadi. Ularda mahalliy emissiya hodisasi kuzatilmaydi va bu jarayon lokomotivlarning tunnel va shaharlarda yurishida muhim omil hisoblanadi. Baʼzi elektr tortish tizimlari regenerativ tormozlashni taʼminlaydi, bu poezdning kinetik energiyasini elektr energiyasiga aylantiradi va uni boshqa poyezdlar yoki umumiy kommunal tarmoq tomonidan foydalanish uchun taʼminot tizimiga qaytaradi. Dizel lokomotivlari neft mahsulotlarini yoqib yuborsa, elektr energiyasi turli dan, jumladan qayta tiklanadigan energiyadan ham ishlab chiqarilishi mumkinP. M. Kalla-Bishop, Future Railways and Guided Transport, IPC Transport Press Ltd. 1972, pp. 8-33. Bu hodisa oʻz oʻrnida boshqa transport tizimlariga qaraganda temiryoʻl tizimining oʻziga hos muhim hususiyati hisoblanadi. Elektr energiyasi resurslari mustaqilligi temir yoʻl liniyalarini elektrlashtirish qarorida muhim rol oʻynagan. Deyarli neft yoki koʻmir konlariga ega boʻlmagan, ammo koʻplab gidroenergetikasiga ega temiryoʻl tizimida dengizga chiqa olmagan Shveysariya konfederatsiyasi ikkinchi jahon urushi davridagi taʼminot muammolariga javoban birinchilardan boʻlib oʻzining elektrlashtirilgan tarmogʻini shakllantiradi.

 Tarix 
Temir yoʻl elektrofikatsiyasi – dizel yoki bugʻ kuchi oʻrniga elektr energiyasidan foydalangan holda poezdlar va lokomotivlarni harakatga keltirish va boshqarish hodisasi hisoblanadi. Temir yoʻlni elektrlashtirish tarixi XIX asrning oxiriga borib taqaladi, birinchi elektr tarmogʻi tramvay yoʻllarida Berlin, London va Nyu-York kabi shaharlarda joriy etilgan.

Dunyodagi birinchi elektrlashtirilgan temir yoʻl 1895-yilda Germaniyaning Berlin shahridagi Gross-Lichterfelde tramvayida boʻlgan. Undan keyin 1895–1896-yillarda Amerika Qoʻshma Shtatlaridagi Baltimor va Ogayo temir yoʻllarining Baltimor kamar liniyasi elektrlashtiriladi va ushbu linya birinchi elektrlashtirilgan magistral temir yoʻl hisoblanadi.

 Tasniflash 
thumb|Evropada elektrlashtirish tizimlari: Fransiya, Ispaniya, Italiya, Buyuk Britaniya, Niderlandiya, Belgiya va Turkiyadagi yuqori tezlikdagi liniyalar 25 kV gacha ishlaydi. 
Temiryoʻl transportida elektrlashtirish tizimlari uchta asosiy parametr boʻyicha tasniflanadi:

 Kuchlanishi
 Tok kuchi
 Oʻzgarmas tok (DC)
 Oʻzgaruvchan tok (AC)
 Chastota
 Oʻzaro bogʻlanuvchi kontakt tizimi:
 Havo liniyalari orqali
 Uchinchi rels orqali
 Toʻrtinchi rels orqali
 Yer ostidan oʻtkaziladigan.

Elektrlashtirish tizimini tanlash yuk va yoʻlovchi tashish uchun olingan daromadga nisbatan energiya taʼminoti, texnik xizmat koʻrsatish va kapital taʼmirlashga ketgan sarf harajatlarning qiymatiga nisbatan baholanadi. Shahar va shaharlararo hududlarda harakatlanuvchi temiryoʻl liniyalari uchun turli tizimlar qoʻllanadi yaʼni baʼzi elektrovozlar ishlashda moslashuvchanlikni taʼminlash uchun turli taʼminot kuchlanishlariga oʻtishi mumkin.

 Standartlashtirilgan kuchlanishlar 
Dunyo boʻylab temir yoʻllarni elektrlashtirish tizimlari uchun ishlatiladigan oʻz oʻrnida koʻplab boshqa kuchlanish tizimlari ham mavjud boʻlib bular temir yoʻl elektrlashtirish tizimlari ham standart kuchlanish, ham nostandart kuchlanish tizimlarini oʻ ichiga qamrab olgan.

Standartlashtirilgan kuchlanishlar uchun ruxsat etilgan kuchlanish diapazoni BS (xalqaro standart) standartlarida koʻrsatilganidekEN50163EN 50163: Railway applications. Supply voltages of traction systems (2007) va IEC60850IEC 60850: Railway applications – Supply voltages of traction systems, 3rd edition (2007). Bunda tokni qabul qiluvchi poyezdlar soni va ularning elektr podstansiyadan uzoqligi hisobga olinadi.
Elektrlashtirish tizimi Kuchlanishi Min. doimiy boʻlmagan Min. doimiy Nominal Maks. doimiy Maks. doimiy boʻlmagan 600V DC 400V 400V 600V 720V 800V 750V DC 500V 500V 750V 900V 1000V 1500V DC 1000V 1000V 1500V 1800V 1950V 3kV AC 2kV 2kV 3kV 3.6kV 3.9kV 25 kV AC 11kV 12kV 15kV 17.25kV 18kV

 Toʻgʻridan-toʻgʻri elektr oqimi 
thumb| Fransiyadagi LGV tipdagi elektropoyezr va yo‘l profili.
right|thumb| Fransiyaning Anje shahridagi Anje tramvay yoʻli va boshqa koʻplab zamonaviy tramvay tizimlari bilan umumiy boʻlgan havo liniyalari (oʻzgarmas tok kuchlanishi) dan foydalanadi.

 Uchinchi rels 
thumb| Ruminiya, Buxarest metrosida pastki kontaktli uchinchi rels elektrlashtirish tizimi.
Aksariyat elektrlashtirish tizimlarida elektr simlaridan foydalaniladi, ammo uchinchi rels 1500 Voltgacha boʻlgan elektr simlaridan farq qilgan holda elektr relslaridan foydalaniladi. AC (oʻzgaruvchan tok kuchlanishi)dan foydalanish metropoliten elektr tizimida odatda mumkin emas, chunki uchinchi relsning AC-oʻgaruvchan tok kuchlanishi poʻlat relsda bor yoʻgʻi 0.3 millimetr kvadrat yuzada juda katta elektr kontakti taʼsiri ostida boʻladi. Bu taʼsir birlik uzunlikdagi qarshilikni doimiy oqimdan foydalanish bilan solishtirganda qabul qilib boʻlmaydigan darajada yuqori hisoblanadi1. Uchinchi rels havo orqali uzatiladigan elektr simlariga qaraganda ixchamroq va kichikroq diametrli boʻlib, uchinchi kontakt relsidan tunnellarda foydalanish mumkin va bu jihat oʻz oʻrnida metro tizimlari uchun juda ham muhim omil hisoblanadi.

 Toʻrtinchi rels 
thumb| London metrosini elektrlashtirish uchun harakatlanuvchi relslar orasidagi uchinchi va toʻrtinchi relslardan foydalanadi.

 Metropoliten aravacha ramasi 
thumb| MP 89 Parij Métro. Metropoliten aravacha ramasi.

 Oʻzgaruvchan tok 
Temir yoʻllarni elektrlashtirishda elektr tarmoqlari bir qancha sabablarga koʻra DC (oʻzgarmas tok kuchlanishi) dan farqli oʻlaroq AC (oʻzgaruvchan tok kuchlanishi) dan foydalanadilar. Yuqori kuchlanishni lokomotiv elektrodvigateliga oʻzgaruvchan tokni talab qiluvchi transformatorlardan foydalaniladi. Elektr tok kuchlanishi qanchalik baland boʻlsa, bir xil quvvat potensiali uchun oqim shunchalik past boʻladi (chunki quvvat oqim kuchlanishiga toʻgʻri proporsional) va quvvatni yoʻqotish elektr toki oqimning kvadratiga toʻgʻri proportsionaldir. Pastroq elektr oqimi chiziqli yoʻqotilishni kamaytiradi, shuning uchun yuqori quvvatni yetkazib berishga imkon beradi.

 Past chastotali oʻzgaruvchan tok 
thumb| Avstriyadagi ÖBB poyezdi15 kV kuchlanish, 16,7Hz chastotali AC (oʻzgaruvchan tok kuchlanishi)havo liniyalaridan foydalanadi.

 Standart chastotali oʻzgaruvchan tok 
thumb|350x350px| Sxema 2×25kV kuchlanishli quvvat manbai:1. Taʼminot transformatori (markaziy transformator).2. Quvvatlantirish manbai.3. Elektr energiya trosi yaʼni elektr taʼrmogʻi.4. Yurish relsi (ishchi rels).5. Elektr manbai tarmogʻi . 6. Pantograf.7. Lokomotiv transformatori.8. Elektr energiya trosi yaʼni elektr taʼrmogʻi.9. Avtotransformator.10. Yurish relsi (ishchi rels).

 Uch fazali oʻzgaruvchan tok 
XIX – XX asrda temir yoʻllarni elektrlashtirish tizimlari elektr taʼminotida lokomotivlarni loyihalashda bir fazali emas, balki uch fazali elektr kuchlanishi energiyasidan foydalangan. Ushbu tizimlar manbaida doimiy tarmoq chastotasi va uchta quvvat kabelidan yoki qisqartirilgan chastotadan foydalanishi mumkin boʻlgan, bu esa qaytish fazali liniyasining qoʻshimcha havodagi elektr energiya simi emas, balki uchinchi rels boʻlishiga imkon bergan.

 Elektr va dizel 
thumb| 1910 yildagi afishada Lots Road elektr stantsiyasi . London metrosi tomonidan foydalaniladigan ushbu xususiy elektr stantsiyasi London poezdlari va tramvaylarini asosiy elektr tarmogʻidan mustaqil elektr taʼminoti bilan taʼminladi.

 Kamchiliklari 
thumb| Angliyadagi Qirollik chegara koʻprigi, himoyalangan yodgorlik . Eski tuzilmalarga elektr kabellarini qoʻshish elektrlashtirish loyihalari uchun qimmat boʻlishi mumkin.
thumb| Havodagi elektr energiyasi troslaridan foydalanadigan koʻplab elektrlashtirish tizimlarida ikki qavatli yuk vagonlarinig standartlarga ruxsat berolmaganligi tufayli bunday holatda foydalanishga ruxsat etilmaydi.