Электрификация железной дороги Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда
Эта статья нуждается в дополнительных ссылок для проверки . ( сентябрь 2014 г. ) |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/31/NH_EP-1.png/220px-NH_EP-1.png)
Железные дороги Нью -Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда стали пионерами электрификации магистральных железных дорог с использованием высоковольтной однофазной воздушной контактной сети переменного тока . Он электрифицировал свою магистраль между Стэмфордом, Коннектикут , и Вудлоном, Нью-Йорк , в 1907 году и расширил электрификацию до Нью-Хейвена, Коннектикут , в 1914 году. В то время как электрификация железных дорог однофазным переменным током стала обычным явлением, система Нью-Хейвена была беспрецедентной в то время. строительства. Значение этой электрификации было признано в 1982 году Американским обществом инженеров-механиков (ASME) как . исторический памятник машиностроения
Первоначальные эксперименты [ править ]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c7/NewHavenCatBridge.png/220px-NewHavenCatBridge.png)
Нью-Хейвен провел несколько экспериментов с электрификацией постоянного тока низкого напряжения за десятилетие, предшествовавшее электрификации воздушных линий магистральной линии. В их число вошли:
- 1895 г. Электрификация линии длиной 6,8 миль (11 км) между Нантаскет-Джанкшен и Пембертоном, штат Массачусетс, с использованием воздушного контактного медного провода на 600–700 В постоянного тока.
- Эта линия была продлена еще на 3,4 мили (5,5 км) до Восточного Уэймута примерно в 1896 году.
- Электрификация третьего рельса между Хартфордом , Новая Британия и Берлином , общая протяженность 12 миль (20 км) в 1896 году. Эта система третьего рельса была уникальной; он состоял из рельса перевернутого V-образного ( углового ) поперечного сечения, установленного на поперечных шпалах между ходовыми рельсами , и был полностью открыт.
- В 1898 году филиал в Новом Ханаане был электрифицирован контактной сетью постоянного тока напряжением 500 В. [1] В 1908 году она была заменена контактной сетью переменного тока напряжением 11 кВ.
Неудивительно, что третья железнодорожная система привела к ряду аварий. Это также привело к принятию постановления Верховного суда Коннектикута от 13 июня 1906 года, запрещающего использование третьей электрификации железной дороги на территории штата. [2] Это решение вынудило Нью-Хейвен спроектировать систему электрификации магистральной линии с использованием воздушной контактной сети.
При первоначальном проектировании рассматривалось несколько различных комбинаций систем напряжения и частоты. Из-за относительно больших расстояний передача высоких напряжений с использованием переменного тока была признана неизбежной. Рассматривалась архитектура, аналогичная коммерческим предприятиям постоянного тока и городским железным дорогам, с использованием линий электропередачи высокого напряжения, вращающихся преобразователей и воздушной контактной сети постоянного тока. Исследования того времени предполагали, что электрический КПД этой архитектуры составит всего 75 процентов.
Максимальное напряжение, на которое в то время могли быть надежно рассчитаны генераторы, составляло около 22 кВ. Рассматривался промежуточный проект с использованием линий электропередачи 22 кВ, подстанций для снижения напряжения контактной сети до 3–6 кВ и трансформаторов на двигателях до напряжения 560 В, необходимого для тяговых двигателей. [2] Железная дорога осознала, что можно сэкономить значительные капитальные затраты, если исключить промежуточную замену и локомотивы будут получать линейное напряжение около 11 кВ.
прямой подачей 1907 архитектура с Оригинальная года
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/a/a6/Interferencep962.png/220px-Interferencep962.png)
Электрификация Нью-Хейвена была первой в своем роде; Ни одна из предыдущих железных дорог не имела практического опыта эксплуатации системы распределения высокого напряжения над паровой железной дорогой. Многие из окончательных характеристик системы стали результатом продуманных проектных решений, основанных на состоянии электротехники в 1907 году.
Предложения поступили от General Electric (GE) и Westinghouse . Обе компании представили различные схемы переменного и постоянного тока, хотя GE отдавала предпочтение электрификации постоянным током. Но Нью-Хейвен выбрал однофазный переменный ток напряжением 11 кВ, 25 Гц, как предложил Вестингауз, который занимался исследованием электрификации железных дорог переменным током с 1895 года и совместно с Болдуином поставлял локомотивы Болдуин-Вестингауз . [3] Позже GE также поставила несколько локомотивов.
Напряжение [ править ]
Проектировщики рассмотрели несколько напряжений для сегмента передачи системы, включая 3–6 кВ, 11 кВ и 22 кВ. В конечном итоге трансмиссия и контактная система были объединены в бестрансформаторную систему, которая использовала одно и то же напряжение от выхода генератора до контактной сети и пантографа локомотива. Поскольку 11 кВ было самым высоким напряжением, которое можно было получить непосредственно от выхода генераторов 1907 года, в качестве передающего и контактного напряжения системы было выбрано 11 кВ.
Частота [ править ]
Нью-Хейвен рассматривал две разные рабочие частоты для использования при электрификации: 15 Гц и 25 Гц. Хотя частота 15 Гц была желательна с инженерной точки зрения, поскольку она позволяла уменьшить размер двигателя, снизить индуктивные потери и повысить коэффициент мощности двигателя, выбор этой частоты рассматривался на железной дороге как сродни «обрыву колеи», что ограничивало коммерческие перспективы своей системы. К 1907 году 25 Гц уже стали коммерческим стандартом, и железная дорога уже эксплуатировала ряд троллейбусных электростанций с частотой 25 Гц и оснастила многие из своих магазинов двигателями с частотой 25 Гц; таким образом, железная дорога выбрала стандарт 25 Гц.
Цепная линия [ править ]
У Нью-Хейвена не было прецедента, которому можно было бы следовать при проектировании своей контактной системы. Воздушная контактная сеть ранее была прерогативой троллейбусов, за исключением нескольких трехфазных железных дорог в Европе. Опыта эксплуатации высокоскоростных железных дорог с воздушной контактной системой не существовало. Цепная сеть, спроектированная Нью-Хейвеном, имела уникальное, относительно жесткое треугольное поперечное сечение.
Треугольное поперечное сечение контактной сети, использовавшееся при первоначальной электрификации, было повторено только на одной железной дороге. Железная дорога Лондона , Брайтона и Южного побережья использовала аналогичную треугольную контактную сеть с 1909 по 1929 год. [4] Пристройки Нью-Хейвена в 1914 году обходились без треугольной цепной конструкции.
Расстояние между опорами контактной сети было установлено на уровне 300 футов (91 м). Это было основано на сохранении отклонения прямой линии от центра пути в пределах 8,5 дюймов (220 мм) с радиусом поворота 3 градуса, что было самой крутой кривой между конечными точками исходной системы в Вудлоне и Стэмфорде.
Генераторы [ править ]
Генераторы на электростанции Кос-Коб были спроектированы для подачи однофазной электроэнергии непосредственно в контактную сеть. От них также требовалось поставлять трехфазное электропитание как в сам Нью-Хейвен для использования на линиях, так и в самом Нью-Хейвене. [5] и на компании New York Central (NYC), электростанцию Порт-Моррис чтобы компенсировать Нью-Йорку электроэнергию, потребляемую поездами Нью-Хейвена на третьей железнодорожной линии Нью-Йорка, ведущей к Центральному вокзалу Нью-Йорка . [2] Генераторы Cos Cob представляли собой трехфазные машины, но были подключены для одновременной подачи как трехфазной, так и однофазной энергии.
архитектура автотрансформатора Пересмотренная года 1914
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/e/e9/Interferencep962b.png/220px-Interferencep962b.png)
Хотя железная дорога считала электрификацию 1907 года весьма успешной, две проблемы потребовали окончательной модернизации системы передачи. Первым были электромагнитные помехи в соседних параллельных телеграфных и телефонных проводах, вызванные большими токами в тяговой энергосистеме.
Во-вторых, географический рост системы и развитие электротехнологий создали потребность в более высоких напряжениях передачи. Железная дорога могла бы просто повысить рабочее напряжение всей системы, однако для этого потребовалась бы модернизация всех изоляторов контактной сети для выдерживания более высокого потенциала и замена всего высоковольтного оборудования локомотива. И хотя более высокие напряжения передачи стали обычным явлением за семь лет, прошедших с момента первоначальной электрификации, генераторы все еще были ограничены экономическими соображениями максимальным выходным напряжением около 11 кВ.
Решением, принятым железной дорогой после нескольких лет исследований, стала сбалансированная автотрансформаторная система.
Примечательно, что железная дорога изменила архитектуру системы передачи за четыре часа, хотя предварительные работы заняли предыдущие 18 месяцев. В воскресенье, 25 января 1914 года, в 2 часа ночи железная дорога отключила всю энергосистему. Банды рабочих по всей системе меняли конфигурацию линий электропередачи в течение следующих 70 минут. Запуск системы был начат, и к 5:30 утра электропоезда уже курсировали по новой системе с автотрансформаторным питанием. [6]
Подстанции [ править ]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/1/13/Interferencep963.png/220px-Interferencep963.png)
Подстанция №. | Цепной мост №. | Имя | Построен | Координаты | Комментарии |
---|---|---|---|---|---|
Нью-Хейвен Лайн | |||||
1114 | Сидар-Хилл | ||||
1104 | Милл-Ривер (перерыв в разделе) | ||||
1060 | Кедровая ул. | 41 ° 17'37 "N 72 ° 55'50" W / / 41,2937 | |||
962 | Вудмонт | ||||
863 | Девон | ||||
814 | Бишоп Авеню | ||||
736 | Берр Роуд | ||||
633 | Фермы Грина | ||||
524 | Южный Норуолк | ||||
465 | Дариен | 41 ° 04'38 "N 73 ° 28'07" W / / 41,0773 | |||
374 | Стэмфорд | ||||
296 | Гринвич | ||||
245 | Порт-Честер | 41 ° 00'19 "N 73 ° 39'21" W / / 41,0053 | |||
193 | Рожь | ||||
126 | Мамаронек | 40 ° 56'48 "N 73 ° 44'41" W / / 40,9467 | |||
ВС22 | 72 | Нью-Рошель | 1914 | 40 ° 54'46 "с.ш. 73 ° 46'57" з.д. / / 40,9127 | Преобразовано в 60 Гц c. 1986 год |
0 | Вудлон | ||||
Линия Адских Врат | |||||
АТК 47 | 211H | Амтрак Нью-Рошель | 1987 | 40 ° 54'25 "с.ш. 73 ° 47'24" з.д. / / 40,9069 | |
ВС14 | 149Ч | Бэйчестер/Пелхэм-Бридж | 1914–1987 | ||
ВС12 | 139H | Вестчестер/Пелхэм Параллель | 1914–1987 | 40 ° 49'00 "N 73 ° 53'36" W / / 40,8167 | |
АТК 46 | Амтрак Ван Нест | 1987 | 40 ° 50'31 ″ с.ш. 73 ° 51'48 ″ з.д. / / 40,8420 | ||
СС8 | 84ч | Вест-Фармс-Джанкшен | 1914-1987. | 40 ° 50'05 "N 73 ° 52'46" W / / 40,8347 | Поставляется из Шерман-Крик ; позже из Con Ed Hell Gate GS. [8] Подстанция и прилегающая к ней пассажирская станция снесены; на территории находится штрафстоянка. |
СС4 | 58Ч | Ок-Пойнт | 1914–1987 | 40 ° 48'27 "N 73 ° 54'18" W / / 40,8075 | |
СС3 | 42 часа | Бунгей-стрит | 1914?-1987 | 3-фазное электропитание от штата Нью-Йорк подается в порт Моррис GS в Нью-Йорке. [9] чтобы компенсировать потребление NH на линиях постоянного тока Нью-Йорка. | |
СС1 | 2ч | Река Гарлем | 1914-19?? | ||
Нью-Йорк, Вестчестер и Бостон железная дорога | |||||
Коламбус Авеню Маунт Вернон | |||||
Белые равнины | |||||
Нью-Йоркская соединительная железная дорога | |||||
АТК 45 | С68 | Бауэри Бэй | 1918 | 40 ° 45'51 "N 73 ° 54'19" W / / 40,7643 | |
Лонг-Айлендская железная дорога, филиал Бэй-Ридж | |||||
55 | Свежий пруд | 1927-19?? | |||
2 Ист Нью-Йорк (ФК) | 1927-19?? | Подключает одну фазу к/от 3-фазной сети PT&T/LIRR, 25 Гц. | |||
54 | Восточный Нью-Йорк Swg. | 1927-19?? | |||
53 | Новые лоты пр. | 1927-19?? | |||
52 | Манхэттен-Бич | 1927-19?? | |||
51 | 4-я авеню Бэй Ридж | 1927-19?? |
Линия Врат Ада [ править ]
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Electrification_System_of_New_York_Connecting_Railroad_map.png/220px-Electrification_System_of_New_York_Connecting_Railroad_map.png)
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/thumb/0/0c/NewLotsSubstation.png/220px-NewLotsSubstation.png)
Система Нью-Хейвена была расширена через мост «Врата ада» до соединительной железной дороги Нью-Йорка после строительства линии «Врата ада» . Система электрификации была продолжением пересмотренной архитектуры автотрансформаторов 11/22 кВ Нью-Хейвена. Первоначальная электрификация простиралась от главной линии Нью-Хейвена через мост Хелл-Врата до двора Бэй-Ридж. Линия к югу от перекрестка Бауэри-Бэй была деэлектрифицирована в 1950-х годах. Линия между Нью-Рошель и Гарольд-Интерлокинг была передана компании Amtrak в 1976 году после роспуска Penn Central . Система электрификации продолжала контролироваться как часть бывшей системы Нью-Хейвена до перехода в 1987 году на работу с частотой 60 Гц.
Когда основная линия Нью-Хейвена была переведена компанией Metro-North на работу с частотой 60 Гц, участок Amtrak линии Hell Gate Line также был преобразован, но как изолированная система, питаемая от подстанции Ван Нест. Управление контактной системой было передано от Коса Коба диспетчеру нагрузки на Пенсильванском вокзале Нью-Йорка . Хотя преобразование произошло после электрификации эпохи PRR , номера подстанций Amtrak 45–47 были присвоены для согласованности с остальной схемой нумерации PRR.
Бостона Расширение электрификации
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Amt930-bostonMA.jpg/220px-Amt930-bostonMA.jpg)
С 2000 года тяговая энергосистема Amtrak частотой 60 Гц расширяет электрификацию вдоль Северо-восточного коридора между Нью-Хейвеном. [примечание 1] и Бостон, Массачусетс . Эта система была построена компанией Amtrak в конце 1990-х годов и снабжает локомотивы энергией от воздушной контактной сети переменным током напряжением 25 кВ и частотой 60 Гц, стандартной частотой в Северной Америке. Его строительство позволило полностью электрическим пассажирским поездам курсировать на всем пути между Вашингтоном, округ Колумбия, и Бостоном, завершив проект, начатый в 1907 году, и устранив длительную остановку на станции Нью-Хейвен для замены локомотивов.
См. также [ править ]
- Система тяговой мощности Amtrak с частотой 25 Гц, построенная PRR примерно через два десятилетия после системы в Нью-Хейвене.
- Система тяговой мощности Amtrak с частотой 60 Гц Система Amtrak к востоку от Нью-Хейвена.
- Электровозы Болдуин-Вестингауз
- Metro-North Railroad унаследовала систему в 1983 году от Conrail, которая, в свою очередь, получила ее в 1976 году от обанкротившейся Penn Central.
- Электрификация железных дорог в США
- Тяговая электростанция SEPTA с частотой 25 Гц. Еще одна электрификация эпохи 1930-х годов.
Сноски [ править ]
- ^ «История Новой Ханаанской железной дороги» . www.vizettes.com . Проверено 7 января 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б с МакГенри (1907) .
- ^ Уильям Д. Миддлтон (1974). Когда электрифицировались паровые железные дороги . Книги Кальмбаха. п. 76. ИСБН 0-89024-028-0 .
- ^ Савчак (1990) .
- ^ На рисунке 19 компании Westinghouse показаны трехфазные подстанции в Южном Норуолке, Стэмфорде, Гринвиче, Порт-Честере, магазинах Ван-Нест и плавучем мосту Оук-Пойнт.
- ^ Артур (1914) .
- ^ на основе рисунка 21 из публикации Westinghouse, 1968 г.
- ^ Здесь располагалась генерирующая станция «Врата ада»: 40 ° 47'55 "N 73 ° 54'34" W / / 40,7987
- ^ Здесь располагалась электростанция Порт-Моррис в Центральном Нью-Йорке: 40 ° 48'17 "N 73 ° 54'08" W / / 40,8048
Ссылки [ править ]
с электрической тягой Ранние эксперименты
- Берч, Эдвард П. (1911). Электрическая тяга железнодорожных поездов . Нью-Йорк: Книжная компания McGraw-Hill. п. 27 . Проверено 13 июля 2011 г.
- Хефт, Нью-Хэмпшир (июнь 1897 г.). «Электрические железные дороги в системе Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда» . Уличный железнодорожный журнал . 13 (6): 329–339 . Проверено 13 июля 2011 г.
Электрификация 1907
- Ламме, Б.Г. (март 1906 г.). «Электрические системы переменного тока для тяжелого железнодорожного транспорта» . Железнодорожный век . 41 : 583–590 . Проверено 15 февраля 2011 г.
- МакГенри, Э.Г. (август 1907 г.). «Электрификация Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда» . Железнодорожный вестник . 43 : 177–184 . Проверено 15 декабря 2011 г. . Обсуждены решения, принятые при проектировании, строительстве контактной сети.
автотрансформатора Модернизация г. 1914
- Артур, В. (1914). «Нью-Хейвен совершенствует метод работы с электричеством» . Вестник эпохи железных дорог . 56 : 988–989 . Проверено 15 февраля 2011 г.
- Остин, Эдвин (1915). Однофазные электрические железные дороги . Нью-Йорк: Д. Ван Ностранд. . 252–269 стр . Проверено 16 февраля 2011 г.
- «Питание тяжелой однофазной нагрузки от трехфазных агрегатов» . Электрический мир . 66 (24): 1300–1302. 1915 год . Проверено 14 февраля 2011 г. . В первую очередь сосредоточился на деталях турбогенератора на электростанции Шерман-Крик.
- «Минимизация индукции от однофазной железной дороги» . Электрический мир . 63 (18): 984–986. 2 мая 1914 года . Проверено 7 апреля 2011 г.
- «Электрификация железных дорог Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда», Специальная публикация Westinghouse Electric & Manufacturing Company, 1698 г. , июнь 1914 г. Два рисунка доступны здесь .
- «Покупка электроэнергии для Нью-Хейвена» . Электрожелезнодорожный журнал . 46 (25): 1200–1204. 18 декабря 1915 года . Проверено 14 декабря 2011 г.
- «Уменьшение индуктивных помех от линий электропередачи железной дороги Нью-Хейвен» . Электрожелезнодорожный журнал . 43 (18): 960–966. 2 мая 1914 года . Проверено 15 февраля 2011 г.
- Торчио, П. (1916). «Питание однофазных нагрузок от центральных станций». Труды Американского института инженеров-электриков . 35 (2): 1293–1313. дои : 10.1109/T-AIEE.1916.4765431 . ISSN 0096-3860 . S2CID 51632492 . Обсуждение подстанции Нью-Хейвен на Вест-Фармс, питаемой от коммерческих электростанций.
- «Подстанция Вест-Фармс железной дороги Нью-Хейвена» . Электрический мир . 66 (24): 1365–1367. 1915 год . Проверено 14 февраля 2011 г. . Включает схему генератора, трансформатора и схемы соединений.
Более поздние статьи [ править ]
- «Электрификация переменного тока железной дороги Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда, 1907 год - национальная историческая инженерная достопримечательность» (PDF) . Американское общество инженеров-механиков и Институт инженеров по электротехнике и электронике . 1982. Архивировано из оригинала (PDF) 3 августа 2007 г. Проверено 28 апреля 2011 г.
- Фридлендер, Гордон Д. (июль 1968 г.). «Электрификация железных дорог: прошлое, настоящее и будущее. История систем в Соединенных Штатах». IEEE-спектр . 5 (7): 50–65. дои : 10.1109/MSPEC.1968.5214536 . ISSN 0018-9235 . S2CID 51635585 .
- Миддлтон, Уильям Д. (1974). Когда электрифицировались паровые железные дороги . Книги Кальмбаха. стр. 76–80. ISBN 0-8902-4028-0 .
- Мортон, РБ (октябрь 1928 г.). «Устройства фидеров и оборудования электрифицированных железных дорог». Труды Американского института инженеров-электриков . 47 (4): 1297–1301. дои : 10.1109/T-AIEE.1928.5055139 . ISSN 0096-3860 . S2CID 51646729 . Обсуждаются как оригинальные, так и винтажные системы электрификации PRR 1930-х годов, а также система NY Connecting RR.
- Савчак, М.В. (апрель 1990 г.). «Замена контактной сети линии Нью-Хейвен». Совместная конференция ASME/IEEE по железным дорогам . Технические документы, представленные на совместной железнодорожной конференции ASME/IEEE 1990 года. стр. 91–94. дои : 10.1109/RRCON.1990.171665 . Обсуждаются некоторые детали уникальной конструкции контактной сети Нью-Хейвена и ограничения на ее замену, вызванные расстоянием между цепными мостами.
- ^ В частности, система 25 кВ компании Amtrak начинается на перекрестке Милл-Ривер, примерно в двух милях к северу от станции Нью-Хейвен-Юнион. 41 ° 18'41 "N 72 ° 54'42" W / / 41,311281
- Распределение электроэнергии
- Системы передачи электроэнергии в США
- Электрические железные дороги в Коннектикуте
- Электрические железные дороги в Нью-Йорке (штат)
- Нью-Йорк, Нью-Хейвен и Хартфордская железная дорога
- Железнодорожная инфраструктура в Коннектикуте
- Железнодорожная инфраструктура Нью-Йорка (штат)
- Тяговые электрические сети