Электрификация железных дорог Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда - Electrification of the New York, New Haven, and Hartford Railroad
 | Эта статья нужны дополнительные цитаты для проверка. (Сентябрь 2014 г.) (Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения) |
В Нью-Йорк, Нью-Хейвен и Хартфордская железная дорога пионер электрификация магистральных железных дорог высоковольтным, переменным током, однофазным контактная сеть. Он электрифицировал свою магистраль между Стэмфорд, Коннектикут, и Вудлон, Нью-Йорк, в 1907 г. и расширил электрификацию до Нью-Хейвен, Коннектикут, в 1914 году. В то время как электрификация железных дорог с однофазным переменным током стала обычным явлением, система Нью-Хейвена была беспрецедентной во время строительства. Значение этой электрификации было признано в 1982 году, когда она была признана Национальным историческим памятником инженерной мысли. Американское общество инженеров-механиков (ASME).
Первоначальные эксперименты по электрификации
Нью-Хейвен предпринял несколько экспериментов с электрификацией низковольтного постоянного тока за десятилетие, предшествовавшее электрификации воздушных линий. К ним относятся:
- 1895 г. - электрификация 11 км (6,8 миль) линии между Nantasket Junction и Пембертон, штат Массачусетс, с использованием медного контактного провода на высоте 600-700 В постоянного тока.
- Эта линия была продлена еще на 5,5 км до East Weymouth около 1896 г.
- Электрификация третьей железнодорожной магистрали между Хартфорд, Новая Британия, и Берлин, всего 12 миль (20 км) в 1896 году. Эта система с третьими рельсами была уникальной; он состоял из перевернутой буквы V (угол ) поперечный рельс, установленный на шпалы между беговые рельсы, и был полностью разоблачен.
Третья железнодорожная система, что неудивительно, привела к ряду аварий. Это также привело к постановлению Верховный суд Коннектикута 13 июня 1906 г. запрещается использование электрификации третьей железной дороги в пределах штата.[1] Это решение заставило New Haven спроектировать систему электрификации главной линии с использованием контактной сети.
В первоначальном проекте было рассмотрено несколько различных системных комбинаций напряжения и частоты. Из-за относительно больших расстояний передача высоких напряжений с использованием переменного тока была признана неизбежной. Была рассмотрена архитектура, аналогичная коммерческим коммунальным предприятиям постоянного тока и городским железным дорогам, с использованием линий передачи высокого напряжения, вращающихся преобразователей и контактной сети постоянного тока. Исследования того времени предполагали, что электрический КПД этой архитектуры составляет всего 75 процентов.
Наибольшее напряжение, на которое в то время могли быть надежно спроектированы генераторы, составляло около 22 кВ. Был рассмотрен промежуточный проект с использованием линий электропередачи 22 кВ, подстанций для снижения напряжения в контактной сети до 3–6 кВ и трансформаторов на двигателях до 560 В, необходимых для тяговых двигателей.[1] Железная дорога поняла, что она может сэкономить значительные капитальные затраты, если не будет промежуточной замены и локомотивы будут получать линейное напряжение около 11 кВ.
Оригинальная архитектура с прямой подачей 1907 года
Электрификация Нью-Хейвена была первой в своем роде; ни одна из предыдущих железных дорог не имела практического опыта эксплуатации распределительной системы высокого напряжения над паровой железной дорогой. Многие из окончательных характеристик системы были результатом продуманных проектных решений, основанных на состоянии электрических технологий в 1907 году.
Предложения поступили от General Electric (GE) и Westinghouse. Обе компании представили различные схемы переменного и постоянного тока, хотя GE выступала за электрификацию постоянного тока. Но Нью-Хейвен выбрал однофазный переменный ток 11 кВ, 25 Гц. по предложению Вестингауза, который исследовал электрификацию железных дорог переменным током с 1895 г. и в сотрудничестве с Болдуин поставляется Локомотивы Болдуина-Вестингауза.[2] Позже GE также поставила несколько локомотивов.
Напряжение
Разработчики рассмотрели несколько напряжений для передающего сегмента системы, включая 3-6 кВ, 11 кВ и 22 кВ. В конечном итоге системы передачи и контактной сети были объединены в бестрансформаторную систему, в которой использовалось 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 на выходе генераторов 1907 года, 11 кВ было выбрано в качестве напряжения передачи и контактной сети системы.
Частота
Нью-Хейвен рассмотрел две разные рабочие частоты для использования в их электрификации: 15 Гц и 25 Гц. Более низкая частота 15 Гц позволила уменьшить размер двигателя, снизить индуктивные потери и повысить коэффициент мощности двигателя. К 1907 году 25 Гц уже стало коммерческим стандартом, и железная дорога уже эксплуатировала ряд троллейбусных электростанций на частоте 25 Гц и оборудовала многие свои цеха двигателями 25 Гц. Выбор 15 Гц рассматривается железной дорогой как «пробой», что ограничило бы коммерческую ценность системы. Таким образом, железная дорога выбрала стандарт 25 Гц, хотя он мог быть более желательным с инженерной точки зрения. Обратите внимание, что многие европейские железные дороги стандартизированы на частоту тяги 16,7 Гц.
Контактная сеть
Нью-Хейвен не имел прецедентов при проектировании своей цепной сети. Верхняя контактная сеть раньше была областью применения тележек, за исключением нескольких трехфазный железные дороги в Европе. Ранее не существовало опыта эксплуатации высокоскоростных железных дорог с воздушной контактной системой. Контактная сеть, спроектированная Нью-Хейвеном, имела уникальное, относительно жесткое треугольное поперечное сечение.
Треугольное поперечное сечение контактной сети, использовавшейся в первоначальной электрификации, было повторено только на одной другой железной дороге. В Лондон, Брайтон и железная дорога Южного побережья использовал аналогичную треугольную цепную цепь с 1909 по 1929 год.[3] Расширения New Haven 1914 года обошлись без треугольной цепной линии.
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 изгиба 3 градуса, что было самым крутым изгибом между конечными точками исходной системы в Вудлон и Стэмфорд.
Генераторы
Генераторы на Электростанция Cos Cob были предназначены для подачи однофазного питания непосредственно в контактную сеть. От них также требовалось подавать трехфазное питание как в сам Нью-Хейвен, так и на линии,[4] и к Нью-Йорк Сентрал (Нью-Йорк) Порт Моррис генерирующей станции, чтобы компенсировать Нью-Йорку мощность, потребляемую поездами Нью-Хейвена на третьей железнодорожной линии Нью-Йорка, ведущей к Центральный вокзал.[1] Генераторы Cos Cob были трехфазными машинами, но были подключены для подачи как трехфазного, так и однофазного питания одновременно.
Пересмотренная архитектура автотрансформатора 1914 года
Хотя железная дорога считала электрификацию 1907 года весьма успешной, две проблемы потребовали окончательной модернизации системы передачи. Первый - это электромагнитные помехи в соседних параллельных телеграфных и телефонных проводах, вызванные высокими токами в системе тягового электроснабжения.
Вторая заключалась в том, что географический рост системы и развивающееся состояние электрических технологий создали потребность в более высоких напряжениях передачи. Железная дорога могла просто поднять рабочее напряжение всей системы, однако это потребовало бы модернизации всех изоляторов цепной цепи, чтобы выдерживать более высокий потенциал, и замены всего высоковольтного оборудования локомотива. И хотя более высокие напряжения передачи стали обычным явлением за семь лет с момента первоначальной электрификации, генераторы все еще были ограничены экономикой до максимального выходного напряжения около 11 кВ.
Решение, принятое железной дорогой после нескольких лет изучения, было сбалансированным. автотрансформатор система.
Примечательно, что железная дорога сменила архитектуру системы передачи в течение четырех часов, хотя предварительные работы заняли предыдущие 18 месяцев. В воскресенье, 25 января 1914 года, в 2 часа ночи железная дорога полностью отключила энергосистему. Банды рабочих по всей системе изменили конфигурацию линий электропередачи в течение следующих 70 минут. Начался запуск системы, и к 5:30 утра электропоезда уже ехали по новой системе, снабженной автотрансформатором.[5]
Подстанции
| Подстанция No. | Контактный мост No. | Имя | Построен | Координаты | Комментарии |
|---|---|---|---|---|---|
| New Haven Line | |||||
| 1114 | Cedar Hill | ||||
| 1104 | Милл Ривер (разрыв раздела) | ||||
| 1060 | Кедр ул. | 41 ° 17′37 ″ с.ш. 72 ° 55′50 ″ з.д. / 41.2937 ° с.ш. 72.9305 ° з.д. | |||
| 962 | Woodmont | ||||
| 863 | Девон | ||||
| 814 | Епископ авеню | ||||
| 736 | Burr Road | ||||
| 633 | Фермы Грина | ||||
| 524 | Южный Норуолк | ||||
| 465 | Дариен | 41 ° 04′38 ″ с.ш. 73 ° 28′07 ″ з.д. / 41,0773 ° с.ш. 73,4686 ° з.д. | |||
| 374 | Стэмфорд | ||||
| 296 | Гринвич | ||||
| 245 | Порт Честер | 41 ° 00′19 ″ с.ш. 73 ° 39′21 ″ з.д. / 41,0053 ° с.ш. 73,6559 ° з.д. | |||
| 193 | Рожь | ||||
| 126 | Мамаронец | 40 ° 56′48 ″ с.ш. 73 ° 44′41 ″ з.д. / 40,9467 ° с.ш. 73,7446 ° з.д. | |||
| SS22 | 72 | Нью-Рошель | 1914 | 40 ° 54′46 ″ с.ш. 73 ° 46′57 ″ з.д. / 40,9127 ° с.ш. 73,7826 ° з.д. | Преобразовано в 60 Гц c. 1986 г. |
| 0 | Woodlawn | ||||
| Река Гарлем и филиал Порт-Честер | |||||
| АТК 47 | 211H | Амтрак Нью-Рошель | 1987 | 40 ° 54′25 ″ с.ш. 73 ° 47′24 ″ з.д. / 40,9069 ° с.ш. 73,7900 ° з.д. | |
| SS14 | 149H | Мост Бейчестер / Пелхэм | 1914–1987 | ||
| SS12 | 139H | Вестчестер / Пелхэм Параллель | 1914–1987 | 40 ° 49′00 ″ с.ш. 73 ° 53′36 ″ з.д. / 40,8167 ° с.ш. 73,8933 ° з.д. | |
| АТК 46 | Амтрак Ван Нест | 1987 | 40 ° 50′31 ″ с.ш. 73 ° 51′48 ″ з.д. / 40,8420 ° с.ш. 73,8633 ° з.д. | ||
| SS8 | 84H | West Farms Junction | 1914-1987. | 40 ° 50′05 ″ с.ш. 73 ° 52′46 ″ з.д. / 40,8347 ° с.ш. 73,8794 ° з.д. | Поставляется из Шерман Крик; позже от Con Ed Hell Gate GS.[7] Подстанция и прилегающая к ней пассажирская станция снесены; участок занимает штрафстоянка. |
| SS4 | 58H | Oak Point | 1914–1987 | 40 ° 48′27 ″ с.ш. 73 ° 54′18 ″ з.д. / 40,8075 ° с.ш. 73,9049 ° з.д. | |
| SS3 | 42H | Bungay St | 1914?-1987 | Электроэнергия NH 3ph поставлена в порт Моррис GS в Нью-Йорке[8] для компенсации потребления NH на линиях постоянного тока Нью-Йорка. | |
| SS1 | 2H | Река Гарлем | 1914-19?? | ||
| Нью-Йорк, Вестчестер и Бостонская железная дорога | |||||
| Columbus Ave Mt Vernon | |||||
| Белые равнины | |||||
| Нью-Йоркская соединительная железная дорога | |||||
| АТК 45 | C68 | Бауэри Бэй | 1918 | 40 ° 45′51 ″ с.ш. 73 ° 54′19 ″ з.д. / 40,7643 ° с.ш. 73,9054 ° з.д. | |
| Железная дорога Лонг-Айленда Бэй Ридж Бранч | |||||
| 55 | Свежий пруд | 1927-19?? | |||
| 2 Ист Нью-Йорк (ФК) | 1927-19?? | Подключает одну фазу к / от 3 фазы PT & T / LIRR 25 Гц. | |||
| 54 | Восточный Нью-Йорк Swg. | 1927-19?? | |||
| 53 | New Lots Ave | 1927-19?? | |||
| 52 | Манхэттен Бич | 1927-19?? | |||
| 51 | 4th Ave Bay Ridge | 1927-19?? | |||
Линия адских ворот
Система Нью-Хейвена была распространена на Мост адских ворот к Нью-Йоркская соединительная железная дорога при строительстве линии. Система электрификации была продолжением пересмотренной архитектуры автотрансформатора 11/22 кВ Нью-Хейвена. Первоначальная электрификация простиралась от главной линии Нью-Хейвена через мост Адских ворот до двора Бэй-Ридж. Линия к югу от Bowery Bay Junction была деэлектрифицирована в 1950-х годах. Линия между Нью-Рошель и Гарольд Интерлокинг был переведен в Amtrak в 1976 г. при роспуске Penn Central. Система электрификации продолжала контролироваться как часть бывшей системы Нью-Хейвена до перехода в 1987 году на работу с частотой 60 Гц.
Когда магистраль Нью-Хейвена была преобразована Metro-North на работу с частотой 60 Гц, линия Amtrak Hell Gate также была преобразована, но как изолированная система, питаемая от подстанции Ван Нест. Управление контактной системой было передано от Cos Cob диспетчеру нагрузки в Нью-Йоркский Пенсильванский вокзал. Хотя преобразование произошло после Электрификация эпохи ПРР, Номера подстанций Amtrak 45-47 были присвоены для согласования с остальной схемой нумерации PRR.
Смотрите также
- Система тягового усилия 25 Гц Amtrak Построен PRR примерно через два десятилетия после Нью-Хейвена
- Система тягового усилия Amtrak 60 Гц Система Amtrak к востоку от Нью-Хейвена.
- Электровозы Болдуина-Вестингауза
- Метро-Северная железная дорога Унаследовал систему в 1983 году от компании Conrail, которая, в свою очередь, получила ее в 1976 году от обанкротившегося Penn Central.
- Воздушные линии
- Электрификация железных дорог в США
- Система электрификации железной дороги
- Система тягового усилия 25 Гц SEPTA Еще одна электрификация эпохи 1930-х годов
Сноски
- ^ а б c МакГенри (1907).
- ^ Уильям Д. Миддлтон (1974). Когда паровые железные дороги электрифицированы. п. 76. ISBN 0-89024-028-0.
- ^ Савчак (1990).
- ^ На рисунке 19 Westinghouse показаны трехфазные подстанции в Южном Норуолке, Стэмфорде, Гринвиче, Порт-Честере, Van Nest Shops и в Ок-Пойнт-Бридж.
- ^ Артур (1914).
- ^ на основе рисунка 21 из публикации Westinghouse 1968 г.
- ^ Генераторная станция Врат Ада находилась здесь: 40 ° 47′55 ″ с.ш. 73 ° 54′34 ″ з.д. / 40,7987 ° с.ш. 73,9095 ° з.д.
- ^ Генераторная станция Порт-Морриса New York Central располагалась здесь: 40 ° 48′17 ″ с.ш. 73 ° 54′08 ″ з.д. / 40,8048 ° с.ш. 73,9021 ° з.д.
Рекомендации
Упорядочено по дате публикации.
Ранние эксперименты с электрической тягой
- Heft, N.H. (июнь 1897 г.). «Электрические железные дороги в системе Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда». Street Railway Journal. 13 (6): 329–339. Получено 13 июля, 2011.
- Берч, Эдвард П. (1911). Электротяга для поездов. Нью-Йорк: Книжная компания Макгроу-Хилл. п. 27. Получено 13 июля, 2011.
1907 Электрификация
- Ламме, Б. (Март 1906 г.). «Электрические системы переменного тока для тяжелого железнодорожного транспорта». Железнодорожный век. 41: 583–590. Получено 15 февраля, 2011.
- МакГенри, E.H (август 1907 г.). «Электрификация Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда». Железнодорожный вестник. 43: 177–184. Получено 15 декабря, 2011.CS1 maint: ref = harv (связь). Обсуждались решения, принятые в процессе проектирования, строительства контактной сети.
Модернизация автотрансформатора 1914 г.
- «Электрификация железных дорог Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда», Специальная публикация 1698 Westinghouse Electric & Manufacturing Company, Июнь 1914 г. Имеются два рисунка. Вот.
- Артур, В. (1914). «Нью-Хейвен совершенствует методы работы с электричеством». Вестник эпохи железных дорог. 56: 988–989. Получено 15 февраля, 2011.CS1 maint: ref = harv (связь)
- «Снижение индуктивных помех от линий электропередач New Haven Railroad». Электрический железнодорожный журнал. 43 (18): 960–966. 2 мая 1914 г.. Получено 15 февраля, 2011.
- «Сведение к минимуму индукции от однофазной железной дороги». Электрический мир. 63 (18): 984–986. 2 мая 1914 г.. Получено 7 апреля, 2011.
- Остин, Эдвин (1915). Однофазные электрические железные дороги. Нью-Йорк: Д. Ван Ностранд. стр.252 –269. Получено 16 февраля, 2011.
- «Покупная энергия для Нью-Хейвена». Электрический железнодорожный журнал. 46 (25): 1200–1204. 18 декабря 1915 г.. Получено 14 декабря, 2011.
- «Питание тяжелой однофазной нагрузки от трехфазных устройств». Электрический мир. 66 (24): 1300–1302. 1915. Получено 14 февраля, 2011.. Основное внимание уделялось деталям турбогенератора на электростанции Шерман-Крик.
- "Подстанция West Farms железной дороги Нью-Хейвен". Электрический мир. 66 (24): 1365–1367. 1915. Получено 14 февраля, 2011.. Включает схему генератора, трансформатора и соединения.
- Торкио, П. (1916). «Поставка однофазных нагрузок с центральных станций». Труды Американского института инженеров-электриков. 35 (2): 1293–1313. Дои:10.1109 / T-AIEE.1916.4765431. ISSN 0096-3860.CS1 maint: ref = harv (связь) Обсуждение подстанции Нью-Хейвен на Западных фермах, питаемой от коммерческих электростанций.
Последующие статьи
- Мортон, Р. Б. (октябрь 1928 г.). «Устройства фидеров и оборудования для электрифицированных железных дорог». Труды Американского института инженеров-электриков. 47 (4): 1297–1301. Дои:10.1109 / T-AIEE.1928.5055139. ISSN 0096-3860.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 линии на линии New Haven. Технические документы, представленные на совместной железнодорожной конференции ASME / IEEE в 1990 году. С. 91–94. Дои:10.1109 / RRCON.1990.171665.CS1 maint: ref = harv (связь) Обсуждаются некоторые детали уникальной конструкции контактной сети Нью-Хейвена и ограничения на ее замену, вызванные расстоянием между цепными мостами.
- Фридлендер, Гордон Д. (июль 1968 г.). «Электрификация железных дорог: прошлое, настоящее и будущее. История систем в Соединенных Штатах». IEEE Spectrum. 5 (7): 50–65. Дои:10.1109 / MSPEC.1968.5214536. ISSN 0018-9235.
- "Электрификация переменным током железных дорог Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда 1907 - национальный исторический памятник инженерной мысли" (PDF). Американское общество инженеров-механиков и Институт инженеров по электротехнике и электронике. 1982. Архивировано с оригинал (PDF) на 2007-08-03. Получено 28 апреля, 2011.
- Миддлтон, Уильям Д. (1974). Когда паровые железные дороги электрифицированы. С. 76–80. ISBN 0-8902-4028-0.