Línea sobre la cabeza - Overhead line

Una línea aérea de o alambre de arriba es un cable eléctrico que se utiliza para transmitir la energía eléctrica a las locomotoras eléctricas , trolebuses o tranvías . Se conoce de diversas formas como:

  • Catenaria aérea
  • Sistema de contacto aéreo ( OCS )
  • Equipo aéreo ( OHE )
  • Equipo de línea aérea ( OLE u OHLE )
  • Líneas aéreas ( OHL )
  • Cableado aéreo ( OHW )
  • Alambre de tracción
  • Alambre de la carretilla

En este artículo, se utiliza el término genérico línea aérea , tal como lo utiliza la Unión Internacional de Ferrocarriles .

Una línea aérea consiste en uno o más cables (o rieles , particularmente en túneles) situados sobre vías férreas , elevados a un alto potencial eléctrico mediante la conexión a estaciones de alimentación a intervalos regulares. Las estaciones de alimentación generalmente se alimentan de una red eléctrica de alto voltaje .

Visión general

Los trenes eléctricos que recogen su corriente de las líneas aéreas utilizan un dispositivo como un pantógrafo , un colector de proa o una vara de tranvía . Presiona contra la parte inferior del cable aéreo más bajo, el cable de contacto. Los colectores de corriente son conductores de electricidad y permiten que la corriente fluya a través del tren o tranvía y de regreso a la estación de alimentación a través de las ruedas de acero en uno o ambos rieles. Las locomotoras no eléctricas (como las diesel ) pueden pasar por estas vías sin afectar la línea aérea, aunque puede haber dificultades con el espacio libre . Los esquemas alternativos de transmisión de energía eléctrica para trenes incluyen tercer carril , suministro de energía a nivel del suelo , baterías e inducción electromagnética .

Construcción

Trabajadores de línea en un mantenimiento de vehículos en vías de reparación de líneas aéreas (Polonia)
Sobrecarga sobre un interruptor en Toronto : dos corredores para pantógrafos flanquean la rana del poste del carro.

Para lograr una buena recolección de corriente a alta velocidad, es necesario mantener la geometría del cable de contacto dentro de límites definidos. Por lo general, esto se logra apoyando el cable de contacto desde un segundo cable conocido como cable de mensajería (en los EE. UU. y Canadá) ocatenaria(en el Reino Unido). Este cable se aproxima a la trayectoria natural de un cable tendido entre dos puntos, unacurva decatenaria , de ahí el uso de "catenaria" para describir este cable o, a veces, todo el sistema. Este cable se une al cable de contacto a intervalos regulares mediante cables verticales conocidos como "goteros" o "cables de derivación". Se apoya regularmente en estructuras, mediante unapolea, eslabón oabrazadera. A continuación, todo el sistema se somete atensiónmecánica.

A medida que el pantógrafo se mueve debajo del cable de contacto, el inserto de carbono en la parte superior del pantógrafo se desgasta con el tiempo. En vía recta, el hilo de contacto se zigzaguea ligeramente hacia la izquierda y la derecha del centro de cada soporte al siguiente para que el inserto se desgaste uniformemente, evitando así muescas. En las curvas, el cable "recto" entre los soportes hace que el punto de contacto cruce la superficie del pantógrafo a medida que el tren se desplaza por la curva. El movimiento del cable de contacto a través de la cabeza del pantógrafo se denomina "barrido".

El zigzag de la línea aérea no es necesario para los postes del carro. Para los tranvías , se utiliza un cable de contacto sin cable mensajero.

Las áreas de depósito tienden a tener un solo cable y se conocen como "equipo simple" o "cable de carro". Cuando se concibieron por primera vez los sistemas de líneas aéreas, solo era posible una buena recolección de corriente a bajas velocidades, utilizando un solo cable. Para permitir velocidades más altas, se desarrollaron dos tipos adicionales de equipos:

  • El equipo cosido utiliza un cable adicional en cada estructura de soporte, terminado a cada lado del cable mensajero / catenaria.
  • El equipo compuesto utiliza un segundo cable de soporte, conocido como "auxiliar", entre el cable mensajero / catenario y el cable de contacto. Los cuentagotas sostienen el auxiliar del cable mensajero, mientras que los cuentagotas adicionales sostienen el cable de contacto del auxiliar. El cable auxiliar puede ser de un metal más conductor pero menos resistente al desgaste, lo que aumenta la eficiencia de transmisión.

Los cables cuentagotas anteriores proporcionaban soporte físico al cable de contacto sin unir eléctricamente la catenaria y los cables de contacto. Los sistemas modernos utilizan goteros portadores de corriente, lo que elimina la necesidad de cables separados.

El actual sistema de transmisión se originó hace unos 100 años. Pirelli Construction Company propuso un sistema más simple en la década de 1970, que consistía en un solo cable incrustado en cada soporte durante 2,5 metros (8 pies 2 pulgadas) de su longitud en una viga de aluminio extruido recortada con la cara de contacto del cable expuesta. Una tensión algo más alta que la utilizada antes de cortar la viga produjo un perfil desviado para el cable que podría manejarse fácilmente a 250 millas por hora (400 km / h) mediante un servo pantógrafo neumático con solo 3  g de aceleración.

Líneas aéreas paralelas

Un interruptor en líneas aéreas paralelas

Un circuito eléctrico requiere al menos dos conductores. Los tranvías y ferrocarriles utilizan la línea aérea como un lado del circuito y los rieles de acero como el otro lado del circuito. Para un trolebús o un trolebús , no hay rieles disponibles para la corriente de retorno, ya que los vehículos usan llantas de goma en la superficie de la carretera. Los trolebuses utilizan una segunda línea aérea paralela para el retorno y dos postes de trolebús , uno en contacto con cada cable aéreo. (Los pantógrafos son generalmente incompatibles con las líneas aéreas paralelas). El circuito se completa utilizando ambos cables. Los cables aéreos paralelos también se utilizan en los raros ferrocarriles con electrificación ferroviaria de CA trifásica .

Tipos de alambres

En la Unión Soviética se utilizaron los siguientes tipos de alambres / cables. Para el cable de contacto, se utilizó cobre sólido estirado en frío para asegurar una buena conductividad . El cable no es redondo, pero tiene ranuras a los lados para permitir que las perchas se adhieran a él. Los tamaños eran (en el área de la sección transversal) 85, 100 o 150 mm 2 . Para hacer el alambre más fuerte, se puede agregar estaño al 0.04%. El cable debe resistir el calor generado por la formación de arcos y, por lo tanto, dichos cables nunca deben empalmarse por medios térmicos.

El cable mensajero (o catenaria) debe ser fuerte y tener buena conductividad. Usaron alambres (o cables) de múltiples hebras con 19 hebras en cada cable (o alambre). Para las hebras se utilizaron cobre, aluminio y / o acero. Las 19 hebras podrían ser del mismo metal o algunas hebras podrían ser de acero para mayor resistencia y las hebras restantes de aluminio o cobre para conductividad. Otro tipo parecía tener todos los cables de cobre, pero dentro de cada cable había un núcleo de acero para mayor resistencia. Las hebras de acero estaban galvanizadas, pero para una mejor protección contra la corrosión se podían recubrir con una sustancia anticorrosión.

Tensado

Tensado de líneas en Alemania.

Los cables de la catenaria se mantienen en tensión mecánica porque el pantógrafo provoca oscilaciones mecánicas en el cable y la onda debe viajar más rápido que el tren para evitar producir ondas estacionarias que provocarían la rotura del cable. Tensar la línea hace que las olas viajen más rápido y también reduce el hundimiento debido a la gravedad.

Para velocidades medias y altas, los alambres se tensan generalmente con pesos u ocasionalmente con tensores hidráulicos. Cualquiera de los métodos se conoce como "tensión automática" (AT) o "tensión constante" y garantiza que la tensión sea prácticamente independiente de la temperatura. Las tensiones suelen oscilar entre 9 y 20  kN (2000 y 4500  lbf ) por cable. Cuando se utilizan pesas, se deslizan hacia arriba y hacia abajo sobre una varilla o tubo sujeto al mástil, para evitar que se balanceen.

Para velocidades bajas y en túneles donde las temperaturas son constantes, se puede usar equipo de terminación fija (FT), con los cables terminados directamente en las estructuras en cada extremo de la línea aérea. La tensión es generalmente de unos 10 kN (2200 lbf). Este tipo de equipo se hunde en los días calurosos y está tenso en los días fríos.

Con AT, la longitud continua de la línea aérea está limitada debido al cambio en la altura de los pesos a medida que la línea aérea se expande y contrae con los cambios de temperatura. Este movimiento es proporcional a la distancia entre anclajes. La longitud de tensión tiene un máximo. Para la mayoría de los equipos OHL de 25 kV en el Reino Unido, la longitud máxima de tensión es de 1.970 m (6.460 pies).

Un problema adicional con el equipo de AT es que, si se colocan contrapesos en ambos extremos, toda la longitud de tensión puede moverse libremente a lo largo de la pista. Para evitar esto, un ancla de punto medio (MPA), cerca del centro del tramo de tensión, restringe el movimiento del cable mensajero / catenaria anclándolo; el cable de contacto y sus ganchos de suspensión solo pueden moverse dentro de las limitaciones del MPA. Las AMP a veces se fijan a puentes bajos o se anclan de otro modo a postes de catenaria vertical o soportes de catenaria de portal. Una longitud de tensión puede verse como un punto central fijo, con las dos longitudes de media tensión expandiéndose y contrayéndose con la temperatura.

La mayoría de los sistemas incluyen un freno para evitar que los cables se desenreden por completo si se rompe o se pierde tensión. Los sistemas alemanes suelen utilizar una única polea tensora grande (básicamente un mecanismo de trinquete ) con una llanta dentada, montada en un brazo articulado al mástil. Normalmente, el tirón hacia abajo de las pesas y el tirón reactivo hacia arriba de los cables tensados ​​levantan la polea para que sus dientes estén bien libres de un tope en el mástil. La polea puede girar libremente mientras los pesos se mueven hacia arriba o hacia abajo a medida que los cables se contraen o expanden. Si se pierde tensión, la polea cae hacia el mástil y uno de sus dientes se atasca contra el tope. Esto detiene la rotación adicional, limita el daño y mantiene intacta la parte no dañada del cable hasta que se pueda reparar. Otros sistemas usan varios mecanismos de frenado, generalmente con múltiples poleas más pequeñas en una disposición de bloque y aparejo .

Pausas

Las líneas se dividen en secciones para limitar el alcance de una interrupción y permitir el mantenimiento.

Salto de sección

Un aislador de sección en una rotura de sección en la catenaria de 12 kV de Amtrak

Para permitir el mantenimiento de la línea aérea sin tener que apagar todo el sistema, la línea se divide en porciones separadas eléctricamente conocidas como "secciones". Las secciones a menudo se corresponden con las longitudes de tensión. La transición de una sección a otra se conoce como "ruptura de sección" y está configurada para que el pantógrafo del vehículo esté en contacto continuo con un cable o con el otro.

Para colectores de proa y pantógrafos, esto se hace haciendo que dos cables de contacto corran uno al lado del otro a lo largo de la longitud entre 2 o 4 soportes de cables. Uno nuevo desciende y el antiguo se eleva, lo que permite que el pantógrafo se transfiera suavemente de uno a otro. Los dos cables no se tocan (aunque el colector de proa o el pantógrafo están brevemente en contacto con ambos cables). En servicio normal, las dos secciones están conectadas eléctricamente; dependiendo del sistema, puede ser un aislador, un contacto fijo o un transformador de refuerzo). El aislador permite interrumpir la corriente a la sección para su mantenimiento.

En los cables aéreos diseñados para postes de trole, esto se hace teniendo una sección neutra entre los cables, que requiere un aislante. El conductor del tranvía o trolebús debe reducir temporalmente el consumo de energía antes de que pase el poste del trolebús, para evitar daños por arco en el aislante.

Las locomotoras equipadas con pantógrafo no deben atravesar una rotura de sección cuando un lado está desenergizado. La locomotora quedaría atrapada, pero al pasar el tramo de rotura el pantógrafo corta brevemente las dos líneas de catenaria. Si la línea opuesta está desenergizada, este voltaje transitorio puede disparar los interruptores de suministro. Si la línea está en mantenimiento, puede ocurrir una lesión debido a que la catenaria se energiza repentinamente. Incluso si la catenaria está debidamente conectada a tierra para proteger al personal, el arco generado a través del pantógrafo puede dañar el pantógrafo, el aislante de la catenaria o ambos.

Sección neutra (ruptura de fase)

Placa de indicación de sección neutra utilizada en ferrocarriles en el Reino Unido . Seis de estos serían necesarios en los cruces

A veces, en un sistema de ferrocarril, tranvía o trolebús electrificado más grande, es necesario alimentar diferentes áreas de vía desde diferentes redes eléctricas, sin garantizar la sincronización de las fases. Las líneas largas pueden estar conectadas a la red nacional del país en varios puntos y en diferentes fases. (A veces, las secciones se alimentan con diferentes voltajes o frecuencias). Las redes pueden estar sincronizadas de forma normal, pero los eventos pueden interrumpir la sincronización. Esto no es un problema para los sistemas de CC . Los sistemas de CA tienen una implicación de seguridad particular en el sentido de que el sistema de electrificación ferroviaria actuaría como una conexión de "puerta trasera" entre diferentes partes, dando como resultado, entre otras cosas, una sección de la red desenergizada para el mantenimiento que se energiza nuevamente desde la subestación ferroviaria. creando peligro.

Por estos motivos, los tramos Neutrales se colocan en la electrificación entre los tramos alimentados desde diferentes puntos de una red nacional, o diferentes fases, o redes que no están sincronizadas. Es muy indeseable conectar redes sincronizadas. Una simple rotura de sección es insuficiente para evitar esto, ya que el pantógrafo conecta brevemente ambas secciones.

En países como Francia, Sudáfrica y el Reino Unido, un par de imanes permanentes al lado de los rieles a ambos lados de la sección neutra accionan un transductor montado en un bogie en el tren que hace que un gran disyuntor eléctrico se abra y se cierre cuando sobre ellos pasa la locomotora o el vehículo pantógrafo de una unidad múltiple. En el Reino Unido se utiliza un equipo similar al sistema de advertencia automático (AWS), pero con pares de imanes colocados fuera de los rieles de rodadura (a diferencia de los imanes de AWS colocados a medio camino entre los rieles). Las señales en el lado de la línea en la aproximación a la sección neutral advierten al conductor que apague la energía de tracción y pase por la sección muerta.

Una sección neutra o una ruptura de fase consta de dos rupturas aisladas consecutivas con una sección corta de línea que no pertenece a ninguna de las redes. Algunos sistemas aumentan el nivel de seguridad en el punto medio de la sección neutra que se conecta a tierra. La presencia de la sección conectada a tierra en el medio es para asegurar que si el aparato controlado por transductor falla, y el conductor tampoco apaga la energía, la energía en el arco golpeado por el pantógrafo cuando pasa a la sección neutra se conduce a tierra. , operando disyuntores de subestación, en lugar del arco, ya sea conectando los aisladores en una sección inactiva para mantenimiento, una sección alimentada desde una fase diferente o estableciendo una conexión de puerta trasera entre diferentes partes de la red nacional del país.

Zona neutra de 25 kV AC en Rumanía

En el ferrocarril de Pensilvania , las interrupciones de fase se indicaron mediante una cara de señal de luz de posición con las ocho posiciones radiales con lentes y sin luz central. Cuando la ruptura de fase estaba activa (las secciones de catenaria fuera de fase), todas las luces estaban encendidas. El aspecto de la señal de luz de posición fue diseñado originalmente por el Ferrocarril de Pensilvania y fue continuado por Amtrak y adoptado por Metro North . Se colgaron carteles de metal de los soportes de la catenaria con las letras "PB" creadas por un patrón de agujeros perforados.

Sección muerta

En Estados Unidos se desarrolló una categoría especial de ruptura de fase, principalmente por el ferrocarril de Pensilvania. Dado que su red de potencia de tracción se suministraba de forma centralizada y solo estaba segmentada por condiciones anormales, las rupturas de fase normales generalmente no estaban activas. Las interrupciones de fase que siempre estaban activadas se conocían como "Secciones muertas": a menudo se usaban para separar sistemas de energía (por ejemplo, el límite del puente Hell's Gate entre las electrificaciones de Amtrak y Metro North ) que nunca estarían en fase. Dado que una sección muerta siempre está muerta, no se desarrolló ningún aspecto de señal especial para advertir a los conductores de su presencia, y se colgó un letrero metálico con "DS" en letras perforadas de los soportes de la catenaria.

Brechas

Un puente giratorio cerca de Meppel , Países Bajos. No hay línea aérea en el puente; el tren avanza con un pantógrafo elevado.

Ocasionalmente, pueden existir brechas en las líneas aéreas, cuando se cambia de un voltaje a otro o para proporcionar espacio libre a los barcos en puentes móviles, como una alternativa más barata para los rieles eléctricos aéreos móviles. Los trenes eléctricos atraviesan los huecos. Para evitar la formación de arcos eléctricos, se debe desconectar la alimentación antes de llegar al espacio y, por lo general, se baja el pantógrafo.

Rieles conductores aéreos

Sistema de tercer carril aéreo de B&O en Guilford Avenue en Baltimore, 1901, parte de la Baltimore Belt Line . La posición central de los conductores aéreos fue dictada por los muchos túneles en la línea: los rieles en forma de se ubicaron en el punto más alto del techo para dar el mayor espacio libre.

Dado el espacio libre limitado , como en los túneles , el cable aéreo puede ser reemplazado por un riel aéreo rígido. Un ejemplo temprano fue en los túneles de Baltimore Belt Line , donde se usó una barra de sección Π (fabricada con tres tiras de hierro y montada sobre madera), con el contacto de latón corriendo dentro de la ranura. Cuando se levantó la línea aérea en el túnel Simplon para acomodar material rodante más alto, se utilizó un riel. También se puede usar un riel superior rígido en lugares donde tensar los cables no es práctico, por ejemplo, en puentes móviles .

Funcionamiento de los rieles conductores aéreos en el puente ferroviario de Shaw's Cove en Connecticut

En un puente móvil que utiliza un riel superior rígido, es necesario hacer la transición del sistema de cables de catenaria a un riel conductor aéreo en el portal del puente (el último poste antes del puente móvil). Por ejemplo, el suministro de energía se puede realizar a través de un sistema de cables de catenaria cerca de un puente giratorio . El cable de catenaria generalmente comprende un cable mensajero (también llamado cable de catenaria) y un cable de contacto donde se encuentra con el pantógrafo. El cable mensajero termina en el portal, mientras que el cable de contacto corre hacia el perfil del riel conductor aéreo en la sección del extremo de transición antes de terminar en el portal. Hay un espacio entre el riel conductor aéreo en la sección del extremo de transición y el riel conductor aéreo que atraviesa todo el tramo del puente giratorio. El espacio es necesario para abrir y cerrar el puente giratorio. Para conectar los rieles conductores juntos cuando el puente está cerrado, hay otra sección de riel conductor llamada "superposición giratoria" que está equipada con un motor. Cuando el puente está completamente cerrado, el motor de la superposición giratoria se opera para girarlo de una posición inclinada a la posición horizontal, conectando los rieles conductores en la sección del extremo de transición y el puente juntos para suministrar energía.

Los rieles conductores aéreos cortos se instalan en las paradas de tranvía como en el Combino Supra .

Cruces

Cable aéreo del tranvía (diagonal) cruzando los cables del trolebús (horizontal), fotografiado en Bahnhofplatz, Berna, Suiza
Versión anotada de la foto de la izquierda, destacando componentes
  conductor de tranvía
  cables de trolebús
  artesa aislada

Tranvías obtienen su poder de un solo alambre de arriba a alrededor de 500 a 750 V . Los trolebuses se alimentan de dos cables aéreos a un voltaje similar, y al menos uno de los cables del trolebús debe estar aislado de los cables del tranvía. Esto suele hacerse mediante los cables del trolebús que recorren continuamente el cruce, con los conductores del tranvía unos centímetros más abajo. Cerca de la unión a cada lado, el cable del tranvía se convierte en una barra sólida que corre paralela a los cables del trolebús durante aproximadamente medio metro. Otra barra con un ángulo similar en sus extremos se cuelga entre los cables del trolebús, conectada eléctricamente por encima del cable del tranvía. El pantógrafo del tranvía cierra la brecha entre los diferentes conductores, proporcionándole una captación continua.

Donde se cruza el cable del tranvía, los cables del trolebús están protegidos por un canal invertido de material aislante que se extiende 20 o 30 mm (0,79 o 1,18 pulgadas) por debajo.

Hasta 1946, un paso a nivel en Estocolmo , Suecia , conectaba el ferrocarril al sur de la estación central de Estocolmo y un tranvía. El tranvía operado 600-700 V DC y el ferrocarril en 15 kV AC . En el pueblo suizo de Oberentfelden , la línea Menziken-Aarau-Schöftland de funcionamiento a 750 V DC cruza la SBB línea en 15 kV AC; Solía ​​haber un cruce similar entre las dos líneas en Suhr, pero este fue reemplazado por un paso subterráneo en 2010. Algunos cruces entre tranvía / tren ligero y ferrocarriles existen en Alemania. En Zúrich , Suiza, la línea 32 del trolebús VBZ tiene un paso a nivel con la línea ferroviaria Uetliberg de 1200 V CC ; en muchos lugares, las líneas de trolebuses cruzan el tranvía. En algunas ciudades, trolebuses y tranvías compartieron un cable positivo (de alimentación). En tales casos, se puede utilizar una rana de trolebús normal.

Alternativamente, las roturas de sección se pueden ubicar en el punto de cruce, de modo que el cruce esté eléctricamente muerto.

Australia

Muchas ciudades tenían tranvías y trolebuses que usaban postes de trolebús. Utilizaron crossovers aislados, que requerían que los conductores de tranvías pusieran el controlador en neutral y pasaran por inercia. Los conductores de trolebuses tenían que levantar el acelerador o cambiar a energía auxiliar.

En Melbourne , Victoria , los conductores de tranvías ponen el controlador en neutral y deslizan los aisladores de sección, indicados por marcas de aislante entre los rieles.

Melbourne tiene tres pasos a nivel entre los ferrocarriles suburbanos electrificados y las líneas de tranvía. Tienen dispositivos de conmutación mecánica (conmutador) para conmutar los 1.500 V CC de la sobrecarga de la vía férrea y los 650 V CC de los tranvías, denominados Tram Square. Se han adelantado propuestas para separar a nivel estos cruces o desviar las rutas del tranvía.

Grecia

Atenas tiene dos cruces de tranvías y trolebuses, en Vas. Avenida Amalias y Vas. Olgas Avenue, y en Ardittou Street y Athanasiou Diakou Street. Usan la solución mencionada anteriormente.

Italia

En Roma , en el cruce entre Viale Regina Margherita y Via Nomentana, las líneas de tranvía y trolebús cruzan: tranvía en Viale Regina Margherita y trolebús en Via Nomentana. El cruce es ortogonal, por lo que no se disponía de la disposición típica.

En Milán , la mayoría de las líneas de tranvía cruzan su línea circular de trolebuses una o dos veces. Los cables de trolebuses y tranvías corren paralelos en calles como viale Stelvio, viale Umbria y viale Tibaldi.

Varias líneas aéreas

Dos rieles conductores aéreos para la misma vía. Izquierda, 1200 V CC para el ferrocarril de Uetliberg (el pantógrafo está montado asimétricamente para recoger la corriente de este riel); derecha, 15 kV AC para el ferrocarril Sihltal

Algunos ferrocarriles usaban dos o tres líneas aéreas, generalmente para transportar corriente trifásica . Se utiliza únicamente en el ferrocarril Gornergrat y el ferrocarril Jungfrau en Suiza, el Petit train de la Rhune en Francia y el Cremallera Corcovado en Brasil. Hasta 1976, fue ampliamente utilizado en Italia. En estos ferrocarriles, los dos conductores se utilizan para dos fases diferentes de la CA trifásica, mientras que el carril se utiliza para la tercera fase. No se utilizó el neutro.

Algunos ferrocarriles de CA trifásicos utilizaban tres cables aéreos. Se trataba de una línea ferroviaria experimental de Siemens en Berlín-Lichtenberg en 1898 (longitud 1,8 kilómetros), el ferrocarril militar entre Marienfelde y Zossen entre 1901 y 1904 (longitud 23,4 kilómetros) y un tramo de 800 metros de largo de un ferrocarril del carbón cerca de Colonia. entre 1940 y 1949.

En los sistemas de CC, a veces se usaban líneas aéreas bipolares para evitar la corrosión galvánica de las partes metálicas cerca del ferrocarril, como en el Chemin de fer de la Mure .

Todos los sistemas con múltiples líneas aéreas tienen un alto riesgo de cortocircuitos en los interruptores y, por lo tanto, tienden a ser poco prácticos en su uso, especialmente cuando se usan altos voltajes o cuando los trenes pasan por los puntos a alta velocidad.

El Sihltal Zürich Uetliberg Bahn tiene dos líneas con diferente electrificación. Para poder utilizar diferentes sistemas eléctricos en vías compartidas, la línea Sihltal tiene su cable aéreo justo encima del tren, mientras que la línea Uetliberg tiene su cable aéreo a un lado.

Catenaria aérea

La catenaria (foto superior) es adecuada para vehículos ferroviarios de alta velocidad. El cable del carro (foto inferior) es adecuado para tranvías (tranvías) y vehículos de tren ligero de menor velocidad.
Riel de alimentación elevado en las trincheras y túneles de la línea C del RER en el centro de París
Equipo de catenaria compuesta de JR West
Un puente ferroviario más antiguo en Berwick-upon-Tweed , modernizado para incluir líneas de catenaria aéreas

Una catenaria es un sistema de cables aéreos que se utiliza para suministrar electricidad a una locomotora , tranvía ( tranvía ) o vehículo de tren ligero que está equipado con un pantógrafo .

Pórtico con equipos suspendidos nuevos y antiguos en la estación de tren Grivita , Bucarest .

A diferencia de los cables aéreos simples, en los que el cable no aislado se sujeta mediante abrazaderas a cables transversales estrechamente espaciados sostenidos por postes, los sistemas de catenaria utilizan al menos dos cables. La catenaria o cable mensajero se cuelga a una tensión específica entre las estructuras de la línea, y un segundo cable se mantiene en tensión mediante el cable mensajero, unido a él a intervalos frecuentes mediante abrazaderas y cables de conexión conocidos como cuentagotas . El segundo cable es recto y nivelado, paralelo a la vía del tren , suspendido sobre él como la calzada de un puente colgante está sobre el agua.

Los sistemas de catenaria son adecuados para operaciones de alta velocidad, mientras que los sistemas de cables simples, que son menos costosos de construir y mantener, son comunes en las líneas de tren ligero o tranvía (tranvía), especialmente en las calles de la ciudad. Estos vehículos pueden equiparse con un pantógrafo o con un trole .

El corredor noreste en el Estados Unidos tiene catenaria sobre las 600 millas (970 km) entre Boston , Massachusetts y Washington, DC para Amtrak 's interurbanos los trenes. Las agencias de trenes de cercanías , incluidas MARC , SEPTA , NJ Transit y Metro-North Railroad, utilizan la catenaria para brindar servicio local.

En Cleveland, Ohio, las líneas de tren ligero / interurbano y la línea de tren pesado utilizan los mismos cables aéreos, debido a una ordenanza de la ciudad destinada a limitar la contaminación del aire por la gran cantidad de trenes de vapor que pasaban por Cleveland entre la costa este y Chicago. Los trenes cambiaron de locomotoras de vapor a eléctricas en las vías férreas de Collinwood a unas 10 millas (16 km) al este del centro de la ciudad y en Linndale en el lado oeste. Cuando Cleveland construyó su línea de tránsito rápido (tren pesado) entre el aeropuerto, el centro y más allá, empleó una catenaria similar, utilizando equipos de electrificación que quedaron después de que los ferrocarriles cambiaron de vapor a diesel. Los trenes ligeros y pesados ​​comparten vías durante aproximadamente 3 millas (4,8 km) a lo largo de la línea roja (tren pesado) del Aeropuerto Internacional Cleveland Hopkins , líneas interurbanas / ligeras azules y verdes entre Cleveland Union Terminal y justo después de la estación East 55th Street, donde están las líneas separar.

Parte de la Línea Azul de Boston, Massachusetts a través de los suburbios del noreste utiliza líneas aéreas, al igual que la Línea Verde.

Altura

La altura de la línea aérea puede crear peligros en los pasos a nivel , donde puede ser atropellado por vehículos de carretera. Se colocan señales de advertencia en los accesos para advertir a los conductores de la altura máxima de seguridad.

El cableado en la mayoría de los países es demasiado bajo para permitir trenes de contenedores de doble pila . El Túnel del Canal de la Mancha tiene una línea aérea de altura extendida para dar cabida a transportadores de automóviles y camiones de doble altura. China e India operan líneas electrificadas con alambrado de altura adicional y pantógrafos para permitir trenes de contenedores de doble pila.

Problemas con el equipo aéreo

Las líneas aéreas pueden verse afectadas negativamente por los fuertes vientos que hacen que los cables se balanceen. Las tormentas eléctricas pueden cortar el suministro eléctrico con rayos en los sistemas con cables aéreos, deteniendo los trenes después de una subida de tensión .

Durante el clima frío o helado, el hielo puede cubrir las líneas aéreas. Esto puede resultar en un contacto eléctrico deficiente entre el colector y la línea aérea, lo que resulta en arcos eléctricos y subidas de tensión.

La instalación de líneas aéreas puede requerir la reconstrucción de puentes para proporcionar un espacio eléctrico seguro.

Las líneas aéreas, como la mayoría de los sistemas electrificados, requieren un mayor gasto de capital al construir el sistema que un sistema no eléctrico equivalente. Mientras que una línea ferroviaria convencional solo requiere el nivel, lastre, las ataduras y los rieles, un sistema aéreo también requiere un sistema complejo de estructuras de soporte, líneas, aislantes, sistemas de control de energía y líneas eléctricas, todos los cuales requieren mantenimiento. Esto hace que los sistemas no eléctricos sean más atractivos a corto plazo, aunque los sistemas eléctricos pueden pagarse por sí mismos eventualmente. Además, el costo adicional de construcción y mantenimiento por milla hace que los sistemas aéreos sean menos atractivos en los ferrocarriles de larga distancia, como los que se encuentran en América del Norte, donde las distancias entre ciudades suelen ser mucho mayores que en Europa. Estas largas líneas requieren una enorme inversión en equipos de líneas aéreas, y se enfrentan grandes dificultades para energizar largas porciones de cables aéreos de forma permanente, especialmente en áreas donde la demanda de energía ya supera la oferta.

Mucha gente considera que las líneas aéreas son " contaminación visual ", debido a las muchas estructuras de soporte y al complicado sistema de alambres y cables que llenan el aire. Tales consideraciones han impulsado el movimiento hacia la sustitución de las líneas aéreas de energía y comunicaciones por cables enterrados siempre que sea posible. El problema llegó a un punto crítico en el Reino Unido con el esquema de electrificación de Great Western Main Line , especialmente a través de Goring Gap. Se ha formado un grupo de protesta con su propio sitio web.

El valioso conductor de cobre también puede estar sujeto a robo, como por ejemplo la línea Lahore-Khanewal en Pakistán y el tramo de línea Gweru-Harare en Zimbabwe .

Historia

El primer tranvía con las líneas aéreas fue presentada por Werner von Siemens en la Exposición Internacional de 1881 de Electricidad en París : la instalación se retiró después de ese evento. En octubre de 1883, el primer servicio de tranvía permanente con líneas aéreas estaba en el tranvía de Mödling y Hinterbrühl en Austria. Los tranvías tenían líneas aéreas bipolares, que constaban de dos tubos en U, en los que los pantógrafos colgaban y funcionaban como lanzaderas. De abril a junio de 1882, Siemens había probado un sistema similar en su Electromote , uno de los primeros precursores del trolebús .

Mucho más simple y funcional era un cable aéreo en combinación con un pantógrafo llevado por el vehículo y presionado en la línea desde abajo. Este sistema, para el tráfico ferroviario con una línea unipolar, fue inventado por Frank J. Sprague en 1888. A partir de 1889 se utilizó en el Richmond Union Passenger Railway en Richmond, Virginia , siendo pionero en la tracción eléctrica.

Galería

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos