Poder del final principal

El poder del final principal (HEP) o el suministro del tren eléctrico (ETS) son un término del transporte ferroviario para el sistema de distribución de energía eléctrica en un tren de pasajeros. La fuente de alimentación, por lo general una locomotora en el frente o "la cabeza" de un tren o un coche del generador, genera toda la electricidad usada para la iluminación, necesidades del "hotel" eléctricas y otras. El equivalente marítimo es Hotel Electric Power (HEP).

El Reino Unido

Al principio, los trenes arrastrados por una locomotora del vapor se proveerían de un suministro de vapor de la caldera de la locomotora para calentar los carros. Cuando las locomotoras diesel y las locomotoras eléctricas sustituyeron el vapor, la calefacción del vapor fue suministrada entonces por una caldera de calor del vapor. Esto era de fuel-oil (en locomotoras diesel) o se calentó por un elemento eléctrico (en locomotoras eléctricas). Las calderas de calor del vapor de fuel-oil eran horriblemente no fiables. Causaron más fracasos de la locomotora en cualquier clase a la cual se encajaran que cualquier otro sistema o componente de la locomotora, y esto era un incentivo principal para adoptar un método más confiable de la calefacción del carro.

En este tiempo, la iluminación fue impulsada por baterías que fueron cobradas por un dínamo debajo de cada carro cuando el tren estaba en el movimiento, y los coches comedores usarían el gas embotellado para cocina y calefacción acuática.

En trenes de la unidad múltiples Diesel modernos, como el Viajero de Trenes Virgen, el motor montado debajo de cada vehículo proporciona el poder a ese vehículo.

Electric Train Heat (ETH) y Electric Train Supply (ETS)

El gasoil posterior y las locomotoras eléctricas se equiparon con el aparato de Electric Train Heating (ETH), que suministró la energía eléctrica a los carros para dirigir elementos de calefacción eléctrica instalados junto al aparato de calor del vapor, que se retuvo para el uso con locomotoras más viejas. Los diseños del carro posteriores abolieron el aparato de calor del vapor e hicieron el uso del ETH suministrar no sólo para la calefacción, sino también a iluminación de poder, ventilación, aire acondicionado, ventiladores, enchufes y equipo de la cocina en el tren. En reconocimiento a este ETH era finalmente Electric Train Supply (ETS) renombrado.

Cada entrenador tiene un índice que se relaciona con el consumo máximo de la electricidad que ese entrenador podría usar. La suma de todos los índices no debe exceder el índice de la locomotora. Una "unidad del índice de ETH" iguala 5 kWs; una locomotora con un índice ETH de 95 puede suministrar 475 kWs de la energía eléctrica al tren.

Norteamérica

Durante la edad de vapor, los coches fueron calentados por el vapor saturado de la presión baja suministrado por la locomotora. La electricidad para iluminación de coches y ventilación se sacó de baterías cobradas por generadores conducidos por el eje en cada coche o de conjuntos de generador de motor montados bajo el carbody.

El primer avance sobre este sistema se desarrolló en el Ferrocarril de Maine y Boston, que había colocado varias locomotoras del vapor y coches en el servicio de persona que vive fuera de la ciudad dedicado en Boston. Debido a las velocidades medias bajas y la característica de paradas frecuente de la operación de persona que vive fuera de la ciudad, la salida de los generadores del eje era insuficiente para guardar las baterías cobradas, causando quejas de pasajeros sobre fracasos de ventilación e iluminación. En la respuesta, el ferrocarril instaló generadores de capacidad más altos en las locomotoras asignadas a estos trenes y proporcionó conexiones eléctricas con los coches. Los coches usaron el vapor de la locomotora para la calefacción.

Cuando las locomotoras diesel se introdujeron en el servicio de pasajeros, se equiparon con generadores del vapor para proporcionar el vapor a la calefacción de coches. Sin embargo, el uso de generadores del eje y baterías persistió durante muchos años. Esto comenzó a cambiar a finales de los años 1950, durante cual tiempo el Chicago y el Ferrocarril Occidental del Norte quitaron los generadores del vapor de su EMD F7 y locomotoras E8 en el servicio de persona que vive fuera de la ciudad e instalaron conjuntos de generador diesel. Esto era una evolución natural, ya que sus trenes de persona que vive fuera de la ciudad recibían ya la baja tensión, el poder bajo y corriente de las locomotoras para asistir a generadores del eje en el mantenimiento de la carga de la batería. En algunos casos, los coches de persona que vive fuera de la ciudad se equiparon con el propano aire acondicionado impulsado por el motor. Los sistemas separados que resultan de poder que se enciende, calor del vapor y aire acondicionado conducido por el motor aumentaron la carga de trabajo de mantenimiento, así como proliferación de partes, así llevando a la adopción de tamaño natural de HEP, donde una fuente de alimentación sola manejaría todas estas funciones.

Mientras las flotas de persona que vive fuera de la ciudad rápidamente se convirtieron a HEP, los trenes de la distancia larga siguieron funcionando con calor del vapor y sistemas eléctricos a pilas. Esto gradualmente cambiado después de transferencia de servicio del transporte ferroviario interurbano a Amtrak, por último causando adopción llena de HEP en los EE. UU y la interrupción de los viejos sistemas.

Después de su formación en 1971, la compra de la locomotora inicial de Amtrak era el Electromotor (EMD) SDP40F, una adaptación de la locomotora de carga de 3000 caballos de vapor SD40-2 de uso común, equipada con un estilo de pasajeros carbody y capacidad de generación del vapor. El SDP40F permitió que el uso del poder del motivo moderno junto con el viejo vapor calentara el material rodante de pasajeros adquirido de ferrocarriles privados, dando el tiempo de Amtrak para conseguir coches construidos del objetivo y locomotoras.

En 1975, Amtrak comenzó a tomar la entrega del coche de Amfleet todo-eléctrico, arrastrado por General Electric (GE) P30CH y, más tarde, EMD F40PH locomotoras, ambos tipos de la unidad equipados para amueblar HEP. Después de introducción de la flota de Amfleet, el (también todo-eléctrico) el Supertransatlántico railcar se colocó en la operación para atender rutas occidentales de fondo. Amtrak posteriormente se convirtió una parte del vapor calentó la flota a la operación todo-eléctrica usando HEP y retiró los coches no convertidos restantes.

Motor

El generador HEP se puede conducir por un motor separado montado en el coche del generador o por la locomotora, o por la máquina motriz de la locomotora.

Motores separados

Los tipos de motor varían, pero en los EE.UU, son principalmente Caterpillar 3412 K-Series de Cummins y V12 Inline 6 modelos. En el pasado, el Gasoil de Detroit 8V-71 y los motores 12V-71 también se usaron. Tal motor/conjuntos de generador generalmente se instala en un compartimento en la parte trasera de la locomotora que se aísla de la sala de máquinas principal, dibujando el combustible de los depósitos de combustible de la locomotora.

El motor/conjuntos de generador bajo el coche más pequeño para proporcionar la electricidad en trenes cortos también se fabrica, Stadco que es una tal marca.

Máquina motriz de la locomotora

En muchas aplicaciones, la máquina motriz de la locomotora proporciona tanto la propulsión como el poder del final principal. En mayoría de los casos, la máquina motriz debe correr con una velocidad constante (REVOLUCIONES POR MINUTO) para mantener la frecuencia de la línea de la corriente alterna de 50 Hz o de 60 Hz requerida. Por ejemplo, una locomotora EMD que funciona en el modo HEP dirigirá la máquina motriz en 900 REVOLUCIONES POR MINUTO constantes (que es REVOLUCIONES POR MINUTO llenas), conduciendo el generador en 1500 REVOLUCIONES POR MINUTO (50 Hz) o 1800 REVOLUCIONES POR MINUTO (60 Hz) a través de una caja de cambios. Con objetivos de reducción del ruido, la locomotora principal (tracción) el generador también se puede configurar para suministrar HEP, por lo general en 600 o 720 REVOLUCIONES POR MINUTO. Sin embargo, este modo sólo está disponible cuando la locomotora es inmóvil.

El advenimiento de la electrónica de poder ha permitido que la máquina motriz funcione sobre una variedad de la velocidad más grande y todavía suministre un voltaje HEP constante y frecuencia por medio de inversores.

Cuando sacado de la máquina motriz, HEP se genera a cargo del poder de la tracción. Por ejemplo, disminuyen los valores normales a General Electric P32 y locomotoras P40, respectivamente, suministrando HEP.

El Morse de Fairbanks P-12-42 era una de las locomotoras equipadas de primeros HEP para hacer configurar su máquina motriz para correr con una velocidad constante, con la salida del generador de la tracción regulada únicamente por la excitación.

Una de las primeras pruebas de HEP impulsado por la máquina motriz de una locomotora EMD era en 1969, en Milwaukee Road EMD E9 #33C, que se convirtió para tener un motor de la parte trasera de la velocidad constante.

Carga eléctrica

Suministros de energía de HEP la iluminación, HVAC, cocina del coche restaurante y cargas de cobro de la batería. El coche individual carga eléctrica se extiende de 20 kWs para un coche típico a más de 150 kWs para un coche de la Cúpula con cocina y comedor, como coches de la princesa Tours Ultra-Dome que funcionan en Alaska.

Voltaje

Norteamérica

A causa de las longitudes de trenes y los requisitos de alta potencia, HEP se suministra, en Norteamérica, como la corriente alterna de tres fases en 480 V (estándar en los EE.UU y para Canadá Vía el Carril, IMPORTE (Montreal) y otros), 575 V (VAYA el Tránsito, Toronto), o (raramente) 600 V. Los transformadores se adaptan en cada coche para la reducción para bajar voltajes.

El Reino Unido

En el Reino Unido, ETS se suministra en 800 V a 1000 V AC/DC dos polo (400 o 600 A), 1500 V corriente alterna dos polo (800 A) o en 415 V 3 fase en el HST.

Rusia

Los coches rusos usan la calefacción eléctrica con 3 Tensión de corriente continua kV en líneas de la corriente continua o con 3 voltaje de la corriente alterna kV en líneas de la corriente alterna proporcionadas por el transformador principal de la locomotora. Los coches más nuevos son generalmente hechos por fabricantes de la Europa Occidental y se equipan de manera similar a coches RIC.

Europa (coches de RIC, excepto Rusia y el Reino Unido)

Los coches de RIC deben ser capaces de suministrarse en todos los cuatro voltajes siguientes: 1,000 V corriente alterna 16 ⅔ Hz, 1,500 V corriente alterna 50 Hz, 1,500 V corriente continua y 3,000 V corriente continua. El primer se usa en Austria, Alemania, Noruega, Suecia y Suiza, donde el sistema catenary se usa. El segundo (1.5 corriente alterna kV) se usa en países que usan el sistema catenary (Dinamarca, Finlandia, Hungría y el Reino Unido y algunas líneas en Francia, Italia y Rusia). En ambos casos, el voltaje apropiado es proporcionado por el transformador principal de la locomotora o un alternador de la corriente alterna en locomotoras diesel. En países usando la alimentación de CC (1.5 kV o 3 corriente continua kV), el voltaje coleccionado por el pantograph se suministra directamente a los coches. (Bélgica, Polonia y España y algunas líneas en Rusia e Italia usan 3 kV y Holanda, y algunas líneas en Francia usan 1.5 kV; ver la información más detallada en la Lista de sistemas actuales para el artículo de la tracción ferroviario eléctrico.)

Los coches europeos más viejos usaron la alta tensión (o vapor – suministrado por la locomotora del vapor (algún gasoil y electrics también hizo encajar calderas del vapor), también había los coches del generador del vapor en el uso y algunos coches se equiparon con el carbón - o caldera de fuel-oil) sólo para la calefacción, mientras ligero, admiradores y otro suministro bajo y corriente (p.ej enchufes de la máquina de afeitar en cuartos de baño) el poder fue proporcionado por el generador conducido por el eje. Hoy, con el desarrollo en la electrónica del estado sólido (thyristors e IGBTs), la mayor parte de coches tienen provisiones de potencia de conmutación que toman cualquier voltaje RIC (1.0 – 3.0 corriente continua kV o 16 Hz ⅔/50) y pueden suministrar todos los voltajes inferiores necesarios. La baja tensión se diferencia según fabricantes, pero los valores típicos son:

La calefacción eléctrica típicamente se suministraba de la alta tensión línea de HEP, pero los voltajes extraños no son comunes en el mercado y el equipo es caro.

Un calentador RIC-dócil estándar tiene seis resistencias que se están cambiando en consecuencia al voltaje: 6 en serie (3 corriente continua kV), 2 × 3 en serie (1.5 corriente alterna kV o corriente continua) o 3 × 2 en serie (1 corriente alterna kV). La selección y la conmutación de una configuración apropiada son automáticas por la seguridad. Los pasajeros sólo pueden hacer funcionar el termostato.

China

En China, ETS es suministrado en 380 V de tres fases por el coche del generador, pero 600 V corriente continua en 25T coche.

Alternativas

Aunque los trenes más arrastrados por la locomotora asuman el poder directamente de la locomotora, hubo ejemplos (principalmente en Europa continental) donde los coches-comedores asumirían el poder directamente de los alambres elevados. Por ejemplo, los coches-comedores alemanes WRmz 135 (1969), WRbumz 139 (1975) y ARmz 211 (1971) todos se equiparon con pantograph.

Los coches de comedor finlandeses / los coches de hostelería tienen un conjunto de generador diesel incorporado que se usa aun cuando un poder suministrado de la locomotora está disponible.

Cuando el estado de Connecticut primero comenzó la Línea de la costa al este servicio, usaban, en muchos casos, nuevos coches con el viejo gasoil de carga que no era capaz de suministrar HEP, por tanto algunos autobúses se entregaron con un generador HEP en medio del coche. Con la adquisición de locomotoras con HEP éstos se han desde entonces quitado.

Donde un tren de pasajeros tiene que ser arrastrado por una locomotora sin el suministro de HEP (o un suministro de HEP incompatible) una furgoneta del generador separada se puede usar tal como en el tren de Cascadas Amtrak o CAF de Iarnród Éireann marcan 4 Remolque de la Furgoneta de Conducción (con el HOMBRE doble 2846 LE 202 (320 kWs) / Letag (330 kVA) motor / conjuntos de generador, reunidos por GESAN). KiwiRail (Nueva Zelanda) uso furgonetas del generador del equipaje de la clase de AG para sus servicios de pasajeros Escénicos Tranz; el Metro de Tranz en la línea de Wairarapa usa carros del pasajero de la clase SWG con la parte del interior adaptado para alojar un generador.

En el futuro, los viejos voltajes RIC-serán sustituidos por la solución mucho más rentable con 50 o 400/415 de tres fases de 60 Hz V (50 Hz) o 480 V (60 Hz). De tres fases es la columna vertebral de la red de la energía eléctrica global y la mayor parte de equipo de energía eléctrica se diseña hoy para el suministro de tres fases; el 400/415 V suministro de 50 Hz es ubicuo en mercados de 50 Hz, permitiendo el uso del material eléctrico del conducto principal disponible. Por ejemplo, en el Reino Unido y Suecia los trenes rápidos IC125 y X2000 tienen la barra de alimentación de 3 fases de 50 Hz.

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