Amtrak opera un sistema de potencia de tracción de 60 Hz a lo largo del corredor noreste entre New Haven, Connecticut , [nota 1] y Boston, Massachusetts . Este sistema fue construido a finales de la década de 1990 y alimenta a las locomotoras con energía de un sistema de catenaria aérea a 25 kV de corriente alterna con una frecuencia de 60 Hz. El sistema también se conoce comúnmente como Northend Electrification , en contraste con Southend Electrification que se extiende desde la ciudad de Nueva York hasta Washington, DC.
Historia
En 1992, el Congreso aprobó la Ley de Autorización y Desarrollo de Amtrak que requiere que Amtrak establezca un servicio de pasajeros de trenes de alta velocidad entre la ciudad de Nueva York y Boston. El objetivo era reducir el tiempo de viaje en este corredor de 4,5 horas a menos de 3 horas. Se esperaba que los ingresos de este servicio desempeñaran un papel fundamental para ayudar a Amtrak a lograr la autosuficiencia operativa para 2003. Antes de que Amtrak pudiera comenzar el servicio de trenes de alta velocidad, se debían electrificar 155 millas (249 km) de la línea ferroviaria entre New Haven y Boston. . Anteriormente, el servicio de Metroliner electrificado estaba disponible entre Washington, DC y New Haven, Connecticut. En New Haven, Amtrak tuvo que cambiar a una locomotora diesel para completar el viaje a Boston. Además de las velocidades de operación más altas posibles con el servicio electrificado, Amtrak también ahorra el tiempo que pasó cambiando de locomotora. Para cuando se completó el proyecto, se esperaba que Amtrak hubiera gastado más de $ 600 millones para electrificar la línea entre New Haven y Boston. [1] Incluyendo amplias mejoras en las vías y la infraestructura además de la electrificación, el proyecto costó $ 1.6 mil millones. [2]
En diciembre de 1995, Amtrak otorgó un contrato de $ 321 millones a Balfour Beatty Construction , Inc./Mass. Electric Construction (BBC / MEC) para verificar y completar el diseño de Morrison-Knudsen y construir el sistema de electrificación. El sistema debía estar terminado en junio de 1999; La ceremonia de inauguración del sistema de electrificación tuvo lugar el mes de julio siguiente.
El contratista de Amtrak enfrentó un entorno de trabajo difícil en el área de la terminal de Boston debido al extenso trabajo que se estaba realizando para el proyecto de la arteria central , que involucró a más de 500 empleados solo en el área de la terminal de South Boston e implicó el almacenamiento en el sitio de una gran cantidad de construcción pesada. equipo y suministros. El proyecto de la Arteria Central estaba en curso antes de que comenzara el proyecto de electrificación. Otro factor que complica los trabajos de electrificación en el Área de la Terminal de Boston es el gran volumen de tráfico ferroviario. Más de 250 trenes de cercanías de la Autoridad de Transporte de la Bahía de Massachusetts (MBTA) y 20 trenes de Amtrak operan diariamente en el área. Como resultado, poner fuera de servicio la vía para trabajar en la electrificación fue a veces difícil.
El trabajo de electrificación en los cinco puentes móviles entre Old Saybrook y Mystic en Connecticut también fue un desafío, ya que cada uno requería un diseño de electrificación y una solución de construcción únicos. Los puentes atraviesan vías fluviales concurridas compartidas por embarcaciones de recreo, transportistas comerciales y tráfico militar. A diferencia de la mayoría de los puentes de carreteras móviles, estos puentes suelen estar abiertos y cerrados solo para dar cabida al tráfico de trenes que se aproxima. [1]
Después de varias demoras, el servicio con locomotoras eléctricas entre New Haven y Boston comenzó el 31 de enero de 2000. [3] Amtrak comenzó a operar su servicio Acela Express de mayor velocidad el 11 de diciembre de 2000. [4]
Tipos de estaciones
Arquitectura del sistema
La unidad básica del sistema es una sección eléctrica elemental que consta de un segmento de una o más vías paralelas, cada una con un cable de contacto contiguo (o catenaria o carro) para el pantógrafo de la locomotora y un cable de alimentación eléctricamente separado. Las secciones eléctricas elementales están separadas por roturas de sección donde el contacto y los cables de alimentación pueden interrumpirse con interruptores de aire operados por motor para aislar una sección en caso de una falla o para permitir el mantenimiento.
Una sección eléctrica es una colección de secciones eléctricas elementales, roturas de sección, interruptores de aire y estaciones en paralelo entre una subestación y una estación de conmutación .
En cada subestación, la energía monofásica suministrada por la red pública se transforma e inyecta en las dos secciones eléctricas que terminan en esa subestación. Hay ocho secciones eléctricas en el sistema, dos para cada subestación. Las subestaciones impulsan los cables de contacto y de alimentación en una disposición de fase dividida de modo que cada cable esté a 25 kV con respecto a los rieles de carrera conectados a tierra con 50 kV entre ellos.
En estaciones de conexión en paralelo espaciadas periódicamente dentro de cada sección eléctrica, los cables de catenaria de las pistas se conectan entre sí a un lado de un autotransformador y los cables de alimentación se conectan entre sí al otro lado del autotransformador. El grifo central del autotransformador está conectado a los rieles de rodadura puestos a tierra que devuelven la corriente de las locomotoras. Las estaciones en paralelo reducen así las caídas de voltaje al alimentar una locomotora desde ambas direcciones a lo largo de su cable de contacto y distribuir la carga a través de todos los cables de contacto y alimentación de un sistema multipista. La disposición de fase dividida también gana la eficiencia incrementada de operar a 50 kV mientras que el voltaje más alto con respecto a tierra permanece solo en 25 kV. (El mismo método de fase dividida se utiliza en los hogares de América del Norte para suministrar cargas de alta potencia, como acondicionadores de aire, con la eficiencia de un suministro de 240 V, conservando las ventajas de seguridad de un suministro de 120 V).
Subestaciones
Hay cuatro subestaciones entre New Haven y Boston:
- Branford, CT
- Nueva Londres, CT
- Warwick, RI
- Sharon, MA
Cada estación contiene dos transformadores de 115 kV (monofásico) a 50 kV (monofásico con toma central) para convertir el voltaje de transmisión suministrado por la red pública en un voltaje de tracción de 50 kV. Se instalan disyuntores de salida y una red de filtros basada en condensadores. Los bancos de filtros suprimen los armónicos de alta frecuencia (es decir, cualquier cosa por encima de 60 Hz) en las líneas de catenaria generadas por los inversores de motor de tracción de estado sólido de las locomotoras. Los filtros también proporcionan soporte de potencia reactiva y corrigen el factor de potencia. La electrificación de 60 Hz de Amtrak distribuye energía usando ± 25 kV desde el suelo a través de una toma central de los transformadores de 115/50 kV. Este sistema también se conoce como 2 × 25 kV .
Estaciones de conmutación
Tres estaciones de conmutación equivalen a subestaciones de nivel de distribución, que transforman la electricidad de mayor voltaje a la tensión de 25 kV, y están ubicadas a lo largo de la línea que separa los diferentes tramos eléctricos (zonas de potencia):
- Westbrook, CT
- Richmond, RI
- Norton, MA
Las estaciones de conmutación contienen tres autotransformadores similares a las estaciones en paralelo (que tienen uno), y también tienen disyuntores adicionales para permitir la segmentación de la catenaria y la conexión cruzada entre zonas de potencia.
Las secciones eléctricas abarcan ambas vías entre una subestación y las estaciones de conmutación adyacentes. Normalmente, no fluye energía de un lado de una estación de conmutación al otro lado; es como dos estaciones en paralelo adyacentes que sirven a diferentes secciones eléctricas. En el caso de que una subestación quede fuera de servicio, las estaciones de conmutación cuentan con disyuntores adicionales que permiten alimentar un tramo eléctrico desde el tramo adyacente.
Dado que las estaciones de conmutación, como las subestaciones, normalmente separan secciones eléctricas con diferentes fuentes de suministro (y, por lo tanto, diferentes fases o tensiones), una sección neutra [nota 2] siempre ocupa la vía entre las dos secciones eléctricas.
En el caso de una falla en una sección eléctrica elemental, la estación de conmutación puede "retroalimentar" la porción lejana de la vía afectada de la vía no afectada, que la subestación de suministro alimenta al extremo cercano.
Estaciones paralelas
Dieciocho estaciones en paralelo están ubicadas a intervalos de aproximadamente seis millas [6] a lo largo de la línea. Cada uno contiene un solo autotransformador (con la excepción de Roxbury, que tiene dos), disyuntores automáticos, interruptores neumáticos accionados por motor y un cobertizo de control. Los autotransformadores tienen una potencia nominal de 10 MVA, 1,2% de impedancia, dos devanados, 27,5 kV. [7]
Cada bus de estación en paralelo está conectado a las líneas de alimentación y catenaria de la vía norte y sur a través de disyuntores automáticos. El autotransformador está conectado a las barras colectoras mediante un disyuntor adicional. Los interruptores de vía en las estaciones en paralelo se disparan al detectar que no hay voltaje. Por lo tanto, cuando una falla en la línea hace que se disparen los interruptores de la subestación de suministro, las estaciones en paralelo también se disparan. Esta acción separa eléctricamente las dos vías entre sí y permite que la subestación restaure automáticamente una de las vías (la que no tiene fallas). Después de un retardo de tiempo variable (para reducir la corriente de entrada simultánea), los relés de sobretensión volverán a cerrar los interruptores automáticos de la vía en la vía sin fallas.
Lista de estaciones
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MP [8] | Expresar | Municipio | Tipo | Coordenadas | Comentarios |
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228,49 | MAMÁ | Boston (sur) | N / A | Fin de la electrificación | |
226.12 | MAMÁ | Roxbury | Estación paralela | 42 ° 19′59 ″ N 71 ° 05′37 ″ W / 42.3331 ° N 71.0937 ° W | |
219.08 | MAMÁ | Readville | Estación paralela | 42 ° 14′11 ″ N 71 ° 08′03 ″ W / 42.2365 ° N 71.1343 ° W | |
212,36 | MAMÁ | Sharon | Subestación | 42 ° 08′39 ″ N 71 ° 09′51 ″ W / 42.1442 ° N 71.1642 ° W | |
204,98 | MAMÁ | East Foxboro | Estación paralela | 42 ° 02′44 ″ N 71 ° 12′39 ″ W / 42.0456 ° N 71.2107 ° W | |
198,68 | MAMÁ | Norton | Estación de conmutación | 41 ° 58′08 ″ N 71 ° 15′55 ″ W / 41,969 ° N 71,2652 ° W | |
193,41 | MAMÁ | Attleboro | Estación paralela | 41 ° 54′13 ″ N 71 ° 19′22 ″ O / 41.903555 ° N 71.322914 ° W | |
187.60 | Rhode Island | Providencia | Estación paralela | 41 ° 51′38 ″ N 71 ° 24′23 ″ O / 41.860604 ° N 71.406251 ° W | |
181,89 | Rhode Island | Madera de olmo | Estación paralela | 41 ° 47′53 ″ N 71 ° 25′43 ″ W / 41,798065 ° N 71,42868 ° W | |
176,94 | Rhode Island | Warwick | Subestación | 41 ° 43′57 ″ N 71 ° 26′26 ″ W / 41,732459 ° N 71,440597 ° W | |
169,82 | Rhode Island | East Greenwich | Estación paralela | 41 ° 38′04 ″ N 71 ° 27′50 ″ O / 41.634505 ° N 71.463999 ° W | |
161,81 | Rhode Island | Exeter | Estación paralela | 41 ° 31′33 ″ N 71 ° 31′08 ″ W / 41.525942 ° N 71.518782 ° W | |
157.15 | Rhode Island | Kingston | Estación paralela | 41 ° 28′32 ″ N 71 ° 34′29 ″ W / 41,475541 ° N 71,57462 ° W | |
150.15 | Rhode Island | Richmond | Estación de conmutación | 41 ° 26′15 ″ N 71 ° 41′24 ″ W / 41.437637 ° N 71.689892 ° W / 41.437637; -71.689892 ( Estación de conmutación de Richmond ) | |
145,19 | Rhode Island | Bradford | Estación paralela | 41 ° 23′41 ″ N 71 ° 45′39 ″ W / 41,394712 ° N 71,760969 ° W / 41,394712; -71.760969 ( Estación paralela de Bradford ) | |
139,97 | Connecticut | Línea de estado | Estación paralela | 41 ° 21′52 ″ N 71 ° 50′25 ″ W / 41,3644 ° N 71,8403 ° W / 41,3644; -71.8403 ( Estación paralela State Line ) | |
134,70 | Connecticut | Stonington | Estación paralela | 41 ° 20′25 ″ N 71 ° 55′31 ″ W / 41,3403 ° N 71,9254 ° W / 41,3403; -71.9254 ( Estación paralela Stonington ) | |
129,50 | Connecticut | Noank | Estación paralela | 41 ° 19′24 ″ N 71 ° 59′54 ″ W / 41,3234 ° N 71,9984 ° W / 41,3234; -71.9984 ( Estación paralela Noank ) | |
123,56 | Connecticut | Nuevo londres | Subestación | 41 ° 21′46 ″ N 72 ° 05′35 ″ O / 41,3629 ° N 72,093 ° W / 41,3629; -72.093 ( Subestación de New London ) | Los transformadores están separados del nivel de la calzada; los alimentadores de catenaria corren bajo tierra. |
117,54 | Connecticut | Piedra de molino | Estación paralela | 41 ° 18′59 ″ N 72 ° 09′52 ″ O / 41,3164 ° N 72,1644 ° W / 41,3164; -72.1644 ( Estación paralela Millstone ) | |
109.30 | Connecticut | Old Lyme | Estación paralela | 41 ° 17′48 ″ N 72 ° 18′16 ″ O / 41,2966 ° N 72,3044 ° W / 41.2966; -72.3044 ( Estación paralela Old Lyme ) | |
103.10 | Connecticut | Westbrook | Estación de conmutación | 41 ° 17′24 ″ N 72 ° 24′40 ″ O / 41,2900 ° N 72,4112 ° W / 41,2900; -72.4112 ( Estación de conmutación de Westbrook ) | |
98,87 | Connecticut | Playa Grove | Estación paralela | 41 ° 16′36 ″ N 72 ° 29′15 ″ O / 41,2768 ° N 72,4875 ° W / 41,2768; -72.4875 ( Estación paralela Grove Beach ) | |
92,19 | Connecticut | Madison | Estación paralela | 41 ° 17′02 ″ N 72 ° 36′40 ″ O / 41,2840 ° N 72,6112 ° W / 41.2840; -72.6112 ( Estación en paralelo de Madison ) | |
86.10 | Connecticut | Isla Leetes | Estación paralela | 41 ° 15′56 ″ N 72 ° 43′30 ″ W / 41,2655 ° N 72,7250 ° W / 41.2655; -72.7250 ( Estación paralela Leetes Island ) | |
78,96 | Connecticut | Branford | Subestación | 41 ° 17′03 ″ N 72 ° 51′13 ″ O / 41,2841 ° N 72,8537 ° W / 41.2841; -72.8537 ( Subestación Branford ) | Transformadores ubicados al N. de la I-95. |
73,6 | Connecticut | Enclavamiento Mill River | N / A | 41 ° 18′41 ″ N 72 ° 54′42 ″ O / 41,311281 ° N 72,911775 ° W / 41.311281; -72.911775 ( Enclavamiento de Mill River (extremo sur de la electrificación de 25 kV de Amtrak) ) | Fin del sistema de 25 kV, 60 Hz |
Ver también
- Electrificación ferroviaria de 25 kV AC
- El sistema de potencia de tracción de 25 Hz de Amtrak opera a lo largo de las porciones sur del corredor noreste desde Nueva York hasta Washington.
- Electrificación del ferrocarril de Nueva York, New Haven y Hartford , desde Nueva York a New Haven.
- Lista de sistemas de electrificación ferroviaria
- Enlace ferroviario norte-sur
- Sistema de potencia de tracción de 25 Hz de SEPTA
Notas
- ^ Específicamente, el sistema de 25 kV de Amtrak comienza en Mill River Interlocking a unas dos millas al norte de New Haven Union Station 41 ° 18′41 ″ N 72 ° 54′42 ″ O / 41,311281 ° N 72,911775 ° W / 41.311281; -72.911775 ( Enclavamiento de Mill River (extremo sur de Amtrak 25 kV electrificación) )
- ^ Los términos 'ruptura de fase', ' sección neutra ' y ' sección muerta ' se intercambian coloquialmente. Agarwal se refiere a estos como "secciones neutrales". [5] En las partes ex-PRR del sistema de Amtrak, serían conocidas como 'secciones muertas'.
Referencias
- ^ a b Inspector general de la Administración Federal de Ferrocarriles (14 de diciembre de 1999). "Informe sobre el proyecto de electrificación ferroviaria de alta velocidad de Amtrak" (PDF) . Consultado el 28 de septiembre de 2017 . Informe No: RT-2000-020
- ^ Lueck, Thomas J. (10 de marzo de 1999). "Amtrak presenta su bala a Boston" . New York Times .
- ^ Middleton, William D. (marzo de 2003). "Super ferrocarril". Trenes . 63 (3): 36–59. ISSN 0041-0934 .
- ^ "El nuevo servicio Hit-Speed de Amtrak se descarrila por un problema mecánico" . Los Angeles Times . Associated Press. 13 de diciembre de 2000.
- ^ Agarwal, KK (2002). Sistema automático de localización y aislamiento de averías de las líneas aéreas de tracción eléctrica . 2002 ASME / IEEE Joint Railroad Conference. pag. 117. doi : 10.1109 / RRCON.2002.1000103 ..
- ^ EMF , pág. 5.
- ^ Natarajan y col. 1999 , pág. 453.
- ^ Natarajan y col. 1999 , pág. 451.
Trabajos citados
- Natarajan, R .; Imece, AF; Popoff, J .; Agarwal, K .; Meliopoulos, S. (1999). "Aproximación al análisis de la conexión a tierra de todo el sistema de Amtrak del Proyecto de Electrificación Northend". Reunión de verano de la Power Engineering Society, 1999 . 1 : 451–456. doi : 10.1109 / PESS.1999.784390 . ISBN 0-7803-5569-5. S2CID 109580468 . doi : 10.1109 / PESS.1999.784390 .
- Departamento de Transporte de los Estados Unidos: Administración Federal de Ferrocarriles (octubre de 2006). "Monitoreo de EMF en el corredor noreste de Amtrak: análisis y mediciones posteriores a la electrificación" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 26 de diciembre de 2010 .
Otras lecturas
- Declaración de impacto ambiental: Volumen 1 , Volumen 2 , Volumen 3
- Departamento de Transporte de los Estados Unidos: Administración Federal de Ferrocarriles (diciembre de 1999). "Informe de auditoría del proyecto de electrificación ferroviaria de alta velocidad de Amtrak" . Archivado desde el original el 21 de julio de 2011 . Consultado el 26 de diciembre de 2010 .
- Chance, EE (1997). "Compatibilidad del sistema del HST". Railroad Conference, 1997., Proceedings of the 1997 IEEE / ASME Joint : 1–9. doi : 10.1109 / RRCON.1997.581346 .
- Sutherland, PE; Waclawiak, M .; McGranaghan, MF (junio de 2005). "Análisis de armónicos, parpadeo y desequilibrio de cargas de tracción monofásicas que varían en el tiempo en un sistema trifásico" (PDF) . Actas de la Conferencia Internacional sobre Transitorios de Sistemas Eléctricos 2005 . S2CID 24727674 . IPST05 - 091. Archivado (PDF) desde el original el 18 de julio de 2011.