Un sistema de electrificación ferroviaria suministra energía eléctrica a los trenes y tranvías sin un motor primario a bordo o suministro local de combustible. Los ferrocarriles eléctricos utilizan locomotoras eléctricas (que transportan pasajeros o carga en vagones separados), unidades eléctricas múltiples ( vagones de pasajeros con sus propios motores) o ambos. La electricidad se genera típicamente en estaciones generadoras grandes y relativamente eficientes , se transmite a la red ferroviaria y se distribuye a los trenes. Algunos ferrocarriles eléctricos tienen sus propias estaciones generadoras y líneas de transmisión dedicadas, pero la mayoría compra energía de una compañía eléctrica . El ferrocarril generalmente proporciona sus propias líneas de distribución, interruptores y transformadores .
La energía se suministra a los trenes en movimiento con un conductor (casi) continuo que corre a lo largo de la vía que generalmente toma una de dos formas: una línea aérea , suspendida de postes o torres a lo largo de la vía o de techos de estructuras o túneles, o un tercer riel montado en nivel de la pista y contactado por una " zapata de recogida " deslizante . Tanto los sistemas de cables aéreos como los de tercer riel generalmente usan los rieles de carrera como conductor de retorno, pero algunos sistemas usan un cuarto riel separado para este propósito.
En comparación con la principal alternativa, el motor diesel , los ferrocarriles eléctricos ofrecen una eficiencia energética sustancialmente mejor, menores emisiones y menores costos operativos. Las locomotoras eléctricas también suelen ser más silenciosas, más potentes, más sensibles y fiables que las diesel. No tienen emisiones locales, una ventaja importante en túneles y zonas urbanas. Algunos sistemas de tracción eléctrica proporcionan un frenado regenerativo que convierte la energía cinética del tren en electricidad y la devuelve al sistema de suministro para que la utilicen otros trenes o la red pública general. Si bien las locomotoras diésel queman productos derivados del petróleo, la electricidad se puede generar a partir de diversas fuentes, incluida la energía renovable. [1]Históricamente, la preocupación por la independencia de los recursos ha influido en la decisión de electrificar las líneas ferroviarias. La confederación suiza sin salida al mar, que carece casi por completo de depósitos de petróleo o carbón, pero tiene abundante energía hidroeléctrica, electrificó su red en parte como reacción a los problemas de suministro durante las dos guerras mundiales. [2] [3]
Las desventajas de la tracción eléctrica incluyen: altos costos de capital que pueden ser antieconómicos en rutas con poco tráfico, una relativa falta de flexibilidad (dado que los trenes eléctricos necesitan terceros rieles o cables aéreos) y una vulnerabilidad a las interrupciones de energía. [1] locomotoras Electro-diesel y múltiples unidades electro-diesel mitigar estos problemas algo ya que son capaces de funcionar con alimentación de diesel durante una interrupción o en rutas no electrificadas.
Las diferentes regiones pueden usar diferentes voltajes y frecuencias de suministro, lo que complica el servicio y requiere una mayor complejidad de la potencia de la locomotora. Los espacios limitados disponibles debajo de las líneas aéreas pueden impedir un servicio eficiente de contenedores de doble pila . [1] Sin embargo, Indian Railways [4] y China Railway [5] [6] [7] operan trenes de carga de dos pilas bajo cables aéreos con trenes eléctricos.
La electrificación ferroviaria ha aumentado constantemente en las últimas décadas y, a partir de 2012, las vías electrificadas representan casi un tercio del total de vías a nivel mundial. [8]
Los sistemas de electrificación se clasifican según tres parámetros principales:
La selección de un sistema de electrificación se basa en la economía del suministro de energía, el mantenimiento y el costo de capital en comparación con los ingresos obtenidos por el tráfico de carga y pasajeros. Se utilizan diferentes sistemas para áreas urbanas e interurbanas; Algunas locomotoras eléctricas pueden cambiar a diferentes voltajes de suministro para permitir flexibilidad en la operación.
Se han seleccionado seis de los voltajes más utilizados para la estandarización europea e internacional. Algunos de ellos son independientes del sistema de contacto utilizado, de modo que, por ejemplo, 750 V CC se pueden utilizar con un tercer carril o con líneas aéreas.
Hay muchos otros sistemas de voltaje que se utilizan para los sistemas de electrificación ferroviaria en todo el mundo, y la lista de sistemas de electrificación ferroviaria cubre tanto los sistemas de voltaje estándar como los de voltaje no estándar.
El rango permisible de voltajes permitidos para los voltajes estandarizados es como se establece en las normas BS EN 50163 [9] e IEC 60850. [10] Estas toman en cuenta el número de trenes que consumen corriente y su distancia desde la subestación.
Sistema de electrificación | Voltaje | ||||
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Min. no permanente | Min. permanente | Nominal | Max. permanente | Max. no permanente | |
600 V CC | 400 V | 400 V | 600 V | 720 V | 800 V |
750 V CC | 500 V | 500 V | 750 V | 900 V | 1000 V |
1500 V CC | 1000 V | 1000 V | 1500 V | 1.800 V | 1.950 V |
3 kV CC | 2 kV | 2 kV | 3 kV | 3,6 kV | 3,9 kV |
15 kV CA, 16,7 Hz | 11 kV | 12 kV | 15 kV | 17,25 kV | 18 kV |
25 kV CA, 50 Hz (EN 50163) y 60 Hz (IEC 60850) | 17,5 kV | 19 kV | 25 kV | 27,5 kV | 29 kV |
1500 V CC se utilizan en Japón, Indonesia, Hong Kong (partes), Irlanda, Australia (partes), Francia (también usando 25 kV 50 Hz CA ), Nueva Zelanda ( Wellington ), Singapur (en la línea MRT del noreste ), Estados Unidos ( área de Chicago en el distrito de Metra Electric y la línea interurbana South Shore Line y el tren ligero Link en Seattle , Washington). En Eslovaquia, hay dos líneas de vía estrecha en los Altos Tatras (una es un tren de cremallera ). En los Países Bajos se utiliza en el sistema principal, junto con 25 kV en HSL-Zuid y Betuwelijn , y 3000 V al sur deMaastricht . En Portugal, se utiliza en la línea de Cascais y en Dinamarca en el sistema de tren suburbano S (1650 V DC).
En el Reino Unido, se utilizaron 1.500 V CC en 1954 para la ruta Woodhead trans-Pennine (ahora cerrada); el sistema utilizaba frenado regenerativo , lo que permitía la transferencia de energía entre los trenes de ascenso y descenso en los accesos empinados al túnel. El sistema también se utilizó para la electrificación suburbana en East London y Manchester , ahora convertido a 25 kV AC. Ahora solo se usa para Tyne and Wear Metro . En India, 1.500 V CC fue el primer sistema de electrificación lanzado en 1925 en el área de Mumbai. Entre 2012 y 2016, la electrificación se convirtió a 25 kV 50 Hz, que es el sistema a nivel nacional.
3 kV DC se utiliza en Bélgica, Italia, España, Polonia, Eslovaquia, Eslovenia, Sudáfrica, Chile, la parte norte de la República Checa, las antiguas repúblicas de la Unión Soviética y en los Países Bajos, a pocos kilómetros entre Maastricht y Bélgica. Anteriormente fue utilizado por Milwaukee Road desde Harlowton, Montana , a Seattle, a través de la División Continental e incluyendo extensos ramales y líneas de bucle en Montana, y por Delaware, Lackawanna y Western Railroad (ahora New Jersey Transit , convertido a 25 kV AC ) en los Estados Unidos y el ferrocarril suburbano de Calcuta (Bardhaman Main Line) en la India, antes de que se convirtiera a 25 kV 50 Hz.
La mayoría de los tranvías (tranvías), redes de trolebuses y sistemas subterráneos (subterráneos) utilizan voltajes de CC entre 600 V y 800 V , ya que los motores de tracción aceptan este voltaje sin el peso de un transformador de a bordo.
La creciente disponibilidad de semiconductores de alto voltaje puede permitir el uso de voltajes de CC más altos y eficientes que hasta ahora solo han sido prácticos con CA. [11]
El uso de electrificación de CC de media tensión (MVDC) resolvería algunos de los problemas asociados con los sistemas de electrificación de CA de frecuencia estándar, especialmente el posible desequilibrio de carga de la red de suministro y la separación de fases entre las secciones electrificadas alimentadas desde diferentes fases, mientras que la alta tensión haría la transmisión más eficiente. [12] : 6–7 UIC realizó un estudio de caso para la conversión de la línea ferroviaria Burdeos-Hendaya(Francia), actualmente electrificada a 1,5 kV DC, a 9 kV DC y encontró que la conversión permitiría utilizar cables aéreos menos voluminosos (ahorrando 20 millones de euros por cada 100 ruta-km) y reducir las pérdidas (ahorrando 2 GWh por año por 100 km de ruta; lo que equivale a unos 150.000 € al año). La línea elegida es una de las líneas, con un total de 6000 km, que necesitan renovación. [13]
En la década de 1960, los soviéticos experimentaron con aumentar la tensión aérea de 3 a 6 kV. El material rodante de CC estaba equipado con convertidores basados en ignitrón para reducir la tensión de alimentación a 3 kV. Los convertidores resultaron ser poco fiables y el experimento se redujo. En 1970, los trabajos experimentales en un sistema de 12 kV de CC demostraron que los niveles de pérdida equivalentes para un sistema de 25 kV de CA se podían lograr con una tensión de CC de entre 11 y 16 kV. En las décadas de 1980 y 1990 se estaba probando un sistema experimental de CC de 12 kV en el ferrocarril de octubre cerca de Leningrado (ahora Petersburgo ). Los experimentos terminaron en 1995 debido al fin de la financiación. [14]
La mayoría de los sistemas de electrificación utilizan cables aéreos, pero el tercer riel es una opción de hasta 1.500 V. Los sistemas de tercer riel utilizan casi exclusivamente distribución de CC. El uso de CA generalmente no es factible debido a que las dimensiones de un tercer riel son físicamente muy grandes en comparación con la profundidad de la piel que penetra el CA a 0.3 milímetros o 0.012 pulgadas en un riel de acero. Este efecto hace que la resistencia por unidad de longitud sea inaceptablemente alta en comparación con el uso de CC. [15] El tercer riel es más compacto que los cables aéreos y se puede utilizar en túneles de menor diámetro, un factor importante para los sistemas de metro.
El metro de Londres en Inglaterra es una de las pocas redes que utiliza un sistema de cuatro carriles. El riel adicional lleva el retorno eléctrico que, en el tercer riel y redes aéreas, es proporcionado por los rieles de rodadura. En el metro de Londres, un tercer riel de contacto superior está al lado de la vía, energizado en+420 V CC, y un cuarto riel de contacto superior está ubicado en el centro entre los rieles de−210 V CC, que se combinan para proporcionar un voltaje de tracción de630 V CC. El mismo sistema se utilizó para Milan 'línea de s primer subterráneo, Milan Metro ' s línea 1 , cuyas líneas más reciente utilizar una catenaria o un tercer carril.
La ventaja clave del sistema de cuatro raíles es que ninguno de los raíles transporta corriente. Este esquema se introdujo debido a los problemas de las corrientes de retorno, destinadas a ser transportadas por el carril de rodadura con conexión a tierra , que fluye a través de los revestimientos de hierro del túnel. Esto puede causar daño electrolítico e incluso arcos eléctricos si los segmentos del túnel no están conectados eléctricamente.juntos. El problema se agravó porque la corriente de retorno también tenía tendencia a fluir a través de las tuberías de hierro cercanas que forman las tuberías principales de agua y gas. Algunas de estas, en particular las tuberías principales victorianas que precedieron a los ferrocarriles subterráneos de Londres, no fueron construidas para transportar corrientes y no tenían conexiones eléctricas adecuadas entre los segmentos de tubería. El sistema de cuatro carriles resuelve el problema. Aunque el suministro tiene un punto de tierra creado artificialmente, esta conexión se deriva mediante el uso de resistencias que aseguran que las corrientes de tierra parásitas se mantengan en niveles manejables. Los rieles de alimentación eléctrica se pueden montar en sillas de cerámica fuertemente aislantes para minimizar la fuga de corriente, pero esto no es posible para los rieles de circulación que tienen que estar sentados en sillas de metal más fuertes para soportar el peso de los trenes. Sin embargo,Las almohadillas de goma elastoméricas colocadas entre los rieles y las sillas ahora pueden resolver parte del problema aislando los rieles de funcionamiento del retorno de corriente en caso de que haya una fuga a través de los rieles de funcionamiento.
Algunas líneas del Metro de París en Francia funcionan con un sistema eléctrico de cuatro carriles. Los trenes se mueven sobre neumáticos de caucho que ruedan sobre un par de estrechas vías rodantes de acero y, en algunos lugares, de hormigón . Dado que los neumáticos no conducen la corriente de retorno, las dos barras de guía provistas fuera de las ' vías de rodadura' en marcha se convierten, en cierto sentido, en un tercer y cuarto riel, cada uno de los cuales proporciona 750 V CC , por lo que al menos eléctricamente es un riel de cuatro. sistema. Cada juego de ruedas de un bogie motorizado lleva un motor de tracción . Una zapata de contacto de deslizamiento lateral (carrera lateral)recoge la corriente de la cara vertical de cada barra guía. El retorno de cada motor de tracción, así como de cada vagón , se efectúa mediante una zapata de contacto cada una que se desliza sobre cada uno de los raíles de rodadura . Este y todos los demás metros sobre neumáticos que tienen un 1,435 mm ( 4 ft 8 + 1 / 2 en ) ancho de vía estándar pista entre las formas de rodillos funcionan de la misma manera. [16] [17]
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Los ferrocarriles y los servicios eléctricos usan CA por la misma razón: para usar transformadores , que requieren CA, para producir voltajes más altos. Cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente para la misma potencia, lo que reduce la pérdida de línea, lo que permite entregar una mayor potencia.
Debido a que la corriente alterna se usa con altos voltajes, este método de electrificación solo se usa en líneas aéreas , nunca en terceros rieles. Dentro de la locomotora, un transformador reduce el voltaje para que lo utilicen los motores de tracción y las cargas auxiliares.
Una de las primeras ventajas de la CA es que las resistencias que desperdician energía utilizadas en las locomotoras de CC para el control de velocidad no eran necesarias en una locomotora de CA: múltiples tomas en el transformador pueden suministrar una variedad de voltajes. Los devanados separados de los transformadores de baja tensión alimentan la iluminación y los motores que accionan la maquinaria auxiliar. Más recientemente, el desarrollo de semiconductores de muy alta potencia ha provocado que el motor de CC clásico sea reemplazado en gran medida por el motor de inducción trifásico alimentado por un variador de frecuencia , un inversor especial.que varía tanto la frecuencia como el voltaje para controlar la velocidad del motor. Estos variadores pueden funcionar igualmente bien en CC o CA de cualquier frecuencia, y muchas locomotoras eléctricas modernas están diseñadas para manejar diferentes voltajes y frecuencias de suministro para simplificar la operación transfronteriza.
Cinco países europeos, Alemania, Austria, Suiza, Noruega y Suecia, han estandarizado en 15 kV 16 + 2 ⁄ 3 Hz (la frecuencia de red de 50 Hz dividida por tres) CA monofásica. El 16 de octubre de 1995, Alemania, Austria y Suiza cambiaron de 16 + 2 ⁄ 3 Hz a 16,7 Hz, que ya no es exactamente un tercio de la frecuencia de la red. Esto resolvió los problemas de sobrecalentamiento de los convertidores rotativos utilizados para generar parte de esta energía a partir del suministro de la red. [18]
En los EE . UU. , El ferrocarril de Nueva York, New Haven y Hartford , el ferrocarril de Pensilvania y el ferrocarril de Filadelfia y Reading adoptaron CA monofásica de 11 kV y 25 Hz. Partes de la red electrificada original todavía operan a 25 Hz, con voltaje elevado a 12 kV, mientras que otras se convirtieron a 12,5 o 25 kV 60 Hz.
En el Reino Unido, London, Brighton and South Coast Railway fue pionera en la electrificación aérea de sus líneas suburbanas en Londres, y el puente de Londres a Victoria se abrió al tráfico el 1 de diciembre de 1909. Victoria a Crystal Palace a través de Balham y West Norwood se inauguró en mayo de 1911. Peckham Rye to West Norwood abrió sus puertas en junio de 1912. No se hicieron más extensiones debido a la Primera Guerra Mundial. Dos líneas se abrieron en 1925 bajo el Ferrocarril del Sur que da servicio a la estación de tren Coulsdon North y Sutton . [19] [20]Las líneas se electrificaron a 6,7 kV 25 Hz. En 1926 se anunció que todas las líneas se convertirían en un tercer carril de CC y el último servicio eléctrico aéreo funcionó en septiembre de 1929.
Se utilizan 25 kV de CA a 60 Hz en algunas líneas de EE. UU., En el oeste de Japón, Corea del Sur y Taiwán; y a 50 Hz en varios países europeos, India, el este de Japón, países que solían ser parte de la Unión Soviética, en líneas de alta velocidad en gran parte de Europa Occidental (incluidos países que aún operan ferrocarriles convencionales bajo DC pero no en países que utilizan 16,7 Hz, consulte más arriba). En las HSL del "sistema francés", la línea aérea y una línea de alimentación "durmiente" transportan cada una 25 kV en relación con los rieles, pero en fase opuesta, por lo que están a 50 kV entre sí; los autotransformadores igualan la tensión a intervalos regulares.
La mayoría de los sistemas de electrificación modernos toman energía CA de una red eléctrica que se entrega a una locomotora, y dentro de la locomotora, transformada y rectificada.a un voltaje de CC más bajo en preparación para su uso por motores de tracción. Estos motores pueden ser motores de CC que utilizan directamente CC o pueden ser motores de CA trifásicos que requieren una conversión adicional de CC a CA trifásica (utilizando electrónica de potencia). Así, ambos sistemas se enfrentan a la misma tarea: convertir y transportar CA de alta tensión desde la red eléctrica a CC de baja tensión en la locomotora. La diferencia entre los sistemas de electrificación de CA y CC radica en dónde se convierte la CA en CC: en la subestación o en el tren. La eficiencia energética y los costos de infraestructura determinan cuál de estos se usa en una red, aunque esto a menudo se fija debido a los sistemas de electrificación preexistentes.
Tanto la transmisión como la conversión de energía eléctrica implican pérdidas: pérdidas óhmicas en cables y electrónica de potencia, pérdidas de campo magnético en transformadores y reactores de estabilización (inductores). [21] La conversión de energía para un sistema de CC se lleva a cabo principalmente en una subestación ferroviaria donde se puede usar hardware grande, pesado y más eficiente en comparación con un sistema de CA donde la conversión tiene lugar a bordo de la locomotora donde el espacio es limitado y las pérdidas son significativamente mayores. . [22]Sin embargo, los voltajes más altos utilizados en muchos sistemas de electrificación de CA reducen las pérdidas de transmisión en distancias más largas, lo que permite el uso de menos subestaciones o locomotoras más potentes. Además, se debe tener en cuenta la energía utilizada para soplar aire para enfriar los transformadores, la electrónica de potencia (incluidos los rectificadores) y otro hardware de conversión.
Los sistemas de electrificación de CA estándar utilizan voltajes mucho más altos que los sistemas de CC estándar. Una de las ventajas de aumentar el voltaje es que, para transmitir cierto nivel de potencia, es necesaria una corriente más baja ( P = V × I ). Bajar la corriente reduce las pérdidas óhmicas y permite equipos de línea aérea menos voluminosos y livianos y más espacio entre las subestaciones de tracción, mientras se mantiene la capacidad de potencia del sistema. Por otro lado, el voltaje más alto requiere mayores brechas de aislamiento, lo que requiere que algunos elementos de la infraestructura sean más grandes. El sistema de CA de frecuencia estándar puede introducir un desequilibrio en la red de suministro, lo que requiere una planificación y un diseño cuidadosos (ya que en cada subestación la energía se extrae de dos de las tres fases). El sistema de CA de baja frecuencia puede ser alimentado porRed de generación y distribución separada o una red de subestaciones convertidoras, sumando el gasto, también los transformadores de baja frecuencia, utilizados tanto en las subestaciones como en el material rodante, son particularmente voluminosos y pesados. El sistema de CC, además de estar limitado en cuanto a la potencia máxima que se puede transmitir, también puede ser responsable de la corrosión electroquímica debido a las corrientes parásitas de CC. [12] : 3
Los trenes eléctricos no necesitan cargar con el peso de los motores principales , la transmisión y el combustible. Esto se compensa en parte con el peso de los equipos eléctricos. El frenado regenerativo devuelve la energía al sistema de electrificación para que pueda ser utilizada en otro lugar, por otros trenes en el mismo sistema o devuelta a la red eléctrica general. Esto es especialmente útil en áreas montañosas donde los trenes muy cargados deben descender por pendientes largas.
La electricidad de la estación central a menudo se puede generar con mayor eficiencia que un motor / generador móvil. Si bien la eficiencia de la generación de centrales eléctricas y la generación de locomotoras diésel son aproximadamente las mismas en el régimen nominal, [23] los motores diésel disminuyen en eficiencia en regímenes no nominales a baja potencia [24] mientras que si una central eléctrica necesita generar menos energía apagará sus generadores menos eficientes, aumentando así la eficiencia. El tren eléctrico puede ahorrar energía (en comparación con el diésel) mediante el frenado regenerativo y al no necesitar consumir energía al ralentí, como hacen las locomotoras diésel cuando se detienen o se desplazan por inercia. Sin embargo, el material rodante eléctrico puede hacer funcionar ventiladores de enfriamiento cuando se detiene o se desplaza por inercia, consumiendo energía.
Las grandes centrales eléctricas de combustibles fósiles funcionan con alta eficiencia, [25] [26] y se pueden utilizar para calefacción urbana o para producir refrigeración urbana , lo que conduce a una mayor eficiencia total.
Las locomotoras eléctricas pueden construirse fácilmente con mayor potencia que la mayoría de las locomotoras diesel. Para la operación de pasajeros, es posible proporcionar suficiente potencia con motores diesel (ver, por ejemplo, ' ICE TD ') pero, a velocidades más altas, esto resulta costoso y poco práctico. Por tanto, casi todos los trenes de alta velocidad son eléctricos. La alta potencia de las locomotoras eléctricas también les da la capacidad de tirar de la carga a mayor velocidad en pendientes; en condiciones de tráfico mixto, esto aumenta la capacidad cuando se puede reducir el tiempo entre trenes. La mayor potencia de las locomotoras eléctricas y la electrificación también pueden ser una alternativa más barata a un ferrocarril nuevo y menos empinado si se quiere aumentar el peso de los trenes en un sistema.
Por otro lado, la electrificación puede no ser adecuada para líneas con baja frecuencia de tráfico, porque el menor costo de funcionamiento de los trenes puede verse compensado por el alto costo de la infraestructura de electrificación. Por lo tanto, la mayoría de las líneas de larga distancia en países en desarrollo o escasamente poblados no están electrificadas debido a la frecuencia relativamente baja de los trenes.
Los efectos de la red son un factor importante en la electrificación. [ cita requerida ] Al convertir líneas a eléctricas, se deben considerar las conexiones con otras líneas. Posteriormente, se eliminaron algunas electrificaciones debido al tráfico a través de líneas no electrificadas. [ cita requerida ] Para que el tráfico a través de la red tenga algún beneficio, deben producirse interrupciones de motor que consuman mucho tiempo para realizar dichas conexiones o motores de modo dual costososdebe ser usado. Esto es principalmente un problema para los viajes de larga distancia, pero muchas líneas llegan a estar dominadas por el tráfico directo de los trenes de carga de larga distancia (generalmente que transportan carbón, minerales o contenedores hacia o desde los puertos). En teoría, estos trenes podrían disfrutar de ahorros dramáticos a través de la electrificación, pero puede ser demasiado costoso extender la electrificación a áreas aisladas y, a menos que se electrifique una red completa, las empresas a menudo encuentran que necesitan continuar usando trenes diésel incluso si las secciones están electrificadas. . La creciente demanda de tráfico de contenedores que es más eficiente cuando se utiliza el vagón de doble pila.también tiene problemas de efecto de red con las electrificaciones existentes debido al espacio libre insuficiente de las líneas eléctricas aéreas para estos trenes, pero la electrificación se puede construir o modificar para tener suficiente espacio libre, a un costo adicional.
Un problema relacionado específicamente con las líneas electrificadas son los huecos en la electrificación. Los vehículos eléctricos, especialmente las locomotoras, pierden potencia cuando atraviesan huecos en el suministro, como huecos de cambio de fase en sistemas aéreos y huecos sobre puntos en sistemas de terceros rieles. Estos se vuelven una molestia, si la locomotora se detiene con su colector en un espacio muerto, en cuyo caso no hay energía para reiniciar. Las brechas de energía se pueden superar mediante baterías a bordo o sistemas de motor-volante-generador. [ cita requerida ] En 2014, se está avanzando en el uso de condensadores grandes para alimentar vehículos eléctricos entre estaciones, y así evitar la necesidad de cables aéreos entre esas estaciones. [27]
Los costos de mantenimiento de las líneas pueden aumentar con la electrificación, pero muchos sistemas reclaman costos más bajos debido a la reducción del desgaste en la vía debido al material rodante más liviano. [28] Hay algunos costos de mantenimiento adicionales asociados con el equipo eléctrico alrededor de la vía, como las subestaciones eléctricas y el cable de catenaria en sí, pero, si hay suficiente tráfico, la vía se reduce y especialmente los menores costos de mantenimiento y funcionamiento del motor. exceder significativamente los costos de este mantenimiento.
Las líneas recién electrificadas a menudo muestran un "efecto de chispas", por lo que la electrificación en los sistemas ferroviarios de pasajeros conduce a saltos significativos en el patrocinio / ingresos. [29] Las razones pueden incluir que los trenes eléctricos se consideren más modernos y atractivos para viajar, [30] [31] un servicio más rápido y fluido, [29] y el hecho de que la electrificación a menudo va de la mano con una infraestructura general y material rodante. revisión / reemplazo, que conduce a una mejor calidad del servicio (de una manera que teóricamente también podría lograrse haciendo actualizaciones similares pero sin electrificación). Cualesquiera que sean las causas del efecto de las chispas, está bien establecido para numerosas rutas que se han electrificado durante décadas. [29] [30]
Debido a la restricción de altura impuesta por los cables aéreos, los trenes de contenedores de doble apilado han sido tradicionalmente difíciles y raros de operar bajo líneas electrificadas. Sin embargo, los ferrocarriles de India , China y África están superando esta limitación mediante la instalación de nuevas vías con mayor altura de catenaria.
Estas instalaciones se encuentran en el Corredor de Carga Occidental Dedicado en la India, donde la altura del cable es de 7,45 metros para acomodar trenes de contenedores de doble pila sin la necesidad de vagones de pozo .
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A partir de 2012, las pistas electrificadas representan casi un tercio del total de pistas a nivel mundial. [8]
A partir de 2018, había 72,110 km (44,810 millas) de vías férreas electrificadas a 25 kV, ya sea a 50 o 60 Hz; 68.890 km (42.810 millas) electrificados a 3 kV CC; 32,940 km (20,470 mi) electrificados a 15 kV 16.7 o 16 + 2 ⁄ 3 Hz y 20,440 km (12,700 mi) electrificados a 1.5 kV DC. [12] : 2
La red ferroviaria suiza es la red totalmente electrificada más grande del mundo y una de las dos únicas que lo logra, la otra es Armenia. India y China tienen la mayor longitud de ferrocarril electrificado con poco más del 70% de la red. [39] Varios países tienen una longitud de electrificación cero.
Varios países han anunciado planes para electrificar toda o la mayor parte de su red ferroviaria, como Indian Railways , Israel Railways y Nederlandse Spoorwegen . En los Países Bajos, las únicas líneas aún no electrificadas son las líneas secundarias de carga exclusiva, incluida la sección del Rin de Hierro entre Hamont (Bélgica) y Weert, utilizada por al menos un tren por semana para mantenerlo oficialmente abierto, y el Flandes zelandés. líneas que unen Terneuzen y Axelse Vlakte con Gante, que están conectadas con Bélgica pero no con el resto de la red holandesa.
Él iba a producir el primer motor que funcionaba sin engranajes de ningún tipo, con su armadura conectada directamente al eje del automóvil.
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