Bus bar

Una sbarra è una linea di alimentazione in materiale rigido per la corrente elettrica per veicoli ferroviari azionati elettricamente e altre utenze elettriche mobili, ad es. B. sistemi di gru.

Rotaie conduttrici per ferrovie elettriche

Le sbarre per le ferrovie elettriche sono ora generalmente realizzate in leghe di alluminio con una superficie di scorrimento in acciaio inossidabile laminato e resistente all'usura o in ferro dolce, più economico ma meno conduttivo, più raramente in acciaio.

Sbarra in alluminio con superficie di scorrimento in acciaio inossidabile in sezione, sopra il coperchio di protezione giallo

Uso dei binari di scorrimento

Il modo più prossimo possibile per fornire energia elettrica ad una ferrovia dall'esterno è quello di utilizzare la coppia di rotaie di scorrimento, ciascuna rotaia formando un polo elettrico e le traversine, oltre al fissaggio meccanico, hanno anche una funzione isolante . In effetti, questa tecnologia è stata utilizzata nei primi giorni del funzionamento del tram elettrico, ad esempio sul tram elettrico Lichterfelde-Kadettenanstalt e sulla Ungererbahn , ma a (a Lichterfelde) tensioni relativamente basse di circa 150 volt. Tuttavia, questi causavano problemi agli incroci e ai luoghi liberamente accessibili non appena una persona o un animale calpestavano contemporaneamente entrambi i binari. Inoltre, gli scarichi attraverso il suolo hanno causato problemi. Anche dopo un breve periodo di funzionamento, i binari agli incroci dovevano essere scollegati dall'alimentazione elettrica e gli incroci dovevano essere superati con slancio. Gli assi o le ruote dei veicoli dovevano essere separati elettricamente al centro o sulle singole ruote mediante isolamento , tecnicamente fattibile, ma complesso e quindi costoso. Inoltre, è necessario fare uno sforzo speciale per girare i loop o i triangoli di traccia in modo che le polarità opposte non siano collegate. Gli scambi e gli incroci sono più complessi. Per mantenere la separazione, i naselli, ed anche i doppi naselli agli incroci, devono essere permanentemente isolati da tutte le rotaie collegate e dalla piena tensione di pilotaggio; ogni rottura del giunto di isolamento provoca un cortocircuito della tensione di pilotaggio.

A causa degli svantaggi descritti, l'alimentazione tramite le rotaie di scorrimento oggi non viene più utilizzata nelle operazioni ferroviarie. Nel caso dei modellini ferroviari, invece, questa tecnologia di alimentazione è molto diffusa ( sistema birotaia, bifilare ).

La sbarra laterale

Metropolitana di Tokyo , sbarra verniciata dall'alto con ingresso e copertura protettiva

Sbarre laterali e centrali della metropolitana di Londra

Nelle ferrovie elettriche, le sbarre sono solitamente montate a lato del binario . Nell'area di Londra e dell'Inghilterra meridionale è presente un'estesa rete di ferrovie metropolitane, suburbane ea lunga percorrenza, dotata di rotaie conduttrici in posizione centrale e in posizione laterale.

L'utilizzo di una terza rotaia, che serve solo per l'alimentazione, ma non per sostenere il peso del veicolo, ha il vantaggio di poter essere meglio isolata e quindi utilizzabile con tensioni maggiori (fino a 1500 V, rispetto a 200 V con alimentazione tramite binari di scorrimento) . Tuttavia, per motivi di sicurezza, una rotaia conduttrice a bassa quota può essere utilizzata solo per ferrovie la cui struttura di binario non è calpestabile, quindi viene utilizzata principalmente per i treni della metropolitana , ma anche per alcuni treni S-Bahn e a lunga percorrenza. Con l'alimentazione della linea di alimentazione è possibile realizzare un profilo di ingombro ridotto ed economico , in particolare per i binari del tunnel .

Di norma, alle locomotive o alle unità multiple sono fissati più pantografi ferroviari attuali . Ciò consente di colmare funzionalmente le lacune nel corso della rotaia conduttrice, ad esempio nelle aree di commutazione . In questo modo l'alimentazione è assicurata anche nel caso in cui un platorello cada in corrispondenza del punto di rottura prefissato quando viene a contatto con un ostacolo . All'inizio e alla fine dei tratti di sbarra, la sbarra viene condotta lateralmente o verso l'alto contro l'azione elastica dei collettori di corrente, in modo da consentire ai collettori di corrente di scorrere dolcemente sulla sbarra.

Poiché le ferrovie in corrente continua sono generalmente gestite con correnti elevate (2 - 20 kA rispetto agli 1,5 kA delle ferrovie in corrente alternata da 15 kV), la minore caduta di tensione dovuta alla maggiore sezione delle sbarre (rispetto a una linea aerea ) ha un effetto vantaggioso.

Cortocircuito (a destra) e test box di corrente (a sinistra) nella rete della metropolitana di Berlino

Le sbarre vicino al suolo presentano i seguenti vantaggi rispetto alle linee aeree:

• La manutenzione è più semplice ed economica perché non sono necessari ausili per l'arrampicata. Non c'è rischio di cadere per gli installatori.
• L'installazione e la costruzione sono più economiche perché non occorrono piloni, fondazioni di piloni o ancoraggi per la catenaria.
• Una sbarra è molto più resistente all'usura e più robusta contro i deragliamenti del pantografo, che regolarmente portano a gravi danni in una linea aerea.
• Nonostante il maggiore utilizzo di materiale, le sbarre vicino al suolo sono ad es. B. nelle aree metropolitane spesso è più economico installare e gestire rispetto a una linea aerea di contatto, che è difficile da installare in condizioni ristrette.

Le sbarre vicino al suolo presentano i seguenti svantaggi rispetto alle linee aeree:

• Pericolo per persone e animali nella struttura della pista a causa della vicinanza al suolo
• Costruzione elaborata (e cablaggio) in aree con molti interruttori
• I veicoli necessitano di pantografi su entrambi i lati
• Limitazione della tensione di trasmissione a 1500 V, poiché lo sporco si forma vicino al pavimento, il che interrompe l'isolamento
• A causa del binario di scorrimento rigido di una rotaia conduttrice rigida, la velocità è limitata a circa 120 km / h. Il traffico ad alta velocità al di sopra di circa 150 km / h è difficilmente possibile.
• Problemi con la neve alla deriva e lo sgombero della neve con gli spazzaneve
• Problemi su percorsi aperti e bassi a causa della caduta delle foglie in autunno, che occasionalmente mette fuori servizio i pantografi e impone interruzioni del funzionamento (più spesso ad esempio con la metropolitana di Amburgo)

Sbarre possono essere installati da sopra (per esempio il piccolo profilo metropolitana a Berlino , linee M2 , M3 e M4 del la Metro Budapest , gallerie della stazione Martigny-Châtelard in Svizzera e collegata linea ferroviaria Saint-Gervais-Vallorcine in Francia, Percorsi nel sud-est dell'Inghilterra tra cui la metropolitana di Londra di rete ), dal basso (ad esempio su larga profilo U-Bahn di Berlino, U-Bahn Hamburg , Norimberga , Monaco di Baviera , Vienna e S-Bahn di Berlino ) o dal lato ( S -Bahn Amburgo ). Le sbarre rivestite dall'alto e lateralmente offrono il vantaggio di un supporto più semplice, ma la protezione contro il contatto accidentale è difficile e di limitata efficacia. Le sbarre rivestite dal basso sono meccanicamente più impegnative, ma la protezione contro il contatto accidentale è più efficace. In Germania , le sbarre sono dotate, per quanto possibile, di una copertura protettiva isolante.

Linea di alimentazione a 220 volt per l'alimentazione (al centro a destra, con segnaletica delle stazioni) della metropolitana di Glasgow , 1966

Le sbarre verniciate dall'alto o dal basso sono interrotte negli interruttori nella zona della linguetta, dove i collettori di corrente devono salire o scendere lateralmente. Se ciò non è giustificabile in termini di dinamica di marcia, poiché nel punto in questione è necessaria un'alimentazione ininterrotta, ad esempio a causa della pendenza, nel punto corrispondente viene installata una rampa di sbarra. In questi punti vengono sollevate le sbarre rivestite dal basso e abbassate le sbarre rivestite dall'alto. Inoltre, a lato del binario, è disposto un piano di scorrimento inclinato. Poiché la protezione contro il contatto è limitata durante una salita delle sbarre, le corse delle sbarre sono contrassegnate da un segnale di avvertimento. Tuttavia, le sbarre rendono più difficili i lavori di manutenzione sui dispositivi di commutazione durante le interruzioni del treno e, in determinate circostanze, potrebbero anche non essere possibili.

La metropolitana di Londra utilizza un sistema con due rotaie conduttrici, con una rotaia conduttrice (+420 V, +630 V in funzionamento misto con rotaia) che scorre lateralmente e un'altra (-210 V, 0 V in funzionamento misto) nel mezzo la traccia. Nel mezzo, le sbarre si possono trovare anche in alcuni casi in VAL e sistemi simili come il People Mover dell'aeroporto di Londra Stansted .

La metropolitana di Glasgow ne aveva altre due accanto alla sbarra laterale per 600 V CC, che correva dal 1935 al 1977 sul lato del marciapiede della stazione rivolto verso il livello dei finestrini laterali dell'auto. Servivano per alimentare l'illuminazione interna con tensione alternata di 220 V.

Se il lavoro nell'area del binario richiede la disconnessione sicura della sbarra, vengono utilizzati box di prova e cortocircuiti per controllare lo stato diseccitato come protezione contro la riconnessione accidentale (l'illustrazione mostra l'applicazione con una sbarra aperta nella parte superiore).

Rotaie elettriche affondate sotto le piste

Schizzo schematico di una doppia rotaia con alimentazione in un canale ferroviario sottostante per la metropolitana leggera a Budapest, utilizzata dal 1887 in operazioni di prova e dal 1889 a circa la metà degli anni '20 nel centro di Budapest

Dal 1887 in poi, Siemens & Halske utilizzarono un sistema a Budapest e anche a Vienna e Berlino in cui i due binari del binario del tram erano costituiti da due metà con una fessura aperta nella parte superiore. Sotto la ringhiera da un lato correva un canale in cui si trovavano due scale fatte di spesso ferro angolare. Queste due rotaie conduttrici erano fissate a staffe isolanti a forma di ferro di cavallo a intervalli di diversi metri. Un palo era a sinistra e l'altro a destra. I canali sono stati murati. Comunicavano con l'aria aperta solo attraverso la fessura tra le rotaie. C'era una targa sui veicoli con due linguette metalliche rotanti nella parte inferiore. La lastra correva verticalmente nell'asola della rotaia con i due conduttori e toccava una delle due linee con una delle due linguette metalliche. Una delle due linee era quella di andata e l'altra quella di ritorno. La differenza di tensione era compresa tra 300 e 600 volt. Il sistema è stato utilizzato a Budapest dal 1887 in operazioni di prova sul percorso di prova a scartamento metrico Westbahnhof – Ringstrasse – Királystrasse e dal 1889 fino alla metà degli anni '20 nel centro di Budapest su una linea a scartamento normale.

La ferrovia sospesa di Wuppertal utilizza una rotaia in acciaio per l'alimentazione elettrica, che è sospesa su isolatori sotto le travi del binario e coperta da due pantografi a molla per carro.

La sbarra centrale da incasso

Linea tranviaria in disuso con rotaia conduttrice centrale a Georgetown , 2006

Vista in sezione: rotaia conduttrice disposta sotto la carreggiata con relativo pantografo a rulli intorno al 1900

Laddove l'installazione di linee aeree non era auspicabile per motivi di protezione del paesaggio urbano , i tram furono dotati di rotaie conduttrici già tra la fine del XIX e l'inizio del XX secolo, che furono affondate nella pavimentazione tra le rotaie. Un contatto strisciante pieghevole fissato sotto il pavimento del veicolo ha raggiunto la stretta fessura nel pavimento e ha stabilito il collegamento elettrico al veicolo. Gli alti costi di manutenzione, i grossi problemi con neve e ghiaccio e le necessarie complicate costruzioni di scambi hanno indotto gli operatori del tram ad abbandonare nuovamente questa tecnologia.

Una rotaia centrale esposta è stata utilizzata dalla London Post Office Railway dal 1927 al 2003 e dalla seconda generazione tecnica della Post-U-Bahn a Monaco di Baviera tra il 1966 e il 1988. Entrambi sono stati utilizzati esclusivamente per il trasporto della posta e hanno funzionato automaticamente nel proprio tunnel.

APS - Alimentation par le Sol

Sbarra centrale a Bordeaux, una sezione isolata in basso a sinistra

Arriva dalla Francia la tecnologia Alimentation par le Sol (APS, tedesco sull'alimentazione da terra ), che ha fatto rivivere la ferrovia di media potenza per i tram, ed è stata sviluppata da Innorail, che ora fa parte del Gruppo Alstom. È stato utilizzato per la prima volta sul tram di Bordeaux .

In questo sistema è presente una sbarra collettrice tra i due binari che può trasportare una tensione CC di 750 volt. La barra di alimentazione è divisa in singole sezioni. Ogni sezione è composta da un binario vivo lungo otto metri e da un tratto isolato lungo tre metri. Se la sbarra viene investita da un treno tranviario, invia un segnale codificato via radio, che applica tensione alla sezione della sbarra che è completamente sotto il veicolo. È possibile attivare contemporaneamente un massimo di due dei segmenti lunghi undici metri. Prima che il treno lasci un segmento, viene spento e messo a terra per motivi di sicurezza. Finora, questa tecnologia è stata offerta solo da Alstom.

Il sistema è utilizzato anche su altri tram: dal 2011 sul tram di Angers e sul tram di Reims . Il tram di Orléans vuole utilizzare APS su una nuova linea e anche il nuovo tram Al Sufouh di Dubai ne è stato dotato.

TramWave

Rotaia conduttrice annegata nella carreggiata di Trieste, collaudo nel 2000

Ansaldo STS ha inoltre sviluppato una tecnologia con sbarra centrale. Nel sistema "TramWave", la sbarra centrale a doppia fila è suddivisa in singole sezioni, ciascuna di 50 cm di lunghezza. Quando si passa sopra il veicolo, un magnete permanente sul collettore di corrente tira verso l'alto una piastra di contatto sotto la carreggiata, in modo che il contatto elettrico con la sbarra avvenga tramite la piastra. Il sistema è stato testato per la prima volta su autobus elettrici a Trieste nel 2000, all'epoca ancora con il nome STREAM per "Sistema di TRAsporto Elettrico ad Attrazione Magnetica". Tuttavia, il progetto STREAM non è andato oltre una breve fase di test sulla linea 9 dell'autobus. A Napoli è stata allestita in città una pista prova lunga 600 m su cui operano autoarticolati Sirio riconvertiti .

Nel luglio 2012, la tecnologia è stata concessa in licenza a un consorzio cinese, dove è stata adattata ai nuovi progetti di tram cinesi. Successivamente il CNR ha realizzato le nuove linee a Zhuhai con le sbarre Tramwave per mantenere l'operatività o per poter riprendere velocemente anche durante i frequenti tifoni della zona. La prima linea è entrata in funzione nel giugno 2017.

Primove

Ricarica induttiva di un bus batteria nel sistema Primove

Il "PRIMOVE" di Bombardier utilizza anche un alimentatore suddiviso in sezioni che si attivano solo quando il veicolo viene guidato. A differenza dell'APS di Alstom e del TramWave di Ansaldo, tuttavia, si basa sulla trasmissione di energia induttiva e non sull'alimentazione diretta tramite pattini abrasivi e quindi non è una linea di alimentazione in senso stretto. Ci sono piste di prova sul tram di Augusta, tra gli altri . Nel 2012/2013 Bombardier “PRIMOVE” (nella categoria unità multiple) ha ricevuto il premio per l'innovazione Privatbahn Magazin .

Questa tecnologia, sviluppata per i tram, è stata nel frattempo adattata per la ricarica rapida degli autobus a batteria , in cui le auto si fermano alle fermate sopra una piastra a induzione di circa cinque metri per due. Questa tecnologia, che contraddice lo scopo originale del power rail come alimentazione senza batteria, è anche commercializzata come Primove. Le piste di prova corrispondenti esistono a Braunschweig (da maggio 2014) così come a Mannheim e Berlino (dall'estate 2015) nel servizio passeggeri.

Rotaie conduttrici aeree

Rotaia conduttrice aerea con pantografo a Berlin Hbf (profondo)

Passaggio dalla linea aerea alla rotaia conduttrice nel tunnel di Gemmenich

Ferrovia catenaria nella stazione centrale di Salisburgo

Occasionalmente o in casi particolari, le sbarre possono rappresentare anche un tratto di una linea aerea ; quindi Z. B. nei capannoni delle officine o nei tunnel con un profilo di passaggio limitato , come nel tunnel ferroviario nord-sud a lunga percorrenza a Berlino, dove la tensione di 15 kV AC viene fornita tramite una rotaia conduttrice aerea. Negli ultimi tempi, i tram elettrici spesso non sono stati dotati di un filo di contatto ma di una rotaia conduttrice aerea nelle gallerie. In termini di costruzione, un normale filo di contatto a tacca è solitamente bloccato in un profilo di supporto in alluminio.

I vantaggi delle sbarre rispetto alle linee di contatto convenzionali includono una posa più semplice (ad esempio nella zona degli interruttori), correnti di esercizio più elevate (quindi in alcuni casi l'eliminazione delle linee di alimentazione), una maggiore affidabilità operativa elettrica e meccanica e minori costi di manutenzione. Gli svantaggi includono costi di costruzione più elevati, che nel caso di sistemi sotterranei sono compensati dalla minore altezza di costruzione e dalle relative sezioni del tunnel.

A causa della ridotta altezza di installazione richiesta, le rotaie conduttrici aeree vengono utilizzate anche per le conversioni in gallerie più vecchie (ad es. Tunnel Gemmenich , tunnel Arlberg ) con un profilo di luce inferiore. Un altro campo di applicazione è l'utilizzo nei depositi e sulle piste di carico. A tale scopo, la sbarra può essere ruotata o sollevata, il che consente o semplifica l'uso di martinetti di sollevamento e sistemi di gru.

L'utilizzo della rotaia conduttrice aerea ha senso anche per l'elevata disponibilità e la conseguente sicurezza di esercizio. Inoltre, i cavi posati parallelamente alla linea aerea possono essere omessi o ridotti al minimo nelle lunghe gallerie, in quanto la rotaia conduttrice ha normalmente una sezione trasversale di 1300 mm² rame equivalente, che è circa sei volte maggiore di quella di una linea aerea a catena.

La rotaia conduttrice aerea è stata testata sulla S-Bahn di Zurigo negli anni '80 . Nel 1984 è stato costruito un impianto di prova nella stazione ferroviaria di Zurigo-Opfikon. Nel 1986 i risultati positivi portarono alla decisione di attrezzare la nuova stazione di Museumsstrasse .

Alla fine degli anni '80, nel tunnel del Sempione è stata testata una rotaia conduttrice aerea per una velocità di 160 km/h su una lunghezza di un chilometro . In questo modo si doveva evitare un costoso abbassamento del sistema di binari al fine di produrre il profilo di luce particolarmente ampio richiesto per l' Autostrada Viaggiante . Prima di questo test, le rotaie conduttrici aeree erano state utilizzate a velocità fino a 110 km/h in Svizzera e fino a 80 km/h a livello internazionale.

Nella progettazione approfondita del tunnel ferroviario a lunga percorrenza nord-sud iniziata nel 1993 , è stato considerato l'utilizzo di una rotaia conduttrice aerea. Ciò ha portato a discussioni a più livelli che alla fine hanno portato alla decisione a favore della rotaia conduttrice aerea. La procedura di omologazione per gli impianti elettrotecnici delle ferrovie federali è stata presentata nel giugno 1995. Tra le altre cose, sono state preparate prove di incidenti e sono stati effettuati test di guida. Nel 1996 l' autorità ferroviaria federale tedesca ha approvato un tipo di rotaia conduttrice aerea per 140 km / h, che sarebbe stata successivamente utilizzata nella stazione della metropolitana della stazione centrale di Berlino. Con una sezione di alluminio di 2220 mm ² , la portata di corrente continua è di 2400 A.

Ferrovia aerea tra due gallerie della Murgtalbahn

In Germania, le rotaie conduttrici aeree Furrer + Frey sono state installate per la prima volta durante l'elettrificazione della Murg Valley Railway, la cui prima fase è entrata in funzione nel giugno 2002. Complessivamente, la rotaia conduttrice aerea è stata installata nella tratta tra Rastatt e Raumünzach per una lunghezza totale di 1,8 km in gallerie e brevi tratti intermedi aperti.

In Svizzera, l' Ufficio federale dei trasporti ha approvato l'uso della rotaia conduttrice aerea per 160 km/h; da allora è stato utilizzato nel tunnel Kerenzberg lungo quattro chilometri .

Una sezione di prova di tre chilometri nel tunnel Sittenberg della Bassa Austria è stata inizialmente approvata per 200 km / h nel 2004. A metà agosto 2004 questo tratto è stato percorso con la ICE S a 260 km/h. Le autorità di Austria e Svizzera hanno quindi annunciato l'approvazione del sistema utilizzato per 250 km/h (stato: 2004). Nell'autunno 2010 c'è stata la prova di 230 km/h nello stesso tunnel. Il processo di approvazione è in corso (a partire da metà 2011). Per il tunnel Koralm è stata richiesta l'approvazione per una velocità di esercizio di 250 km/h con una sezione del tunnel di 40,3 m² utilizzando la rotaia conduttrice aerea. La galleria di base del Ceneri, anch'essa dotata di rotaia conduttrice aerea, sarà percorsa a 250 km/h (dal 2020). Sono stati effettuati test operativi per 250 km/h, sono stati realizzati test drive fino a 302 km/h.

A causa della distanza ridotta tra i punti di supporto (da 8 a 12 metri), la rotaia conduttrice aerea può essere utilizzata in modo ragionevole solo nelle gallerie. In alcuni casi, ad esempio sulla linea principale della S-Bahn di Copenaghen tra Københavns H e Østerport, è stata proseguita anche la linea di collegamento aereo tra le sezioni del tunnel per evitare modifiche multiple nel tipo di linea di contatto.

Le rotaie conduttrici aeree e i relativi progetti strutturali delle transizioni e delle separazioni sono stati certificati da Eisenbahn-Cert (EBC) per 140 km/h secondo le specifiche della STI Energia per la rete ferroviaria europea interoperabile (stato 2006). La società Furrer + Frey ha costruito nel 2011 più di 1000 km di rotaie conduttrici aeree in 15 paesi.

Nel progetto Stuttgart 21 saranno installate rotaie conduttrici aeree per un valore di 37 milioni di euro.

Tensioni nominali per ferrovie con rotaie elettriche

A seconda dell'età della definizione del sistema, il livello di tensione economicamente e tecnicamente ragionevole è stato impostato a diversi livelli. Mentre 600 V erano ritenuti sufficienti agli albori del trasporto dei treni elettrici, all'aumentare della potenza da erogare nelle reti, la tensione nominale era costretta ad aumentare per non far diventare troppo elevate le correnti da trasmettere (perdite di trasmissione) .

Il limite superiore della tensione sulle ferrovie in corrente continua con una sbarra laterale è attualmente di 1500 V. Le distanze di isolamento e le distanze per un'approssimazione non ammessa sono così piccole che a causa di queste proprietà è possibile costruire sbarre solo vicino al suolo . Tuttavia, in circostanze sfavorevoli (forte sporco degli isolanti, nonché forte esposizione a neve e pioggia), lo sforzo di isolamento può essere maggiore.

La linea di ritorno avviene in modo parassitario tramite le rotaie di scorrimento. La nota eccezione è la metropolitana di Londra. I sistemi a tensione alternata possono essere utilizzati solo per l'alimentazione a due rotaie.

A causa delle correnti significativamente più elevate nelle linee ferroviarie a corrente continua (P = U · I), c'è una tendenza alla formazione di più scintille volanti e bruciature sulle superfici di contatto dei collettori di corrente, ma queste sono compensate dalla maggiore superficie di contatto su il pattino abrasivo.

Alcuni esempi di tensioni utilizzate sono:

• in Germania: 600 V sulla ferrovia suburbana Berlin-Lichterfelde-Ost dal 1903 al 1929, 750 V S-Bahn di Berlino dal 1924, 1200 V S-Bahn di Amburgo dal 1939
• in Francia dal 1925 al 1976: 1500 V Chambéry – Modane (Maurienne, accesso al tunnel del Moncenisio )
• Linea 4 della metropolitana di Guangzhou : 1500 V dal 1999, analoga alle S-Bahn tedesche, nessuna nevicata

Non sono noti nuovi sistemi con tensioni più elevate. Dopo l'introduzione degli inverter statici, non sono stati progettati nuovi sistemi di power rail con tensione continua.

L'alimentazione viene fornita dalla sbarra al veicolo tramite i cosiddetti pattini abrasivi , che sono fissati ai lati dei carrelli dei veicoli. In questo sistema, la corrente viene restituita tramite ruote e binari, come nel caso di altre ferrovie elettriche.

Sbarra fissata lateralmente e rivestita dal basso con una copertura protettiva gialla per la metropolitana di Praga - il supporto della sbarra corrisponde al tipo di costruzione Wannseebahn

Trasmissione dalla sbarra al veicolo

L'alimentazione dalla sbarra al veicolo avviene principalmente tramite contatti striscianti ;

• per sbarre laterali tramite i cosiddetti pattini abrasivi, che vengono fissati ai lati dei carrelli o alla carrozzeria dei veicoli
• con sbarre aeree montate tramite pantografo standard , che di solito vengono costruite principalmente per le linee aeree più comuni

La corrente viene generalmente restituita tramite le ruote metalliche e le rotaie. Fa eccezione, ad esempio, la metropolitana di Londra , nella cui rete una seconda rotaia conduttrice al centro del binario viene utilizzata come linea di ritorno per motivi elettrochimici.

distribuzione

Pantografi del treno della metropolitana di Monaco (prima generazione)

In Germania , le sbarre sono utilizzate nelle metropolitane (reali) gestite con corrente continua a Berlino , Amburgo , Monaco e Norimberga e nei treni S-Bahn di Berlino (750  V ) e Amburgo (1200 V). Anche la ferrovia sospesa di Wuppertal viene rifornita di energia tramite un binario elettrico.

Alcune metropolitane, come quelle di Londra e Milano , sono gestite con due rotaie conduttrici sul binario , una delle quali è posta al centro del binario tra le rotaie di scorrimento. Evitando in questo modo qualsiasi corrente vagante - corrosione nelle strutture metalliche sotterranee come le condutture.

Nel tunnel ferroviario a lunga percorrenza nord-sud di Berlino, nel tunnel cittadino di Lipsia , nel capolinea della S-Bahn dell'aeroporto di Dresda e anche in diverse sezioni del tunnel in Svizzera, al posto della classica linea aerea con filo di contatto , rotaie conduttrici per 15.000 volt la tensione alternata può essere trovata nel profilo completo -Tunnel. Nell'ambito della ristrutturazione e dell'adeguamento della sicurezza nel tunnel dell'Arlberg in Austria, nel 2010 sono state installate rotaie conduttrici aeree al posto di una classica linea aerea.

Nel sud dell'Inghilterra , molte rotte terrestri furono elettrificate con linee elettriche (660 V CC) dagli anni '30 in poi, poiché il profilo di sicurezza era troppo piccolo (soprattutto troppo basso) per consentire l'elettrificazione con linee aeree senza grandi modifiche. Anche le unità Eurostar hanno corso su queste rotte prima che l' High Speed ​​One fosse completato . Nel traffico locale qui vengono utilizzate solo più unità , alcune delle quali vengono utilizzate anche nel traffico a lunga distanza . Inoltre, le locomotive equipaggiate per il funzionamento tramite rotaie conduttrici vengono utilizzate anche nel trasporto a lunga distanza e di merci e integrate da locomotive diesel .

Ostacoli applicativi per le ferrovie a lunga percorrenza

Vista dettagliata della rotaia conduttrice della Stadtbahn di Vienna durante l'operazione di prova nel 1901 e nel 1902

Nel caso delle ferrovie a lunga percorrenza , le sbarre poste lateralmente o sotto non hanno prevalso su una vasta area, principalmente per motivi tecnici. I principali ostacoli sono:

• Le sbarre possono passare attraverso uno scambio sul lato di un binario di diramazione solo se
  • essere dipinto di lato (S-Bahn Amburgo) o
  • avere un busbar run-up (S-Bahn Berlino).

Negli altri casi, una sbarra rivestita dall'alto o dal basso deve sempre terminare davanti all'interruttore per poi proseguire dietro l'interruttore, l'alimentazione delle singole sezioni di sbarra avviene tramite cavi ad alta tensione e sezionatori. Le sbarre continue nella zona della linguetta degli scambi sono comunque un ostacolo alla manutenzione, che nel peggiore dei casi rende impossibile lavorare sul binario sbloccato e se possibile viene evitato.

• Senza interrompere l'alimentazione, le sezioni di scambio possono essere attraversate solo da più unità con un corrispondente numero di cursori e, almeno in parte, linee elettriche continue.
• Un'operazione ferroviaria con treni di vagoni trainati da locomotive senza pantografi aggiuntivi sui vagoni è tecnicamente possibile (ed è stata eseguita anche, ad esempio, nella metropolitana di Londra), ma sarebbe limitata alla guida in oscillazione senza motore a causa di spazi vuoti nelle sbarre agli scambi e qui soprattutto nei lunghi percorsi delle uscite della stazione perché qui le locomotive non possono essere temporaneamente alimentate con l'elettricità.
• Per una potenza maggiore su distanze maggiori, una tensione maggiore è più favorevole perché le correnti che fluiscono qui sono minori. Per questo le distanze tra le parti in tensione e quelle messe a terra devono essere maggiori.
• Con l'aumentare della distanza tra le sottostazioni e con l'aumentare del consumo di energia, le perdite di linea e le cadute di tensione dovute alla resistenza di linea diventano sempre più evidenti. Il modo migliore per risolvere questo problema è aumentare la tensione. Se la tensione è maggiore, tuttavia, aumenta anche la distanza di isolamento minima richiesta. I flashover sono possibili a un centimetro per kilovolt. Con un ulteriore margine di sicurezza, la posa senza profilo della sbarra sarebbe difficilmente possibile e anche i pantografi adeguatamente isolati sui veicoli, che sono anche a rischio di contaminazione in questo punto, sarebbero difficili da mantenere operativamente affidabili. Pertanto, la tensione massima utilizzabile per le sbarre conduttrici, circa 1500  V .
• Il rischio di scosse elettriche dovute ad avvicinamenti e contatti non consentiti (ad es. da parte di bambini, animali o anche adulti disattenti) è significativamente maggiore rispetto alle linee aeree. Per i nuovi impianti non sono più consentiti gli attraversamenti a livello del suolo con le strade attraverso le quali persone non autorizzate potrebbero raggiungere le linee elettriche. Tuttavia, ci sono ancora passaggi a livello con strade e percorsi sulle linee ferroviarie nel sud dell'Inghilterra e sui treni della S-Bahn ad Amburgo e Berlino.

Sbarra a corrente continua della S-Bahn di Berlino e linea aerea a corrente alternata sullo stesso binario nella stazione di Birkenwerder

In linea di principio, i binari ferroviari possono essere dotati contemporaneamente di linee aeree di contatto e sbarre. È stato il caso, ad esempio, della S-Bahn di Amburgo tra il 1940 e il 1955. Tra il 1967 e il 1978 anche la stazione di Parigi Saint-Lazare disponeva di binari con entrambi i sistemi (sbarre con corrente continua 750 V e linea aerea con tensione alternata 25 kV con 50 Hz). Un esempio attuale è la stazione di Birkenwerder (b Berlino) , sulla quale sia i binari della piattaforma che i tre binari di raccordo sono dotati sia di rotaie elettriche che di linee aeree. Tuttavia, possono verificarsi problemi con l'influenza reciproca dei circuiti finché almeno uno - come in Birkenwerder - non viene alimentato con un'alimentazione isolata elettricamente. A causa della caduta di tensione lungo le rotaie, la corrente continua può fluire dal sistema di sbarre attraverso gli avvolgimenti del trasformatore a bassa resistenza delle locomotive e delle sottostazioni nel sistema di catenaria (raramente il contrario). Se uno di questi sistemi è in corrente continua ed uno è in corrente alternata , una indesiderata polarizzazione in corrente continua dei trasformatori può verificarsi sia nei veicoli di trazione a tensione alternata che nelle sottostazioni dell'impianto a tensione alternata.

Per questo motivo la doppia elettrificazione con catenaria e sbarra è prevista solo se ciò si rendesse necessario per motivi economici o operativi. (Esempio Birkenwerder: necessario portare i treni suburbani del "traffico Sputnik" con locomotive da 15 kV alla piattaforma della S-Bahn a corrente continua da 750 V allo scopo di un importante punto di trasferimento. Non è stato possibile costruire una seconda piattaforma di separazione per ragioni di spazio).

La metropolitana di Londra utilizza speciali binari di ritorno. Dovrebbero mantenere la corrente di ritorno lontano dai segmenti di ghisa delle gallerie. Nella rete ferroviaria a lunga percorrenza, le linee di ritorno sono collegate ai binari. Tuttavia, la linea speciale di ritorno è utilizzata solo nella rete ferroviaria a lunga percorrenza dove circolano anche i treni della metropolitana. Esempi sono lo svincolo Gunnersbury - Richmond, condiviso dalla District Line , e Queens Park - Harrow & Wealdstone della Watford DC Line .

La fornitura di linee aeree e sbarre con lo stesso tipo di corrente dei primi tempi in parti della rete metropolitana di Parigi o nelle stazioni della tratta Maurienne Culoz – Modane è relativamente priva di problemi. La linea B della metropolitana di Buenos Aires è stata dotata solo di rotaie conduttrici aeree oltre a quelle laterali dopo il 2000 a causa dell'uso di auto di diversa provenienza.

Altre applicazioni tecniche

L'uso delle sbarre non è limitato alle sole ferrovie. Anche i carriponte e i loro carrelli, nonché i sistemi di laboratorio e officina con utenze semimobili per corrente alternata o trifase sono forniti con binari di alimentazione. Le carrozze di un treno fantasma corrono guidate da un binario fortemente curvo, sul quale sono presenti sbarre laterali o adiacenti al pavimento, che sono alimentate con bassissima tensione di protezione . Sull'ovale di un kartodromo elettrico, piastre di ferro disposte a listelli, collegate ai due poli dell'alimentazione, consentono di guidare con una scelta di corsia abbastanza libera, purché la vettura non sia di traverso. Il paraurti viaggio in macchina può essere guidata avanti e indietro, perché rotola su una piastra di acciaio continua ea elastici macina staffa metallica sotto un filo di guida maglia come secondo polo della tensione di alimentazione.

Barra di alimentazione 230 volt monofase per illuminazione

Un'altra applicazione è la tecnologia dell'illuminazione con fari mobili, ad es. B. in vetrine, dal 1975 anche per la zona giorno. Questi binari sono montati a soffitto, parete, pavimento o in vetrine e hanno fino a quattro binari in rame argentato o nichelato isolati nel profilo di alluminio collegati al conduttore di protezione e sicuri al tatto, che alimentano le luci commutabili tramite un massimo di tre circuiti elettrici e quindi fornire effetti luminosi o abilitare l'illuminazione notturna.

Ai fini della tecnologia di trasporto, le sbarre sono spesso progettate come rotaie conduttrici multipolari in sistemi portanti in plastica con conduttori in rame o come sistemi multipolari disposti in parallelo con singole rotaie in una combinazione plastica-rame.

I cannoni a rotaia (in fase sperimentale) sono basati su una coppia di binari di alimentazione.

Rotaie elettriche su modellismo ferroviario

L' industria del modellismo ferroviario non produce rail di potenza funzionanti prototipici da parte sua a causa degli elevati costi di installazione. Come gli altri veicoli, anche i modelli di veicoli corrispondenti vengono forniti di elettricità tramite i due binari di scorrimento. Per la replica delle linee ferroviarie, i cui prototipi sono provvisti di rotaie conduttrici, sono disponibili in kit i manichini.

Una rotaia centrale elettricamente isolata per l'alimentazione, d'altra parte, era molto diffusa nei primi giorni dei modellini ferroviari elettrici. Tutti i binari elettrici in banda stagnata erano dotati di binari centrali. Fu solo dopo la fine della seconda guerra mondiale che apparvero i primi modellini di ferrovie con un sistema a due binari e due binari . Il sistema Trix Express con il binario centrale isolato elettricamente era ancora in produzione fino al 1997 (pochi anni dopo l'acquisizione da parte di Märklin), ma sta riscuotendo una crescente popolarità tra i collezionisti e gli amici dei modellini ferroviari storici. Già nel 1953 Märklin aveva sostituito la precedente terza "rotaia intermedia" con i cosiddetti contatti puntuali : si tratta di denti in lamiera che sporgono attraverso i fori nelle traversine della rotaia conduttrice, che scorre nascosta sotto la struttura del binario, e sono spazzolati da un cursore sospeso tra le ruote della locomotiva per raccogliere la corrente. Questo sistema è ancora in uso oggi.

Anche Lego fece funzionare a 12V nelle prime ferrovie una sbarra collettrice al centro tra le rotaie di corsa. La corrente è stata trasferita al motore tramite contatti striscianti. Poiché i binari stessi non erano conduttivi, dovevano essere eseguite due stringhe di sbarre parallele, il che significava che i sistemi di binari non potevano avere circuiti di inversione che riconducessero allo stesso binario.

Modello elettrico tracce di auto da corsa , solo due corsie per la stanza dei bambini o più corsie in sale slot car, il potere di piombo rotaie accanto agli alloggiamenti delle tracce.

Uso metaforico

Nella politica degli Stati Uniti, il termine "terzo binario" è usato per denotare un argomento tabù o una questione che un politico dovrebbe non toccare.

link internet

Evidenze individuali