New York, New Haven ve Hartford Demiryollarının Elektrifikasyonu - Electrification of the New York, New Haven, and Hartford Railroad
 | Bu makale için ek alıntılara ihtiyaç var doğrulama. (2014 Eylül) (Bu şablon mesajını nasıl ve ne zaman kaldıracağınızı öğrenin) |
New York, New Haven ve Hartford Demiryolu öncülük etti elektrifikasyon yüksek voltaj, alternatif akım, tek fazlı ana hat demiryollarının havai katener. Ana hattını aralarında elektriklendirdi Stamford, Connecticut, ve Woodlawn, New York, 1907'de ve elektrifikasyonu New Haven, Connecticut, 1914'te. Tek fazlı AC demiryolu elektrifikasyonu sıradan hale gelirken, Yeni Haven'in sistemi inşaat sırasında emsalsizdi. Bu elektrifikasyonun önemi, 1982 yılında Ulusal Tarihi Mühendislik Dönüm Noktası olarak atanması ile tanınmıştır. Amerikan Makine Mühendisleri Derneği (ASME).
İlk Elektrifikasyon Deneyleri
New Haven, ana hat üstü elektrifikasyonundan önceki on yılda düşük voltajlı DC elektrifikasyonu ile birkaç deney denedi. Bunlar dahil:
- 1895 arasındaki 6.8 mil (11 km) hattın elektrifikasyonu Nantasket Kavşağı ve 600-700 Vdc'de tepe bakır kontak teli kullanan Pemberton, Massachusetts.
- Bu hat, ek bir 3,4 mil (5,5 km) uzatıldı. Doğu Weymouth 1896 civarı.
- Arasında üçüncü demiryolu elektrifikasyonu Hartford, Yeni Britanya, ve Berlin, 1896'da toplam 12 mil (20 km). Bu üçüncü raylı sistem benzersizdi; ters bir V'den (açı ) enine kesit rayı, üzerine monte edilmiş Çapraz bağlar arasında çalışan raylar ve tamamen açığa çıktı.
Üçüncü raylı sistem, şaşırtıcı olmayan bir şekilde bir dizi kazaya neden oldu. Aynı zamanda bir kararname ile sonuçlandı. Connecticut Yüksek Mahkemesi 13 Haziran 1906'da eyalet içinde üçüncü demiryolu elektrifikasyonunun kullanılmasını yasakladı.[1] New Haven, bu kararla ana hat elektrifikasyon sistemini baş üstü katener kullanarak tasarlamaya zorlandı.
İlk tasarımda voltaj ve frekansın birkaç farklı sistem kombinasyonu dikkate alınmıştır. İlgili nispeten büyük mesafeler nedeniyle, alternatif akım kullanılarak yüksek voltajlarda iletim kaçınılmaz olarak kabul edildi. Ticari DC hizmetlerine ve kentsel demiryollarına benzer bir mimari, yüksek gerilim iletim hatları, döner dönüştürücüler ve üstten DC katener kullanılarak düşünülmüştür. Zamanın çalışmaları, bu mimari için yalnızca yüzde 75 elektrik verimliliği varsaydı.
Jeneratörlerin şu anda güvenilir bir şekilde tasarlanabileceği en yüksek voltaj yaklaşık 22 kV idi. 22 kV iletim hatları, katener voltajını 3 ile 6 kV arasına düşürmek için trafo merkezleri ve motorlardaki transformatörleri çekiş motorlarının gerektirdiği 560 V'a kadar kullanan bir ara tasarım düşünülmüştür.[1] Demiryolu, ara ikame ihmal edilirse ve lokomotifler 11 kV civarında hat voltajı alırsa önemli sermaye maliyetinden tasarruf edebileceğini fark etti.
Orijinal 1907 doğrudan beslemeli mimari
Yeni Haven'in elektrifikasyonu türünün ilk örneğiydi; daha önce hiçbir demiryolunun, bir buharlı demiryolu üzerinde yüksek voltaj dağıtım sistemini kullanma konusunda pratik deneyimi yoktu. Sistemin nihai özelliklerinin çoğu, 1907'deki elektrik teknolojisinin durumuna dayanan eğitimli tasarım kararlarının sonucuydu.
Teklifler şuradan alındı Genel elektrik (GE) ve Westinghouse. Her iki şirket de çeşitli AC ve DC planları sunsa da GE, DC elektrifikasyonunu tercih etti. Ancak New Haven, 11 kV, 25 Hz'de tek fazlı AC'yi seçti. Westinghouse tarafından önerildiği gibi, 1895'ten beri demiryollarının AC elektrifikasyonunu araştıran ve Baldwin sağlanan Baldwin-Westinghouse lokomotifleri.[2] Daha sonra GE de bazı lokomotifler tedarik etti.
Voltaj
Tasarımcılar, sistemin iletim segmenti için 3-6 kV, 11 kV ve 22 kV dahil olmak üzere çeşitli voltajları değerlendirdiler. Sonuçta, iletim ve katener sistemleri, jeneratörün çıkışından katenerden lokomotif pantografa kadar aynı voltajı kullanan transformatörsüz bir sistemde birleştirildi. Direkt olarak 1907 jeneratörlerinin çıkışından elde edilebilecek en yüksek gerilim 11 kV olduğundan, sistemin iletim ve katener gerilimi olarak 11 kV seçilmiştir.
Sıklık
New Haven, elektrifikasyonlarında kullanılmak üzere iki farklı çalışma frekansını değerlendirdi: 15 Hz ve 25 Hz. 15 Hz'lik daha düşük frekans, azaltılmış motor boyutu, daha düşük endüktif kayıplar ve daha yüksek bir motor güç faktörü sağladı. 25 Hz, 1907'de zaten ticari bir standart haline gelmişti ve demiryolu zaten 25 Hz'de bir dizi tramvay güç ünitesini işletiyordu ve dükkanlarının çoğunu 25 Hz motorlarla donatmıştı. 15 Hz'lik seçim, demiryolu tarafından sistemin ticari değerini sınırlandıracak bir 'ölçü kırılması' olarak görüldü. Bu nedenle demiryolu, mühendislik açısından daha cazip olsa da 25 Hz standardını seçti. Birçok Avrupa demiryolunun 16,7 Hz çekiş gücü frekansı üzerinde standardize edildiğini unutmayın.
Katener
New Haven'ın katener sistemini tasarlarken izleyeceği bir emsal yoktu. Baş üstü katener, birkaç tanesi dışında daha önce el arabalarının alanıydı. üç faz Avrupa'da demiryolları. Havai kontak sistemi ile yüksek hızlı demiryollarının işletilmesi konusunda daha önce hiçbir deneyim mevcut değildi. New Haven tarafından tasarlanan katener, benzersiz, nispeten sert bir üçgen kesitti.
Orijinal elektriklendirmede kullanılan katenerin üçgen kesiti yalnızca başka bir demiryolu tarafından tekrarlandı. Londra, Brighton ve South Coast Demiryolu 1909'dan 1929'a kadar benzer bir üçgen katener kullandı.[3] Yeni Haven'in 1914 uzantıları, üçgen katener tasarımından vazgeçti.
Katener destek aralığı, 300 fit (91 m) olarak ayarlandı. Bu, orijinal sistemin Woodlawn ve Stamford'daki terminalleri arasındaki en dar eğri olan 3 derecelik bir kavis yarıçapı ile yolun merkezinden 8,5 inç (220 mm) dahilinde düz çizgi sapmasını tutmaya dayanıyordu.
Jeneratörler
Jeneratörler Cos Cob Güç İstasyonu doğrudan katener için tek fazlı güç sağlamak üzere tasarlanmıştır. Ayrıca hatlar boyunca kullanılmak üzere New Haven'a üç fazlı güç sağlamaları gerekiyordu.[4] ve New York Merkez 's (NYC) Port Morris New Haven trenlerinin NYC'nin üçüncü demiryolu tedarik hattında tükettiği güç için NYC'yi telafi etmek için üretim istasyonu Büyük merkez terminali.[1] Cos Cob jeneratörleri üç fazlı makinelerdi, ancak aynı anda hem üç fazlı hem de tek fazlı güç sağlamak için kablolandı.
Revize edilmiş 1914 ototransformer mimarisi
Demiryolu, 1907 elektrifikasyonunu oldukça başarılı bulsa da, iki sorun, iletim sisteminin nihai olarak yeniden tasarlanmasını gerektiriyordu. İlki, çekiş gücü sistemindeki yüksek akımların neden olduğu bitişik, paralel telgraf ve telefon tellerinde oluşan elektromanyetik girişimdi.
İkincisi, sistemin coğrafi büyümesi ve gelişen elektrik teknolojisinin daha yüksek iletim voltajlarına ihtiyaç duymasıydı. Demiryolu, tüm sistemin çalışma voltajını basitçe yükseltebilirdi, ancak bu, tüm katener izolatörlerinin daha yüksek bir potansiyele dayanacak şekilde yükseltilmesini ve tüm lokomotif yüksek voltaj ekipmanının değiştirilmesini gerektirecekti. Ve ilk elektrifikasyondan bu yana geçen yedi yıl içinde daha yüksek iletim voltajları yaygın hale gelirken, jeneratörler hala ekonomi tarafından yaklaşık 11 kV maksimum çıkış voltajıyla sınırlıydı.
Birkaç yıllık çalışmadan sonra demiryolunun belirlediği çözüm, dengeli bir ototransformatör sistemi.
Ön çalışmalar önceki 18 ayı almış olsa da, demiryolu dört saat içinde iletim sistemi mimarilerini değiştirdi. 25 Ocak 1914 Pazar günü, demiryolu tüm güç sistemini saat 2'de kapattı. Sistemdeki işçi çeteleri, önümüzdeki 70 dakika içinde iletim hatlarını yeniden yapılandırdı. Sistem başlangıcı başladı ve sabah 5: 30'da elektrikli trenler, yeni, ototransformatörle beslenen sistem üzerinde çalışıyordu.[5]
Merkezler
| Trafo Merkezi No. | Katener Köprüsü No. | İsim | İnşa edilmiş | Koordinatlar | Yorumlar |
|---|---|---|---|---|---|
| New Haven Hattı | |||||
| 1114 | Cedar Hill | ||||
| 1104 | Değirmen Nehri (Bölüm Kırılması) | ||||
| 1060 | Cedar St. | 41 ° 17′37″ K 72 ° 55′50 ″ B / 41,2937 ° K 72,9305 ° B | |||
| 962 | Woodmont | ||||
| 863 | Devon | ||||
| 814 | Bishop Ave | ||||
| 736 | Burr Yolu | ||||
| 633 | Green Çiftlikleri | ||||
| 524 | Güney Norwalk | ||||
| 465 | Darien | 41 ° 04′38 ″ N 73 ° 28′07 ″ B / 41.0773 ° K 73.4686 ° B | |||
| 374 | Stamford | ||||
| 296 | Greenwich | ||||
| 245 | Port Chester | 41 ° 00′19 ″ N 73 ° 39′21″ B / 41.0053 ° K 73.6559 ° B | |||
| 193 | Çavdar | ||||
| 126 | Mamaroneck | 40 ° 56′48″ K 73 ° 44′41″ B / 40.9467 ° K 73.7446 ° B | |||
| SS22 | 72 | Yeni Rochelle | 1914 | 40 ° 54′46″ K 73 ° 46′57 ″ B / 40.9127 ° K 73.7826 ° B | 60 Hz'ye çevrildi c. 1986 |
| 0 | Woodlawn | ||||
| Harlem Nehri ve Port Chester Şubesi | |||||
| ATK 47 | 211H | Amtrak Yeni Rochelle | 1987 | 40 ° 54′25″ K 73 ° 47′24″ B / 40.9069 ° K 73.7900 ° B | |
| SS14 | 149H | Baychester / Pelham Köprüsü | 1914–1987 | ||
| SS12 | 139H | Westchester / Pelham Paralel | 1914–1987 | 40 ° 49′00″ K 73 ° 53′36″ B / 40.8167 ° K 73.8933 ° B | |
| ATK 46 | Amtrak Van Nest | 1987 | 40 ° 50′31″ K 73 ° 51′48″ B / 40,8420 ° K 73,8633 ° B | ||
| SS8 | 84H | West Farms Kavşağı | 1914-1987. | 40 ° 50′05″ K 73 ° 52′46″ B / 40.8347 ° K 73.8794 ° B | Tedarik edilen Sherman Creek; daha sonra Con Ed Hell Gate GS'den.[7] Trafo merkezi ve bitişiğindeki yolcu istasyonu yıkıldı; bir haciz alanı siteyi işgal etmektedir. |
| SS4 | 58H | Meşe Noktası | 1914–1987 | 40 ° 48′27″ K 73 ° 54′18″ B / 40.8075 ° K 73.9049 ° B | |
| SS3 | 42H | Bungay St | 1914?-1987 | NYC'nin Port Morris GS'sine NH 3ph gücü sağlandı[8] NYC DC hatlarındaki NH tüketimini telafi etmek için. | |
| SS1 | 2H | Harlem Nehri | 1914-19?? | ||
| New York, Westchester ve Boston Demiryolu | |||||
| Columbus Ave Mt Vernon | |||||
| Beyaz ovalar | |||||
| New York Bağlantılı Demiryolu | |||||
| ATK 45 | C68 | Bowery Körfezi | 1918 | 40 ° 45′51″ K 73 ° 54′19″ B / 40.7643 ° K 73.9054 ° B | |
| Long Island Demiryolu Yolu Bay Ridge Şubesi | |||||
| 55 | Taze Gölet | 1927-19?? | |||
| 2 Doğu New York (FC) | 1927-19?? | Tek fazı PT & T / LIRR'nin 3 faz 25 Hz'e / den bağlar. | |||
| 54 | Doğu New York Swg. | 1927-19?? | |||
| 53 | New Lots Ave | 1927-19?? | |||
| 52 | Manhattan Sahili | 1927-19?? | |||
| 51 | 4th Ave Bay Ridge | 1927-19?? | |||
Cehennem Kapısı Hattı
Yeni Haven'in sistemi, Cehennem Kapısı Köprüsü için New York Bağlantılı Demiryolu Hattın yapımı üzerine. Elektrifikasyon sistemi, Yeni Haven'in revize edilmiş 11/22 kV ototransformatör mimarisinin bir uzantısıydı. Orijinal elektrifikasyon, Yeni Haven'in ana hattından Cehennem Kapısı Köprüsü üzerinden Bay Ridge avlusuna kadar uzanıyordu. Bowery Bay Junction'ın güneyindeki hat 1950'lerde elektriksiz kaldı. New Rochelle ve New Rochelle arasındaki çizgi Harold Interlocking transfer edildi Amtrak 1976'da feshedildiğinde Penn Central. Elektrifikasyon sistemi, 1987'de 60 Hz işlemine dönüştürülene kadar eski New Haven sisteminin bir parçası olarak kontrol edilmeye devam edildi.
New Haven ana hattı Metro-North tarafından 60 Hz işletimine dönüştürüldüğünde, Amtrak Hell Gate hattı da dönüştürüldü, ancak Van Nest trafo merkezinden beslenen izole bir sistem olarak. Katener sisteminin kontrolü, Cos Cob'dan, New York Penn İstasyonu. Dönüşüm, PRR dönemi elektrifikasyonu, 45-47 Amtrak trafo merkezi numaraları, PRR numaralandırma şemasının geri kalanıyla tutarlılık için atandı.
Ayrıca bakınız
- Amtrak'ın 25 Hz Çekiş Gücü Sistemi PRR tarafından New Haven'dan yaklaşık yirmi yıl sonra inşa edildi
- Amtrak'ın 60 Hz Çekiş Gücü Sistemi New Haven'ın doğusundaki Amtrak sistemi.
- Baldwin-Westinghouse elektrikli lokomotifler
- Metro-Kuzey Demiryolu Sistemi 1983'te Conrail'den devraldı ve bu da 1976'da iflas etmiş Penn Central'dan aldı.
- Havai hatlar
- Amerika Birleşik Devletleri'nde demiryolu elektrifikasyonu
- Demiryolu elektrifikasyon sistemi
- SEPTA'nın 25 Hz Çekiş Gücü Sistemi Başka bir 1930'lar dönemi elektrifikasyonu
Dipnotlar
- ^ a b c McHenry (1907).
- ^ William D. Middleton (1974). Buharlı demiryolları elektriklendiğinde. s. 76. ISBN 0-89024-028-0.
- ^ Savchak (1990).
- ^ Westinghouse figürü 19, South Norwalk, Stamford, Greenwich, Port Chester, Van Nest Mağazaları ve Oak Point Float Bridge'deki üç fazlı trafo merkezlerini göstermektedir.
- ^ Arthur (1914).
- ^ Westinghouse Publication 1968'den Şekil 21'e göre.
- ^ Cehennem Kapısı Oluşturma İstasyonu buradaydı: 40 ° 47′55″ K 73 ° 54′34 ″ B / 40.7987 ° K 73.9095 ° B
- ^ New York Central'ın Port Morris Üretim İstasyonu buradaydı: 40 ° 48′17 ″ K 73 ° 54′08″ B / 40.8048 ° K 73.9021 ° B
Referanslar
Yayın tarihine göre sıralanmıştır.
Elektrik Çekişiyle Erken Deneyler
- Heft, N.H. (Haziran 1897). "New York, New Haven ve Hartford Sisteminde Elektrikli Demiryolu". Sokak Demiryolu Dergisi. 13 (6): 329–339. Alındı 13 Temmuz 2011.
- Burch Edward P. (1911). Demiryolu Trenleri için Elektrikli Çekiş. New York: McGraw-Hill Kitap Şirketi. s. 27. Alındı 13 Temmuz 2011.
1907 Elektrifikasyon
- Lamme, B.G. (Mart 1906). "Ağır Demiryolu Hizmeti için Alternatif Akım Elektrik Sistemleri". Demiryolu Çağı. 41: 583–590. Alındı 15 Şubat 2011.
- McHenry, E.H (Ağustos 1907). "New York, New Haven ve Hartford'un Elektrifikasyonu". Demiryolu Gazetesi. 43: 177–184. Alındı 15 Aralık 2011.CS1 bakimi: ref = harv (bağlantı). Tasarım süreci, katener inşaatı sırasında alınan kararlar tartışıldı.
1914 Autotransformer Yükseltmesi
- "New York, New Haven ve Hartford Demiryolu Elektrifikasyonu" Westinghouse Electric & Manufacturing Company Özel Yayını 1698, Haziran 1914. İki çizim mevcuttur İşte.
- Arthur, W. (1914). "New Haven, Elektrikle Çalışma Yöntemini İyileştiriyor". Demiryolu Çağı Gazetesi. 56: 988–989. Alındı 15 Şubat 2011.CS1 bakimi: ref = harv (bağlantı)
- "New Haven Demiryolunun Güç Hatlarından Gelen Endüktif Parazitin Azaltılması". Electric Railway Journal. 43 (18): 960–966. 2 Mayıs 1914. Alındı 15 Şubat 2011.
- "Tek Fazlı Demiryolundan İndüksiyonu En Aza İndirmek". Elektrik Dünyası. 63 (18): 984–986. 2 Mayıs 1914. Alındı 7 Nisan 2011.
- Austin, Edwin (1915). Tek fazlı Elektrikli Demiryolları. New York: D. Van Nostrand. pp.252 –269. Alındı 16 Şubat 2011.
- "New Haven için Satın Alınan Güç". Electric Railway Journal. 46 (25): 1200–1204. 18 Aralık 1915. Alındı 14 Aralık 2011.
- "Üç Fazlı Ünitelerden Ağır Tek Fazlı Yükün Beslenmesi". Elektrik Dünyası. 66 (24): 1300–1302. 1915. Alındı 14 Şubat, 2011.. Öncelikle Sherman Creek Generating Station'daki türbin jeneratör ayrıntılarına odaklandı.
- "New Haven Demiryolunun West Farms Trafo Merkezi". Elektrik Dünyası. 66 (24): 1365–1367. 1915. Alındı 14 Şubat, 2011.. Jeneratör, transformatör ve ara bağlantı düzenlemesinin bir şematiğini içerir.
- Torchio, P. (1916). "Merkezi İstasyonlardan Tek Fazlı Yük Temini". Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsünün İşlemleri. 35 (2): 1293–1313. doi:10.1109 / T-AIEE.1916.4765431. ISSN 0096-3860.CS1 bakimi: ref = harv (bağlantı) West Farms'taki ticari kamu elektrik santrallerinden tedarik edilen New Haven Trafo Merkezi'nin tartışılması.
Sonraki Makaleler
- Morton, R.B. (Ekim 1928). "Elektrikli Demiryolları için Besleyiciler ve Ekipman Düzenlemeleri". Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsünün İşlemleri. 47 (4): 1297–1301. doi:10.1109 / T-AIEE.1928.5055139. ISSN 0096-3860.NY Connecting RR sistemi ile birlikte hem orijinal hem de 1930'ların eski PRR elektrifikasyon sistemlerini anlatır.
- Savchak, M.W. (Nisan 1990). New Haven hattı katener değişimi. 1990 ASME / IEEE Ortak Demiryolu Konferansında Sunulan Teknik Makaleler. s. 91–94. doi:10.1109 / RRCON.1990.171665.CS1 bakimi: ref = harv (bağlantı) Eşsiz New Haven katener tasarımının bazı ayrıntılarını ve katener köprüsü aralığının neden olduğu değiştirilmesiyle ilgili kısıtlamaları tartışıyor.
- Friedlander Gordon D. (Temmuz 1968). "Demiryolu elektrifikasyonu: Birleşik Devletler'deki sistemlerin geçmişi, bugünü ve geleceği". IEEE Spektrumu. 5 (7): 50–65. doi:10.1109 / MSPEC.1968.5214536. ISSN 0018-9235.
- "New York, New Haven ve Hartford Demiryolu 1907'nin Alternatif Akım Elektrifikasyonu - Ulusal Tarihi Bir Mühendislik Dönüm Noktası" (PDF). Amerikan Makine Mühendisleri Derneği ve Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü. 1982. Arşivlenen orijinal (PDF) 2007-08-03 tarihinde. Alındı 28 Nisan 2011.
- Middleton, William D. (1974). Buharlı demiryolları elektriklendiğinde. s. 76–80. ISBN 0-8902-4028-0.