Strömskenor vs kontaktledning

[rene]

Hej,
Jag är ny här, så jag vet inte om det är rätt ställe att fråga, men jag hoppas så.

Min undran är varför strömskenor används till tunnelbanan och inte vanliga luftburna kontaktledningar?
Säkerhetsmässigt verkar inte strömskenorna vara någon höjdare. Det händer ju då och då att folk trillar ner på spåret..
Sen har man ju haft problemet med isbildning också.

Den enda fördelen jag kan se är att man kan göra tunnlarna lite lägre.
Finns det andra tekniska fördelar? Någon som vet?

[leifd]

Det borde gå att transportera betydligt större strömar i en strömskena, vilket kan vara bra om man har stora tunga tåg och låg spänning.

Problemet med isbeläggning förekommer dessutom också på kontaktledning.

Detta var mina två synpunkter, andra har säkert fler.....

//Leif D

[TimK]

Jag har för mig att jag tidigare har läst, att när man i början planerade Stockholms tunnelbana så planerade man för sexvagnståg och räknade med att använda kontaktledning.

När man senare kom fram till att åttavagnståg skulle behövas i tunnelbanan räknade man också ut att man då inte skulle kunna få ut tillräckligt med ström från en kontaktledning för att köra så långa tåg, och att man då fattade beslutet att gå över till strömskena.

Rätta mig gärna om jag inte har fel....

Mvh Tim

[Gunnar Eriksson]

Huvudskälet till att världens tunnelbanor ofta utförs med strömskena, är att anläggningskostnaderna minskar eftersom man kan göra tunneln något mindre. Den görs i många fall cirkulär vilket är viktigt för hållfastheten när man bygger i lerig mark (en cirkulär tunnel är starkare än en oval, och ännu mer än en fyrkantig). "The Tube" i London är ett exempel på det.

Tunneln under södermalm byggdes ursprungligen för spårvagnar med takströmavtagare. Dimensionerande för både bredd och höjd för "det fria rummet" inom vilket vagnarna måste hålla sig inom (vilket ändrades något när C20-vagnarna kom, som är lite rundare om midjan) var framförallt de dimensioner man valt för det undre planet i S:t Eriks-bron där tunnelbanan går (som byggdes innan tunnelbanan, men planerades att inrymma en sådan).

Hälsningar

GE

[Per Lind]

Hejsan,
En annan tungt vägande orsak är väl hållbarheten?
På SSS-resan till Danmark i advent fick vi en bra förklaring av Cristian om varför Köbenhavn använder räls i luftledningen istället för tråd.
En tråd är lätt att köra av och reparationsmöjligheterna på en sträcka med hög trafiktäthet kan vara mycket svåra och stoppa trafiken i många timmar. Med skena är risken nästan obefintlig för sådana fel.
Hälsningar
-Per

[Roger S]

Hej,
Jag är ny här, så jag vet inte om det är rätt ställe att fråga, men jag hoppas så.

Min undran är varför strömskenor används till tunnelbanan och inte vanliga luftburna kontaktledningar?
Säkerhetsmässigt verkar inte strömskenorna vara någon höjdare. Det händer ju då och då att folk trillar ner på spåret..
Sen har man ju haft problemet med isbildning också.

Den enda fördelen jag kan se är att man kan göra tunnlarna lite lägre.
Finns det andra tekniska fördelar? Någon som vet?

De fleste T-banesystemer har spenning på 750V likestrøm. Jernbanen i Norge og Sverige har 16000 volt i kontaktledningen. I teorien er det slik at Spenning*Strøm=Effekt. Det vil med andre ord si at det går mindre strøm hos jernbanen enn et tilsvarende tog ville brukt på T-banens 750V.

Desto mer strøm man skal gi, desto større må profilet på kontaktledningen eller strømskinna være. Det blir på samme måten som en vannslange. Har du en liten, tynn vannslange, får du ikke mye vann ut. Har du derimot er vannslange av litt større dimensjoner, kan du få store mengder vann ut.

Her i Oslo har trikken 750V spenning, og man kan trekke ned ca. 2000 ampère før strømmen går. Tilsammen gir dette 1500 kW. Hvis man skulle ha ut like stor effekt fra jernbanens kontaktledning, hadde vi bare trengt 93,8 ampère.

Et T-banetog består som oftest av mange vogner, og det blir store strømmer når man har 750V. Skulle man hatt et kontaktledningsnett, ville dette ha blitt veldig omfattende. I tillegg til at hele banesystemet hadde blitt mye mer sårbart. Seks strømavtagere på rekke og rad som presser opp mot ledningen kan bli litt i meste laget. Og går det for mye strøm gjennom ledningen kan den smelte!

Det er forskjeller på strømskinnene og. Her i Oslo har vi underkontakt. Siden og toppen av strømskinna er isolert, og skal ikke være farlig å berøre der. I Stockholm har man overkontakt, med en liten treplanke som skal "hindre" noen i å komme nær spenningsførende skinner. Pass labbene! Ikke lek med strømskinna....

[Bobjörk]

Jag har för mig att jag tidigare har läst, att när man i början planerade Stockholms tunnelbana så planerade man för sexvagnståg och räknade med att använda kontaktledning.

När man senare kom fram till att åttavagnståg skulle behövas i tunnelbanan räknade man också ut att man då inte skulle kunna få ut tillräckligt med ström från en kontaktledning för att köra så långa tåg, och att man då fattade beslutet att gå över till strömskena.

Rätta mig gärna om jag inte har fel....

Mvh Tim

Du har nog rätt.
Fast det hade nog blivit problem även med endast se vagnar och kontaktledning...
Se bara på Saltsjöbanan. Den klarar inte av att två sexvagnarståg drar på fullt samtidigt mellan Saltsjö-Duvnäs och Storängen. Sen är et lite andra ställen som inte ens gillar 1 sexvagnståg. Som Saltsjöbade t.ex.
Går det att köra med 8 vagnar då? Ja, men då får en enhet ha strömavtagaren nere.

[Yngve]

Seks strømavtagere på rekke og rad som presser opp mot ledningen kan bli litt i meste laget.

Liten kommentar til det Roger skriver: Kjøreledningsnettet på Oslo's vestlige baner er ikke særlig glad i to takstrømavtakere hvis de kommer for tett etter hveradre. Dette har blitt prøvd et par ganger ved buksering, og medfører som regel at ett eller annet havarer. Dette gir en liten utfordring ved kobling av 3-vogntog da vognenes A-ende ikke kan kobles mot hverandre.

På Oslo's sporvognnetter imidlertid dette ikke noe problem, jfr hekk-kobling av M25/S83.


Y

[Gäst]

Det tyngsta skälet för att använda strömskena istället för kontaktledning (och 700 volt istället för ex 16000) är att man slipper transformatorer i vagnarna. Man kan mycket smidigt mata banmotorerna direkt med 700 volt. En transformator är en skrymmande historia och att få plats med en sådan i varje tunnelvagn hade varit svårt. Det enda alternativet hade i så fall att ha permanentkopplade vagnar med transformator i bara en.
Dyrt hade det i vilket fall som helst blivit.

/Manne

[Yngve]

Man kan mycket smidigt mata banmotorerna direkt med 700 volt. En transformator är en skrymmande historia och att få plats med en sådan i varje tunnelvagn hade varit svårt. Det enda alternativet hade i så fall att ha permanentkopplade vagnar med transformator i bara en.

/Manne

Med dagens teknologi hadde dette ikke vært noe problem, jfr f.eks Karlsruhe, Saarbrücken m.m. Imidlertid var ikke denne teknologien tilgjengelig på 50- og 60-tallet når tunnelbanan byggdes.

Tidlige t-banetunneler ble gjerne gravd ned ovenfra ved at man gravde opp hele gata, lagde tunnelen og la gata oppå igjen etterpå, slik som f.eks Kleinprofil i Berlin og de eldste strekningene i London. Da var det helt sikkert viktig å spare den ekstra meteren tunnelhøyde som takstrømavtakeren utgjør.

Oslo første Undergrunnsbane ble bygd i 1928 med "kjøreledningsdrift", dvs det satt en strømskinne i taket og ikke tråd, men det er en annen historie. Den gangen gikk det bare korte tog her, så strømforbruket var ikke kritisk.

Forøvrig er Földalatti'n i Budapest en intressant skapning når det gjelder tunnelprofil og tak-strømavtager. Her kan man snakke om Lavgulvsvogner med hengende buk ca 100 år før M31!

Kjøreledning og > 6-vognstog stiller ganske store utfordringer til ledningsopphenget. Tenk hvilken belastning det blir når 6-8 takstrømavtagere spretter usynkront bortover ledningen i 60-90km/t.


Y

[Ulrik Berggren]

Kjøreledning og > 6-vognstog stiller ganske store utfordringer til ledningsopphenget. Tenk hvilken belastnimg det blir når 6-8 takstrømavtagere spretter usynkromt bortover ledningen i 60-90km/t.


Y

Det var ett evigt tjat om mångvagnarståg och kontaktledning...
Det är väl inte antalet vagnar med strömavtgagare som avgör till strömskenans fördel? Annars skulle väl pendeln här i Stockholm har strömskena?

[Gäst]

Faktum är att man i städer med mycket tät pendeltågstrafik, ex London och New York, faktiskt kör på strömskena. Vilka skälen är vet jag dock inte...

Det är naturligtvis inte antalet vagnar som ger gränsen för vad kontaktledningen kan ge utan den uttagna effekten. Ett C20-tåg drar ca 3000 kW. Jag kan inte siffran, men gissar att ett multipelkopplat malmtåg drar betydligt mer utan att bränna kontaktledningen.

/Manne

[Anders Norén]

Det är naturligtvis inte antalet vagnar som ger gränsen för vad kontaktledningen kan ge utan den uttagna effekten. Ett C20-tåg drar ca 3000 kW. Jag kan inte siffran, men gissar att ett multipelkopplat malmtåg drar betydligt mer utan att bränna kontaktledningen.

Effekten har inget att göra med vad kontaktledningen tål, det är strömstyrkan (ampere) som är det väsentliga. Eftersom Spänning*Strömstyrka=Effekt så kan man ta ut en högre effekt vid samma amperetal om spänningen är högre.

Malmtåget drar kontinuerligt ca 720 ampere enligt specifikationen(*). Ett C20-tåg om tre enheter drar 4 000 ampere!

Skulle malmtåget å andra sidan gå på 750 V likström så skulle strömstyrkan dra iväg till 14,4 kA...

Anders

(*) IORE-lok, 10 800 kW

[2763]

Det är naturligtvis inte antalet vagnar som ger gränsen för vad kontaktledningen kan ge utan den uttagna effekten. Ett C20-tåg drar ca 3000 kW. Jag kan inte siffran, men gissar att ett multipelkopplat malmtåg drar betydligt mer utan att bränna kontaktledningen.

Effekten har inget att göra med vad kontaktledningen tål, det är strömstyrkan (ampere) som är det väsentliga. Eftersom Spänning*Strömstyrka=Effekt så kan man ta ut en högre effekt vid samma amperetal om spänningen är högre.

Malmtåget drar kontinuerligt ca 720 ampere enligt specifikationen(*). Ett C20-tåg om tre enheter drar 4 000 ampere!

Skulle malmtåget å andra sidan gå på 750 V likström så skulle strömstyrkan dra iväg till 14,4 kA...

Anders

(*) IORE-lok, 10 800 kW

Jag skulle nog vilja påstå att om du har specat Puhs åsna med en aktiv effekt om 10,8MW så drar det mer än 720A eftersom det är en växelströmsmaskin och därmed har strömmen en fasförskjutning till spänningen i kontaktledningen, detta leder till att fenomenet "reaktiv effekt" uppstår. Beroende på pådrag, chopper, filter m.m. kan strömmen öka betydligt.

Formeln för aktiv effekt är:

P=U*I*cos[fi]

där [fi] är vinkeln mellan ström och spänning.

För tunnelbanetåget kan du dock göra en uppskattning med den siffra du har, eftersom det rör sig om likriktad distribution (märkväl att jag inte skriver likström alt. likspänning, för det är inte helt säkert.)

/T

/T

[Björn J.]

"Punktkontakter"? är det ingen som funderat på det, tillsammans med släpsko..?
Jag känner till ett tyskt system som enligt dess användare fungerar alldeles ypperligt, enligt "säker källa" var det ett antal bröder från Göppingen som lanserade detta system någon gång, när det nu var.
Detta används tillsammans med 50Hz växelström(/spänning) men lär fungera för lik-dito också.
Kunde ju vara bra att få en 87:1 referens för detta system....

Bj.

[Gäst]

Det är naturligtvis inte antalet vagnar som ger gränsen för vad kontaktledningen kan ge utan den uttagna effekten. Ett C20-tåg drar ca 3000 kW. Jag kan inte siffran, men gissar att ett multipelkopplat malmtåg drar betydligt mer utan att bränna kontaktledningen.

Effekten har inget att göra med vad kontaktledningen tål, det är strömstyrkan (ampere) som är det väsentliga. Eftersom Spänning*Strömstyrka=Effekt så kan man ta ut en högre effekt vid samma amperetal om spänningen är högre.

Malmtåget drar kontinuerligt ca 720 ampere enligt specifikationen(*). Ett C20-tåg om tre enheter drar 4 000 ampere!

Skulle malmtåget å andra sidan gå på 750 V likström så skulle strömstyrkan dra iväg till 14,4 kA...

Anders

(*) IORE-lok, 10 800 kW

Alla med grundläggande allmänbildning vet att man kan ta ut en större effekt vid högre spänningar.
Och när jag skriver att effekten har betydelse menar jag naturligtvis vid jämförbar spänning. Därför jämförelsen med malmtåget som ju trots högre effekt fungerar bra med kontaktledning (vilket ett tunneltåg enligt tidigare inlägg inte påstods göra).
Slutsatsen blir alltså att ett tunneltåg inte skulle bränna kontaktledningen om det fanns en sådan.

/Manne

[Anders Norén]

Alla med grundläggande allmänbildning vet att man kan ta ut en större effekt vid högre spänningar.
Och när jag skriver att effekten har betydelse menar jag naturligtvis vid jämförbar spänning. Därför jämförelsen med malmtåget som ju trots högre effekt fungerar bra med kontaktledning (vilket ett tunneltåg enligt tidigare inlägg inte påstods göra).
Slutsatsen blir alltså att ett tunneltåg inte skulle bränna kontaktledningen om det fanns en sådan.

/Manne

Ja, men då är ju malmtågsloket en dålig jämförelse eftersom det inte är någon jämförbar spänning (~15 kV nominellt kontra =750 V).

Någon tekniskt insatt kan väl berätta om en kontaktledning skulle tåla de 4 000 ampere en C20 drar. Vid 750 V alltså, eftersom det är driftspänningen.

Anders

[Gäst]

Ja, men då är ju malmtågsloket en dålig jämförelse eftersom det inte är någon jämförbar spänning (~15 kV nominellt kontra =750 V).

Anders

Ok, får väl förtydliga mig en gång till då...

Naturligtvis menar jag inte att kontaktledningen ska leverera 0,7kV/4kA, utan 15kV i båda fallen. (Det såg jag som självklart, men det var det visst inte...) Utan att vara tekniskt insatt kan jag med ganska stor säkerhet säga att kontaktledningen inte skulle klara de strömmarna.

Ursprungsfrågan var vilka fördelar resp. nackdelar det finns med kontaktledning kontra strömskena. "Bobjörk" och "TimK" nämnde att en kontaktledning möjligen inte skulle tåla 8-vagnståg medan "Ulrik Berggren" sa emot.

Min poäng är: Tål kontaktledningen ett malmtåg så tål den antagligen ett 8-vagnars tunneltåg. Vid "jämförbar spänning", dvs 15kV. Jämförelsen med malmtåget är alltså helt berättigad! Hänger du med nu?

/Manne

[Gäst]

Utan att vara tekniskt insatt kan jag med ganska stor säkerhet säga att kontaktledningen inte skulle klara de strömmarna.
/Manne

Ojdå, var visst lite otydlig igen... "De strömmarna" = 4kA (och betydligt mer vid högtrafik - har för mig att strömskenan kan leverera 80kA) vid 0,7kV.

/Manne

[Gäst]

En snabb överslagsberäkning ger följande:

Koppar har en resistans på 0,0175 ohm/mm2.
Spänningsfallet blir då ca 15V per meter kontaktledning vid 4kA och 0,7kV. Efter 50 meter skulle spänningen vara nära noll och all energi ha omvandlats till värme.
Koppar smälter vid ca 1300 grader. Någon som vill/kan räkna hur mycket en kontaktledning skulle tåla?

/Manne