(Я разрабатываю сеттинг, где технологии вроде бы современные, но довольно много технологий просто разные)
Я знаю, что поезд может питаться по воздушному проводу или третьему рельсу.
Для практических целей третий рельс выглядит хорошо в качестве отправной точки. Постоянный ток от третьего рельса, а затем возвращается по рельсам. Итак, вопрос: можно ли избавиться от третьего рельса и просто использовать один рельс как минус, другой как плюс и в результате запитать поезд без воздушных проводов и без третьего рельса?
С технической точки зрения такие рельсы уже представляют собой толстый кусок стали, поэтому в качестве проводника смотрятся неплохо. Я предполагаю, что он должен быть хорошо изолирован от земли. Я также предполагаю, что у него будет какая-то система, такая как источник питания на уровне земли, для подачи питания только на соответствующий сегмент рельса с поездом, чтобы избежать поражения электрическим током любого, кто коснется рельсов.
Будет ли такая система достаточно реалистичной и практичной для использования?
Избавиться от третьего рельса можно, но нецелесообразно:
Running_rails_for_power_supply
Первая идея подачи электричества на поезд от внешнего источника заключалась в использовании обоих рельсов, по которым движется поезд, при этом каждый рельс является проводником для каждой полярности и изолирован шпалами. Этот метод используется в большинстве поездов в масштабе, однако он не работает так хорошо для больших поездов, поскольку шпалы не являются хорошими изоляторами, кроме того, требуется использование изолированных колес или изолированных осей. Поскольку большинство изоляционных материалов имеют плохие механические свойства по сравнению с металлами, используемыми для этой цели, это приводит к менее стабильному подвижному составу. Тем не менее, его иногда применяли в начале разработки электропоездов. Самая старая электрическая железная дорога в мире, Народная железная дорога в Брайтоне, Англия, изначально была электрифицирована при напряжении 50 вольт постоянного тока с использованием этой системы (теперь это трехрельсовая система).
Модели поездов питаются от рельсов без третьего рельса. Этот метод был опробован для реальных поездов на заре метрополитена, но не получил распространения. Цитата из статьи Википедии о третьих рельсах:
Первая идея подачи электричества на поезд от внешнего источника заключалась в использовании обоих рельсов, по которым движется поезд, при этом каждый рельс является проводником для каждой полярности и изолирован шпалами. Этот метод используется в большинстве поездов в масштабе, однако он не работает так хорошо для больших поездов, поскольку шпалы не являются хорошими изоляторами, кроме того, требуется использование изолированных колес или изолированных осей. Поскольку большинство изоляционных материалов имеют плохие механические свойства по сравнению с металлами, используемыми для этой цели, это приводит к менее стабильному подвижному составу.
Другая проблема заключается в том, что сталь достаточно прочна, чтобы выдержать вес поезда, постоянно движущегося по рельсам. Сталь не является хорошим проводником электричества. Таким образом, этот метод будет неэффективным в доставке энергии.
Хотя все металлы являются проводниками, мы используем алюминий, медь, серебро и золото в качестве проводников. Все эти металлы мягкие и дорогие. Даже если вы используете стальные рельсы и обшиваете их, обшивка будет становиться все тоньше и тоньше с каждым проходящим поездом. В покрытии появятся щели, и оно будет неэффективным. Золото, серебро, (может быть, и медь) плакировка также будут объектом воровства.
Также учитывайте тепловое расширение. Трек на солнце нагревается и расширяется днем, охлаждается и сжимается ночью. Летне-зимние температуры увеличат диапазон температур. В течение года гусеница должна иметь место для этого расширения, иначе гусеница перекосится, прогнется и сдерет шпалы. Железо имеет более низкое тепловое расширение, чем проводящие металлы .
Новая технология: можно ли сделать рельс из легированного углеродного волокна, который был бы достаточно прочным, чтобы выдерживать физические удары, и в то же время обладал бы достаточной проводимостью, чтобы сделать возможной передачу энергии? Возможно новый керамический материал. Керамика будет долговечной, но может быть слишком хрупкой. Вы могли бы помочь, ограничив железнодорожные перевозки пассажирскими перевозками, а не грузовыми.
MolbOrg сделал несколько хороших замечаний, на которые следует обратить внимание. Третий рельс выполнен из стали ( https://en.wikipedia.org/wiki/Third_rail ). Однако этот выбор имеет последствия. В системах третьего рельса используется постоянный ток более низкого напряжения. Это связано с безопасностью и проводимостью стали. Это ограничивает скорость поезда. Это также означает, что электрические подстанции должны располагаться достаточно близко друг к другу. В Википедии также упоминалось о механическом ограничении контакта с третьим рельсом, но я не совсем понял, что это значит. Существует возможность использования алюминиевых направляющих с облицовкой из нержавеющей стали для повышения долговечности. Википедия не предоставила рабочий пример.
Статья в Википедии, в которой обсуждаются воздушные линии, обеспечивает важный контраст для системы, не ограниченной безопасностью рабочих или проблемами с листьями/мусором/снегом, которые могут мешать передаче электроэнергии ( https://en.wikipedia.org/wiki/Overhead_line ).
При разработке новой системы необходимо учитывать несколько моментов. Переменный ток против постоянного. Постоянный ток более смертоносен, но весь провод несет ток. Переменный ток может быть безопаснее, но он проникает глубоко (в зависимости от частоты). Электропроводность материала, используемого для изготовления рельсов. Механическая стойкость, химическая стойкость (коррозионная стойкость) и тепловое расширение будут иметь важное значение. Наконец, есть стоимость: стоимость материалов, стоимость изготовления, стоимость электростанций.
JDługosz
Молот