سیستم برق مترو یکی از اجزای حیاتی در عملکرد و بهرهوری شبکههای حمل و نقل ریلی است. این سیستم شامل تأمین برق، توزیع و کنترل آن برای تأمین انرژی مورد نیاز قطارها و تجهیزات مرتبط میباشد.
اجزای سیستم برق مترو:
- پستهای برق: این پستها وظیفه تبدیل و توزیع برق را بر عهده دارند. معمولاً برق از شبکه سراسری دریافت میشود و به ولتاژ مناسب برای استفاده در مترو تبدیل میگردد. پستهای برق شامل ترانسفورماتورها، کلیدها و تجهیزات حفاظتی هستند.
- سیستم تأمین برق: این سیستم معمولاً شامل خطوط برق هوایی یا زیرزمینی و از طریق ریل سوم است که انرژی الکتریکی را به قطارها منتقل میکند. در بسیاری از متروها، از سیستمهای برق DC (جریان مستقیم) استفاده میشود.
- سوئیچگیرها: سوئیچگیرها برای کنترل و حفاظت از سیستمهای برق مترو به کار میروند.
نکات ایمنی:
ایمنی در سیستم برق مترو بسیار حائز اهمیت است. تجهیزات باید به گونهای طراحی شوند که در برابر نوسانات برق، اضافه بار و شرایط اضطراری مقاوم باشند. همچنین، سیستمهای حفاظتی باید به طور منظم بررسی و نگهداری شوند.
در نهایت، سیستم برق مترو نه تنها به تأمین انرژی قطارها کمک میکند، بلکه نقش مهمی در بهبود کارایی و ایمنی کل شبکه حمل و نقل دارد.
پستهای برق مترو به عنوان بخشهای کلیدی در تأمین انرژی و توزیع برق در سیستمهای حمل و نقل ریلی شهری عمل میکنند. در اینجا به معرفی انواع پستهای برق مترو شامل HVS، LPS و TPS میپردازیم:
پست برق HVS (High Voltage Substation):
– مشخصات: این نوع پستها معمولاً برای ولتاژهای بالا طراحی شدهاند و میتوانند ولتاژهایی در حدود 12 کیلوولت و بالاتر را مدیریت کنند. تجهیزات اصلی شامل ترانسفورماتورها، کلیدهای قدرت و سیستمهای حفاظتی است.
– کاربرد: پستهای HVS به عنوان نقطهای برای تبدیل ولتاژ بالا به ولتاژهای پایینتر برای توزیع در شبکه مترو استفاده میشوند. این پستها معمولاً در نزدیکی منابع تأمین انرژی قرار دارند.
پست برق LPS (Low Voltage Substation):
– مشخصات: این پستها برای ولتاژهای پایینتر طراحی شدهاند و معمولاً ولتاژهایی در حدود 400 ولت را مدیریت میکنند. تجهیزات شامل ترانسفورماتورهای کاهش ولتاژ و تابلوهای توزیع است.
– کاربرد: پستهای LPS برای تأمین انرژی به تجهیزات و سیستمهای داخلی مترو مانند سیگنالینگ، روشنایی و سیستمهای تهویه مطبوع استفاده میشوند.
در ایستگاههای مترو، تجهیزات و تأسیسات مختلفی از جمله پلهبرقیها، آسانسورها، سیستمهای روشنایی، تهویه، پمپاژ فاضلاب، اطفای حریق و سیستمهای مخابراتی و سیگنالینگ به انرژی برق با ولتاژ ۴۰۰ ولت AC و ۲۳۰ ولت تکفاز نیاز دارند که این انرژی از طریق پستهای LPS تأمین میشود. همچنین، در پایانههای مترو، سیستمهای متنوعی شامل تعمیرات، شستشوی قطارها، سیستمهای حرارتی و برودتی، روشنایی، تجهیزات تراش چرخ و سالن رنگآمیزی نیز به تأمین انرژی برق با ولتاژ ۴۰۰ ولت AC و ۲۳۰ ولت تکفاز نیازمندند که این تأمین انرژی نیز از طریق پستهای LPS موجود در پایانهها صورت میگیرد.
پست برق TPS (Traction Power Substation):
– مشخصات: این نوع پستها به طور خاص برای تأمین انرژی به سیستمهای کشش (قطارها) طراحی شدهاند و معمولاً ولتاژهایی در حدود 750 ولت DC یا 24 کیلوولت AC را مدیریت میکنند.
– کاربرد: پستهای TPS انرژی مورد نیاز برای حرکت قطارها را تأمین میکنند و به عنوان منبع اصلی انرژی برای سیستمهای ریلی عمل میکنند.
این پست وظیفه تأمین برق مورد نیاز قطار مترو را برعهده دارد و نیروی برق 20 کیلوولت منتقل شده از پست برق 20/63 کیوولت را به برق 750 ولت DC تبدیل می کند که این برق از طریق ریل سوم و یا شبکه بالاسری به قطار منتقل میشود. برای تغذیه مناسب قطار در فاصله های معین باید پستهای کششی وجود داشته باشد.
هر یک از این پستها نقش حیاتی در عملکرد بهینه و ایمن سیستمهای مترو دارند و به تأمین انرژی مورد نیاز برای عملیات روزانه کمک میکنند.
برقرسانی به مترو معمولاً از طریق دو روش اصلی انجام میشود: خطوط هوایی و ریل سوم. در ادامه، هر یک از این روشها بهطور کامل شرح داده میشود و نقاط قوت و ضعف آنها نیز بررسی میگردد.
خطوط هوایی (Overhead Lines)
در این روش، برق از طریق کابلهای هوایی که بالای ریلها نصب شدهاند، به قطارها منتقل میشود. این کابلها معمولاً به صورت یک یا چند خط برق فشار قوی طراحی میشوند.
نقاط قوت:
– ساده بودن نصب و نگهداری: نصب خطوط هوایی نسبت به ریل سوم سادهتر است و در صورت نیاز به تعمیرات، دسترسی به آنها آسانتر است.
– کاهش هزینههای زیرساخت: به دلیل عدم نیاز به تغییرات عمده در زیرساختهای موجود، هزینههای اولیه کمتر است.
– انعطافپذیری: امکان تغییر مسیر خطوط هوایی نسبت به ریل سوم بیشتر است.
نقاط ضعف:
– آسیبپذیری در برابر شرایط جوی: خطوط هوایی ممکن است تحت تأثیر باد، باران و برف قرار گیرند و این میتواند منجر به اختلال در خدمات شود.
– محدودیتهای بصری: وجود خطوط هوایی ممکن است بر منظر شهری تأثیر منفی بگذارد و به زیبایی محیط آسیب برساند.
ریل سوم (Third Rail)
در این روش، برق از طریق یک ریل اضافی که در کنار یا بین ریلهای اصلی قرار دارد، به قطارها منتقل میشود. این ریل معمولاً به صورت مستقیم به سیستم برقرسانی متصل است.
نقاط قوت:
– پایداری بیشتر: ریل سوم معمولاً در برابر شرایط جوی مقاومتر است و احتمال اختلالات ناشی از آب و هوا کمتر است.
– زیبایی بصری: عدم وجود کابلهای هوایی میتواند به حفظ زیبایی منظر شهری کمک کند.
نقاط ضعف:
– هزینههای بالای نصب و نگهداری: نصب ریل سوم نیاز به تغییرات زیرساختی بیشتری دارد و هزینههای نگهداری آن نیز بالاتر است.
– خطرات ایمنی: وجود برق در ریل سوم میتواند خطراتی برای کارکنان و مسافران ایجاد کند، به ویژه در مواقع اضطراری.
نتیجهگیری
انتخاب بین خطوط هوایی و ریل سوم بستگی به شرایط خاص هر پروژه، هزینهها، نیازهای ایمنی و زیباییشناسی دارد. هر یک از این روشها مزایا و معایب خاص خود را دارند که باید در نظر گرفته شوند تا بهترین گزینه برای برقرسانی به مترو انتخاب گردد.
سوئیچگیرها (Switchgear) تجهیزات الکتریکی هستند که برای کنترل، حفاظت و قطع و وصل مدارهای الکتریکی استفاده میشوند. در مترو، انواع مختلفی از سوئیچگیرها به کار میروند که شامل سوئیچگیرهای LVAC (Low Voltage Alternating Current)، LVDC (Low Voltage Direct Current) و MV (Medium Voltage) میباشند. در ادامه به توضیح هر یک و وظایف آنها میپردازیم:
سوئیچگیرهای LVAC
این سوئیچگیرها برای کنترل و توزیع برق در ولتاژهای پایین (معمولاً تا 1000 ولت) استفاده میشوند. وظیفه اصلی آنها قطع و وصل مدارها، حفاظت از تجهیزات در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه و همچنین توزیع برق به بارهای مختلف در ایستگاهها و سیستمهای مترو است.
سوئیچگیرهای LVDC
این نوع سوئیچگیرها برای سیستمهای برق مستقیم با ولتاژ پایین (معمولاً تا 1500 ولت) طراحی شدهاند. در مترو، این سوئیچگیرها معمولاً برای کنترل و توزیع برق به سیستمهای ترمز و دیگر تجهیزات الکتریکی که نیاز به ولتاژ مستقیم دارند، استفاده میشوند. آنها همچنین در حفاظت از سیستم در برابر نوسانات و مشکلات الکتریکی نقش دارند.
سوئیچگیرهای MV
سوئیچگیرهای ولتاژ متوسط (معمولاً بین 1000 تا 35000 ولت) برای کنترل و توزیع برق در سطح بالاتر استفاده میشوند. در مترو، این سوئیچگیرها برای تأمین برق ایستگاهها و سیستمهای قدرت اصلی به کار میروند. وظیفه آنها شامل قطع و وصل مدارها، حفاظت از تجهیزات در برابر مشکلات الکتریکی و همچنین مدیریت بارهای سنگین است.
سیگنالینگ مترو یکی از جنبههای حیاتی در سیستمهای حمل و نقل ریلی است که به مدیریت و کنترل حرکت قطارها کمک میکند. این سیستمها به منظور افزایش ایمنی، کارایی و ظرفیت خطوط مترو طراحی شدهاند. در این مقاله، به بررسی سیگنالینگ مترو و روشهای جدیدی که در این زمینه وجود دارد، خواهیم پرداخت.
سیگنالینگ مترو به مجموعهای از تجهیزات و فناوریها اطلاق میشود که برای کنترل حرکت قطارها و جلوگیری از تصادفات استفاده میشود. این سیستمها شامل سیگنالهای نوری، سیستمهای کنترل مرکزی و فناوریهای پیشرفتهتر مانند سیستمهای اتوماسیون و ارتباطات بیسیم هستند.
روشهای سنتی سیگنالینگ
در گذشته، سیگنالینگ مترو عمدتاً بر پایه سیگنالهای نوری و مکانیکی بود. این سیستمها به صورت دستی کنترل میشدند و نیاز به نیروی انسانی برای نظارت و مدیریت داشتند. این روشها به دلیل محدودیتهای خود در ظرفیت و کارایی، به تدریج جای خود را به سیستمهای پیشرفتهتر دادند.
روشهای جدید سیگنالینگ
1- سیستمهای سیگنالینگ اتوماتیک (ATO)
این سیستمها به طور خودکار حرکت قطارها را کنترل میکنند و میتوانند زمانبندی دقیقتری را ارائه دهند. ATO به کاهش زمان توقف و افزایش ظرفیت خطوط کمک میکند.
2- سیستمهای کنترل قطار مبتنی بر موقعیت (CBTC)
این فناوری از ارتباطات بیسیم برای تعیین موقعیت دقیق قطارها استفاده میکند. CBTC به قطارها اجازه میدهد که با فاصله کمتری از یکدیگر حرکت کنند و در نتیجه ظرفیت خطوط افزایش یابد.
3-سیستمهای مدیریت ترافیک
این سیستمها به مدیران خطوط مترو این امکان را میدهند که ترافیک قطارها را به صورت مرکزی کنترل کنند. با استفاده از دادههای جمعآوری شده، میتوانند تصمیمات بهتری در مورد زمانبندی و مدیریت بحران اتخاذ کنند.
مزایای روشهای جدید
– افزایش ایمنی: با کاهش خطاهای انسانی و استفاده از فناوریهای پیشرفته، ایمنی سیستم به طور قابل توجهی افزایش مییابد.
– بهبود کارایی: سیستمهای جدید میتوانند زمان سفر را کاهش دهند و ظرفیت خطوط را افزایش دهند.
– کاهش هزینهها: با اتوماسیون و بهینهسازی فرآیندها، هزینههای عملیاتی کاهش مییابد.
نتیجهگیری
سیگنالینگ مترو به عنوان یک عنصر کلیدی در سیستمهای حمل و نقل ریلی، با پیشرفت فناوری به سمت اتوماسیون و بهینهسازی حرکت میکند. روشهای جدید مانند ATO و CBTC نه تنها ایمنی و کارایی را افزایش میدهند، بلکه به مدیران خطوط مترو این امکان را میدهند که به طور مؤثرتری ترافیک را مدیریت کنند. با توجه به روندهای جهانی، انتظار میرود که این فناوریها در آینده نزدیک به طور گستردهتری در سیستمهای مترو به کار گرفته شوند.