Elettrificazione della ferrovia di New York, New Haven e Hartford - Electrification of the New York, New Haven, and Hartford Railroad
La New York, New Haven e Hartford Railroad ha aperto la strada all'elettrificazione delle linee ferroviarie principali utilizzando catenarie aeree ad alta tensione, corrente alternata e monofase . Ha elettrificato la sua linea principale tra Stamford, Connecticut e Woodlawn, New York , nel 1907, e ha esteso l'elettrificazione a New Haven, Connecticut , nel 1914. Mentre l'elettrificazione della ferrovia in corrente alternata monofase è diventata comune, il sistema di New Haven era senza precedenti al tempo di costruzione. L'importanza di questa elettrificazione è stata riconosciuta nel 1982 dalla sua designazione come National Historic Engineering Landmark dall'American Society of Mechanical Engineers (ASME) .
Esperimenti iniziali
Il New Haven tentò diversi esperimenti con l'elettrificazione CC a bassa tensione nel decennio precedente l'elettrificazione aerea della linea principale. Questi includevano:
- 1895 elettrificazione di 6,8 mi (11 km) di linea tra Nantasket Junction e Pemberton, Massachusetts utilizzando un filo di contatto in rame a 600-700 Vdc.
- Questa linea è stata estesa di ulteriori 3,4 miglia (5,5 km) a East Weymouth intorno al 1896.
- Elettrificazione della terza rotaia tra Hartford , New Britain e Berlino , per un totale di 20 km (12 miglia) nel 1896. Questo sistema di terza rotaia era unico; era costituito da un binario a sezione trasversale a V ( angolo ) rovesciato , montato sui tiranti trasversali tra i binari di scorrimento , ed era totalmente a vista.
Il terzo sistema ferroviario ha provocato, non a caso, una serie di incidenti. Risultò anche in un decreto della Corte Suprema del Connecticut il 13 giugno 1906 che vietava l'uso dell'elettrificazione della terza ferrovia all'interno dello stato. La New Haven è stata costretta da questa decisione a progettare il proprio sistema di elettrificazione della linea principale utilizzando una catenaria aerea.
Nella progettazione iniziale sono state considerate diverse combinazioni di sistemi di tensione e frequenza. A causa delle distanze relativamente grandi coinvolte, la trasmissione ad alta tensione utilizzando la corrente alternata è stata riconosciuta come inevitabile. È stata considerata un'architettura simile alle utenze commerciali in corrente continua e alle ferrovie urbane utilizzando linee di trasmissione ad alta tensione, convertitori rotanti e catenaria aerea in corrente continua. Gli studi dell'epoca ipotizzavano un'efficienza elettrica di solo il 75% per questa architettura.
La tensione più alta per la quale i generatori potevano essere progettati in modo affidabile in questo momento era di circa 22 kV. È stato considerato un progetto intermedio utilizzando linee di trasmissione a 22 kV, sottostazioni per ridurre la tensione della catenaria tra 3 e 6 kV e trasformatori sui motori ai 560 V richiesti dai motori di trazione. La ferrovia si è resa conto che avrebbe potuto risparmiare un notevole costo di capitale se la sostituzione intermedia fosse stata omessa e le locomotive avessero ricevuto una tensione di linea a circa 11 kV.
Architettura ad alimentazione diretta originale del 1907
L'elettrificazione del New Haven è stata la prima del suo genere; nessuna ferrovia precedente aveva esperienza pratica nella gestione di un sistema di distribuzione ad alta tensione sopra una ferrovia a vapore. Molte delle specifiche finali del sistema erano il risultato di decisioni di progettazione istruite basate sullo stato della tecnologia elettrica nel 1907.
Le proposte sono state ottenute da General Electric (GE) e Westinghouse . Entrambe le società hanno presentato una varietà di schemi AC e DC, sebbene GE fosse favorevole all'elettrificazione DC. Ma New Haven ha scelto la corrente alternata monofase a 11 kV, 25 Hz. come proposto da Westinghouse, che aveva studiato l'elettrificazione AC delle ferrovie dal 1895 e in associazione con Baldwin ha fornito locomotive Baldwin-Westinghouse . Successivamente GE ha fornito anche alcune locomotive.
Voltaggio
I progettisti hanno considerato diverse tensioni per il segmento di trasmissione del sistema, tra cui 3-6 kV, 11 kV e 22 kV. Alla fine, i sistemi di trasmissione e catenaria sono stati combinati in un sistema senza trasformatore, che utilizzava la stessa tensione dall'uscita del generatore alla catenaria al pantografo della locomotiva. Poiché 11 kV era la tensione più alta che si potesse ottenere direttamente dall'uscita dei generatori del 1907, fu scelto 11 kV come tensione di trasmissione e catenaria del sistema.
Frequenza
Il New Haven aveva preso in considerazione due diverse frequenze operative per l'uso nella loro elettrificazione: 15 Hz e 25 Hz. Sebbene 15 Hz fosse desiderabile da un punto di vista ingegneristico, in quanto avrebbe consentito una dimensione ridotta del motore, perdite induttive inferiori e un fattore di potenza del motore più elevato, la scelta di tale frequenza era vista dalla ferrovia come simile a una "rottura dello scartamento", limitando così le prospettive commerciali del loro sistema. 25 Hz erano già diventati nel 1907 uno standard commerciale, e la ferrovia gestiva già un certo numero di centrali elettriche a 25 Hz e aveva dotato molti dei suoi negozi di motori a 25 Hz; quindi, la ferrovia ha selezionato lo standard 25 Hz.
catenaria
Il New Haven non aveva precedenti da seguire durante la progettazione del suo sistema di catenaria. La catenaria aerea era stata in precedenza il dominio dei tram, ad eccezione di alcune ferrovie trifase in Europa. Non esisteva alcuna esperienza precedente con la gestione di ferrovie ad alta velocità con un sistema di contatto aereo. La catenaria progettata dalla New Haven era una sezione trasversale triangolare unica e relativamente rigida.
La sezione triangolare della catenaria utilizzata nell'elettrificazione originale è stata ripetuta solo da un'altra ferrovia. La London, Brighton and South Coast Railway ha utilizzato una catenaria triangolare simile dal 1909 al 1929. Le estensioni del 1914 di New Haven hanno rinunciato al design della catenaria triangolare.
La distanza di supporto catenaria è stata fissata a 300 piedi (91 m). Questo si basava sul mantenimento della deviazione della linea retta dal centro della pista entro 8,5 pollici (220 mm) con un raggio di curvatura di 3 gradi, che era la curva più stretta tra i terminali del sistema originale a Woodlawn e Stamford.
Generatori
I generatori della Cos Cob Power Station sono stati progettati per fornire energia monofase direttamente alla catenaria. Erano inoltre tenuti a fornire energia trifase sia alla stessa New Haven per l'uso lungo le linee, sia alla stazione di generazione di Port Morris del New York Central (NYC) per compensare la New Haven per l'energia consumata dai treni di New Haven su la terza linea ferroviaria di New York fornita al Grand Central Terminal . I generatori Cos Cob erano macchine trifase, ma cablate per fornire contemporaneamente energia trifase e monofase.
Architettura dell'autotrasformatore del 1914 rivista
Sebbene la ferrovia considerasse l'elettrificazione del 1907 un grande successo, due problemi richiedevano una riprogettazione definitiva del sistema di trasmissione. La prima era l'interferenza elettromagnetica nei cavi telefonici e telegrafici adiacenti, paralleli, causata dalle alte correnti nel sistema di alimentazione di trazione.
Il secondo era che la crescita geografica del sistema e lo stato in evoluzione della tecnologia elettrica creavano la necessità di tensioni di trasmissione più elevate. La ferrovia avrebbe potuto semplicemente aumentare la tensione di esercizio dell'intero sistema, tuttavia ciò avrebbe richiesto l'aggiornamento di tutti gli isolatori della catenaria per resistere a un potenziale più elevato e la sostituzione di tutte le apparecchiature ad alta tensione della locomotiva. E mentre tensioni di trasmissione più elevate erano diventate comuni nei sette anni dall'elettrificazione iniziale, i generatori erano ancora limitati dall'economia a una tensione di uscita massima di circa 11 kV.
La soluzione decisa dalla ferrovia, dopo diversi anni di studio, fu un sistema bilanciato di autotrasformatori .
Sorprendentemente, la ferrovia ha cambiato le architetture del sistema di trasmissione entro quattro ore, sebbene i lavori preliminari avessero richiesto i precedenti 18 mesi. Domenica 25 gennaio 1914, la ferrovia spense l'intero sistema di alimentazione alle 2 del mattino. Bande di lavoratori in tutto il sistema hanno riconfigurato le linee di trasmissione nei successivi 70 minuti. L'avvio del sistema è stato avviato e alle 5:30 del mattino i treni elettrici circolavano sul nuovo sistema dotato di autotrasformatore.
sottostazioni
Sottostazione n. | Ponte di catenaria n. | Nome | Costruito | Coordinate | Commenti |
---|---|---|---|---|---|
Linea New Haven | |||||
1114 | Cedar Hill | ||||
1104 | Mill River (interruzione di sezione) | ||||
1060 | cedro st. | 41°17′37″N 72°55′50″W / 41,2937°N 72.9305°W | |||
962 | Woodmont | ||||
863 | Devon | ||||
814 | Vescovo Ave | ||||
736 | Burr Road | ||||
633 | Fattorie di Green | ||||
524 | South Norwalk | ||||
465 | Darien | 41°04′38″N 73°28′07″W / 41,0773°N 73,4686°W | |||
374 | Stamford | ||||
296 | Greenwich | ||||
245 | Porto Chester | 41°00′19″N 73°39′21″W / 41.0053°N 73.6559°W | |||
193 | Segale | ||||
126 | Mamaroneck | 40°56′48″N 73°44′41″W / 40,9467°N 73,7446°W | |||
SS22 | 72 | Nuova Rochelle | 1914 | 40°54′46″ N 73°46′57″ W / 40,9127°N 73,7826°W | Convertito a 60 Hz c. 1986 |
0 | Woodlawn | ||||
Harlem River e Port Chester Branch | |||||
ATT 47 | 211H | Amtrak New Rochelle | 1987 | 40°54′25″N 73°47′24″W / 40,9069°N 73.7900°W | |
SS14 | 149H | Ponte Baychester/Pelham | 1914–1987 | ||
SS12 | 139H | Westchester/Pelham Parallel | 1914–1987 | 40°49'00"N 73°53'36"W / 40,8167°N 73,8933°W | |
ATT 46 | Amtrak Van Nest | 1987 | 40°50′31″N 73°51′48″W / 40,8420°N 73,8633°W | ||
SS8 | 84H | Giunzione West Farms | 1914-1987. | 40°50′05″N 73°52′46″W / 40,8347°N 73,8794°W | Fornito da Sherman Creek ; più tardi da Con Ed Hell Gate GS. La sottostazione e l'adiacente stazione passeggeri sono state demolite; un lotto sequestrato occupa il sito. |
SS4 | 58H | Punto di quercia | 1914–1987 | 40°48′27"N 73°54′18"W / 40,8075°N 73,9049°W | |
SS3 | 42H | Bungay St | 1914?-1987 | Alimentazione NH 3ph fornita al Port Morris GS di New York per compensare il consumo di NH sulle linee CC di New York. | |
SS1 | 2H | fiume di Harlem | 1914-19?? | ||
Ferrovie di New York, Westchester e Boston | |||||
Columbus Ave Mt Vernon | |||||
pianure bianche | |||||
Ferrovia di collegamento di New York | |||||
ATT 45 | C68 | Bowery Bay | 1918 | 40°45′51″N 73°54′19″W / 40,7643°N 73,9054°W | |
Long Island Rail Road Bay Ridge Branch | |||||
55 | Stagno fresco | 1927-19?? | |||
2 New York est (FC) | 1927-19?? | Collega la monofase a/dalla trifase 25 Hz di PT&T/LIRR. | |||
54 | East New York Swg. | 1927-19?? | |||
53 | Nuovi lotti Ave | 1927-19?? | |||
52 | Manhattan Beach | 1927-19?? | |||
51 | 4th Avenue Bay Ridge | 1927-19?? |
Linea Hell Gate
Il sistema di New Haven è stato esteso attraverso l' Hell Gate Bridge fino alla New York Connecting Railroad al momento della costruzione della linea. Il sistema di elettrificazione era un'estensione dell'architettura riveduta dell'autotrasformatore 11/22 kV di New Haven. L'elettrificazione originale si estendeva dalla linea principale di New Haven, attraverso l'Hell Gate Bridge, fino al cantiere di Bay Ridge. La linea a sud di Bowery Bay Junction è stata diselettrizzata negli anni '50. La linea tra New Rochelle e la Harold Interlocking fu trasferita all'Amtrak nel 1976 dopo lo scioglimento della Penn Central . Il sistema di elettrificazione continuò ad essere controllato come una parte dell'ex sistema di New Haven fino alla conversione del 1987 al funzionamento a 60 Hz.
Quando la linea principale di New Haven è stata convertita da Metro-North a 60 Hz, anche la linea Amtrak Hell Gate è stata convertita, ma come sistema isolato alimentato dalla sottostazione Van Nest. Il controllo del sistema catenaria è stato trasferito da Cos Cob al Load Dispatcher presso la New York Penn Station . Sebbene la conversione sia avvenuta dopo l' elettrificazione dell'era PRR , i numeri della sottostazione Amtrak 45-47 sono stati assegnati per coerenza con il resto dello schema di numerazione PRR.
Guarda anche
- Sistema di alimentazione a trazione a 25 Hz di Amtrak Costruito da PRR circa due decenni dopo quello di New Haven
- Sistema di trazione a 60 Hz di Amtrak Sistema di Amtrak a est di New Haven.
- Locomotive elettriche Baldwin-Westinghouse
- Metro-North Railroad Ereditò il sistema nel 1983 da Conrail, che a sua volta lo aveva ricevuto nel 1976 dalla fallita Penn Central.
- Elettrificazione delle ferrovie negli Stati Uniti
- Sistema di alimentazione a trazione a 25 Hz di SEPTA Un'altra elettrificazione dell'era degli anni '30
Note a piè di pagina
Riferimenti
Ordinato per data di pubblicazione.
Primi esperimenti con trazione elettrica
- Heft, NH (giugno 1897). "Ferrovia elettrica sul sistema di New York, New Haven e Hartford" . Giornale ferroviario di strada . 13 (6): 329-339 . Estratto il 13 luglio 2011 .
- Burch, Edward P. (1911). Trazione Elettrica per Treni Ferroviari . New York: McGraw-Hill Book Company. P. 27 . Estratto il 13 luglio 2011 .
1907 Elettrificazione
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- McHenry, EH (agosto 1907). "Elettrificazione di New York, New Haven e Hartford" . Il bollettino della ferrovia . 43 : 177-184 . Estratto il 15 dicembre 2011 .. Decisioni discusse durante il processo di progettazione, costruzione della catenaria.
1914 Aggiornamento dell'autotrasformatore
- "New York, New Haven & Hartford Railroad Electrification", pubblicazione speciale della Westinghouse Electric & Manufacturing Company 1698 , giugno 1914. Due disegni sono disponibili qui .
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- "Riduzione dell'interferenza induttiva dalle linee elettriche della New Haven Railroad" . Giornale ferroviario elettrico . 43 (18): 960–966. 2 maggio 1914 . Estratto il 15 febbraio 2011 .
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- Austin, Edwin (1915). Ferrovie elettriche monofase . New York: D. Van Nostrand. pp. 252 -269 . Estratto il 16 febbraio 2011 .
- "Potere acquistato per il New Haven" . Giornale ferroviario elettrico . 46 (25): 1200–1204. 18 dicembre 1915 . Estratto il 14 dicembre 2011 .
- "Alimentazione di carichi monofase pesanti da unità trifase" . mondo elettrico . 66 (24): 1300–1302. 1915 . Estratto il 14 febbraio 2011 .. Principalmente focalizzato sui dettagli del generatore a turbina presso la Sherman Creek Generating Station.
- "Sottostazione di West Farms della ferrovia di New Haven" . mondo elettrico . 66 (24): 1365-1367. 1915 . Estratto il 14 febbraio 2011 .. Include uno schema di generatore, trasformatore e disposizione di interconnessione.
- Torchio, P. (1916). "Fornitura di carichi Monofase da Stazioni Centrali". Transazioni dell'American Institute of Electrical Engineers . 35 (2): 1293-1313. doi : 10.1109/T-AIEE.1916.4765431 . ISSN 0096-3860 . S2CID 51632492 . Discussione sulla sottostazione di New Haven a West Farms fornita da centrali elettriche commerciali.
Articoli successivi
- Morton, RB (ottobre 1928). "Disposizioni di alimentatori e attrezzature per le ferrovie elettrificate". Transazioni dell'American Institute of Electrical Engineers . 47 (4): 1297–1301. doi : 10.1109/T-AIEE.1928.5055139 . ISSN 0096-3860 . S2CID 51646729 .Discute i sistemi di elettrificazione PRR originali e vintage degli anni '30 insieme al sistema NY Connecting RR.
- Savchak, MW (aprile 1990). Sostituzione della catenaria della linea New Haven . Documenti tecnici Presentati alla conferenza congiunta ASME/IEEE sulle ferrovie del 1990. pp. 91-94. doi : 10.1109/RRCON.1990.171665 . Discute alcuni dettagli dell'esclusivo design della catenaria di New Haven e dei vincoli alla sua sostituzione causati dalla distanza del ponte della catenaria.
- Friedlander, Gordon D. (luglio 1968). "Elettrificazione ferroviaria: passato, presente e futuro Storia dei sistemi negli Stati Uniti". Spettro IEEE . 5 (7): 50–65. doi : 10.1109/MSPEC.1968.5214536 . ISSN 0018-9235 . S2CID 51635585 .
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- Middleton, William D. (1974). Quando le ferrovie a vapore elettrificate . pp. 76-80. ISBN 0-8902-4028-0.