(Estoy diseñando un entorno donde la tecnología es moderna, pero bastantes tecnologías son simplemente diferentes)
Sé que el tren puede funcionar a través de un cable aéreo o un tercer riel.
A efectos prácticos, el tercer raíl se ve bien como punto de partida. Corriente continua desde el tercer raíl y retornos posteriores por raíles. Bien, entonces la pregunta es: ¿sería posible deshacerse del tercer riel y usar un riel como negativo, otro como positivo y, como resultado, impulsar el tren sin cables aéreos ni tercer riel?
Técnicamente hablando, estos rieles ya son una pieza gruesa de acero, por lo que se ven bastante bien como conductores. Supongo que tendría que estar bien aislado del suelo. También supongo que tendría algún sistema como en el suministro de energía a nivel del suelo para energizar solo el segmento ferroviario relevante con el tren para evitar electrocutar a cualquiera que tocara los rieles.
¿Sería tal sistema lo suficientemente realista y práctico para ser utilizado?
Deshacerse del tercer carril es posible, pero poco práctico:
Running_rails_for_power_supply
La primera idea para suministrar electricidad a un tren desde una fuente externa fue utilizar los dos carriles sobre los que circula un tren, en el que cada carril es un conductor para cada polaridad y está aislado por las traviesas. Este método es utilizado por la mayoría de los modelos de trenes a escala, sin embargo, no funciona tan bien para los trenes grandes ya que las traviesas no son buenos aislantes, además se requiere el uso de ruedas aisladas o ejes aislados. Dado que la mayoría de los materiales de aislamiento tienen propiedades mecánicas deficientes en comparación con los metales utilizados para este propósito, esto da como resultado un vehículo de tren menos estable. Sin embargo, a veces se utilizó al principio del desarrollo de los trenes eléctricos. El ferrocarril eléctrico más antiguo del mundo, Volk's Railway en Brighton, Inglaterra, se electrificó originalmente a 50 voltios CC utilizando este sistema (ahora es un sistema de tres rieles).
Los trenes en miniatura obtienen su energía de las vías sin un tercer riel. El método se intentó para trenes reales en los primeros días de los subterráneos, pero no se amplió. Citando del artículo de Wikipedia sobre los terceros rieles:
La primera idea para suministrar electricidad a un tren desde una fuente externa fue utilizar los dos carriles sobre los que circula un tren, en el que cada carril es un conductor para cada polaridad y está aislado por las traviesas. Este método es utilizado por la mayoría de los modelos de trenes a escala, sin embargo, no funciona tan bien para los trenes grandes ya que las traviesas no son buenos aislantes, además se requiere el uso de ruedas aisladas o ejes aislados. Dado que la mayoría de los materiales de aislamiento tienen propiedades mecánicas deficientes en comparación con los metales utilizados para este propósito, esto da como resultado un vehículo de tren menos estable.
Otro problema es que el acero es lo suficientemente fuerte como para soportar el peso de un tren que se mueve repetidamente sobre los rieles. El acero no es un buen conductor de electricidad. Entonces, este método será ineficiente para entregar energía.
Si bien todos los metales son conductores, usamos aluminio, cobre, plata y oro como conductores. Estos metales son todos blandos y caros. Incluso si usa rieles de acero y los enchapa, el revestimiento se volverá más y más delgado con cada tren que pasa. Aparecerán espacios en el revestimiento y será ineficaz. El enchapado en oro, plata (tal vez cobre) también estará sujeto a los ladrones.
Considere también la expansión térmica. La pista bajo el sol se calentará y expandirá durante el día, se enfriará y se encogerá durante la noche. Las temperaturas verano-invierno aumentarán el rango de temperaturas. Durante un año, la vía debe tener espacio para esta expansión, de lo contrario, la vía se deformará, pandeará y arrancará los durmientes. El hierro tiene una expansión térmica más baja que los metales conductores http://www.engineeringtoolbox.com/linear-expansion-coficients-d_95.html .
Nueva tecnología: ¿podría uno hacer un riel de fibra de carbono dopado que fuera lo suficientemente fuerte como para soportar el golpe físico y al mismo tiempo ser lo suficientemente conductivo para hacer factible la transmisión de energía? Tal vez un nuevo material cerámico. La cerámica tendría la durabilidad, pero podría ser demasiado frágil. Puede ayudar limitando el tráfico ferroviario al tráfico de pasajeros en lugar de carga.
MolbOrg hizo algunos buenos comentarios que deben abordarse. El tercer riel está hecho de acero ( https://en.wikipedia.org/wiki/Third_rail ). Sin embargo, esta elección tiene consecuencias. Los sistemas de tercer riel usan corriente continua de voltaje más bajo. Esto se debe a la seguridad y la conductividad del acero. Esto limita la velocidad del tren. Esto también significa que las subestaciones eléctricas deben estar bastante juntas. Wikipedia también mencionó una limitación mecánica para hacer contacto con el tercer riel, pero no tenía claro exactamente qué implicaba esto. Existe la posibilidad de utilizar raíles de aluminio con revestimiento de acero inoxidable para mejorar la durabilidad. Wikipedia no proporcionó un ejemplo de trabajo.
El artículo de Wikipedia que analiza las líneas aéreas proporciona un contraste importante para un sistema que no está limitado por la seguridad de los trabajadores o los problemas con las hojas, la basura o la nieve que podrían interferir con la transmisión de energía ( https://en.wikipedia.org/wiki/Overhead_line ).
Al desarrollar un nuevo sistema hay varias cosas a considerar. CA frente a CC. DC es más letal, pero todo el cable lleva corriente. La CA puede ser más segura, pero viaja solo a la profundidad de la piel (según la frecuencia). Conductividad del material utilizado para fabricar los raíles. La durabilidad mecánica, la durabilidad química (óxido) y la expansión térmica serán importantes. Finalmente está el costo: costo de los materiales, costo de fabricación, costo de las centrales eléctricas.
JDługosz
Mołot