História do acionamento elétrico de veículos ferroviários

A história do acionamento elétrico dos veículos ferroviários trata dos processos históricos e das etapas de desenvolvimento durante sua introdução. Além dos primeiros passos e outros desenvolvimentos que definem tendências, é apresentada a introdução em países que têm uma proporção particularmente grande de rotas operadas eletricamente.

Requerimentos técnicos

Vários componentes foram necessários para o desenvolvimento de veículos ferroviários movidos a eletricidade :

• um motor elétrico confiável
• energia elétrica disponível de forma adequada
• uma unidade adequada

Princípio motor

Em 1820, o químico dinamarquês Hans Christian Ørsted descobriu o fenômeno do eletromagnetismo . No mesmo ano Michael Faraday publicou os resultados do seu trabalho sobre "rotação eletromagnética". Ele construiu um dispositivo no qual um condutor elétrico girava em torno de um ímã fixo e, em um contra-experimento, um ímã móvel girava em torno de um condutor fixo.

Em 1822, Peter Barlow desenvolveu a roda Barlow com o seu nome . O ferreiro Thomas Davenport desenvolveu um motor comutador em Vermont ( Estados Unidos ) em 1834 e recebeu a primeira patente do motor elétrico em 25 de fevereiro de 1837.

No continente europeu, Ányos Jedlik e Hermann Jacobi (1801–1874) trabalharam de maneira semelhante a Davenport no desenvolvimento do motor elétrico prático. Jacobi também equipou um barco de seis pessoas em São Petersburgo em 1838 com um motor de 220 watts que ele havia desenvolvido. Assim, por volta de 1837/1838, a base para um acionamento por motor elétrico era conhecida e desenvolvida em uma máquina de trabalho adequada para uso.

Energia elétrica

A energia elétrica estava inicialmente disponível apenas em baterias, que deveriam ser transportadas no espaço e peso adequados. De lá para cá, o zinco provou ser um componente básico eficaz e fácil de processar de baterias elétricas. Grandes quantidades de zinco foram extraídas na Inglaterra já em 1720 , fundições de zinco foram construídas em muitos lugares e, em 1805, o primeiro laminador de zinco foi construído na Bélgica. O fornecimento de energia elétrica estava basicamente disponível, mas era caro. Hermann Jacobi usou uma bateria de zinco-platina muito cara .

O custo de uma bateria elétrica naquela época era muitas vezes o valor do carvão queimado em uma máquina a vapor para o mesmo desempenho de trabalho. Com indução magnética foi, por exemplo, já em 1832 Hippolyte Pixii e Dal Negro em geradores produzia energia, mas era inicialmente apenas para o funcionamento de lâmpadas e para fins elétricos considerados utilizáveis. Foi somente em 1866, quando o empresário Werner Siemens gerou eletricidade com as máquinas geradoras que construiu, que a energia elétrica se tornou disponível em uma quantidade e tamanho que permitiu que a ideia de acionamentos eletromotrizes crescesse além do status de um artifício interessante.

O único tipo de corrente disponível inicialmente era a corrente contínua , que também se mostrou fácil de usar e, portanto, se estabeleceu como a “primeira escolha” para muitas ferrovias. A velocidade poderia ser controlada simplesmente conectando os motores de tração em série ou em paralelo e usando resistores como divisores de tensão . Na faixa de velocidade superior, o aumento necessário na velocidade foi obtido enfraquecendo o campo . Semelhante à operação a vapor, os motores de tração desenvolveram a maior força de tração na aproximação, com altas cargas de trem e em declives, o que se mostrou particularmente favorável em operações ferroviárias.

A partir de 1890, com o desenvolvimento do sistema trifásico e do motor assíncrono trifásico, tornou-se disponível um acionamento muito simples e altamente eficiente. No entanto, sua aplicação exigia o uso de linhas de fornecimento de energia tripolares, que eram complexas de implementar, e apenas algumas velocidades que eram predeterminadas pela frequência da rede podiam ser ajustadas. Nos primeiros dias, no entanto, muitas tentativas foram feitas para usar a corrente trifásica para operações ferroviárias, mas em uma escala maior apenas na Ferrovie dello Stato italiana entre 1904 e 1976.

Importante papel na distribuição do acionamento elétrico com caminhos remotos teve o desenvolvimento do transformador , a energia elétrica possibilitou a transmissão econômica em longas distâncias e ainda a operação de acionamento vantajosa semelhante à fonte de alimentação DC. O uso associado de corrente alternada monofásica de alta tensão inicialmente se revelou problemático para a operação do motor, mas poderia ser adaptado para operação ferroviária com baixas frequências na faixa de 15 a 25  Hertz . Investigações extensas entre 1905 e 1907 sob a direção de Robert Dahlander no Statens Järnvägar sueco contribuíram para esta descoberta . Envolveu a AEG , a Siemens-Schuckert e a Westinghouse Electric , esta última em cooperação com a US Baldwin Locomotive Works .

dirigir

Uma solução adequada primeiro teve que ser encontrada para a transmissão de força da máquina elétrica para as rodas. O princípio dos veículos ferroviários movidos a máquina era, de fato, desde a introdução da máquina a vapor por Richard Trevithick conhecido em 1804 Como resultado, C. G. Page usou um acionamento com dois eletroímãs para sua locomotiva, que girava as rodas em movimento alternado para frente e para trás com um mecanismo de manivela como uma máquina a vapor de pistão . Esta linha de desenvolvimento não foi prosseguida. Em vez disso, desenvolveram-se rapidamente sistemas de acionamento em que o movimento de rotação de um motor elétrico era transmitido diretamente ou com a ajuda de uma caixa de câmbio para as rodas motrizes ou eixos do veículo.

Desenvolvimento ao longo do tempo

Thomas Davenport, em Vermont, usou o motor do comutador que desenvolveu em 1835 para construir um modelo de um veículo guiado por esteiras movido a eletricidade em um círculo único de trilhos de mais de um metro de diâmetro. Seu modelo foi executado em alta abstração, possuía dois trilhos em forma de anéis circulares, os quais eram montados concentricamente em dois níveis. O trilho interno, mais baixo, servia como trilho para o acionamento do motor, o outro trilho apenas como um trilho de força. No entanto, essa abordagem passou despercebida.

O escocês Robert Davidson (1804-1894) construiu um modelo de locomotiva elétrica em Aberdeen em 1837 ou 1838 e mais tarde uma locomotiva maior, "Galvani" chamada, que foi demonstrada na exposição da Royal Scottish Society of Arts em 1841 e em 1842 em a ferrovia entre Edimburgo e Glasgow foi tentada. Diz-se que o motor funcionou segundo um princípio semelhante ao da locomotiva desenvolvida em 1851 por CG Page e descrito abaixo. O veículo atingiu a velocidade de seis quilômetros por hora, mas nenhuma carga adicional pôde ser puxada ou passageiros puderam ser transportados. A bateria de zinco usada acabou sendo quarenta vezes mais cara em operação do que o custo comparável da queima de carvão. É relatado que o "Galvani", que estava estacionado em um galpão, foi destruído por maquinistas de locomotivas a vapor, apesar de sua aparente inferioridade devido a preocupações com a competição resultante. Davidson viu o início das operações elétricas na linha do túnel da City and South London Railway , o que o levou a se colocar em seus cartões de visita como “Robert Davidson. Pai da Locomotiva Elétrica ”.

Em Frankfurt am Main, em 1840, Johann Philipp Wagner (o inventor do “Martelo de Wagner” ) conseguiu dirigir um pequeno carro movido por um motor elétrico com um reboque em um círculo de trilhos com circunferência de 20 metros. Ele foi então contratado para construir uma grande locomotiva "eletromagnética" em funcionamento, para a qual foi disponibilizado um montante de 100.000 florins. No entanto, a implementação falhou, alegadamente devido à falta de conhecimento sobre a relação entre a capacidade da bateria e a potência de acionamento.

O secretário de patentes dos EUA, Charles Grafton Page (1812–1868), começou a construir uma locomotiva movida a dois motores elétricos perto de Washington, DC em 1850 com um subsídio do governo de $ 20.000. Os “motores” de 15 quilowatts consistiam cada um em duas bobinas com uma armadura de haste embutida, que era movida para frente e para trás ligando as bobinas alternadamente como em uma máquina a vapor de pistão . Este movimento oscilante foi transmitido ao par de rodas motrizes de um carro de três eixos por meio de hastes de transmissão. Os motores eram alimentados por uma enorme bateria de 50 elementos que levava o carro a uma massa de 12 toneladas. Durante o teste executado em 29 de abril de 1851, esta locomotiva atingiu brevemente a velocidade de 31 km / h, mas o isolamento queimou e os elementos da bateria quebrando sob as vibrações (produtos químicos úmidos em vasos de vidro cilíndrico ou cubóide eram comuns) significava que a viagem foi muito à frente depois de 40 minutos teve que ser cancelado antes de chegar à meta.

Primeiras tentativas de aplicação

O acionamento do veículo ferroviário elétrico só se tornou realmente adequado para uso com a introdução de uma fonte de alimentação fixa por meio de trilhos condutores ou linhas de contato . Na rota do bonde ao longo do calçadão do spa do resort russo de Sestrorezk no Báltico , Fyodor Pirozki experimentou essa forma de fonte de alimentação ao longo de um quilômetro em 1875. Como mais tarde na Siemens em Lichterfelde, a energia foi fornecida pelas duas pistas. A partir de 22 de agosto de 1880, ele operou um bonde puxado por cavalos de dois andares convertido por doze dias em um bonde que foi preparado como em Sestrorezk, que alguns historiadores de tráfego consideram o primeiro bonde elétrico do mundo.

Werner Siemens construiu em Berlim em 1879 uma linha originalmente concebida como uma ferrovia de mina para Cottbus com uma bitola de 500 milímetros e uma locomotiva elétrica de dois eixos . Ele era alimentado por um dínamo estacionário por meio de um trilho condutor isolado montado no centro da via, enquanto os trilhos serviam como linha de retorno do circuito . Esta locomotiva puxou três vagões com bancos de madeira montados neles para seis passageiros cada em um circuito de 300 metros de extensão na exposição comercial da época. A potência do motor da locomotiva era de 2,2 quilowatts. Sem carga, atingiu a velocidade de 13 quilômetros por hora e com os reboques, cada um ocupado por seis pessoas, a velocidade de 6 km / h. A direção de deslocamento foi alterada por uma engrenagem reversa, pois a mudança na direção de rotação do motor pela reversão da polaridade do enrolamento ainda não era conhecida.

Em quatro meses, 90.000 pessoas foram transportadas com este trem e depois houve mais viagens de exposição em Bruxelas, Londres, Copenhague e Moscou, nas quais a utilidade do acionamento elétrico para a ferrovia pôde ser demonstrada a um amplo público. De maio a setembro de 1881, o trem passou pela exposição geral de patentes e design no Palm Garden Frankfurt em Frankfurt - Westend . A máquina está exposta no Deutsches Museum em Munique desde maio de 1905 .

Faixas de exibição semelhantes logo foram apresentadas em outros lugares. Na feira comercial vienense de 1880, Béla Egger , ex-funcionária da Werner Siemens, tinha um carro plataforma motorizado para cinco a seis pessoas em pé e um carro com assento anexo que ia e voltava ao longo de um percurso de 200 metros. Pelo menos 26.000 passageiros foram transportados em três meses e meio. Thomas Alva Edison teria já atingido 65 km / h no mesmo ano com um pequeno caminhão de dois eixos como o da Siemens.

Em 1880, a Siemens se aproximou da cidade de Berlim com um plano para uma ferrovia elétrica elevada através da Leipziger Strasse . Como isso foi rejeitado, entretanto, a Siemens construiu o bonde elétrico Lichterfelde-Kadettenanstalt em Lichterfelde, perto de Berlim , que iniciou a operação experimental em 16 de maio de 1881. Carruagens com capacidade para 26 pessoas percorreram o percurso de 2,5 quilômetros. O motor com uma potência de 5 HP acionava os dois eixos por meio de cabos de aço em espiral; os carros atingiram uma velocidade máxima de 35 a 40 km / h.

A própria Siemens não se referiu a ela como uma rua, mas como uma “ferrovia elétrica” e afirmou que “de forma alguma poderia ser considerada um modelo de ferrovia elétrica no solo, mas sim uma ferrovia elevada que foi tomada para baixo de seus pilares e membros laterais e colocado no chão entender ". Devido ao risco de choques elétricos em pessoas e animais de tração, a linha ferroviária em Lichterfelde foi isolada com cercas e pessoas não autorizadas foram proibidas de entrar na estrutura ferroviária.

Para evitar o risco de acidentes elétricos, Werner von Siemens projetou a primeira catenária e a apresentou na Exposition Internationale d'Électricité em 1881 no centro de Paris. Ele montou um trecho de demonstração de 500 m que levava da Place de la Concorde ao palácio de exposições Palais de l'Industrie no local onde hoje é o Grand Palais, e onde a energia foi fornecida pela primeira vez através de uma linha aérea . Era uma linha de contato de tubo com fenda feita de latão, em que os trilhos foram completamente dispensados ​​como condutores de ida e volta e, em vez disso, dois tubos com fenda próximos um do outro foram usados ​​como condutores de ida e volta. As carruagens percorriam os dutos e eram arrastadas pelo veículo por meio de um cabo flexível.

Em 1882, a Siemens eletrificou uma linha já existente da ferrovia puxada por cavalos de Berlim entre Charlottenburg e o restaurante de excursões Spandauer Bock com equipamentos mais sutis, mas tecnicamente complexos. Uma pequena carruagem de contato corria sobre dois fios, puxada por um motor na frente do veículo e conectada a ele por um cabo flexível. Os rolos do carro de contato transmitiam a eletricidade para os motores do carro de contato e do veículo. Embora a experiência na rota fosse insatisfatória, nos anos seguintes ele equipou três novas linhas ferroviárias com base quase no mesmo princípio: a linha local Mödling - Hinterbrühl em 1883 , o bonde de Frankfurt a Offenbach com sua própria estação de energia em 1884, e o bonde no Lago Genebra, perto de Montreux, em 1888 .

Em Brighton , em 4 de agosto de 1883, a Volk's Electric Railway foi inaugurada como o bonde elétrico mais antigo da Grã-Bretanha . Foi construído por Magnus Volk , filho de imigrantes alemães. Como a ferrovia com largura de linha de 610 mm não tinha catenária , era fornecida com eletricidade por meio de dois trilhos a 50 volts. Isso foi gerado com um motor a gás de 2 HP , a velocidade máxima era de seis milhas por hora. No mesmo ano, o Giant's Causeway Tramway na Irlanda do Norte foi seguido por um segundo bonde elétrico de excursão, que foi o primeiro trem elétrico do mundo abastecido por uma usina hidrelétrica . Ele já tinha um barramento lateral e carregava uma tensão desproporcionalmente maior de 290 a 360 volts. No entanto, quando um ciclista morreu em um acidente elétrico em 1895 , a voltagem teve que ser reduzida.

Em 1883, Leo Daft testou sua locomotiva experimental Ampère de duas toneladas na ferrovia de bitola estreita Saratoga, Mount McGregor e Lake George Railroad, no estado americano de Nova York. Ele puxou um vagão de trem comum com uma massa de dez toneladas e 68 passageiros mais cinco pessoas na própria locomotiva a cerca de 13 km / h em uma inclinação de 1:57. A energia elétrica chegava por meio de um trilho condutor entre as pistas.

Em Niterói , Brasil , Carlos Basto fundou a Carris Urbanos de Nictheroy , que iniciou um dos primeiros bondes elétricos na rua principal Alameda São Boaventura (linha Fonseca) em 7 de outubro de 1883. A eletricidade veio das baterias do acumulador. Em fevereiro de 1885, no entanto, foi descontinuado devido a vários problemas operacionais.

Em 1884, os engenheiros Bentley e Knight de Cleveland abriram o primeiro bonde elétrico operado comercialmente nos Estados Unidos. Pela primeira vez, foi utilizada uma fonte de alimentação subterrânea em que um canal de madeira entre os trilhos tinha uma ranhura para o pantógrafo na parte superior. Em contraste com o bonde Spragues em Richmond, que foi inaugurado quatro anos depois, essa operação durou apenas um ano.

Uma vez que tanto o fornecimento de energia no solo quanto as elaboradas linhas aéreas de tubos com fenda de dois pólos da Siemens eram extremamente sujeitos a falhas, a expansão das ferrovias elétricas estagnou até a segunda metade da década de 1880.

Linhas Aéreas

No final de 1884, JC Henry em Kansas City equipou pela primeira vez uma pista de teste com uma linha de contato aérea, que, como é habitual hoje, consistia em cabos e era fixada em mastros com a ajuda de cantiléveres. Em operação, a chave foi então feita para usar os dois fios de cobre, que foram concebidos como catenária bipolar para a frente e para o retorno da corrente, apenas como um condutor de saída e para conduzir a corrente de volta pelos trilhos. Na segunda metade de 1885, Depoele construiu uma ferrovia em Toronto na qual apenas um único fio de cobre, preso a braçadeiras com a ajuda de isoladores, assumia a tarefa de condutor externo. Pela primeira vez, uma tensão de operação mais alta também foi usada.

Frank Sprague assumiu o comando do fio aéreo monopolar e inventou o pantógrafo , que se apoiava na locomotiva e pressionava um cilindro de baixo contra o fio de contato. A Richmond Union Passenger Railway em Richmond (Virginia) , equipada pela Sprague, iniciou seu serviço regular em 2 de fevereiro de 1888 com dez vagões. Posteriormente, até 30 vagões percorreram simultaneamente a rota de 20 quilômetros e administraram inclinações de até dez por cento. Com esta prova convincente de desempenho, o triunfo das ferrovias elétricas começou.

Pouco depois, o sistema de Sprague foi aprimorado pela Thomson-Houston Electric Company . Ele equipou a Boston Elevated Railway com ele em 1889 e o apresentou pela primeira vez na Europa em 1890 na Exposição de Comércio e Indústria do Noroeste da Alemanha em Bremen .

Nesse ínterim, a experiência com o controle de sistemas de elevador levou Sprague a planejar uma transmissão de todos os eixos para várias unidades em um estágio inicial . Em seu sistema de controle de trem de várias unidades , cada vagão tinha seu próprio motor de tração, que o motorista podia controlar especificamente por meio de relés e linhas de controle elétrico contínuo . Isso salvou locomotivas separadas em rotas difíceis com inclinações e em trens mais longos .

Pantógrafos com um rolo pressionado contra o fio de contato podem suportar velocidades de deslocamento maiores do que os carrinhos de contato, mas podem "descarrilar" o fio de contato e, portanto, limitar a velocidade.

Quando a linha em Groß-Lichterfelde foi estendida em 1890 além do instituto de cadete para a estação Oeste de Groß-Lichterfelde , a linha de contato aérea monopolar desenvolvida na América foi adotada, mas o vagão foi equipado com o pantógrafo desenvolvido por Walter Reichel , designer-chefe da Siemens, e patenteado em 1889. Pantógrafos de proa ou lira não podiam saltar do fio de contato e, portanto, permitiam velocidades significativamente mais altas do que os pantógrafos. Eles encontraram distribuição entre 1890 e 1910, especialmente na Europa. Além dos bondes, principalmente as ferrovias foram equipadas com ele. O primeiro bonde da Austrália, em Hobart , também foi equipado pela Siemens & Halske , fundada pela Siemens, com pantógrafos tipo arco em 1893.

Por causa da grande massa e do longo braço de alavanca, as barras de lira tendem a ser sujeitas a breves interrupções no contato. Além disso, eles devem ser usados ​​apenas em uma direção de viagem. O pantógrafo desenvolvido pela Siemens resolveu os dois problemas. Os primeiros pantógrafos já haviam sido usados ​​antes nas ferrovias de minas americanas e desde 1895 em um túnel na ferrovia Baltimore & Ohio , mas eram estreitos e não pressionavam um suporte, mas um rolo no fio de contato.

Os primeiros pantógrafos com faixas de contato foram construídos para ferrovias de minas, por exemplo em 1897 pela Elektrizitätsaktiengesellschaft em Nuremberg , anteriormente Schuckert & Co para a Burbacher Hütte na área industrial do Saar. No entanto, anos se passaram antes que tais pantógrafos fossem usados ​​no transporte público.

Um projeto malsucedido, por outro lado, foi o bonde-omnibus elétrico da Siemens & Halske, apresentado em 1898. Era uma mistura entre um bonde elétrico e um ônibus movido a bateria ; o veículo bidirecional também poderia se afastar dos trilhos na operação do carrinho de bebê .

A San Francisco, Oakland e San Jose Railway (SFOSJR), posteriormente incorporada ao Key System , iniciou suas operações em 26 de outubro de 1903 com um trem leve sobre trilhos composto por quatro vagões, cada um equipado com dois pantógrafos tipo tesoura, projetados por John P. Brown , um engenheiro da empresa. A Rheinuferbahn entre Colônia e Bonn começou a operar em 1905 com vagões de aço, cujos pantógrafos Siemens-Schuckert ofereciam melhor contato com a linha aérea e podiam ser usados ​​em ambas as direções, mas ainda não eram pantógrafos. A operação elétrica das Ferrovias Estaduais do Grão-Ducal Baden começou com uma locomotiva com pantógrafos. Após a sua entrega em 1910, o Badische A1 foi testado pela primeira vez em linhas que já estavam eletrificadas, a linha Ammergaubahn e a linha Bitterfeld - Dessau , antes de ser usado em Wiesentalbahn e Wehratalbahn a partir de 1913 . A Prussian State Railways ainda operava locomotivas com estribos Lyra em 1911, mas mesmo lá todas as locomotivas elétricas recém-adquiridas tinham pantógrafos no ano seguinte. Eles garantiram um fornecimento seguro de energia em velocidades de até mais de 100 km / h.

Apenas o desenvolvimento de trens elétricos de alta velocidade a partir de meados do século 20 exigiu melhorias decisivas, que entretanto levaram à disseminação geral do pantógrafo de braço único , um pantógrafo de meia tesoura .

Barramentos

O trem elétrico mais antigo em serviço hoje, a Ferrovia Elétrica de Volk , inicialmente funcionou, i. H. desde 1883, com alimentação apenas por meio dos trilhos, mas em 1886 foi equipado com um trilho condutor disposto entre eles.

Em Denver , o bonde elétrico começou em 1886 com uma fonte de alimentação de dois pólos por meio de um conduíte com fendas sob a estrada. Lá, esse princípio foi abandonado novamente em 1888 e mudado para a operação de linha aérea. Posteriormente, no entanto, o sistema de conduítes foi usado em grande escala em Manhattan devido à proibição oficial de linhas aéreas . Em muitas rotas, porém, era possível usar dutos previamente criados para os cabos dos bondes .

Onde era possível manter os transeuntes e animais longe dos trilhos, o fornecimento de energia via trilho condutor era prático e permanece em algumas redes até hoje.

O primeiro metrô com via secundária foi o City and South London Railway, inaugurado oficialmente em 4 de novembro de 1890 . Ela foi forçada a usar o acionador elétrico porque o acionador a cabo pretendido provou-se impraticável.

A primeira ferrovia elétrica elevada foi inaugurada em 4 de fevereiro de 1893, com oito quilômetros de extensão no porto de Liverpool . Este Liverpool Overhead Railway inicialmente tinha um trilho condutor central, mais tarde lateral. A partir de 1905, seus trens continuaram até mesmo em uma linha principal que agora também foi eletrificada.

Também desde o início, o metrô de Paris funcionou com barramento lateral a partir de 19 de julho de 1900 e o Berliner Hochbahn, hoje Metro de Berlim , a partir de 15 de fevereiro de 1902 . Já o metrô mais antigo do continente europeu, o Budapest Millennium Line de 1896, possui linhas aéreas, em túnel em forma de trilhos condutores aéreos , na área externa como fio de contato .

Corrente alternada trifásica e monofásica

O transformador , desenvolvido pela primeira vez em 1881 por Lucien Gaulard e John Dixon Gibbs e colocado em produção em série em 1885 por três engenheiros da Ganz & Co. com sede em Budapeste , tornou possível adaptar a tensão alternada às respectivas necessidades e fornecer corrente alternada mais facilmente do que a corrente contínua.

As unidades trifásicas foram possibilitadas pelo motor assíncrono que Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski inventou como engenheiro na AEG em 1889. Os experimentos com inversores de frequência monofásicos e trifásicos começaram logo após o estabelecimento de poderosas ferrovias CC.

A Siemens & Halske instalou pistas de teste com linhas aéreas tripolares para testes de direção com corrente trifásica nas instalações da fábrica em Berlin-Siemensstadt em 1892 e a partir de 1898 em uma estrada entre as comunidades de Groß-Lichterfelde e Zehlendorf .

A empresa suíça Brown, Boveri & Cie. em duas faixas: final de 1895 (operação experimental) / 1. Junho de 1896 começou o bonde elétrico Lugano (Società delle Tramvie Elettriche Luganesi) com uma distância de 5 quilômetros. A Ferrovia Burgdorf-Thun surgiu em 1899 , um ramal de bitola total de 40 quilômetros. Devido às condições da concessão, ainda não foi possível trabalhar com alta tensão em ambas as ferrovias.

A Ganz & Co., sediada em Budapeste, sob o comando do engenheiro Kálmán Kandó, estabeleceu uma pista de teste em 1899 e em 1900 uma ferrovia com corrente trifásica de 3.000 volts . Com a Veltlinbahn do Rete Adriatica em 1902, primeira linha principal de alta tensão do mundo e, ao mesmo tempo, a primeira linha principal de três fases entrou em operação no norte da Itália. Todo o equipamento elétrico da estação de energia às locomotivas e vagões veio da Ganz & Co. em Budapeste.

Em 1923, Kálmán Kandó também tentou resumir as vantagens da alimentação com corrente alternada monofásica e acionamento por motores trifásicos. O MÁV série V50 projetado por ele recebia corrente alternada monofásica com frequência industrial da linha de contato, que era convertida por um conversor em corrente trifásica para os dois motores de tração.

Já em 1901, a sociedade de estudos para sistemas elétricos de trânsito rápido montou uma pista de teste de 33 quilômetros com uma linha aérea tripolar para operação trifásica na ferrovia militar perto de Berlim . Lá, em 1903/1904, os veículos ferroviários (e veículos em geral) atingiram pela primeira vez velocidades superiores a 200 km / h, o vagão da Siemens 206, o do AEG 210,3 km / h.

Por causa das linhas aéreas multipolares necessárias (três pólos em pistas de teste, dois pólos no uso diário), a corrente trifásica manteve um papel de nicho geral no transporte ferroviário. Uma extensa rede trifásica (cerca de 2.000 quilômetros) existia apenas no norte da Itália e duas rotas transfronteiriças subsequentes, a ferrovia Simplon e a Tendabahn . Hoje, apenas algumas ferrovias de montanha curtas são operadas com corrente trifásica.

O acionamento com corrente alternada monofásica com linha aérea monopolar para a fase e os trilhos como linha de retorno, como hoje domina as linhas principais, só começou após a operação trifásica, nomeadamente em 1903 com a operação experimental de a UEG (precursora da AEG ) em 1903 no ramal Schöneweide - Spindlersfeld . Em 1906, essa operação foi encerrada quando a linha foi erguida em uma barragem. Mas já em 1904, também equipada pela AEG, a Stubai Valley Railway de 18 quilômetros de comprimento e bitola na Áustria começou a operar continuamente com voltagem AC de 2500 volts e pantógrafos Lyra.

As ferrovias usavam uma frequência de 40, depois 50 Hertz. Essas altas frequências resultaram em problemas significativos com o motor em série combinado com incêndio excessivo em escova por décadas . Em 1905, após uma corrida sem sucesso com corrente trifásica , a ferrovia Ammergau de quase 24 quilômetros de extensão, construída em 1897, foi convertida para tensão alternada monofásica de 5,5 quilovolts a 16 Hertz.

Com a operação de teste Seebach - Wettingen , a Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) demonstrou a adequação da tensão alternada monofásica com 15 quilovolts de 1905 a 1909. A frequência era inicialmente de 50 Hertz. Experimentos mostraram que uma frequência menor, em torno de 15 Hertz, era mais barata e o fogo na escova e, portanto, também a interferência telefônica foram reduzidos. As operações experimentais foram interrompidas em meados de 1909 e a catenária desmontada. Somente em 1944 a linha foi eletrificada novamente. O sistema serviu de modelo para a eletrificação de ferrovias na Alemanha, Áustria, Suíça, Noruega e Suécia, mas com 16⅔ em vez de 15 Hertz.

Visão geral cronológica das primeiras ferrovias elétricas

Nota de limitação: A tabela a seguir contém apenas as primeiras empresas elétricas se forem as primeiras de seu tipo no mundo, as primeiras de seu tipo nos países de língua alemã ou de qualquer outro significado especial para a história dos acionamentos elétricos, por exemplo, marcações o início do uso permanente. Outras listagens de bondes e metrôs estão contidas na lista de cidades com bondes , suas sublistas de empresas que não existem mais e na lista de cidades com metrôs . Limitação de tempo ao primeiro quarto de século desde as primeiras faixas de exposição de 1879/83 (até cerca de 1905).

Data de abertura (clique para descrição)	país	Lugar ou rota	Comprimento da rota	Sistema de energia	Tipo de ferrovia / construtor / operador
31 de maio de 1879	Prússia	Berlim	0,3 km	Tensão DC através do barramento central e trilhos móveis	Trilho de exposição (bitola 500 mm) / Werner von Siemens
13 de maio de 1880-1882	Estados Unidos	Menlo Park , Chicago	⅓, uma milha depois	Tensão DC sobre trilhos em execução	Teste e pista de demonstração em Cape Gauge / Edison
17 de julho - 15 de setembro Outubro de 1880	Áustria-Hungria	Viena	0,2 km	Tensão DC sobre trilhos em execução	Pista de exposição, exposição comercial da Baixa Áustria, Béla Egger
3 de setembro de 1880 - final de IX '80	Rússia	São Petersburgo	um quilometro	Tensão DC através dos trilhos	Bonde puxado por cavalos convertido em uma rota de bonde puxado por cavalos / operação de demonstração / Fjodor Pirozki
16 de maio de 1881	Prússia	Lichterfelde perto de Berlim	2,5 km	Tensão de 180 volts DC nas pistas	Rota de teste de medidor-bitola, do bonde público de 1883 / Siemens e Halske
15 de agosto de 1881	França	Paris	0,5 km	Tensão DC via linha de contato de tubo com fenda bipolar	Pista de exposição / Siemens e Halske
1 ° de maio de 1882	Prússia	Charlottenburg perto de Berlim : estação de trem de cavalos - Spandauer Bock	2,5 km	Tensão DC via linha de contato de tubo com fenda bipolar	Operação experimental, tráfego misto com tração equina no bonde público / Siemens e Halske
4 de agosto de 1883 - até hoje	Inglaterra	Brighton	0,4 km	Tensão direta de 50 volts através dos trilhos em execução, de 1886 160 volts de tensão direta através do trilho central e resistor de regulação	O bonde elétrico mais antigo do mundo ainda em operação hoje, largura de via 610 mm (de 1884 838 mm, de 1886 825 mm) / Ferrovia Elétrica de Volk
28 de agosto-31 Outubro de 1883	Áustria-Hungria	Viena , Schwimmschulallee- (hoje Lassallestr.) - portal norte da rotunda	1,5 km	Tensão DC através dos trilhos	demonstração de bitola métrica e linha férrea alimentadora / "Praterbahn" / International Electrical Exhibition 1883 / Siemens & Halske
7 de outubro de 1883 - fevereiro de 1885	Brasil	Niterói	9 km	Operação do acumulador	Carris Urbanos de Nictheroy na bitola 1050 mm
22 de outubro de 1883-1932	Áustria-Hungria	Mödling	4,5 km	Corrente contínua de 550 volts via linha de contato de tubo com fenda de dois pólos	ferrovia local de bitola métrica Mödling - Hinterbrühl
18 de fevereiro de 1884	Prússia , Hessen-Nassau	Frankfurt am Main - Offenbach	6,7 km	Tensão de 300 volts DC via linha de contato de tubo com fenda bipolar	bonde de bitola métrica / Siemens & Halske / Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft
29 set 1885 - 10 de setembro 1892	Inglaterra	Blackpool	1,6 km
1886	Prússia	Charlottenburg perto de Berlim, estação de cavalos - Lützowplatz	6,7 km	Operação do acumulador	Operação experimental em bonde de via completa / Siemens e Halske
1 de junho de 1886 a junho de 1895	Bavaria	Munique	1,2 km	Fonte de alimentação através dos trilhos em execução	Comedouro do bonde puxado por cavalos para um estabelecimento balnear / Ungererbahn
1886-1888	Estados Unidos	Denver , Colorado	?	Tensão CC via barramento de dois pólos em um túnel com fenda subterrânea	Bonde de bitola do cabo / operação de linha aérea até 1950 / Bonde de Denver
2 de fevereiro de 1888	Estados Unidos	Richmond , Virgínia	20 km	Tensão de 450 volts DC via linha de contato aérea monopolar e pantógrafo	bonde de bitola padrão , primeiro bonde nos EUA operado permanentemente com linhas aéreas / Frank Julian Sprague / Richmond Union Passenger Railway
6 de junho de 1888	Suíça	Vevey - Montreux - Territet	9,0 km	Tensão CC de 500 volts via linha de contato de tubo com fenda	Bonde medidor de bitola e o bonde elétrico mais antigo da Suíça / Société électrique Vevey-Montreux
21 de junho - 15 de junho Outubro de 1890	Bremen	Bremen , praça do mercado - Bürgerweide	um quilometro	Tensão DC via linha aérea monopolar e pantógrafo , pela primeira vez na Europa para Sprague	rota de demonstração de bitola padrão / bonde Bremen
1890	Prússia	Lichterfelde perto de Berlim	+ aprox. 2 km	180 volts de corrente contínua via linha de contato aérea monopolar e, pela primeira vez no mundo, pantógrafo em forma de U	Extensão da linha de 1881 com fornecimento de energia aprimorado / Siemens & Halske
18 de dezembro de 1890	Inglaterra	Londres , Stockwell - King William Street	8 quilômetros	500 volts de corrente contínua via barramento central	Bitola padrão subterrânea / Ferrovia da cidade e do sul de Londres
1892	Prússia	Berlin-Siemensstadt	0,36 km	750 a 10.000 volts de corrente trifásica via catenária bipolar mais trilha	Ferrovia de obras, operação de teste com acionamento trifásico / Siemens & Halske
1 ° de maio de 1892	Bremen	Bremen	> 20 km	Tensão DC via linha de contato aérea monopolar e pantógrafo de acordo com Sprague	Operação contínua de bondes / bondes anteriores puxados por cavalos em Bremen
4 de fevereiro de 1893	Grã Bretanha	Liverpool		Tensão DC via primeiro barramento central, depois lateral	Primeira ferrovia elétrica elevada do mundo, bitola padrão, transporte de passageiros no porto, posterior conexão com a linha principal / Liverpool Overhead Railway
1893	Estados Unidos	Chicago		Tensão DC via barramento	Ferrovia elevada de bitola padrão , ferrovia de exibição, protótipo para trens elétricos da ferrovia elevada anteriormente movida a vapor / Chicago Elevated
1893	França	Étrembières - Treize-Arbres (Mont Salève)	6 km	Tensão DC via barramento lateral	primeira ferrovia de cremalheira operada eletricamente do mundo , bitola 1000 mm / Chemin de fer du Salève
16 de abril de 1894	Prússia	Wuppertal - Barmen	1,6 km	600 volts de corrente contínua na catenária	primeira ferrovia de cremalheira operada eletricamente na Alemanha, bitola 1000 mm / Barmer Bergbahn
27 de junho de 1895	Estados Unidos	Baltimore	> 2,3 km	Tensão de 675 V DC via trilho condutor suspenso	linha principal de bitola padrão em operação de locomotiva / General Electric / Ferrovia de Baltimore e Ohio
1895-1902	Prússia	Charlottenburg / Berlin , Charlottenburg - Portão de Brandenburgo, mais tarde - Kupfergraben	6,7 km	Acumuladores	Operação contínua em bondes de via completa / Siemens e Halske
4 de dezembro de 1895	Württemberg	Meckenbeuren - Tettnang	4,2 km	650 volts de corrente contínua sobre a linha aérea	Ferrovia local, a primeira ferrovia de bitola padrão com tráfego de passageiros e carga na Alemanha, operação de vagões / empresa ferroviária local
1896	Áustria-Hungria	Budapeste	3,6 km	350 volts de corrente contínua via trilho condutor suspenso	primeiro metrô elétrico da Europa continental / Siemens & Halske / Metró Budapeste em bitola padrão
1897	Prússia	Burbach perto de Saarbrücken	?	Tensão DC, catenária unipolar, pantógrafo tipo tesoura	630 mm mina ferrovia / empresa de ações de eletricidade , Nuremberg / ARBED Burbach
20 de agosto de 1898	Suíça	Zermatt	9,3 km	Corrente trifásica 550 volts 40 Hertz via catenária bipolar mais trilho	-bitola métrica Gornergrat Railway, da Suíça primeira operado eletricamente trem de cremalheira / Gornergrat Railway Company
21 de julho de 1899	Suíça	Burgdorf - Thun	40,21 km	Corrente trifásica 750 volts 40 Hertz via linha de contato aérea bipolar	primeira ferrovia completa de bitola padrão na Europa / Brown, Boveri & Cie. (BBC) / Ferrovia Burgdorf-Thun
1899	Hungria	Óbudai Sziget , Budapeste	1,5 km	Corrente trifásica	Faixa de teste / Ganz & Co. / Kálmán Kandó
1899-1900	Prússia	Groß-Lichterfelde - Berlin-Zehlendorf	1,8 km	750 a 10.000 volts de corrente trifásica via catenária tripolar	pista de teste trifásica de calibre padrão Groß-Lichterfelde - Zehlendorf / Siemens & Halske
19 de julho de 1900	França	Metro de paris	30 km	Tensão de 600 volts DC, barramento lateral	metrô de bitola padrão / metrô Paris
1900	Áustria-Hungria	Wöllersdorf perto de Wiener Neustadt	1,5 km	Corrente trifásica de 3.000 volts 16⅔ Hertz via catenária bipolar	Ferrovia de fábrica de bitola padrão e veículo de teste / Ganz & Co. , Budapeste / Munitionsfabrik Wöllersdorf
1 de março de 1901	Prússia	Wuppertal	12 km	Tensão de 600 volts DC via barramento	Ferrovia suspensa de Wuppertal / Eugen Langen
1901-1903	Prússia	Marienfelde - Zossen perto de Berlim	24 km	Corrente trifásica 10.000 V / 50 Hertz via catenária tripolar	Ferrovia completa de bitola padrão - operação experimental / empresa de estudo para sistemas elétricos de trânsito rápido / Ferrovia Militar Real Prussiana
15 de fevereiro de 1902	Prússia	Ferrovia elevada de Berlim	5 km	Tensão de 750 volts DC através do barramento lateral	Ferrovia elevada de bitola padrão, posteriormente metrô de Berlim / Siemens & Halske / Sociedade para ferrovias elétricas elevadas e subterrâneas em Berlim
1902	Itália	Lecco - Colico - Sondrio / Chiavenna	106 km	Corrente trifásica de 3000 volts 16⅔ Hertz via catenária bipolar	linha principal de bitola padrão, o primeiro trem elétrico de alta tensão do mundo em operação regular ( Veltlinbahn ) / Ganz & Co. , Budapeste / Rete Adriatica
1903	Estados Unidos	Berkeley - Oakland ( Califórnia )	10 km	Tensão de 600 volts DC, pantógrafo	Trilhos leves de bitola padrão, aqui: com veículos ferroviários parcialmente nas ruas / primeiro uso de barras de tesoura no transporte público
1903	França	Saint-Georges-de-Commiers perto de Grenoble	30 km	Tensão de 2 × 1200 volts DC via sistema de três fios com linha de contato aérea de dois pólos	ferrovia de carvão de bitola métrica / operação de locomotiva Thury / Chemin de fer de La Mure
15 de agosto de 1903	Prússia	Niederschöneweide - Spindlersfeld	4,1 km	Tensão alternada monofásica 6000 volts 25 Hertz via linha aérea	Ferrovia experimental / Union Electricity Society / Prussian State Railways
31 de julho de 1904	Áustria-Hungria	Innsbruck - Fulpmes	18,2 km	Tensão alternada monofásica 2500 volts 42,5 Hertz via linha aérea	ramal de bitola estreita / AEG / Stubaitalbahn
1 ° de janeiro de 1905	Bavaria	Murnau - Oberammergau	24 km	Tensão alternada monofásica 5500 volts 16 Hertz via linha aérea	trem pequeno de bitola padrão ( Ammergaubahn ), primeira locomotiva de corrente alternada / SSW / Lokalbahn Aktien-Gesellschaft
16 de janeiro de 1905	Suíça	Seebach - Wettingen	19,5 km	Tensão alternada monofásica 15.000 volts 50 hertz, depois 15 hertz	Operação de teste de bitola padrão com Fc 2x2 / 2 "Eva" e "Marianne" / Maschinenfabrik Oerlikon (MFO) / Ferrovias Federais Suíças

Áreas iniciais de aplicação para acionamento elétrico

Ferrovias de vagões

A maioria das primeiras ferrovias elétricas de operação comercial ou pública usava inicialmente vagões do tipo bonde. Por um lado, isso resultava do fato de que o tamanho dos motores elétricos era muito menor do que o dos motores a vapor com a mesma potência, de modo que sempre havia espaço para viajantes no carro movido. Por outro lado, o acionamento elétrico era particularmente atraente para ferrovias leves em áreas densamente povoadas, onde os cavalos de força eram muito fracos e o acionamento a vapor muito sujo.

Locomotivas subterrâneas de Londres

Apenas em condições apertadas, como no metrô de Londres, ou quando mais energia era necessária, surgiu a mudança dos vagões com transporte de passageiros para a operação com vagões rebocados por locomotiva. Pela primeira vez, locomotivas totalmente elétricas parecem ter sido usadas no serviço público comercial, bem como em maior escala na linha de metrô construída pela City and South London Railway (CSLR). Para este fim, duas locomotivas de teste foram adquiridas em 1889, das quais o “No. 1 "motores atuando diretamente no eixo e o" No. Motoredutores de 2 ”, mas o último foi considerado muito barulhento. O não. 1 “tinha dois eixos, cada um com seu próprio motor de tração, tinha aproximadamente 4,2 metros (14 pés) de comprimento e pesava 12 toneladas. Cada motor desenvolveu cerca de 36 quilowatts.

Outras doze locomotivas foram então adquiridas com base no modelo da primeira locomotiva e colocadas em operação a partir de 1890. Todas as 14 locomotivas foram construídas na parte mecânica pela Beyer-Peacock e equipadas com equipamentos elétricos da Mather & Platt. Cada máquina de dois eixos tinha um motor para cada eixo, a cabine do motorista nos veículos curtos se estendia por todo o comprimento com uma porta na extremidade do veículo. A posição do motorista era no final, onde a chave de acionamento e o controle do freio também estavam alojados.

As locomotivas podiam mover três carros a uma velocidade de 25 milhas por hora (cerca de 40 quilômetros por hora) na rota plana, mas tinham dificuldades com trens totalmente ocupados em declives. As armaduras do motor assentavam diretamente nos semi-eixos (»transmissão sem engrenagens«). A energia era fornecida por meio de um trilho condutor intermediário em isoladores de vidro localizados abaixo dos trilhos, o que exigia rampas complicadas no switch e na área de passagem para guiar os pantógrafos sobre os trilhos de passagem. Além dos freios de mão, as locomotivas também foram equipadas com freios a ar comprimido para todo o trem. Como o compressor de ar necessário não podia ser acomodado nas locomotivas pequenas, o ar comprimido foi gerado de maneira estacionária e os tanques de ar foram enchidos na estação de Stockwell .

Nos finais da linha, uma locomotiva diferente teve que ser acoplada à extremidade anterior do trem para a viagem de volta. Devido ao elevado volume de operações, foram adquiridas mais duas locomotivas nº 15 e 16, desta vez da Siemens, cujos equipamentos elétricos e motores se mostraram menos suscetíveis aos frequentes sobreaquecimentos e arcos no comutador. Em 1895, mais quatro máquinas foram adquiridas de várias empresas. As locomotivas nº 21 e 22, que foram construídas e melhoradas posteriormente, tornaram-se os protótipos do último grande lote de construção com os números 23 a 52, todos construídos pela empresa Crompton.

Os trens do metrô transportados por locomotivas permaneceram em operação até que a linha de revisão e ampliação do túnel foi fechada em novembro de 1923. As até então 44 locomotivas operacionais na linha foram então substituídas por unidades múltiplas EMU padrão de Londres (EMU = Unidade Elétrica Múltipla). A locomotiva anterior No. 13 foi inicialmente nomeada "No. 1 ”no Science Museum e agora (2006) pode ser visto na“ Acton store ”do London Transport Museum .

Outras companhias ferroviárias túnel de Londres também utilizado inicialmente locomotives.From elétrica 1900 em diante, 44 toneladas quatro eixos locomotivas eixos única correu na Linha Central da Londres Ferroviária Central , e locomotivas elétricas também correu na Linha Metropolitana do Metropolitan Railway Company a partir de 1902. O termo locomotivas de túnel foi usado para essas primeiras locomotivas elétricas .

Ferrovias de mina

A tecnologia de acionamento elétrico inicialmente usada com tensão direta de algumas centenas de volts e alimentação direta do motor da catenária permitiu a construção de tratores potentes, pequenos e robustos com meios simples. Isso atendeu às necessidades das ferrovias da mina , especialmente para operações subterrâneas , razão pela qual a operação elétrica das ferrovias da mina se espalhou tão cedo e tão rapidamente quanto, em comparação, com os bondes .

Após o revés com o veículo da Cottbus, que acabou sendo convertido para a feira de Berlim, a Siemens entregou a primeira locomotiva elétrica para a mina de carvão Zauckerode na Saxônia em 1882 , onde foi usada a 260 metros de profundidade e permaneceu em operação por 45 anos até 1927. Outras pequenas locomotivas elétricas foram entregues na mina Hohenzollern em Beuthen e na mina de sal Neu-Staßfurt .

Tal como acontece com os eléctricos, os problemas originais com o fornecimento de energia foram devidos ao facto de o fornecimento através de uma calha central ou através de corrimão como linha de retorno não cumprir os requisitos de segurança. Walter Reichel , designer-chefe de longa data da Siemens, corrigiu isso a partir de 1889 revestindo o fio de contato com um pantógrafo de arco - como também foi testado na extensão do bonde Lichterfelde. Os trilhos serviam como uma linha de retorno aterrada e, portanto, segura ao toque.

Em 1894, a ferrovia da mina de Aachener Hütten-Aktien-Verein Rothe Erde foi operada eletricamente e, posteriormente, várias outras ferrovias da mina na Renânia , Sarre , Lorena , Luxemburgo e Valônia, na Bélgica . Para este efeito, a Allgemeine Electricitäts-Gesellschaft ( AEG ), a Siemens & Halske , a Siemens-Schuckertwerke (SSW) e a Union-Elektricitäts-Gesellschaft (UEG), em particular, forneceram grandes quantidades de locomotivas elétricas a estes países.

Veículos acumuladores foram rapidamente usados ​​para ferrovias de minas, onde as fontes de alimentação convencionais não eram adequadas devido à falta de espaço ou às circunstâncias causadas pelo trabalho de detonação. Na América do Norte, locomotivas foram desenvolvidas para tais casos, entretanto, foram fornecidos cabos de reboque aplicados a partir de um tambor de guincho . Desta forma, várias centenas de metros também podem ser interligados sem a necessidade de instalar uma linha de energia. Os precursores dos acionamentos automáticos também vêm das ferrovias da mina, onde os processos de transporte são repetidos regularmente e da mesma forma .

Progresso nos EUA

Com a Sprague Electric Railway & Motor Company fundada por Frank Julian Sprague em 1888 e o bonde elétrico construído em Richmond , a disseminação da tração elétrica nos EUA começou. Em 1889, 110 ferrovias elétricas com equipamento Sprague estavam em construção ou em fase de planejamento. Edison , que fabricava parcialmente o equipamento Spragues, comprou a empresa de sucesso em 1890. Em 1905, cerca de 30.000 quilômetros de rotas para os “carros de rua” de Sprague foram eletrificados nos EUA .

O English Financial Times declarou em outubro de 1892 que nos EUA "a eletricidade parece estar no processo de deslocar cavalos em nenhum momento" e que os produtores de eletricidade estão prestes a obter lucros inimagináveis. O jornal escreve sobre 371 ferrovias eletrificadas com 6.663 vagões, que foram equipadas com unidades diferentes dependendo da cidade, por exemplo em Minneapolis 128 vagões de Edison e 111 de Thomson-Houston e em Milwaukee 100 vagões de Edison e apenas 5 de Thomson- Houston.

A ferrovia elevada Chicago & South Side Rapid Transit , construída em Chicago em 1892, foi convertida para operação elétrica em 1895 depois que a primeira ferrovia elevada elétrica operou como uma ferrovia de exposição para a Feira Mundial de 1893 . Depois de desenvolver o controle de unidade múltipla por Sprague em 1897, outros sistemas de metrô novas seguido em outras cidades: 1897 Tremont Rua Subway tarde Boston Comboio Elevado como uma versão precursor do estabelecido até a segunda metade do século 20 ferroviário de 1904, o New York Metrô da cidade e, finalmente, em 1907, a ferrovia elevada da Filadélfia .

A tração de eixo único anteriormente sem molas provou ser problemática em veículos de tração com maior potência do motor. A General Electric (GE), com sede no estado de Nova York, nos Estados Unidos, teve experiências correspondentemente negativas com a Ferrovia Central de Londres em 1900, onde o peso não suspenso do motor exerceu impactos muito grandes na superestrutura e até mesmo levou a rachaduras nos edifícios circundantes . A GE experimentou cinco anos antes com uma unidade de mola para a ferrovia de Baltimore e Ohio , que eletrificou um túnel no centro da cidade de três quilômetros de comprimento (o Howard Street Tunnel ) com uma linha aérea de 675 volts DC. Isso foi usado para puxar trens com locomotivas a vapor com uma locomotiva elétrica pré-tensionada através do túnel para neutralizar a praga de fumaça.

As locomotivas elétricas de duas partes tinham, cada uma, quatro motores, cada uma com uma potência de 270 quilowatts, que agora transmitiam o torque aos eixos não por engrenagens sem suspensão, mas por amortecedores de borracha. A velocidade máxima foi de 96,5 km / h (60 mph), com trens de carga de até 1.630 toneladas, trens de carga de 1.200 toneladas a 24 km / he trens de passageiros de 500 toneladas a 56 km / h em um correspondentemente muito inferior velocidade de 8 a 10 por mil gradiente forte do túnel pode ser desenhado. Nos primeiros anos de operação, a energia era consumida por meio de um trilho condutor de perfil em Z, ao qual uma peça de contato de latão era pressionada por meio de um pantógrafo inclinado. Em 1902, barramentos laterais convencionais foram instalados. A operação na Baltimore Belt Line é considerada a primeira operação ferroviária elétrica de linha completa do mundo a substituir as locomotivas a vapor.

O salto realmente grande na operação de uma ferrovia totalmente elétrica foi provocado apenas por uma colisão traseira no túnel de 3,2 quilômetros da Park Avenue na cidade de Nova York em janeiro de 1902. Devido à densa fumaça, um trem atropelou um sinal de parada e encontrou um trem parando, com 15 mortos. A cidade de Nova York proibiu todas as operações a vapor ao sul do rio Harlem em 1º de julho de 1908.

A Pennsylvania Railroad operou uma rota de túnel eletrificado sob o rio Hudson entre Manhattan e a New York Pennsylvania Station , na qual as locomotivas duplas PRR classe DD1 foram usadas a partir de 1911 . Eles consistiam em duas peças idênticas estreitamente acopladas, cada uma com dois eixos de acoplamento montados no chassi e um motor de acionamento de baixa velocidade de montagem alta com acionamento por haste helicoidal por meio de um eixo maciço . A energia era fornecida por barramentos laterais . As máquinas atingiram uma velocidade máxima de 85 mph (137 km / h), enquanto a velocidade programada era de apenas 65 km / h.

Com a construção do Terminal Grand Central em 1906, a seção do túnel que se aproximava era operada eletricamente com voltagem CC de 660 volts. A tração múltipla do setor de bonde foi assumida para os vagões. A locomotiva série S destinada ao tráfego de longa distância tinha uma potência inicial de 2205 quilowatts (3000 cv), uma força de tração de 145 quilonewtons e podia acelerar um trem de 725 toneladas a 0,45 m / s² e com 450 toneladas a uma velocidade de 97 km / h para alcançar.

Após a conclusão final do Terminal Grand Central em 1913 e a extensão da linha principal ao longo do Rio Hudson até Croton-Harmon, a 53 quilômetros de distância, máquinas da série T mais rápidas foram adquiridas, que agora alcançavam 121 km / h. Como locomotivas com todos os eixos e armaduras do motor fixadas diretamente nos eixos suspensos , essas séries de veículos provaram que era muito possível usar locomotivas sem transmissão por haste para velocidades mais altas. A tendência inicial de eixos de tração sem engrenagens de transmissão finalmente encontrou sua perfeição na classe MILW EP-2 , na qual doze motores de tração estavam localizados diretamente nos eixos de tração.

Como um produto concorrente para a transmissão de amortecimento de borracha da General Electric, Westinghouse Electric desenvolveu a transmissão de mola Westinghouse para a ferrovia de Nova York, New Haven e Hartford até 1912 , na qual uma suspensão dupla é usada nas buchas dos cubos das rodas de transmissão. Este tipo de propulsão revelou-se particularmente adequado para locomotivas de alta velocidade e encontrou compradores em todo o mundo. Em resumo, pode-se dizer que a disseminação precoce de acionamentos elétricos em linhas ferroviárias de pleno direito nos EUA deu origem a impulsos significativos para o desenvolvimento de transmissões de eixo único, enquanto na Europa continental o desenvolvimento inicialmente parou com o rolamento de bonde unidades .

Primeiras operações elétricas na Alemanha

O primeiro trem elétrico público na Alemanha foi o bonde em Groß-Lichterfelde para o principal instituto de cadetes prussiano perto de Berlim, inaugurado em 16 de maio de 1881 . Como ainda era alimentado pelos trilhos, isso ocasionava acidentes, principalmente em passagens de nível, embora não houvesse trechos atuais. Por enquanto, outros bondes elétricos se seguiram, então a chamada rota de Charlottenburg a Spandauer Bock, onde a energia era fornecida por uma linha aérea de dois pólos com um carro de contato correndo à frente.

A rota da Frankfurt-Offenbacher Trambahn-Gesellschaft (FOTG) inaugurada em 18 de fevereiro de 1884 no final de um consórcio Offenbach formado pelo Kommerzienrat Weintraut, o banqueiro Weymann e o Bankhaus Merzbach, partindo da Alte Brücke em Sachsenhausen , foi o primeiro bonde elétrico público operado comercialmente na Alemanha . A rota levava inicialmente a Buchrainstrasse em Oberrad e de 10 de abril a Mathildenplatz em Offenbach . Naquela época, o FOTG ainda usava uma bitola de 1000 milímetros ( bitola métrica ). Pequenos carrinhos de contato com rolos foram usados como coletores de corrente para as linhas de suprimento de energia elétrica , que, semelhante à pista de exposição de Paris, eram continuamente puxadas ao longo das linhas de conexão atrás do veículo motorizado nos fios de contato. Os dois pólos da linha de contato de tensão direta corriam cada um nos tubos de cobre abertos para baixo da linha de contato com fenda.

Em 1890, o Halle Stadtbahn foi adquirido pela AEG e, a partir de 1891, foi o primeiro grande bonde central da Europa a ser operado eletricamente. Nessa função, o pantógrafo usado para patentes por Frank J. Sprague, já que havia sido apresentado de julho a outubro de 1890 em Bremen em um trecho de um quilômetro em serviço.

Outros bondes elétricos logo se seguiram: em 1892, as empresas de bonde em Gera e Bremen começaram sua operação elétrica permanente, em 1893 em Chemnitz, Dresden e Hanover e em 1894 em Hamburgo, Dortmund, Erfurt, Gotha, Wuppertal e Plauen. Na virada do século, as empresas de bonde já haviam se desenvolvido em cerca de 150 cidades somente na Alemanha. O K-Bahn entre Düsseldorf e Krefeld foi inaugurado como o primeiro bonde interurbano na Prússia em 1898 . A via principal foi fornecida com uma linha de contato aérea de dois pólos, que se ramificou em duas linhas aéreas de um pólo no caso de faixas de ultrapassagem e seções de via dupla. As doze (1A) (A1) unidades múltiplas usadas para tráfego terrestre foram equipadas com duas barras de trituração para coleta de energia segura e velocidades facilmente alcançadas de até 60 km / h durante os test drives.

Em 4 de dezembro de 1895, a ferrovia Meckenbeuren - Tettnang no Reino de Württemberg começou a operar com vagões elétricos com uma corrente contínua de 650 volts. Na Alemanha, é considerada a primeira ferrovia operada eletricamente com tráfego de passageiros e carga, embora a transmissão atual não tenha enfrentado maiores desafios do que com os operadores de bonde anterior, dada a extensão do percurso de 4,22 quilômetros. Mesmo que a linha seja freqüentemente mencionada na literatura como a primeira ferrovia totalmente elétrica na Alemanha , a operação executada como uma ferrovia local no sul da Alemanha apenas correspondia à de uma pequena ferrovia de acordo com os padrões prussianos. O Lokalbahn Aktien-Gesellschaft (LAG) de Munique logo estabeleceu outras operações ferroviárias locais semelhantes no sul da Alemanha, inicialmente com uma tensão direta de 550 volts: em 15 de agosto de 1896 a linha Türkheim - Bad Wörishofen (5,2 quilômetros), em 29 de maio Em 1897 a linha local Bad Aibling - Feilnbach (12,1 quilômetros) e em 15 de janeiro de 1900 o trecho Munique - Höllriegelskreuth da Ferrovia do Vale do Isar (9,3 quilômetros).

A Trossingen Railway (3,9 quilômetros), que foi inaugurada em 1898 com 600 volts de voltagem direta, e a linha Wiesloch Bahnhof - Oberstadt (3,8 quilômetros) eletrificada em 1901 com 550 volts de voltagem direta, também se originaram deste período inicial de operação ferroviária elétrica em ramais curtos.

Com um ligeiro atraso, as primeiras pequenas ferrovias privadas também foram operadas eletricamente na Prússia : a partir de 1900 a pequena ferrovia elétrica Mansfeld ( Hettstedt - Helfta , 32 quilômetros) na província da Saxônia , a partir de abril de 1903 a bitola Ronsdorf - Ferrovia Müngstener (15 quilômetros) em Bergisches Land e a partir de 1904 o pequeno trem elétrico de bitola padrão Alt-Rahlstedt-Volksdorf-Wohldorf (550 volts DC sobre linha aérea, seis quilômetros inicialmente para Volksdorf) nos arredores de Hamburgo e Gutsbahn Dahlewitz ao sul de Berlim.

Já em 16 de abril de 1894, o Barmer Bergbahn com 1,6 km de comprimento inaugurou a primeira ferrovia operada eletricamente na Alemanha. A corrente de frenagem da descida foi usada para recuperar eletricidade. Em 1º de março de 1901, após muitos anos de trabalhos preparatórios, foi inaugurada a ferrovia suspensa de Wuppertal . Ele ainda funciona com 600 volts DC, que é alimentado por um barramento de alimentação sob o barramento. Dois meses depois, a ferrovia suspensa de Dresden foi seguida por uma segunda ferrovia suspensa com o sistema desenvolvido por Eugen Langen . Nos primeiros anos, outros monotrilhos elétricos não passaram do estágio de planejamento, mesmo quando vistos em todo o mundo, e não encontraram aplicações comerciais até os anos 1950.

Em 15 de fevereiro de 1902, a primeira linha ferroviária elevada eletricamente operada de cinco quilômetros de Stralauer Tor a Potsdamer Platz em Berlim entrou em operação. O cliente e proprietário era a “Sociedade para Ferrovias Elétricas Elevadas e Subterrâneas em Berlim”, que havia sido fundada em 13 de abril de 1897 com a participação da Siemens & Halske e do Deutsche Bank . Mais tarde, essa rota tornou-se parte do U-Bahn de Berlim . O exemplo de Berlim de construção ferroviária elevada foi seguido em 1906 pelo Senado de Hamburgo com um contrato de construção de uma ferrovia elevada de Hamburgo para a Siemens & Halske e AEG em Berlim. Uma primeira seção entre Barmbeck e Rathausmarkt foi aberta em 15 de fevereiro de 1912. Depois do metrô de Berlim e do metrô de Schöneberg , inaugurados dois anos antes, foi a terceira operação de metrô na Alemanha.

Em 1905, a Cöln-Bonner Kreisbahnen (mais tarde Ferrovias de Colônia-Bonn ) teve a Rheinuferbahn em construção eletrificada pela Siemens-Schuckert-Werke com 990 volts DC. Em 11 de janeiro de 1906, o tráfego elétrico de alta velocidade começou a 70 quilômetros por hora na rota de 28,3 quilômetros. Os pantógrafos em forma de meio pantógrafo já tinham melhor contato de fio de contato do que o Lyrabügel, mas eram adequados apenas para uma direção de viagem cada. Em ambas as extremidades da linha, a ferrovia tinha suas próprias estações terminais, das quais aquela sob a de Colônia. A ponte Hohenzollern ficava em uma via pública. Somente em 1930 os trens continuaram a circular em uma rota de bonde (550 volts) em Colônia.

Já em 1903, suburbanos elétricos e bondes existiam no Reich alemão com um comprimento de rota de 3690 quilômetros e um comprimento de via de 5500 quilômetros, nos quais operavam mais de 8700 vagões.

Apesar dos relatórios de sucesso dos EUA sobre os resultados da primeira operação de linha completa elétrica naquele país, não foi possível na Prússia realizar a eletrificação de uma linha ferroviária leve ou suburbana da ferrovia estadual. O risco só foi considerado aceitável para operações de manobra e em 18 de junho de 1895, a primeira locomotiva elétrica foi colocada em operação para tarefas de manobra na “Royal Railway Main Workshop” em Potsdam. Com um esforço inicial de tração de 15 kilonewtons, ele foi capaz de acelerar dois vagões-leito e um vagão de carga com um total de 110 toneladas a 36 km / h. Um motor em série de corrente contínua acionava um dos conjuntos de engrenagens conectados por hastes de acoplamento por meio de uma caixa de engrenagens de dois estágios. Esta locomotiva teve sucesso e permaneceu em serviço até 1925.

Entre 01 de agosto de 1900 e 1 de Julho de 1902, um trem compartimento operado eletricamente equipados pela Siemens & Halske foi testado pela primeira vez na seção de 12 quilômetros Berlin Potsdamer Bahnhof - Zehlendorf do Wannseebahn , uma linha ferroviária suburbana de Berlim. A corrente de tração (750 volts DC) foi fornecida por um barramento pintado de cima. Durante a operação experimental, uma experiência importante foi adquirida para as melhorias necessárias (por exemplo, para controlar os motores de tração), mas a adequação fundamental dos trens elétricos para o tráfego suburbano também pode ser demonstrada. A eletricidade foi fornecida pela usina Groß-Lichterfelde, que também forneceu o bonde Lichterfeld.

Em 8 de julho de 1903, as operações regulares começaram na linha suburbana de 9 quilômetros de Berlin Potsdamer Bahnhof a Groß-Lichterfelde Ost . Pela primeira vez, uma linha principal foi convertida para operação elétrica regular. Inicialmente doze vagões de quatro eixos e a fonte de alimentação eram fornecidos pela UEG , que posteriormente foi incorporada ao AEG . Outros doze vagões foram entregues nos anos seguintes e os carros laterais foram convertidos. A corrente de tração (tensão contínua de 550 volts) foi fornecida através de um barramento de força pintado de cima, como na operação de teste na Wannsee Railway. A operação da ferrovia suburbana elétrica provou seu valor, a oferta de trens foi gradualmente aumentada. O sistema de barramentos foi convertido em barramentos revestidos por baixo em 1925, como os usados ​​nas ferrovias suburbanas operadas eletricamente para Bernau e Oranienburg. Em 1o de julho de 1929, a tensão de direção foi aumentada para 750 volts DC e os primeiros veículos foram substituídos por vagões S-Bahn de Berlim do tipo Stadtbahn.

Em 1902, por iniciativa de Gustav Wittfeld , a administração ferroviária prussiana e a AEG investigaram a possibilidade de usar corrente alternada monofásica para o acionamento elétrico. A linha suburbana de quatro quilômetros de Niederschöneweide a Spindlersfeld perto de Berlim foi cruzada com uma linha aérea e alimentada com 6 quilovolts e corrente alternada de 25 Hertz. A operação de teste começou em 15 de agosto de 1903 e terminou em 1 de março de 1906. O sistema também se provou em testes na Ferrovia do Norte de Berlim perto de Oranienburg , foi usado para operação regular a partir de 1907 na cidade de Hamburgo-Altona com 26,6 km de extensão e ferrovia suburbana usada. As locomotivas da linha de teste de Oranienburg também foram usadas na ferrovia do porto de Altona a partir de 1911 . Esses experimentos foram a base decisiva para a posterior eletrificação de ferrovias de longa distância com corrente alternada monofásica na Prússia, Alemanha e em todo o mundo.

Em 1904, uma locomotiva elétrica para operações ferroviárias regulares com corrente alternada monofásica apareceu pela primeira vez na Ferrovia Ammergau de 24 quilômetros operada pela Lokalbahn Aktien-Gesellschaft (LAG) . A tensão da linha aérea era de 5.500 volts e a frequência de 16  Hertz . Esta locomotiva LAG 1 tinha uma cabine de motorista disposta centralmente que estava fechada em todos os lados, uma vez que foi originalmente usada em locomotivas a bateria e pela primeira vez em 1898 na locomotiva de manobra elétrica "Kattowitz 1" da inspeção da oficina prussiana em Gleiwitz . Em contraste com a última locomotiva de manobra mencionada com acionamento por haste, no entanto, dois acionamentos de rolamento de pino foram usados ​​no LAG 1 . Posteriormente, foi administrado pelo Deutsche Reichsbahn como o número de série E 69 01 .

Já em 1885, houve testes com vagões acumuladores em Hamburgo , e a Bavarian State Railways adquiriu tal veículo dois anos depois para operação de linha completa . Após essas implantações anteriores e mais tarde com o Pfalzbahn e em Württemberg, as Ferrovias Estaduais da Prússia não começaram a testar vagões acumuladores até 1906. Os vagões acumuladores Wittfeld resultantes foram construídos em grande número e alguns estiveram em uso até 1962.

Países com eletrificação pronunciada até 1945

Áustria-Hungria

Após a primeira operação ferroviária elétrica com uma pista de exposição na feira comercial de Viena em 1880, a recém-construída via estreita chamada Mödling - Hinterbrühl da companhia ferroviária do sul de Mödling a Hinterbrühl foi equipada para operação elétrica por sugestão de Siemens & Halske e inaugurado em outubro de 1883.

Em Praga (na época ainda parte da Áustria ), o engenheiro František Křižík recebeu a aprovação do Ministério do Comércio para construir uma ferrovia elétrica de Letná Hill ao Park Stromovka em Bubenec em 11 de maio de 1891 e em 1893 a concessão para continuar até o recinto de exposições Holešovice, um total de 1,5 km, dois geradores, cada um com uma capacidade de 48 quilowatts, forneciam-lhes eletricidade.

A próxima ferrovia elétrica na Áustria foi a antiga ferrovia puxada por cavalos de bitola padrão Baden - Helenental - Rauhenstein, perto de Viena (extensão da rota em torno de 3,2 quilômetros). A operação elétrica teve início em 16 de julho de 1894, bem como em 22 de maio de 1895 na linha Baden - Vöslau (percurso de quase 5 quilômetros). Ambas as linhas ferroviárias foram assumidas em 1897 pela " Actiengesellschaft der Wiener Lokalbahnen " (WLB). Isso foi seguido em 13 de agosto de 1894, o comissionamento da ferrovia elétrica local de bitola métrica no balneário de Gmunden com um gradiente de até 100 ‰

A partir de 1887, a Siemens & Halske usou um sistema em Budapeste e também em Viena e Berlim no qual os dois trilhos da linha do bonde consistiam em duas metades com um slot aberto no topo. Debaixo do corrimão de um lado corria um canal no qual duas escadas feitas de ferro angular grosso estavam localizadas. Esses dois barramentos foram presos a suportes isolantes em forma de ferraduras em intervalos de vários metros. Um pólo estava à esquerda e o outro à direita. Os canais foram fechados. Eles só se comunicavam ao ar livre através da fenda entre os trilhos. Havia uma placa nos veículos com duas linguetas giratórias de metal na parte inferior. A placa corria verticalmente na fenda do trilho com os dois condutores e tocava uma das duas linhas com uma das duas linguetas de metal. Uma das duas linhas era a de saída e a outra era a linha de retorno. A diferença de tensão estava entre 300 e 600 volts. O sistema foi usado em Budapeste a partir de 1887 em operação experimental na rota de teste Westbahnhof-Ringstrasse-Király Strasse com bitola de 1000 mm e de 1889 a meados da década de 1920 no centro de Budapeste em uma rota com bitola de 1435 milímetros.

Em Budapeste , o metrô de 3,6 quilômetros de comprimento começou a operar em 1896 , foi o primeiro metrô de bitola padrão e elétrico do continente. Os vagões elétricos foram equipados pela Siemens & Halske, segundo a história, a Siemens se envolveu aqui após a rejeição dos planos do metrô de Berlim para provar a eficácia deste sistema ferroviário.

Após os testes preliminares iniciais na própria linha ferroviária de 800 metros de comprimento da empresa e uma linha de bonde em Évian-les-Bains nos Alpes franceses em 1896/98, a fábrica de máquinas de Budapeste Ganz & Co. montou uma linha de teste de 1,5 km linha sob o designer-chefe Kálmán Kandó ancoradouro na Ilha Altofen Danúbio para operação com corrente trifásica de 3.000 volts. Quando Ganz montou uma usina de energia para a fábrica de munições em Wöllersdorf, perto de Wiener Neustadt, por volta de 1900 , isso foi combinado com o pedido de eletrificação da ferrovia associada. Embora uma tensão de 300 a 500 volts fosse suficiente para isso, eles foram equipados com 3.000 volts como veículo de teste. A experiência adquirida foi utilizada na posterior eletrificação das linhas ferroviárias italianas.

Em 21 de junho de 1903, František Křižík inaugurou a ferrovia elétrica local Tábor - Bechyně de 24 quilômetros na Boêmia Central com uma tensão de 2 × 700 volts DC.

Em 1911, a operação elétrica com 6500 volts, tensão alternada de 25 Hertz foi iniciada no Mariazellerbahn como a primeira rota de longa distância na Monarquia do Danúbio.

Países alpinos

A eletricidade como uma energia alternativa era, portanto, especialmente bem-vinda onde poderia ser gerada a baixo custo, sem a importação de materiais caros. Este foi especialmente o caso nos países alpinos europeus com geração de energia a partir de hidrelétricas . A operação ferroviária com tração elétrica prevaleceu, portanto, especialmente a partir de 1918 na Áustria , Suíça , Baviera , norte da Itália e região alpina francesa.

As primeiras ferrovias de corrente alternada também começaram a operar com diferentes sistemas de energia, tensões e frequências: O Burgdorf-Thun-Bahn começou a operar em 1899 com corrente trifásica de baixa tensão , o Veltlinbahn em 1902 com alta tensão. A bitola do medidor Stubaitalbahn funcionou desde 1904 com 2,5 quilovolts 42,5 Hertz, a linha férrea completa de Murnau a Oberammergau de 1905 com 5,5 quilovolts 16 Hertz, etc. Devido às localizações insulares dessas primeiras empresas, esta situação inicialmente parecia ser sem problemas. Para conseguir uma operação o mais suave possível, no entanto, fazia sentido ter um sistema de energia uniforme para o tráfego transfronteiriço, bem como para a bitola. As administrações das ferrovias estaduais da Baviera e das ferrovias estaduais de Baden , bem como as ferrovias estaduais da Prússia-Hesse , concordaram em eletrificar suas ferrovias principais exclusivamente com tensão alternada de 15 quilovolts 16⅔ Hertz com uma altura média do fio de contato de seis metros acima do topo do trilhos. A corrente alternada monofásica parece ser a melhor variante em comparação com os sistemas de corrente contínua, uma vez que a tensão direta não pode ser transformada e deve ser alimentada de maneira uniforme e distribuída densamente ao longo da rota.

A tecnologia de corrente trifásica, que também já estava disponível, exigia cabos bipolares, que eram muito complexos, principalmente em chaves e cruzamentos. O “ Acordo sobre a Execução do Apoio ao Trem Elétrico ” foi feito por sugestão do Diretor Ministerial da Administração Ferroviária do Estado da Baviera , Bernhard Gleichmann . Ele entrou em vigor em 28 de janeiro de 1913. As ferrovias estaduais da Áustria e Suíça, bem como da Noruega e da Suécia, aderiram posteriormente ao acordo. Como resultado, houve uma interdependência em parte técnica, em parte organizacionalmente mais próxima das companhias ferroviárias elétricas entre a Alemanha, a Áustria e a Suíça.

Juntamente com os países vizinhos da Alemanha, França, Itália e Eslovênia, os países localizados nos Alpes tinham uma rede de rotas de bitola padrão de cerca de 101.000 quilômetros em 2009/10, dos quais cerca de 56.000 quilômetros são eletrificados.

Suíça

A primeira ferrovia elétrica na Suíça foi a linha de bonde Vevey-Montreux-Chillon , que abriu sua primeira seção de nove quilômetros de Vevey-Plan a Territet em 6 de junho de 1888 e ainda era operada com uma linha de contato de tubo fendido de dois pólos. A continuação de 1,4 km até Chillon foi inaugurada em 16 de setembro do mesmo ano. A ferrovia Sissach-Gelterkinden e a ferrovia de montanha Lauterbrunnen - Mürren seguiram em 1891 . Em 1894, o Chemin de fer Orbe - Chavornay começou a operar com tensão CC na primeira linha de bitola padrão na Suíça.

Já em 1891, Charles Eugene Lancelot Brown , filho do fundador da Swiss Lokomotiv- und Maschinenfabrik Winterthur (SLM), junto com Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolski, demonstrou a transmissão de longa distância de corrente alternada trifásica entre uma usina hidrelétrica em Lauffen am Neckar e nas estações de trem do oeste de Frankfurt em uma extensão de 280 quilômetros . Para operações ferroviárias, Brown descobriu que os motores CA trifásicos tinham uma relação potência / peso melhor do que os motores CC, e a falta de um comutador facilitou a fabricação e a manutenção. Em 1896, Brown e Walter Boveri realizaram test drives com um carro atual trifásico no bonde Lugano de bitola estreita . No entanto, as máquinas trifásicas eram muito mais pesadas do que os motores DC de seu tempo e ainda não podiam ser embutidas nos bogies; por outro lado, as máquinas trifásicas trabalhavam em velocidades constantes e um freio regenerativo , que fazia uma operação experimental em um ferrovia de montanha mais útil.

Brown, Boveri & Cie. Fundada pelos dois empresários em 1891 em Baden , Suíça . (BBC) suas observações em 24 de novembro de 1897, a primeira seção do Gornergrat - trem de engrenagem para viagens de Zermatt com a primeira locomotiva trifásica do mundo. Foi inaugurado oficialmente um ano depois. A corrente alternada com frequência de 40 Hertz ainda não foi retirada da rede estadual, mas sim de uma hidrelétrica. A Ferrovia Jungfrau , construída entre 1896 e 1903, ainda é operada com corrente trifásica e catenária bipolar até hoje. Em 1899, a Burgdorf-Thun-Bahn, a primeira ferrovia de linha completa na Europa com corrente trifásica de 750 volts a 40 Hertz, foi eletrificada. As locomotivas classe D 2/2 construídas para isso tinham uma potência de 220 quilowatts, dois níveis de velocidade de 18 e 36 quilômetros por hora e pesavam 29,6 toneladas.

Em 1906, o túnel mais longo do mundo no Simplon, com pouco menos de 20 quilômetros, deveria entrar em operação . Para tanto, a BBC assumiu a eletrificação do trecho Brig - Iselle, de 22 km de extensão , com corrente trifásica de 3000 volts a 16 Hertz. A intenção era demonstrar as vantagens da operação elétrica com a expectativa de novos pedidos da Swiss Federal Railways (SBB). Para esta seção da rota, que está localizada principalmente no túnel, três locomotivas elétricas RA 361–363 foram alugadas da Veltlinbahn da italiana Rete Adriatica . O início das operações foi possibilitado pelo abandono da Rete Adriatica em duas locomotivas Fb 3/5 364-365, que já estavam em construção pela BBC e SLM para as ferrovias italianas. Via de regra, o Simplon Orient Express era o único trem movido a vapor a percorrer o túnel para evitar que esse trem de desfile tivesse que ser recarregado. Em resposta à escassez de carvão na Primeira Guerra Mundial, a linha de Brig para Sion foi eletrificada até 1919 . O segundo tubo do Túnel Simplon, inaugurado em 1922, foi eletrificado desde o início.

A operação experimental Seebach-Wettingen encontrada em 1905 com corrente alternada monofásica em vez de motores.

Desde 1º de julho de 1913, os trens da Rhaetian Railway estão operando com corrente alternada monofásica na Engadina . As locomotivas Ge 4/6 foram fornecidas com diferentes tipos de motores de tração para fins de comparação. Em 15 de julho de 1913, a linha de montanha de Lötschberg de operação privada , a primeira ferrovia alpina eletrificada com corrente alternada monofásica, entrou em operação. Também em 1913, o conselho de diretores da SBB aprovou um empréstimo para a eletrificação da rota Gotthard de Erstfeld a Göschenen. Devido à eclosão da Primeira Guerra Mundial em 1914, no entanto, o trabalho preparatório foi continuado em menor grau. Por exemplo, o primeiro trem operado eletricamente pela SBB entrou na capital federal Bern vindo de Thun em 7 de julho de 1919, em uma rota que não foi eletrificada para fins de teste, longe do eixo de Gotthard . A catenária no túnel do Gotardo foi alimentada pela primeira vez com metade da voltagem (7500 volts) dos geradores na estação de energia Ritom em 1º de julho de 1920 . A eletrificação então progrediu para o sul e para o norte em ambos os lados do túnel. Em 29 de maio de 1921, a operação elétrica começou na linha Erstfeld - Bellinzona. Um ano depois, toda a linha Lucerna - Chiasso estava em operação elétrica.

Em particular, a íngreme Gotthard Railway com suas altas demandas, que muitas vezes tornava necessária a dupla tração e a divisão do trem, foi usada nos anos seguintes para algumas das locomotivas elétricas mais potentes. A locomotiva dupla Ae 8/14 11852 , construída em 1938, era a locomotiva elétrica mais potente do mundo, com uma potência horária entre 8.162 kW e 8.826 kW (12.000 CV) (dependendo do aumento de temperatura máximo permitido definido nos regulamentos) . O desenvolvimento do controle múltiplo , que começou antes da Segunda Guerra Mundial , rapidamente tornou supérfluos esses veículos poderosos e, conseqüentemente, inflexíveis.

Em 1928, a eletrificação estava mais avançada internacionalmente na Suíça. Naquele ano, 55,3% ou 1.681 quilômetros (segundo Bernhard Studer), mais da metade da rede SBB foi eletrificada. A eletrificação que ocorreu em um ritmo sem precedentes a partir da década de 1920 e a inclusão associada da indústria e do comércio também trouxeram a contenção do então ameaçado desemprego. "Uma das razões pelas quais a eletrificação da SBB avançou tão rapidamente foi a dependência unilateral da Alemanha e também do DR, cujos vagões de carvão (que precisavam ser alugados) importavam o carvão para a unidade a vapor suíça." o "Neujahrsblatt" der Naturforschenden Gesellschaft ”em Zurique até o ano 1929. A mesma fonte publicou a seguinte tabela de comparação (resumida):

Companhia ferroviária de 1928	Comprimento da rota km	Eletricidade / seções
Ferrovias federais suíças (2.565 quilômetros de bitola padrão )	1 666	1589 quilômetros de rede conectada com tensão CA monofásica de 15 quilovolts a 16 2 ⁄ 3   Hertz 55 quilômetros de Seetalbahn, tensão CA monofásica de 5.500 volts a 25 Hertz, 22 quilômetros do Túnel Simplon, tensão CA trifásica de 3300 volts a 16 2 ⁄ 3   Hertz
Ferrovie dello Stato Italia	1 607	862 quilômetros de tensão alternada trifásica de rede conectada com 3700 volts a 16 2 ⁄ 3   Hertz 364 quilômetros, quatro rotas individuais, corrente alternada trifásica de 3700 e 3300 volts a 16 2 ⁄ 3  Hertz 105 quilômetros de tensão contínua 650 volts, terceiro trilho 101 quilômetros de tensão contínua 3000 volts 172 quilômetros de tensão alternada trifásica 10 quilovolts a 45 Hertz
Deutsche Reichsbahn (total 53.600 quilômetros)	1 544	Quatro redes individuais com 364, 154, 692 e 155 quilômetros, tensão alternada monofásica de 15 quilovolts a 16 2 ⁄ 3   Hertz, 225 quilômetros da cidade de Berlim e anel ferroviário, tensão contínua 800 volts, terceiro trilho 49 quilômetros com outras tensões
Chicago, Milwaukee e St. Paul, EUA	1043	705 quilômetros Harlowton - Avery , 3.000 volts DC 338 quilômetros Othello - Costa do Pacífico, 3.000 volts DC
Ferrovias estaduais suecas	892	Tensão alternada monofásica de 15 quilovolts a 16 2 ⁄ 3   Hertz 434 quilômetros Svartö - Riksgränsen (87 quilômetros na Noruega continuação para Narvik ) 458 quilômetros Estocolmo - Gotemburgo
Chemin de fer du Midi França	919	Rede conectada com tensão contínua 1.500 volts 765 quilômetros em operação 145 quilômetros em construção

O Túnel Simplon trifásico só foi convertido para o sistema CA monofásico em março de 1930, após a seção de acesso entre Sion e Brig ter sido convertida três anos antes. Isso acabou com a era da tecnologia AC trifásica na Suíça. Com a conversão do túnel Simplon, a linha FS subsequente na Itália entre Iselle e Domodossola foi equipada com o sistema Swiss AC, no qual apenas veículos SBB (e BLS ) operaram eletricamente desde então .

Em 1936, 71,7% ou 2.144 quilômetros da rede SBB foram eletrificados, um número que aumentou para 73,6 por cento ou 2.191 quilômetros com a eclosão da Segunda Guerra Mundial. Assim, praticamente apenas ramais eram operados com locomotivas a vapor. Devido à escassez de carvão durante a Segunda Guerra Mundial, duas locomotivas a vapor de manobra E 3/3 foram equipadas com sistema de aquecimento elétrico por caldeira alimentado pela linha aérea e pantógrafos na cabine do motorista em 1942/1943 . No entanto, essa linha não foi seguida. Em contrapartida, a eletrificação da rede também foi promovida durante a guerra, pois o horário teve que ser restringido ou mudado para a queima de lenha em muitas rotas ainda operadas a vapor. Em 1946, 92,8 por cento ou 2.748 quilômetros da rede SBB sozinho foram eletrificados.

A malha das ferrovias estatais e privadas suíças, totalizando 4.527 quilômetros (dos quais cerca de 1.300 quilômetros na bitola ) está 98% eletrificada hoje.

Áustria ocidental

Em julho de 1904, a operação de teste elétrico começou no Stubaitalbahn de 18,2 quilômetros de comprimento com motores CA recentemente desenvolvidos pelos engenheiros da AEG Winter e Eichberg abaixo de 2,5 quilovolts e a então amplamente utilizada frequência industrial de 42,5 Hertz. No entanto, a operação revelou-se problemática, especialmente porque o bonde de Innsbruck , que abriu um ano depois com tensão contínua, exigia um ponto de separação do sistema. O salto realmente grande, por outro lado, foi dado no Mariazellerbahn de 91,3 quilômetros de comprimento , que foi inaugurado em 1907 com operação a vapor . As locomotivas a vapor rapidamente atingiram seus limites nesta ferrovia de montanha de bitola estreita, que era operada de forma semelhante à ferrovia principal, razão pela qual toda a rota foi eletrificada com 6,5 quilovolts e corrente alternada de 25 Hertz em três anos.

As primeiras aberturas de linha com corrente alternada monofásica em linhas de medida padrão estavam intimamente ligadas ao sul da Alemanha . Em 26 de outubro de 1912, a kk Austrian State Railways introduziu as operações elétricas entre Innsbruck e Scharnitz, na fronteira com a Alemanha. Dois dias depois, a operação elétrica no Mittenwaldbahn para Garmisch com locomotivas austríacas C1 'da série 1060 começou no lado bávaro . Como o 8º Congresso Internacional de Ferrovias em Berna, em junho de 1910, foi baseado em um acordo de 10 quilovolts e 15 hertz, foi possível aumentar a tensão da linha de contato para 15 quilovolts por um curto período de tempo, mas não a frequência em hidrelétricas e máquinas conversoras, que depende da velocidade da turbina. Só depois que a usina Spullersee entrou em operação em abril de 1922 que a frequência foi finalmente ajustada para 16⅔ Hertz. Até o início da guerra, o equipamento elétrico na pista de 5 km ainda estava em 15 de abril de 1914 Salzburg - Freilassing acrescentou, do lado alemão 35 quilômetros até Berchtesgaden .

Como antes, na Suíça, a Áustria fez a experiência que, embora o sistema de energia com 15 quilovolts e 50 Hertz tensão alternada era ideal para o fornecimento de energia, a corrente alternada motor de série-ferida operado com altas tensões tinha arcos voltaicos no comutador que era difícil de controlar . Procurou-se, portanto, criar o sistema trifásico de corrente alternada de frequência variável, muito mais adequado ao funcionamento motorizado, com geradores conversores de fase rotativos interpostos na locomotiva . Locomotivas de teste correspondentes com os números BBÖ 1180 e BBÖ 1470 foram equipadas em 1923 pela Ganz & Co. e o BBÖ 1082 pela Siemens-Schuckert . No final das contas , no entanto, a tecnologia do conversor de fase, que ocupa muito espaço, foi substituída pela frequência mais baixa mais gerenciável de 16⅔ Hertz. A ideia de conversão do sistema de potência na locomotiva da época, no entanto, foi trazida ao sucesso 70 anos depois com a tecnologia de conversor de potência de semicondutor eletrônico .

Com base na experiência positiva com a operação do Mittenwaldbahn, foi decidido após o fim da guerra eletrificar o Arlbergbahn , que foi concluído em 14 de maio de 1925. Em 1928, a Brennerbahn foi eletrificada, a Salzburg-Tiroler-Bahn até 1930 e a de Tauernbahn até 1935 , com a qual a principal rede ferroviária no oeste da Áustria foi totalmente eletrificada. Na Áustria de hoje, cerca de 3.500 quilômetros de cerca de 5.500 quilômetros de linhas de bitola padrão são eletrificados.

Alemanha

Após o início no setor de bonde e metrô leve, a Prussian State Railways eletrificou quatro redes independentes a partir de 1910, das quais cerca de 150 quilômetros em ferrovias de longa distância na Silésia e na Alemanha Central e quase 40 quilômetros nas ferrovias suburbanas em Berlim e Hamburgo foram em operação elétrica até 1920. Em 1913, seguiram-se as linhas das companhias ferroviárias da Baviera e do sul de Baden ( Wiesen- e Wehratalbahn ). Os Länderbahnen inicialmente seguiram caminhos diferentes no desenvolvimento dos primeiros veículos.

Depois de 1920, a eletrificação foi continuada nessas e em outras redes pelo Deutsche Reichsbahn . Em 15 de fevereiro de 1923, o Ministro dos Transportes do Reich emitiu um decreto sobre a satisfação de suas necessidades de escritório técnico e funcionários estrangeiros [..] Tracção elétrica , onde foram definidas as qualificações para maquinistas e outro pessoal na operação de trens elétricos.

O Deutsche Reichsbahn lista o seguinte para o ano de 1937:

As redes eletrificadas do Deutsche Reichsbahn em 1937

rede	Distância (km)	Linhas de contato (km)	Pipelines (km)	Notas de fonte primária
Rede Bavarian-Württemberg	1156,37	3031,77	719,15	Rede do sul da Alemanha
Rede da Silésia	394,89	873,90	156,28
Rede central alemã	314,87	1051,48	145,68
Wiesentalbahn	48,40	101,11	21,36	Natação
Höllentalbahn	55,60	90,15		20 kilovolts 50 Hertz de voltagem alternada
Ferrovias DC	21,91	27,10		Klingenthal - Sachsenberg-Georgenthal , Berchtesgaden - Königssee
Berlim (S-Bahn)	270,14	667,12		Corrente contínua de 750 volts do barramento de alimentação
Hamburgo (S-Bahn)	35,49	86,90		Tensão alternada de linha aérea de 6,3 quilovolts 25 Hertz
comprimento total	2297,67	5929,53	1250,66? (1042,47)	Informação apenas DR (correção total)

Na década de 1960, a eletrificação da rede de rotas foi acelerada, em 1963 a extensão das rotas eletrificadas no Deutsche Bundesbahn aumentou para 5.000 quilômetros, e no Deutsche Reichsbahn para cerca de 1.500 quilômetros. Em 2004, cerca de 20.000 quilômetros dos 46.000 quilômetros de vias de bitola padrão na Alemanha unificada foram eletrificados. O "grau de eletrificação" é, portanto, menor do que em alguns outros países, mas a rede de rotas alemã tem o maior escopo de uma rede ferroviária elétrica depois da Rússia e da China (em 2004/2006).

Em fevereiro de 2018, cerca de 60% da rede ferroviária alemã estava eletrificada. De acordo com o acordo de coalizão negociado entre a União e o SPD no início de 2018, essa proporção deve aumentar para 70% até 2025.

S-Bahn Altona / Hamburgo e Berlim

Em 1907, a Diretoria Ferroviária Prussiana de Altona forneceu à ferrovia urbana e suburbana Hamburgo-Altona uma linha aérea para operação elétrica. A aplicação era monofásica com uma tensão de 6,3 kV e uma frequência de 25 Hertz da primeira usina a carvão de propriedade ferroviária alemã . As primeiras unidades múltiplas elétricas, que consistiam em dois vagões de compartimento estreitamente acoplados , foram usadas em 1º de outubro de 1907 . Cada um deles correu em um bogie de dois eixos sob os dois lados dianteiros equipados com cabines de motorista, uma das quais foi projetada como uma estrutura de transmissão e cada um em um eixo de direção livre na extremidade do engate curto.

Os drives Tatzlager adotados a partir de vagões elétricos provaram seu valor devido ao seu design simples e robusto e, posteriormente, também se tornaram o padrão para a maioria dos trens de vagões de linha principal. Os trens de um quarto com 122 a 124 assentos podem ser reforçados até uma conclusão, conforme necessário. A partir de 29 de janeiro de 1908, toda a rota de Blankenese a Ohlsdorf foi operada eletricamente, o tempo de viagem foi reduzido de 85 para 52 minutos. A partir de 1924, uma série sucessora DR 1589a / b a 1645a / b foi colocada em operação, a inovação mais notável foi um bogie Jakobs entre as duas metades do veículo. A partir de 1934, o Reichsbahn designou a cidade elétrica e a ferrovia suburbana como S-Bahn de Hamburgo .

Já em 1899, a UEG havia elaborado um projeto para a operação da cidade de Berlim, anel e ferrovia suburbana com tensão contínua. Com a operação experimental Berlin Wannseebahnhof - Zehlendorf de 1901 (750 volts), a ferrovia elevada elétrica introduzida em 1902 (750 volts) e a ferrovia suburbana Berlin-Potsdamer Vorortbahnhof - Groß Lichterfelde Ost (550 volts), que foi convertida para operação em trem elétrico em 1903, extensa experiência técnica e operacional para novas eletrificações é coletada. Para todas as três faixas, barramentos com tensão direta foram usados ​​de cima ou de lado. O uso de corrente alternada, que foi discutido entretanto - as primeiras linhas para as estações Hermsdorf e Bernau começaram a ser equipadas em 1919 - foram descartados novamente para as ferrovias locais de Berlim, e voltagem direta também foi usada para outras ferrovias suburbanas na década de 1920. Por um lado, a corrente trifásica poderia ser obtida da rede pública em muitos pontos da cidade e convertida com retificadores estacionários, por outro lado, os trilhos condutores exigiam menos no perfil do que teria ocorrido com as linhas aéreas .

Em 8 de agosto de 1924, o primeiro trem operado eletricamente percorreu a ferrovia suburbana do norte de Stettiner Bahnhof a Bernau, perto de Berlim . Esta data é considerada o aniversário do mais tarde chamado Berlin S-Bahn . A tensão de acionamento era de 750 volts DC, que agora era alimentada por barramentos revestidos por baixo. Com a série ET 168, o princípio do quarto de trem foi introduzido em Hamburgo, como antes, mas consistindo em um vagão motorizado e um vagão de controle. Nos anos de 1924 a 1933, quase todas as linhas ferroviárias circulares e suburbanas da cidade de Berlim foram convertidas para a operação de trem elétrico e integradas ao sistema S-Bahn de Berlim. Após a série ET 168 , a série ET 165 foi adquirida em grande escala a partir de 1927 . Em 1930, cerca de 270 quilômetros de linhas de S-Bahn em Berlim já haviam sido eletrificados.

Para o S-Bahn de Hamburgo , que emergiu da já mencionada ferrovia urbana e suburbana Hamburgo-Altona, o Reichsbahn decidiu em 1937 adotar o sistema de Berlim. Para permitir uma melhor aceleração de partida, um sistema elétrico com 1200 volts foi usado em Hamburgo. Os primeiros trens operados por corrente contínua da nova série ET 171 começaram a operar regularmente em julho de 1940, paralelamente aos trens de corrente alternada que ainda estavam em serviço. Devido à Segunda Guerra Mundial, esta operação mista não terminou até 1955.

Alemanha Central

A experiência positiva com a ferrovia elétrica urbana e suburbana Hamburgo-Altona levou a administração ferroviária prussiana a eletrificar uma rota de longa distância em caráter experimental. Originalmente, as rotas Altona - Kiel e Colônia - Euskirchen - Karthaus eram destinadas a esse fim, mas foram rejeitadas pelo Ministro da Guerra da Prússia devido à proximidade da fronteira. Por fim, foi escolhida a linha ferroviária Bitterfeld - Dessau que, graças aos depósitos de lignito próximos, oferecia boas condições de abastecimento de energia, contava com várias oficinas de administração ferroviária principal na área de captação e não era uma linha de trânsito de importância estratégica.

Em 18 de janeiro de 1911, a operação de teste elétrico foi inicialmente iniciada na rota de 25,6 quilômetros com 5 quilovolts e 15 Hertz. A frequência, que é relativamente baixa em comparação aos sistemas de 50 Hz, foi escolhida para reduzir a formação de faíscas durante a transmissão da eletricidade para os enrolamentos da armadura e, consequentemente , o desgaste do coletor , além de evitar incêndios circulares . O custo de construção de motores de 15 Hertz também foi menor. Os motores de 15 Hertz exigiam apenas 84 escovas do comutador, enquanto os motores com uma frequência de 25 Hertz exigiam 148 escovas do comutador.

Uma locomotiva elétrica A ¹ com um arranjo de rodas 1'C1 ' emprestado do Grão-Ducal Badische Staatsbahnen puxou os primeiros trens, pois já havia recebido transformadores adequados para testes na linha ferroviária de 5,5 quilovolts Murnau - Oberammergau . Em 25 de janeiro, a primeira locomotiva de trem expresso elétrico prussiano WSL 10501 (mais tarde ES 1 ) foi colocada em serviço e a partir de 1 de abril de 1911 a linha foi aberta ao transporte público.

Depois que a tensão de transmissão foi aumentada de 30 para 60 quilovolts em 24 de março de 1911, a tensão do fio de contato também foi aumentada para 10 quilovolts, porque os recém-construídos WSL 10502 HALLE e WGL 10204 HALLE só podiam executar suas missões de teste oficiais a partir de 10 quilovolts . Para toda a rota planejada Magdeburg - Dessau - Leipzig - Halle, no entanto , o sistema de 15 quilovolts 16⅔ Hertz acordado com as administrações ferroviárias de Baden , Baviera e Prússia para as ferrovias principais (bem como, posteriormente, linhas eletrificadas na Silésia) foi usado a partir de o verão de 1913 . A estação de energia ferroviária associada Muldenstein fornecia eletricidade a 16ert Hertz já em 1º de agosto de 1911, mas esta tentativa foi interrompida após alguns meses por motivos de garantia, razão pela qual foi necessário esperar dois anos para a conversão para o sistema que é ainda em uso hoje.

As próprias locomotivas utilizadas ou destinadas a uso a partir de 1914 foram as

• Teste as locomotivas ES 1 ff com a fórmula incomum de eixo 2'B1 ', parte mecânica Hanomag , parte elétrica ES 1 SSW , ES 2 AEG , ES 3 BEW cada uma com diferentes designs de motor de série, a biela disposta verticalmente entre o motor e as bielas estressou a mecânica por meio de seus movimentos de pulsação. Parte muito forte,
• Locomotivas de teste EG 502 ff (posteriormente Reichsbahn série E 70) para operações de trem de carga de diferentes fabricantes, como AEG, Felten & Guilleaume , BBC , MSW e Schwartzkopff , tração inclinada sem eixos móveis , diferentes tipos de controle (incluindo controle com a ajuda de uma etapa e transformador rotativo para o EG 506),
• Locomotiva única EG 501 1912, redesenhada como locomotiva de passageiros EP 201 em 1915,
• Locomotivas da série EG 511 ff (posteriormente Reichsbahn série E 71.1) de 1914, projetadas para o serviço de trem de carga, parcialmente em uso até 1958 na Wiesen- e Wehratalbahn ,
• Locomotivas da série ES 9 ff (posteriormente Reichsbahn série E 01) de 1914, locomotivas 1'C1 'destinadas ao serviço de trem expresso, mas sobretaxadas, aposentadas até 1929,
• Locomotivas da série EP 202 ff (posteriormente Reichsbahn série E 30) de 1915, idênticas em construção às ES 9 a 19, mas com diâmetros de roda motriz menores para o serviço de trem de passageiros.

A Oficina de Reparo da Estrada de Ferro Estadual em Dessau foi construída especialmente para a manutenção das locomotivas elétricas de 1924 e colocada em operação em 2 de dezembro de 1929.

A rota Dessau - Bitterfeld também foi usada intensamente como uma rota de teste para a operação das ferrovias urbanas e suburbanas de Berlim com corrente alternada monofásica, que ainda estava planejada na época. Para este propósito, três bogies de dois eixos EB 1 a EB 3 foram acoplados aos numerosos vagões de compartimento existentes para formar um chamado trem de unidades múltiplas . A exigência era transportar um trem composto por seis vagões de três eixos (145 toneladas) com aceleração de 0,28 m / s². Como os testes foram bem-sucedidos, onze estruturas de força adicionais foram encomendadas da AEG e da MSW. Depois que os planos de eletrificação de Berlim foram alterados para operação em corrente contínua com barramentos, essas estruturas motorizadas foram usadas para construir locomotivas elétricas da série DRG E 42 com a fórmula de eixo B'B 'para o serviço de trem leve de passageiros. Eles foram usados ​​na rede de rotas da Silésia até 1945.

A operação no trecho Bitterfeld - Delitzsch de 11,8 quilômetros de extensão, originalmente planejada para setembro de 1913, não foi iniciada até 15 de dezembro de 1913. Uma abertura da seção Dessau - Zerbst originalmente planejada para 1º de novembro de 1913 também foi adiada, de forma que em maio e junho de 1914 apenas as linhas Wahren - Leipzig - Mockau - Schönefeld e Delitzsch - Neuwieditzsch pudessem ser abertas. Com o início da Primeira Guerra Mundial, a operação elétrica na Alemanha Central foi interrompida novamente no dia 4 de agosto, as linhas aéreas de cobre foram desmontadas e fornecidas para a indústria de armamentos . Um grande número de locomotivas foi entregue à rede de testes da Silésia e, a partir de outubro de 1915, a usina de tração de Muldenstein começou a produzir ácido nítrico experimentalmente usando o processo Birkeland - Eyde para fertilizantes artificiais e explosivos.

Após o estabelecimento do Deutsche Reichsbahn , as seções concluídas antes da Primeira Guerra Mundial foram "reeletrificadas" e outras linhas foram equipadas com linhas aéreas. Os veículos retornados à Silésia retornaram gradualmente à operação, veículos mais novos como o ES 51ff (mais tarde Reichsbahn série E 06, 1ª série) ou os dois vagões elT 501 Magdeburg (mais tarde Reichsbahn série ET 82 01) foram adicionados. A rede de rotas eletrificadas na Alemanha central tinha um comprimento total de 287 quilômetros em 1935, com o comprimento das vias individuais abrangidas somando 1016,6 quilômetros. (EB 1935/1, p. 7).

Após a Segunda Guerra Mundial, as operações ferroviárias elétricas puderam inicialmente ser retomadas. De acordo com as disposições sobre reparações do Acordo de Potsdam e a Ordem nº 95 da Administração Militar Soviética (SMAD), as linhas aéreas foram desmontadas em 29 de março de 1946, encerrando assim a operação elétrica na rede central alemã. O equipamento da usina e as locomotivas elétricas foram transportados para a União Soviética.

Para o período de 1955, veja a crônica da eletrificação do Deutsche Reichsbahn na área da RDA .

Silésia

As operações ferroviárias elétricas na Silésia foram inicialmente realizadas em caráter experimental pela Prussian State Railroad a partir de 1914 na linha principal Nieder-Salzbrunn-Halbstadt e expandidas pelo Deutsche Reichsbahn até o início da Segunda Guerra Mundial. Não houve interrupção da operação da ferrovia elétrica aqui durante a Primeira Guerra Mundial porque, ao contrário da Alemanha Central, não havia nenhuma indústria química consumidora de energia nas proximidades. Além disso, ao realocar as locomotivas da rede central alemã, as operações de teste de trilhos elétricos poderiam ser concentradas aqui. Em contraste com as ferrovias suburbanas prussianas e as operações na Alemanha Central, as operações na Silésia foram caracterizadas por longas inclinações e muitas curvas. Nessa baixa cordilheira, poderia ter havido vantagens operacionais por meio da operação elétrica, mas naquela época a tecnologia de locomotivas ainda não estava desenvolvida o suficiente para ser capaz de realmente usar essas vantagens.

A rota mais importante na rede eletrificada era a Ferrovia da Montanha da Silésia, do pátio de manobra de Schlauroth perto de Görlitz para Waldenburg e de lá para Wroclaw . No geral, as rotas da Silésia foram usadas como um importante campo experimental para o desenvolvimento do tráfego de trens elétricos na Alemanha da época. Nova experiência foi adquirida com a série transferida da Alemanha Central, mas novos veículos também foram construídos especificamente para as necessidades das operações ferroviárias nas montanhas. A EP 235 (mais tarde E 50 35), construída em 1917, foi a primeira locomotiva de passageiros prussiana para ferrovias de montanha e teve o maior motor de acionamento de locomotiva elétrica do mundo já construído. Os vagões da série ET 87 adotaram uma abordagem muito incomum, pois ainda eram baseados nas locomotivas elétricas e arranjaram uma transmissão por haste no bogie motorizado na seção intermediária do veículo de três partes. Por outro lado, os vagões ET 88 e ET 89 usados no Wroclaw Reichsbahndirektion da década de 1920 em diante foram substituídos pelos acionamentos de rolamento de pino usuais.

A eletrificação de outras linhas principais na Silésia não ocorreu devido à eletrificação favorecida da linha Berlim - Munique e, finalmente, à Segunda Guerra Mundial. Com os trechos dos ramais, a rede de rotas eletrificadas na Silésia teve sua maior expansão com 390,5 quilômetros em 1938. Em janeiro de 1945, as novas locomotivas e vagões elétricos foram transferidos para o centro e o sul da Alemanha antes da aproximação da frente oriental . Após a guerra, as linhas aéreas foram desmontadas e grande parte dos mastros permaneceu de pé.

Quando a operação elétrica foi reintroduzida na década de 1960, por exemplo Wrocław (Breslau) - Jelenia Góra (Hirschberg) em 1966, alguns dos mastros antigos ainda podiam ser usados.

Sul da alemanha

Na Baviera, a operação em corrente alternada monofásica começou já em 1904 com a locomotiva elétrica que apareceu no Ammergaubahn . Em 1908, o parlamento estadual aprovou fundos para a eletrificação da Ferrovia Mittenwald e da linha ferroviária Salzburg - Berchtesgaden . Primeiro, em 1909, o Königsseebahn de 4 quilômetros de comprimento foi aberto com voltagem de 1000 volts DC. Ao escolher o sistema elétrico em uma futura rede de rota principal, no entanto, os bávaros confiaram nos austríacos, o que se manifestou no acordo de 1913. Em 26 de outubro de 1912, o kuk Österreichische Staatsbahn introduziu a operação elétrica na rota de Innsbruck à fronteira da Baviera com Scharnitz, inicialmente com uma frequência de 15 Hertz. Dois dias depois, a operação elétrica com locomotivas C1 austríacas da série 1060 começou na Ferrovia Mittenwald da Baviera , que continuou de lá para Garmisch .

A partir de abril de 1913, cinco locomotivas 1'C1 'da série EP 3/5 (mais tarde EP 1 , Reichsbahn série E 62) foram entregues à Baviera. Elas foram as primeiras locomotivas elétricas alemãs a serem equipadas com aquecimento elétrico de trens. Em 29 de maio de 1913, a Royal Bavarian State Railways começou a operar trens elétricos no Ausserfernbahn entre Garmisch e Reutte, na Áustria . As locomotivas austríacas operavam no Mittenwaldbahn de Innsbruck a Garmisch, enquanto as máquinas bávaras transportavam os trens no Ausserfernbahn de Garmisch a Reutte. Em 15 de abril de 1914, a operação elétrica começou na ferrovia Freilassing - Berchtesgaden , de 35 quilômetros de extensão , que ia de Freilassing cinco quilômetros adiante no lado austríaco até Salzburgo . A operação foi realizada com locomotivas do tipo EP 3/6 (posteriormente Reichsbahn classe E 36), mas a primeira EP 3/6 20101 só entrou em serviço em 27 de maio do mesmo ano. Mais três locomotivas foram adicionadas em outubro de 1915.

Graças ao comissionamento da usina Walchensee em 1924, a rede elétrica do novo Reichsbahn foi expandida entre a Primeira e a Segunda Guerra Mundial, especialmente no sul da Alemanha . No primeiro programa de aquisição de veículos novos elaborado pelo Deutsche Reichsbahn para esse fim, o " Plano Wechmann " de 2 de agosto de 1921, as locomotivas elétricas eram destinadas a várias tarefas operacionais. Entre outras coisas, eles devem usar conjuntos que sejam tão comuns quanto possível com outras séries de locomotivas de grande escala. Por exemplo, os motores de tração de motor duplo das locomotivas pesadas 2'BB2 'de passageiros da classe EP 5 (posteriormente série E 52 ) eram idênticos aos das locomotivas de carga EG 5 e E 91 . Com este novo design, o design anterior com um grande motor lento foi abandonado e a decisão foi tomada em favor de quatro motores elétricos menores. O motor foi organizado em dois grupos em um quadro contínuo. Cada grupo tinha dois motores que acionam um contraeixo comum por meio de rodas dentadas. Este, por sua vez, acionava um eixo-eixo por meio de bielas inclinadas, que eram acopladas por hastes de acoplamento com dois eixos de transmissão cada. A parte do veículo foi fabricada pela Maffei e os equipamentos elétricos pela WASSEG, joint venture entre a AEG e a SSW. Os fabricantes forneceram estes, bem como as locomotivas

• ES 1 (21 peças, série posterior E 16 ),
• EP 2 (26 peças, série posterior E 32 ) e
• EG 3 (31 peças, posteriormente série E 77 ).

nos anos de 1924 e 1926 até o DR. O ES 1 (a última série DR E 16 ) não usava mais o acionamento por haste convencional, mas sim um acionamento de eixo único. Experiências positivas vieram da Suíça, onde o Ae 3/6 com o arranjo de eixos 1'Co1 'e um acionamento por alavanca articulada chegou a Buchli já em 1921 .

Em 23 de fevereiro de 1925, o serviço de trem elétrico na linha ferroviária Garmisch-Partenkirchen - Munique alcançou a Estação Central de Munique pela primeira vez . A série ET 85 foi adquirida para o tráfego suburbano local, o primeiro dos quais foi convertido de vagões a vapor. A série E 60 foi adquirida para operações de manobra na área metropolitana de Munique . Regensburg foi alcançado em 1927, Augsburg em 1931, Ulm e Stuttgart em 1933 e finalmente Nuremberg em 1935. O planejado fechamento da lacuna com a rede central alemã ocorreu em 1944, mas foi interrompido por quase 50 anos como resultado dos resultados da guerra.

Os vagões da classe ET 65 foram adquiridos para o tráfego suburbano em Stuttgart . Como sucessora da série E 77 , foi desenvolvida a série E 75 , que prometia melhores propriedades de funcionamento graças ao quadro de uma só peça. O ET 91 , também conhecido como “Trem de Vidro”, também é uma das características especiais dos trilhos do sul da Alemanha . O carro de observação com a fórmula de eixo Bo'2 'era todo envidraçado nas seções do teto. Para viagens à Suíça, foi equipado com um segundo pantógrafo com balancim mais estreito. Duas cópias foram construídas, um veículo sendo destruído em um ataque a bomba em 1943 e o outro sendo seriamente danificado em um acidente em Garmisch-Partenkirchen em 1995.

Transmissão de eixo único, primeiras locomotivas padrão

Os acionamentos anteriores com enormes motores individuais, transmissões de manivela e haste de acoplamento tinham um funcionamento consideravelmente mais agitado do que os motores a pistão de locomotivas a vapor, especialmente em velocidades mais altas. Eles eram, portanto, muito desgastantes, caros e muito lentos. Portanto, por volta de 1920, a transmissão de eixo único multimotor foi examinada mais de perto. Até o momento, isso tem sido evitado porque, em relação ao peso, pode-se obter maior desempenho com motores maiores do que com vários motores individuais. Diversas locomotivas foram construídas para testes práticos: da SSW / Borsig a E 16 101 e E 18 01 (ou posterior E 15 01 com acionamento por lingueta ), da AEG E 21 01 e 02 com acionamento por mola Westinghouse e da Bergmann Electricity trabalha em conjunto com Linke-Hofmann-Werke o E 21 51 com acionamento de eixo oco .

Em primeiro lugar, as medidas estruturais especiais também tiveram que lidar com o fenômeno de que com um único acionamento com alta potência do motor na partida - como em princípio com todos os veículos motorizados - todo o chassi se inclinou no sentido de deslocamento, aliviando a carga na frente eixos e "derrapagem". Excelentes resultados de teste com a locomotiva AEG E 21 levaram ao desenvolvimento da locomotiva de trem expresso série E 17 com o mecanismo de copo de mola desenvolvido posteriormente a partir do drive Westinghouse , em busca do princípio para a série E 18 .

A partir de 1924, a entrega da locomotiva de carga pesada EG 581ff (posteriormente E 91.8), que ainda era projetada e construída de acordo com os princípios antigos (locomotiva articulada de três partes, transmissão por haste ), era pelo menos um tipo comum para a Silésia e o sul da Alemanha redes. A indústria alemã de veículos ferroviários fez todos os esforços para não perder a conexão com o novo desenvolvimento técnico e em 1932 desenvolveu três locomotivas de teste às suas próprias custas com bogies sem eixos móveis e acionamentos de rolamentos de pino com a fórmula de eixo Bo'Bo ': o E 44 001 da SSW, a E 44 101 da MSW / Schwartzkopff e a E 44 201 da Bergmann / Schwartzkopff, das quais a locomotiva SSW mais impressionou. Com sua produção, começou a história da locomotiva elétrica em série de maior sucesso da Alemanha, da qual quase 200 máquinas foram colocadas em serviço. Eles foram inicialmente usados ​​principalmente para a nova linha eletrificada de Augsburg via Geislinger Steige para Stuttgart a partir de 1933 . As locomotivas de carga maiores E 93 e E 94 foram construídas de maneira semelhante .

Depois disso, uma enorme locomotiva dupla da série E 95 com acionamento por lingueta foi construída, mas apenas seis delas, já que a série E 93 era uma locomotiva mais simples e econômica, mas igualmente potente. A versão reforçada da série E 94 se desenvolveu a partir disso .

Para os vagões, também houve uma transição para designs uniformes: a série ET 25, que foi adquirida em 1935 para trens expressos e tráfego suburbano rápido, diferiu da série ET 55, que foi adquirida quatro anos depois para rotas secundárias e de montanha, apenas na relação de transmissão. Além dessas duas séries de vagões ferroviários de duas partes, a série de três partes ET 31 também foi criada nesta série .

Após a Segunda Guerra Mundial, as locomotivas elétricas existentes na República Federal da Alemanha foram inicialmente suficientes para a operação da rede do sul da Alemanha, mas em 1950 o Deutsche Bundesbahn decidiu comprar locomotivas elétricas adicionais, que - também com base no testado e comprovado E 44 - resultou no novo programa de locomotivas elétricas padrão dos anos 1950 desenvolvido.

Para o período posterior a 1949, consulte a crônica da eletrificação do Deutsche Bundesbahn .

Suécia

No Statens Järnvägar sueco de 1905 a 1907 nas rotas Tomteboda - Värtan (seis quilômetros) e Estocolmo - Järfva (sete quilômetros) , operações de teste com voltagem CA entre 5000 e 22.000 volts foram realizadas sob a direção de Robert Dahlander . Para este efeito, a alemã Siemens-Schuckertwerke e a Westinghouse Electric , esta última em cooperação com a americana Baldwin Locomotive Works , forneceram uma locomotiva elétrica cada, e a AEG forneceu o equipamento elétrico para dois "veículos motorizados" e dois carros laterais.

Investigações detalhadas de todos os componentes dos veículos e do fornecimento de energia, bem como os custos e acessibilidade foram realizadas. O chefe dos experimentos, Dahlander, chegou à conclusão de que para as operações ferroviárias dificilmente poderia haver um “modo de operação mais simples e barato do que o da corrente alternada monofásica usada”.

Para a ferrovia de minério no norte da Suécia, que havia atingido seus limites de capacidade , ela foi decidida em 1910 como uma alternativa à expansão de via dupla para eletrificação com corrente alternada monofásica. Em 1915, a Siemens completou o trecho de 129 quilômetros entre Kiruna e a fronteira norueguesa com 15 quilovolts e 16⅔ Hertz. Como particularidade, é de referir que esta operação eléctrica teve de cumprir as mais rigorosas condições climatéricas. Uma vez que as expectativas foram totalmente atendidas, a linha aérea de contato continuou para Gällivare até 1920 e dois anos depois para o porto báltico de Luleå . Em 1923, a operação elétrica foi finalmente concluída no lado norueguês, a mais de 42 quilômetros de Narvik .

A eletrificação continuou com alta prioridade até 1945, graças à abundante energia hidrelétrica. Depois de chegar a Trelleborg, no extremo sul da Suécia, e fechar a última lacuna entre a rede do sul da Suécia e a ferrovia de minério, a conexão de 2.171 quilômetros com Riksgränsen na Lapônia foi a ferrovia contígua operada eletricamente mais longa do mundo. Em contraste com as outras ferrovias com um terço da frequência industrial de 50 Hertz, a Suécia não tinha suas próprias estações ferroviárias e preferia a extração direta da rede nacional. Os conversores rotativos locais cuidam da conversão para a frequência necessária de 16⅔ Hertz . Para a operação de 1925 a 1952, locomotivas padrão da série D foram adquiridas em várias séries. Ao contrário de outros países, esses veículos não se desviaram da transmissão da haste para evitar derrapagens nos eixos de tração individuais, o que só pode ser evitado por meio de ajustes complicados em transmissões de eixo único. Além disso, a fórmula do eixo 1'C1 'com uma disposição assimétrica dos motores de tração e do eixo do eixo foi mantida até a última série de entrega . Um total de 417 unidades desta série de locomotivas padrão foram construídas. Em 1953, para a operação dos trens pesados ​​de minério no norte da Suécia, inicialmente duas locomotivas D foram combinadas para formar uma locomotiva dupla , cada uma com a omissão de uma cabine de motorista . É assim que a série Dm . Quando o desempenho não era mais suficiente, uma seção central sem cabine de motorista foi adicionada em 1960, resultando na série Dm3 .

Na literatura contemporânea da década de 1970, ainda se presume que os sistemas elétricos semelhantes da Suécia, Noruega e Alemanha seriam conectados o mais tardar quando a conexão de Øresund fosse concluída . No entanto, o uso do sistema de 25 quilovolts-50 Hertz para linhas ferroviárias de longa distância na Dinamarca acabou impedindo essa conexão direta.

Itália

Pela primeira vez, a operação elétrica foi realizada nas ferrovias italianas com duas séries de vagões acumuladores , o Rete Mediterranea (RM) de 1899 a 1904 e o Rete Adriatica (RA) de 1898 a 1903. Foram utilizadas as séries RM 5101 e 5102 e RA 001–004 . No entanto, ambas as fazendas experimentais não tiveram sucesso.

1901–1902 os chamados " Ferrovie Varesine " foram eletrificados com barramentos . O sistema também foi usado em 1925 para o “Metropolitana FS” em Nápoles .

A empresa ferroviária Rete Adriatica (RA) abriu o Veltlinbahn no norte da Itália em 1902 , que foi projetado como a primeira linha ferroviária principal eletrificada de alta tensão do mundo e inicialmente serviu como uma "pista de teste" para testar a nova corrente trifásica tecnologia para linhas principais. A Ganz & Co. de Budapeste forneceu a corrente trifásica de 3000 volts e 15,6 Hertz. Também de Ganz, inicialmente dez vagões de quatro eixos do último tipo FS E.1 e E.2 , duas locomotivas Bo + Bo do último tipo FS E.430 e de 1905 três locomotivas trifásicas 1'C'1 do posterior tipo FS E.360 usado. Além dos veículos italianos de tensão contínua anteriores com operação de barramento e bateria (teste), foi o primeiro veículo totalmente ferroviário elétrico na Itália. A eletricidade era fornecida por pantógrafos , com as locomotivas RA 361–363 (FS E.360) equipadas com pantógrafos de arco pela primeira vez na linha SBB Simplon. A Rete Adriatica e sua rede foram adquiridas em 1906 pela ferrovia estadual Ferrovie dello Stato (FS) , fundada um ano antes .

A linha aérea do sistema "Trifase" consistia em linhas duplas e o trilho como o terceiro condutor de fase para a corrente alternada trifásica . As locomotivas, portanto, tinham pantógrafos com suportes emparelhados que eram isolados um do outro. Como as locomotivas funcionavam com motores assíncronos , as velocidades só podiam ser alteradas pela mudança de pólo, mas não continuamente variáveis. Os níveis de velocidade comuns eram 35, 50, 75 e 100 quilômetros por hora. Esta desvantagem e a catenária bipolar, que é muito complexa, especialmente na área de interruptores, não impediram a rápida expansão do sistema "Trifase" no norte da Itália graças à experiência existente, tecnologia robusta e baixo custo , embora os primeiros sistemas CA monofásicos estivessem prontos para uso já em 1905. As rotas de Lecco (Lago de Como) via Colico a Sondrio, com um ramal de Colico a Chiavenna e as extensões a Monza e Tirano inauguradas em 1914 e 1932 (conexão com a Ferrovia Rética ) também foram apenas as primeiras linhas do norte posterior Sistema italiano "Trifase", que consistia em cinco sub-redes, principalmente no Piemonte, Ligúria, Trentino e Tirol do Sul. No entanto, não havia operação elétrica contínua entre o Veltlinbahn e as linhas na Itália que foram posteriormente eletrificadas com o mesmo sistema trifásico.

A segunda e maior sub-rede se estendia ao longo da costa da Ligúria e começou em 1908 na Ferrovia Giovi de Gênova através dos Apeninos até Ronco . Nesta rota muito movimentada, também rica em inclinações e túneis, a superioridade da operação elétrica sobre a operação com locomotivas a vapor mostrou pela primeira vez que uma rota realmente insatisfatória não apresentava mais dificuldades na utilização de uma linha de contato. As locomotivas de cinco acoplamentos da série E.550 foram capazes de transportar trens pesando 400 toneladas e uma velocidade máxima de 50 km / h ao longo de 7,2 quilômetros de extensão e 3,5 por cento de inclinação íngreme. Como em 1930 no Veltlinbahn, foi usada uma voltagem de 3600 volts com uma frequência de 16⅔ Hertz. Nos anos seguintes, a linha foi eletrificada via Torino para o túnel Mont-Cenis , Modane foi alcançada na fronteira francesa em 1920 e a lacuna restante entre Ronco e Torino foi fechada em 1921/22. De 1935 a 1940, o Tendabahn , que agora é em partes apenas movido a diesel , fez parte desta segunda rede trifásica, a mais ramificada. Duas outras sub-redes menores se estendiam entre Trento e a estação ferroviária de Brenner , na fronteira austríaca, e como uma operação elétrica isolada na rota entre Florença e Bolonha . Como quinta sub-rede, de 28 de outubro de 1928 na rota de Roma a Tivoli Prenestina e de 23 de março de 1929 a Sulmona em um total de 172 quilômetros, uma operação trifásica com tensão de fio de contato de 10 quilovolts e uma freqüência industrial de 45 Hertz foi estabelecido para fins de teste. A rede trifásica italiana compreendia 1.840 quilômetros de rota em seu pico em 1942.

O túnel Simplon, que foi eletrificado com corrente trifásica de 1906 a 1930, é operado pela Swiss Federal Railways (SBB), mas metade está na Itália. (ver seção Suíça )

Pela primeira vez para operação em corrente contínua, a linha Milão - Varese - Porto Ceresio foi eletrificada com 650 volts via barramentos em 1901 e 1902 e a operação foi realizada com as locomotivas elétricas da série FS E.220 , E.320 , E .321 e E.620 . A partir de 1923, a linha Benevento - Napoli passou a ser equipada com uma linha aérea de contato para tensão CC de 3.000 volts, e a operação com este tipo de corrente foi introduzida a partir de 1928 com as locomotivas FS E.625 e FS E.626 construídas a partir de 1926 . Durante a Segunda Guerra Mundial, a linha Roma - Sulmona foi despojada de seu equipamento de corrente trifásica e reconstruída com tensão DC, enquanto as linhas no norte da Itália, com exceção da Tenda Railway, sobreviveram à guerra relativamente bem. Embora, por exemplo, entre Florença e Bolonha em 1934, algumas das primeiras rotas tenham sido trocadas para tensão CC antes da guerra, a era Trifase na Itália não terminou até maio de 1976. Em contraste com os primeiros anos, quando estradas de montanha íngremes em particular deram origem à mudança do funcionamento a vapor para o elétrico, o limite de velocidade para um máximo de 100 km / h devido à falta de pós-tensionamento da dupla catenária era cada vez mais importante . Hoje, apenas a Ferrovia Gornergrat e Jungfrau , a Ferrovia do Corcovado no Rio de Janeiro e a Chemin de Fer de la Rhune , todas ferrovias de cremalheira e pinhão com baixas velocidades máximas de linha, operam com catenária trifásica bipolar. Dos 18.000 quilômetros de linhas de bitola padrão na Itália, cerca de 11.000 quilômetros são eletrificados hoje.

França

Na área de língua francesa, experiências com operação em bateria foram realizadas pela primeira vez entre 1887 e 1889 no bonde de Bruxelas. Em 1890, o primeiro bonde elétrico comercial da França foi inaugurado em Clermont-Ferrand . Como a operação elétrica com linhas aéreas foi inicialmente rejeitada dentro dos limites da cidade de Paris por razões estéticas, a operação elétrica com vagões acumuladores começou em abril de 1892. No entanto, os acumuladores permaneceram desvantajosos mesmo em operação comercial devido ao seu peso, requisitos de espaço e tempo de carregamento. Aos primeiros sinais de fraqueza, o motorista do veículo dirigiu seu vagão até a garagem, sem deixar que os passageiros saíssem com antecedência. Pontos posteriores foram definidos para poder alimentar as baterias das estações de carregamento locais. Freqüentemente, o vagão não esperava até que a bateria fosse carregada antes de continuar a viagem, mas trocou a bateria gasta por uma carregada na estação de carregamento, o que levou cerca de quinze minutos. A operação do bonde com vagões abastecidos via catenária não se intensificou em Paris até 1912, de modo que o último bonde puxado por cavalos foi encerrado em 12 de janeiro de 1913.

Uma foto de uma locomotiva elétrica de mineração datada de 1890 é mostrada na mina de carvão Mines des Marles, no norte da França. É uma locomotiva de dois eixos, bitola estreita, com trilhos de força conectados aos pares no alto , com um par de pequenos carrinhos sendo puxados por cabos flexíveis , que tiravam a energia da linha aérea. Para o ano de 1893, foi nomeada uma ferrovia de mina elétrica com 2,8 quilômetros de comprimento na mina de carvão Mont-Rambert, perto de St. Etienne . Outra ferrovia operada eletricamente foi instalada na mina de minério de ferro Godbrange em Lorraine em 1897 . A imagem histórica mostra uma locomotiva de bitola estreita de dois eixos e trilhos de força acoplados aos pares no alto. A locomotiva foi construída pela Ateliers de Construction Bruno Lebrun em Nimy / Bélgica. A tensão de operação era de 300 volts, a largura da trilha de 740 milímetros. Como resultado, várias outras locomotivas elétricas apareceram nas ferrovias de minas francesas e vizinhas em Luxemburgo e na Bélgica .

Com o Chemin de fer du Salève entre Étrembières e Treize-Arbres (Mont Salève) em Haute-Savoie , construído em 1893 , a primeira ferrovia de cremalheira operada eletricamente do mundo entrou em operação. O percurso de seis quilômetros foi traçado em bitola de metros e com um barramento lateral desprotegido pintado de cima. Os dois motores dos vagões possibilitaram uma velocidade operacional entre 5,4 e 10,8 km / h com uma potência de 40 cv (29 kW). Em 1894, seguiu -se um ramal de três quilômetros para Veyrier .

Por volta de 1897, a Compagnie des Chemins de Fer de l'Ouest fez experiências com locomotivas que geravam energia elétrica para se movimentarem. Esta forma foi propagada pelo engenheiro Jean-Jacques Heilmann da Alsácia . Sua ideia era acionar geradores elétricos com máquina a vapor e alimentar motores elétricos de tração com a eletricidade gerada dessa forma . A última das várias máquinas construídas dessa forma tinha uma máquina a vapor de pistão com seis cilindros que acionava dois geradores. Eles deveriam fornecer 1025 amperes a 360 rotações por minuto  a uma voltagem de 450 volts, o que corresponde a cerca de 410 quilowatts ou 560 hp de energia elétrica. Durante um test drive, ela puxou um trem pesando 183 toneladas a uma velocidade máxima de 62 milhas por hora. A locomotiva Heilmann permaneceu como atração pública especial em Paris por pouco tempo, mas Charles Eugene Lancelot Brown , que trabalhou temporariamente para Heilmann, usou a experiência para seu trabalho na Suíça.

Em 1900, a Compagnie du chemin de fer de Paris à Orléans (PO) e os Chemins de fer de l'État e Ouest criaram uma rede ferroviária com alimentação de tensão direta de 600 volts sobre um trilho de energia para o tráfego suburbano de Paris . Em 19 de julho de 1900, o metrô de Paris foi inaugurado depois de Londres (1890) e Budapeste (1896), o terceiro metrô operado eletricamente mais antigo da Europa. Os primeiros vagões de madeira e carros laterais usados ​​eram muito semelhantes aos carros elétricos em seu projeto de dois eixos. O fornecimento de tensão CC de 750 volts ainda é feito hoje por meio de um barramento lateral pintado de cima.

A ferrovia de carvão Chemin de fer de La Mure de La Mure a Saint-Georges-de-Commiers perto de Grenoble usou a locomotiva elétrica E1 "Le Drac" (em homenagem ao rio próximo à linha) em 1903. A máquina de 50 toneladas tinha quatro eixos com transmissão de um eixo , os quatro motores que juntos produziram 367 quilowatts. O sistema de energia especial desenvolvido pelo engenheiro suíço René Thury consistia em um sistema de corrente contínua de três fios com um pólo positivo e outro negativo de 1200 volts e um "condutor central" entre as duas tensões. O abastecimento era feito através de uma catenária bipolar com dois pantógrafos e os carris como "condutor central". Isso permitiu que uma alta potência fosse transmitida, mas ao mesmo tempo a tensão dos motores de tração poderia ser mantida dentro de limites aceitáveis. A locomotiva foi equipada com três diferentes sistemas de freios para a descida com uma diferença de altura de 600 metros em uma distância de 30 quilômetros: uma manivela de freio de mão, um freio a vácuo regulável em etapas e um freio elétrico. Esta locomotiva poderia puxar vinte vagões vazios (ou seja, 100 toneladas) na jornada de subida e 300 toneladas na jornada de descida a uma velocidade de 22,5 quilômetros por hora. Quatro máquinas semelhantes foram entregues entre 1905 e 1909 e estiveram em serviço até 1933. Como apenas ferrovias de corrente contínua com tensão inferior a 1000 volts foram operadas até agora, a empresa é a primeira no mundo a usar tensão contínua de alta tensão para tração.

No sul da França as primeiras ferrovias foram operadas com AC: Entre 1903 e 1911, a rota operacional PLM Mouans-Sartoux Grasse- trial base com 12 quilovolts e 25 Hertz. Em 1908 , o Chemin de fer du Midi eletrificou suas linhas nos Pirineus com 12 quilovolts e 16⅔ Hertz de tensão alternada. 1.912 estavam no Haute-Vienne , as ferrovias locais operando na bitola Chemins de fer départementaux de la Haute-Vienne foram inauguradas com 10 quilovolts e 25 Hertz de voltagem AC para 345 km de comprimento operacional das cidades menores com a capital Limoges combinadas. Para evitar redes incompatíveis diferentes, o governo decidiu em 1920 usar um sistema elétrico unificado. O sistema de corrente alternada de 16⅔ Hertz, que já era estabelecido nos países de língua alemã naquela época, não era usado por motivos militares, em vez disso, uma tensão direta de 1500 volts deveria ser usada para todas as novas eletrificações. Como resultado, o sistema de corrente contínua foi estabelecido nas regiões sul e sudoeste da França, enquanto para eletrificação no norte e no leste da década de 1950, foram usados ​​25 quilovolts com tensão alternada de 50 Hertz, que agora também é usada em todos os TGV de alta - linhas de velocidade.

Em 1925, a parte francesa do Mont-Cenis-Bahn entre Chambéry e Modane foi eletrificada com voltagem de 1.500 volts DC por meio de um barramento lateral. Era a linha com a maior tensão do mundo transmitida por barramentos. Este alimentador foi substituído em 1976 por uma linha aérea comum, após os trilhos da estação já terem sido atravessados ​​com linhas aéreas por razões de saúde e segurança ocupacional. Em 1926, a rota de 204 quilômetros do PO de Paris-Austerlitz a Vierzon foi colocada em operação como a primeira grande linha principal com fornecimento de 1500 volts de voltagem direta via linhas aéreas .

Para o efeito, foram encomendadas várias locomotivas experimentais para comboios expressos, das quais se destacam as duas locomotivas E 401 e 402 da Ganz & Co. de Budapeste, actualmente especializadas em motores CA e trifásicos . Com o arranjo de rodas 2'BB2 ', dois eixos motrizes acoplados eram cada um acionado por dois motores montados no chassi principal via acionamento Kandó , que compensava a folga da mola. Com uma velocidade máxima de 120 km / h, estavam entre as locomotivas elétricas mais rápidas já construídas no mundo com acionamento por haste, de acordo com os registros, a E 401 entre Les Aubrais-Orléans e Paris atingiu uma velocidade média de 97,5 km / h com um trem pesando 636 toneladas, enquanto trens de carga de 770 toneladas podiam ser transportados em uma inclinação de 1% a 30 a 50 km / h. Um desenvolvimento adicional para a linha Paris - Vierzon foram as locomotivas 2'Do2 'E 501/502, que foram equipadas com propulsão Buchli de acordo com o projeto do Swiss Brown Boveri e SLM . Em contraste com seus modelos suíços, no entanto, a direção de Buchli foi organizada em ambos os lados. Após a Segunda Guerra Mundial, isso resultou na série 9100 adquirida para eletrificação de longa distância de Paris a Lyon .

Além da França, o sistema de voltagem direta de 1500 volts só se tornou o padrão nacional de um país europeu na Holanda, onde a eletrificação da linha principal começou entre 1924 e 1927 na linha ferroviária Amsterdam - Rotterdam . Várias aquisições inconfundivelmente francesas pelas ferrovias estatais holandesas após a Segunda Guerra Mundial, como as séries 1100 e 1600, atestam a estreita relação entre os dois sistemas de energia . Dos aproximadamente 29.350 quilômetros de vias de bitola padrão na França, quase exatamente a metade (14.480 quilômetros) foram eletrificados em 2007. A Tchecoslováquia planejou a eletrificação com este sistema de energia a partir de 1924, mas a Grande Depressão de 1929 impediu isso. Apenas algumas linhas no nó de Praga receberam uma linha aérea com voltagem direta de 1,5 kV em caráter experimental.

Estados Unidos

No caso das ferrovias nos EUA , tanto pelo nível tecnológico e pela força econômica quanto pela expansão espacial, era de se esperar que houvesse um alto grau de eletrificação das ferrovias de longa distância. Mas não foi esse o caso. Ao contrário dos desenvolvimentos europeus, muitas rotas nos EUA foram deseletrificadas desde 1950. Vários fenômenos causaram isso:

• Com seus próprios poços de petróleo, os americanos tinham uma fonte de energia barata que, após o fim da locomotiva a vapor, levou ao uso extensivo de motores de combustão interna e motores a diesel nos transportes e, principalmente, nas ferrovias;
• As grandes distâncias entre os centros de assentamento (também em função do petróleo existente) punham em causa a viabilidade económica da electrificação das linhas ferroviárias, no caso dos transportes de massa como o carvão para os centros industriais, por vezes conduzia à continuação da exploração de locomotivas a vapor com o carvão de fonte de energia já existente;
• No transporte de passageiros de longa distância, a aeronave tornou-se o meio de transporte padrão, com os serviços dos quais o trem não poderia competir em longas distâncias.

No entanto, essas declarações se aplicam apenas a linhas principais ou rotas de longa distância; a operação elétrica dos bondes, incluindo os bondes interurbanos, bem como as rotas de metrô e de transporte regional é mais pronunciada.

Nos anos que se seguiram, as locomotivas a vapor dominaram o campo do transporte de longa distância nos EUA, que no final da década de 1940 era amplamente voltado para a operação a diesel . Nos EUA, no entanto, quase todos eles tinham um acionamento diesel-elétrico , então, no final das contas, dirigiam ou dirigiam em quase todas as rotas com motores elétricos de tração . Um total de apenas cerca de 3.000 quilômetros (1.850 milhas) das principais linhas ferroviárias com uma linha aérea foram eletrificados por cerca de 15 empresas, das quais cerca de 1.800 quilômetros (1100 milhas) foram fechadas novamente. A circunferência mais notável foi a Chicago, Milwaukee, St. Paul e Pacific Railroad , que percorreu uma inclinação de 705 quilômetros (438 milhas) nas Montanhas Rochosas de Montana entre 1914 e 1917 e outros 130 quilômetros (207 milhas) na seção de 1919 nas montanhas Cascade, no estado de Washington, eletrificados em postes de madeira com voltagem de 3.000 volts DC. O projeto foi beneficiado por usinas hidrelétricas nas montanhas. No entanto, as duas rotas elétricas, totalizando 1056 quilômetros (656 milhas), nunca foram conectadas. Como a maioria das outras ferrovias elétricas com transporte de carga como sua principal área de negócios, esta operação foi descontinuada.

Outro campo de eletrificação de rotas de longa distância nos EUA foi o transporte de granéis sólidos : a Butte, Anaconda and Pacific Railway, no estado norte-americano de Montana, foi uma das primeiras a eletrificar sua rota, usada para transportar minério da mina de cobre Butte (Montana) , onde também eram transportados bens em geral e pessoas. A eletrificação do percurso de 45 quilômetros com diferenças de altura variando de até 100 metros ocorreu em 1913 para uma tensão de 2.400 volts CC pela General Electric e pelos próprios trabalhadores da ferrovia. A operação elétrica não foi abandonada até 1967 em favor de uma operação a diesel mais barata . Nas Montanhas Apalaches, a Norfolk and Western Railway , especializada no transporte de carvão, operou uma rota de 52 milhas de Bluefield a Iaeger na Virgínia Ocidental com 11 quilovolts e corrente alternada de 25 Hertz de 1912 a 1950 . Não muito ao norte, a Virginian Railway também operou uma rota de 134 milhas de Roanoke a Mullens de 1925 a 1962 , que era semelhante tanto em termos de sistema de energia quanto no propósito a ser cumprido.

Como resultado da proibição das locomotivas a vapor na cidade de Nova York, a New York, New Haven e Hartford Railroad e a Pennsylvania Railroad (PRR) também eletrificaram seus túneis. O último comissionou várias versões individuais de locomotivas elétricas com os tipos AA1 , Odd D 10003 e FF1 entre 1905 e 1917 para fins de teste para seu futuro sistema de tensão alternada de 11 quilovolts-25 Hertz. Este último, denominado "Big Liz", era destinado às operações de trens de carga sobre os gradientes das montanhas Allegheny . Foi fornecido com uma força de tração tão grande que provou ser inutilizável em operação, apesar de sua funcionalidade geral. Após essas tentativas, a Pennsylvania Railroad eletrificou o chamado Northeast Corridor (NEC) de Nova York a Washington, DC na década de 1930. A partir de 2011, a linha que agora se estende até Boston é a conexão ferroviária de passageiros dos EUA mais frequentada na o densamente povoado litoral do Nordeste. Com 720 quilômetros (450 milhas), é a única linha ferroviária importante operada eletricamente nos Estados Unidos. É propriedade principalmente da Amtrak , mas a rota também é usada por outras empresas de transporte de passageiros com trens diferentes. A NEC também é atualmente a única linha de alta velocidade nos Estados Unidos, na qual o Acela Express atinge velocidades de até 150 milhas por hora.

Grã Bretanha

Os veículos de tração elétrica foram usados ​​em uma extensão significativa no metrô de Londres no início, o que já era favorecido na City and South London Railway pela proibição de locomotivas a vapor estabelecida na licença de operação. Entre 1901 e 1908, após reclamações crescentes de passageiros, a maior parte da rede do metrô de Londres foi mudada para operação elétrica. A Liverpool Overhead Railway foi inaugurada em 4 de fevereiro de 1893 como a primeira ferrovia elétrica elevada do mundo .

Em 1903, foi introduzida a Lei de Energia Elétrica Ferroviária, que visava facilitar a introdução da operação elétrica em ferrovias. No mesmo ano, a Merseybahn de Liverpool sob o rio Mersey até Birkenhead e em 22 de março de 1904 a Lancashire e Yorkshire Railway entre Liverpool e Southport foi inaugurada como a primeira linha elétrica na Grã-Bretanha . A Ferrovia do Nordeste (NER) surgiu no dia 29 do mesmo mês .

Embora essas e outras rotas , que agora fazem parte do tráfego suburbano de Merseyrail, fossem operadas com sistemas de energia semelhantes, principalmente de 600 a 650 volts de voltagem CC em dois trilhos condutores, os veículos não podiam mudar de uma para a outra rota devido à diferença distâncias entre os trilhos condutores e os trilhos de corrida. Na North Eastern Railway , que opera principalmente em Yorkshire , County Durham e Northumberland , duas locomotivas elétricas com o arranjo de rodas Bo'Bo 'foram colocadas em operação já em 1905. Eles foram equipados para operação em uma linha aérea , bem como em um trilho condutor para operação em túnel. Essas locomotivas estavam em operação com as empresas sucessoras LNER como nº 6480-6481, bem como com British Railways (nº 26500 e 26501) e British Rail como classe ES1 até 1964. O sistema elétrico usado, com uma voltagem direta de 1.500 volts, também foi usado entre 1952 e 1981 na rota de 112 quilômetros sobre as Montanhas Pennine de Manchester a Sheffield , a partir da qual as notáveis ​​locomotivas de trem expresso EM2 de seis eixos da classe 1500 até os Países Baixos, depois que o tráfego de passageiros foi interrompido, chegaram.

Apesar da entrada antecipada, o sistema ferroviário britânico é eletrificado apenas em uma extensão comparativamente pequena. Por razões históricas, também há uma divisão em dois sistemas de energia: A rede sul menor e mais antiga teve linhas com barramentos dispostos lateralmente com alimentação de tensão CC de 660 volts desde 1931, posteriormente as tensões de 750 e 850 volts também foram usadas. Em alguns trechos ao norte do Tâmisa e das conexões do Eurostar , no entanto, o sistema CA de 25 quilovolts instalado desde 1954 é usado com uma frequência de 50 Hertz e linhas aéreas . Os trens britânicos Eurostar são veículos de vários sistemas e podem operar tanto em trilhos condutores quanto em linhas aéreas com sistemas de tensão diferentes.

Do total de 17.000 quilômetros de linhas ferroviárias no Reino Unido, 5300 quilômetros são eletrificados hoje (2004).

Japão

A Tokyo Electric Light Company construiu uma linha de 400 metros de comprimento com bitola de 1372 milímetros na exposição industrial no Parque Ueno em Tóquio em maio de 1890 . Dois vagões elétricos importados dos EUA pela JG Brill Company foram para lá como a primeira ferrovia operada eletricamente no Japão. Em 1895, o bonde da cidade de Kyōto iniciou suas operações comerciais regulares com vagões alimentados por uma linha aérea com 500 volts DC. A primeira linha a ser convertida de operação a vapor para operação elétrica foi a seção de onze quilômetros do Kōbu Tetsudō de Iidamachi a Nakano em 1904 . Esta linha passou à propriedade do Estado em 1906 e foi, portanto, a primeira ferrovia estatal operada eletricamente.

Nos primeiros anos, a eletricidade ainda era transmitida por pantógrafos acoplados a uma linha de contato duplo. Em 1911, um foi para uma fonte de alimentação sobre a linha aérea tensionada única e linha de retorno sobre os trilhos. O próximo percurso em 1912, a via 66,7 ‰ íngreme através da passagem de Usui da linha principal Shin'etsu, foi convertida para o funcionamento eléctrico. Uma usina a carvão com três geradores fornecia uma linha de transmissão de 6,6 quilovolts, a partir da qual a eletricidade era convertida em voltagem direta de 650 volts em duas subestações com conversores rotativos. O trecho de 11,2 quilômetros foi movido por barramentos, e os equipamentos e locomotivas foram todos importados da Europa e dos EUA.

Como o primeiro metrô da Ásia, o metrô de Tóquio foi inaugurado em 30 de dezembro de 1927 . Uma decisão do gabinete de julho de 1919 previa a eletrificação de 4.100 quilômetros de linhas ferroviárias para reduzir o consumo de carvão. A eletrificação começou, então na linha principal Tōkaidō entre Tóquio e Odawara (83 quilômetros), em uma seção de 26 quilômetros da linha Yokosuka e na linha principal Chūō entre Hachiōji e Kōfu (87 quilômetros), mas a mudança ocorreu até por guerra em uma escala maior apenas em rotas suburbanas e seções íngremes. Quando o Ministério das Ferrovias forçou a aquisição de ferrovias elétricas privadas por motivos militares em 1943/44, a malha rodoviária estadual cresceu para 19.620 quilômetros, dos quais 1.315 quilômetros (6,6% do comprimento total) eram operados eletricamente.

Em 1 de outubro de 1964, as ferrovias estaduais japonesas inauguraram o Tōkaidō Shinkansen entre a capital Tóquio e Osaka, que fica a 515,4 quilômetros de distância, um tipo completamente novo de rota elétrica de alta velocidade , na qual não apenas seções, mas toda a extensão são conduzidas velocidade máxima poderia. Tornou-se o modelo para todas as rotas de alta velocidade construídas posteriormente e as redes formadas a partir delas no mundo. A rede ferroviária japonesa ainda consiste predominantemente de 20.300 quilômetros de linhas de bitola do Cabo , dos quais 13.300 quilômetros (ou 66%) são eletrificados com 1.500 volts DC. A partir de 2011, as linhas de bitola padrão da rede de trens expressos de Shinkansen , que compreende 4.250 quilômetros, são continuamente abastecidas com 25 quilovolts de tensão alternada, cujas frequências são de 50 ou 60 Hertz, dependendo da região do país. Sistemas de 600 e 750 volts DC são usados ​​em pequena extensão em ferrovias privadas. (Veja também os dados técnicos da Japan Railways # )

Desenvolvimentos até hoje

Maiores países do mundo

Nos países mais extensos geograficamente do mundo, uma eletrificação notável das linhas principais não ocorreu até depois dos grandes desenvolvimentos na Europa, por exemplo na China, apenas em 1958. No entanto, as extensas conexões de transporte resultaram em uma extensão considerável, especialmente em o continente asiático em rotas eletrificadas. Só a Ferrovia Transiberiana totalmente eletrificada (mas com um sistema de energia que varia entre 3 e 25 quilovolts) tem uma distância de cerca de 9.500 quilômetros que corresponde ou mesmo supera toda a rede eletrificada de alguns países de médio porte. Os dados mais interessantes são apresentados a seguir:

país	eletrificação	Distância total [km]	dos quais eletrificado [km]	estava em pé
Alemanha	48%	41.981	20.152	2009
Rússia	46%	87.157	40.300	2010
Ucrânia	45%	21.684	09.854	2010
China	42%	86.000	36.000	2009
África do Sul	41%	20,192	08.271	2010
Índia	30%	63.974	18.927	2010
Argélia	10%	3.810	00386	2011
Austrália	7%	38.445	02.717	2010
Brasil	2%	28.538	00467	2010
Estados Unidos	1%	202,501	02.025	2010
Argentina	0%	36.966	00136	2010

Ao comparar os números, também é perceptível que existe um enorme atraso na eletrificação das rotas na América do Sul e do Norte. No continente africano, além da África do Sul, apenas Marrocos e Argélia desenvolveram uma rede de rotas operada eletricamente.

Uso de tensão alternada industrial em operações ferroviárias

Nas primeiras décadas do transporte ferroviário elétrico, o uso da eletricidade com uma frequência de 50 Hertz era muito difícil, pois a reversão da direção da corrente nos motores de tração era quase impossível de ser manuseada em potências superiores. Na maioria dos casos, prevaleceu a tensão direta de baixa tensão ou a tensão alternada de baixa frequência (16⅔ Hertz). No primeiro caso, a densidade das subestações e a amperagem devem ser aumentadas, o que resulta em grandes seções transversais das linhas de contato aéreas e, consequentemente, elevados custos de material para eletrificação. A segunda solução mencionada requer uma fonte de alimentação por meio de uma rede cara e, em caso de falhas de usina, sujeita a falha de uma rede de corrente de tração . A compra direta de força de tração da rede nacional compensou ambas as desvantagens. Com o passar do tempo, a locomotiva foi projetada de quatro maneiras para tornar utilizável essa tensão alternada de 50 Hertz:

1. A corrente é convertida em corrente trifásica na locomotiva com conversores rotativos , que acionam as máquinas assíncronas trifásicas .
2. Os motores de acionamento e os dispositivos de comutação e controle são projetados especificamente para operação direta a 50 Hertz.
3. A eletricidade é convertida em corrente contínua com a ajuda de retificadores de vapor de mercúrio , que acionam os motores de tração de corrente contínua.
4. A eletricidade aciona um conversor de motor, que por sua vez gera eletricidade retificada para um gerador CC.

O engenheiro húngaro Kálmán Kandó , já citado em conexão com a tecnologia de corrente trifásica de 3000 volts, fez um trabalho pioneiro na operação com potência industrial de 50 Hz desenvolvendo as locomotivas conversoras de fase necessárias para isso na década de 1920 e em 15 quilômetros rota foi testada no Budapest Westbahnhof. As máquinas possuíam um conversor mecânico que convertia a corrente alternada monofásica em corrente trifásica, que por sua vez alimentava os motores de tração. As experiências positivas finalmente levaram à eletrificação da linha principal de Budapeste a Hegyeshalom com 16 quilovolts e 50 Hertz em 1932/34 . Embora o sistema fosse voltado para o futuro, as ferrovias fora da Hungria mostraram pouco interesse. Algumas décadas depois, as operações mudaram para os 25 quilovolts comuns na Europa.

Após a Segunda Guerra Mundial, a França assumiu um papel pioneiro. A experiência inicial foi adquirida no Höllentalbahn na Floresta Negra, que estava localizado na zona de ocupação francesa e só foi convertido para a voltagem CA de baixa frequência de 16⅔ Hertz, comum na Alemanha em 1960. Na linha de montanha, que foi eletrificada desde 1935 com 20 quilovolts a 50 Hertz, a ferrovia estatal francesa SNCF ganhou experiência em particular sobre as interações entre as operações ferroviárias e a demanda flutuante da indústria e da população, dependendo da hora do dia. Duas das locomotivas da série E 244 utilizadas estavam equipadas com retificadores de vapor de mercúrio, uma com uma forma especial de motores assíncronos monofásicos e mais duas com motores de comutador elaborados e alimentados diretamente com tensão CA de 50 Hertz. Após novas tentativas de operação de ramal nos Alpes franceses, nomeadamente a partir de 1951 com 20 quilovolts e a partir de 1953 com 25 quilovolts entre Aix-les-Bains e La Roche-sur-Foron , a linha principal de 303 quilómetros foi finalmente utilizada em 1954 e 1955 Thionville a Valenciennes eletrificado com este sistema. A experiência positiva adquirida no processo levou à decisão de eletrificar todas as outras rotas em tensão alternada, com exceção de algumas adições à rede de tensão contínua francesa. As primeiras locomotivas construídas em grande número foram a série BB 12000 com retificadores de vapor de mercúrio Ignitron e motores de tração CC , a BB 13000 com motores de tração projetados para alimentação direta com 50 Hertz, a CC 14000 com conversores rotativos e motores trifásicos e o CC 14100 com conversores para motores DC.

No entanto, um impulso significativo para o uso de tensão CA com frequência de rede nacional veio após o desenvolvimento dessas locomotivas em meados da década de 1950, quando a Siemens teve sucesso em produzir o mais puro silício para a construção de retificadores do tipo seco . Nesta base, os primeiros veículos multi-sistema para o tráfego transfronteiriço para a França e Luxemburgo foram criados em 1960 com as três unidades da série E 320 . Em 1964, as locomotivas expressas da série CC 40100 com velocidades de até 180 km / h seguiram para o tráfego transfronteiriço de Paris para a Bélgica, Alemanha e Holanda. Dois motores de tração DC para 1500 volts foram usados ​​para todos os quatro sistemas de energia. Quando usado nas linhas aéreas do norte da França e da Alemanha, a tensão alternada foi transformada para 1.500 volts e retificada com diodos de silício, a 3.000 volts na Bélgica ambos os motores foram conectados em série e a 1.500 volts na Holanda. As últimas 15 unidades da série francesa BB 12000 entregues já receberam os retificadores de silício menores, mais simples e mais robustos, os demais veículos da série também foram reformados posteriormente durante as inspeções gerais.

Com a introdução do retificador de silício controlável , o tiristor , mais um passo foi dado no início da década de 1960. A partir de então, foi possível combinar o efeito retificador com um controle contínuo, sem perdas e em grande parte sem desgaste da força de tração e da velocidade. No entanto, as desvantagens do comutador permanecem nos motores de corrente mista ou de eixo.

O sistema de frequência industrial de tensão CA foi usado principalmente na França e na Europa Oriental para nova eletrificação, mas também para a expansão das redes de tensão CC existentes, como na União Soviética ou na Tchecoslováquia. Na RDA, também, havia considerações no final dos anos 1950 para introduzir o sistema de 50 Hertz, mas isso não foi feito devido ao estoque de locomotivas pré-guerra para 16 ² ⁄ ₃   Hertz devolvidas pela União Soviética e outros aspectos técnicos e econômicos considerações. Somente em 1962 a rota de teste Hennigsdorf - Wustermark e a partir de 1966 o isolado Rübelandbahn nas montanhas Harz foram eletrificados com 25 quilovolts a 50 Hertz e as locomotivas correspondentes foram construídas com retificadores de silício. A linha de contato da seção de teste Hennigsdorf - Wustermark foi desmontada novamente no início da década de 1970, foi incluída na eletrificação com 15 kV na década de 1980. Uma das maiores redes com 50 Hertz se desenvolveu até hoje na China.

Sistemas de alta velocidade

Em 1903, vários veículos de teste trifásicos entre Marienfelde e Zossen alcançaram velocidades de mais de 200 quilômetros por hora, incluindo um automóvel trifásico da Siemens com uma velocidade recorde de 210 quilômetros por hora. Já em 1899, a Siemens & Halske, a AEG , dois grandes bancos, a administração prussiana e outras empresas uniram forças na Sociedade de Estudos para Ferrovias Elétricas Rápidas (St. E. S.) para pesquisar operações ferroviárias elétricas de alta velocidade. Para os testes práticos, o trecho Marienfelde - Zossen de 23 quilômetros da ferrovia militar perto de Berlim foi equipado com uma catenária trifásica de três pólos na lateral. No entanto, devido a problemas políticos, técnicos e econômicos, não houve mais uso prático da tecnologia de corrente trifásica para rotas planejadas de alta velocidade, nem na Alemanha, nem no exterior, de modo que a St. E. S. foi dissolvida. A seção de teste da ferrovia militar foi fechada em 1920 e logo desmontada. Para unidades múltiplas elétricas, o italiano ETR 200 estabeleceu um recorde mundial de 201 km / h em 6 de dezembro de 1937, enquanto os veículos a vapor e a diesel já haviam alcançado valores semelhantes alguns anos antes. As razões para este atraso em comparação com os motores térmicos foram, além daquelas que também surgiram no tráfego em velocidades normais, que os sistemas de corrente contínua de baixa tensão usados ​​em muitos países não podiam fornecer o desempenho necessário para o tráfego de alta velocidade e que os sistemas convencionais , linhas de contato aéreas fixas eram inadmissíveis em altas velocidades Vibrações tendidas.

Na segunda metade do século 20, além do Japão, a França surgiu como pioneira em trens elétricos de alta velocidade. Em 1954, o CC 7121 de seis eixos atingiu seu primeiro recorde mundial de 243 km / h entre Dijon e Beaune . O BB 9004 de quatro eixos e o CC 7107 de seis eixos alcançaram velocidades máximas de 331 e 326 km / h independentemente um do outro em test drives em 1955. Durante os testes de alta velocidade, além da superestrutura, as faixas de contato dos pantógrafos em particular sofreram danos devido às altas correntes em operação DC com apenas 1,5 kV . A partir de maio de 1967, locomotivas elétricas convertidas da série BB 9200 dirigiram com o TEE Le Capitole de Paris a Toulouse em seções programadas a 200 km / h. Depois de planejar e testar acionamentos de turbinas a gás , o Conselho de Ministros francês decidiu, em vista da crise do petróleo em 1974, eletrificar a planejada linha de alta velocidade de Paris a Lyon. Em contraste com a linha de alta velocidade Florença - Roma, que está em construção desde 1970 , o sistema regional de corrente contínua não foi escolhido, mas sim, como nas linhas japonesas recém-construídas, 25 quilovolts a 50 Hz de tensão CA. Os veículos com múltiplos sistemas foram construídos desde o início para serem capazes de dirigir nas rotas convencionais alimentadas com 1.500 volts DC. Em 1981, uma unidade múltipla de TGV atingiu 380 km / h, novamente em 1990 o TGV Atlantique 325 modificado atingiu 515,3 km / he em 2007 um trem TGV duplex de dois andares fortemente modificado atingiu o nível recorde de 575 km / h.

A partir de 1986, o Deutsche Bundesbahn iniciou experimentos com o trem elétrico de alta velocidade InterCityExperimental , que deu origem ao atual sistema ICE , que entrou em operação em 2 de junho de 1991. Isso foi precedido por décadas de planejamento e testes com acionamentos elétricos: o Deutsche Reichsbahn já planejava viagens de alta velocidade com as locomotivas de trem expresso da classe E 19 , que eram calculadas para 225 km / he que não eram mais devido ao guerra. Em 28 de outubro e 22 de novembro de 1963, as E 10 299 e 300 foram as primeiras locomotivas elétricas alemãs desde 1903 a fazer viagens de alta velocidade a 200 km / h entre Bamberg e Forchheim. Eles serviram como veículos de teste para as locomotivas da série E 03 , que foram entregues a partir de 1965 para o transporte de trens regulares a 200 km / h. No mesmo ano, as quatro locomotivas da pré-série completaram viagens de alta velocidade a 200 km / h com trens de passageiros programados pela primeira vez na Alemanha durante a Exposição Internacional de Transporte entre Munique e Augsburg. Uma locomotiva em série, a 103 118, estabeleceu um novo recorde alemão para veículos ferroviários em 12 de setembro de 1973 entre Rheda e Oelde com 252,9 km / h. Em 14 de junho de 1985, a locomotiva pré-série 103 003 atingiu 283,0 km / h na mesma rota, tornando-se a última vez que uma locomotiva elétrica estabeleceu um novo recorde alemão para veículos ferroviários, antes que o trem de unidades múltiplas InterCityExperimental fosse capaz de superar a competição francesa em nível de recorde mundial.

Hermann Kemper começou a investigar órbitas eletromagneticamente levitantes em 1922 e obteve a patente do Reich alemão 643316 em 14 de agosto de 1934. No entanto, o desenvolvimento posterior foi cancelado pela Segunda Guerra Mundial e apenas retomado no final dos anos 1960.

Em 1971 Messerschmitt-Bölkow-Blohm demonstrou o veículo de teste Transrapid 2 em Munich-Allach , em 1979 o primeiro "trem magnético" aprovado para transporte de passageiros foi apresentado na Exposição Internacional de Transporte em Hamburgo , e em 1983 em Berlim com 1,6 km de comprimento o chamado M-train para tráfego local construído, mas a rota foi interrompida novamente em 1992. Como o uso e a operação na Alemanha são controversos devido aos altos custos e à falta de linkabilidade da rota com os outros modos de transporte , um sistema maior (32 quilômetros) foi construído apenas uma vez para a cidade chinesa de Xangai ( Transrapid Shanghai ) No Japão, a partir de 1962, paralelo ao Transrapid, também foi desenvolvido um sistema de trem de levitação magnética com o JR Maglev , que, porém, ao contrário do Transrapid, é baseado nos princípios da eletrodinâmica .

Desenvolvimento de velocidade com tração elétrica:

• 1889 EUA, Baltimore, vagão elétrico atinge 185 km / h
• 1903 Alemanha, Siemens e vagões AEG com direção trifásica, 210 km / h
• 1955 França, SNCF , locomotivas elétricas BB 9004 e CC 7107, cada 331 km / h
• 1981 França, SNCF, unidade múltipla elétrica TGV , 380 km / h
• 1988 Deutsche Bundesbahn , unidade múltipla elétrica InterCityExperimental , 406,9 km / h
• 1990 França, SNCF , unidade elétrica múltipla TGV-Atlantique No. 325, 515,3 km / h
• 2003 Japão, trem de levitação magnética JR-Maglev MLX01 , 581 km / h
• 2006 Áustria, locomotiva elétrica ÖBB 1216 050 , 357 km / h, recorde de velocidade para uma locomotiva
• 2007 França, trem TGV Duplex de alta velocidade com vagões de dois andares , recorde de velocidade de 574,8 km / h para o sistema de rodas e ferrovias

Retorno da corrente trifásica

No início da década de 1970 era possível usar a eletrônica de potência para converter a corrente alternada monofásica ou corrente contínua fornecida pela linha aérea em corrente alternada trifásica de maneira prática e, assim, aproveitar as imensas vantagens do sistema trifásico motor assíncrono . Os motores são controlados diretamente pelos conversores , são caracterizados por alto desempenho e baixo peso, e praticamente dispensam manutenção. Sob a direção do engenheiro sênior e chefe de departamento Werner Teich , Brown, Boveri & Cie. (BBC) em Mannheim na década de 1970 converteu uma locomotiva de teste diesel-elétrica DE 2500 com um carro de controle equipado com um transformador e pantógrafo em uma locomotiva elétrica de fato, depois a equipou com um pantógrafo para 1.500 volts DC e testou- a nos holandeses Ferrovias .

Em 1976, com a série E 1200 para as ferrovias de carvão Ruhrkohle AG , uma pequena série com um motor assíncrono trifásico foi entregue pela primeira vez , antes que o Deutsche Bundesbahn usasse a série 120 para operações ferroviárias de longa distância em 1979 . Como antes, a fonte de alimentação continua de alta tensão de corrente alternada de fase única, que é convertida em corrente alternada trifásica com conversores na locomotiva , como nas El 17 série do Norueguês Estado ferro e as de energia ICE carros, que foram baseados na série 120 no início e meados da década de 1980 foram desenvolvidos. Com o mesmo tamanho ou até mesmo menor das locomotivas, o desempenho aumentou consideravelmente.

Desde o início da década de 1990, as locomotivas padrão também têm sido cada vez mais substituídas por veículos de tração elétrica mais modernos na Alemanha. Isso inclui a série de locomotivas Bombardier Traxx e as classes Eurosprinter equipadas pela Siemens , que também são oferecidas para ferrovias em países com sistemas de energia diferentes. Diferentes sistemas de sinalização e dispositivos de segurança são levados em consideração ao equipá-los com pacotes de montagem específicos de cada país.

panorama

Com a ajuda de uma “ licitação de energia ”, um desenvolvimento conjunto do German Aerospace Centre (DLR) e da Deutsche Bahn , os trens também poderiam usar trechos não eletrificados da rota, sem reclassificar .

Cientistas de nove institutos DLR estão trabalhando no projeto “ Next Generation Train ” (NGT) em uma base interdisciplinar sobre as questões centrais de quão rápido, seguro, confortável e ecologicamente correto deve ser a próxima geração de trens de alta velocidade .

Ferrovias elétricas como disciplina universitária

O grande interesse na introdução de ferrovias operadas eletricamente e, por outro lado, aspectos desse modo de operação, ainda em grande parte desconhecidos no início do século XX, levou ao estabelecimento de uma primeira cadeira na área de elétrica ferrovias na Universidade Técnica de Berlim em 1904 . Walter Reichel se tornou o primeiro professor . O departamento tem continuado até hoje, agora sob o nome de “Sistemas Operacionais para Ferrovias Elétricas” sob Peter Mnich em cooperação e colaboração entre outros. com a Universidade Técnica de Dresden , Faculdade de Ciências do Transporte, Instituto de Veículos Ferroviários e Tecnologia Ferroviária, Ferrovias Elétricas, atualmente sob a direção de Arnd Stephan.

Excurso: motores diesel-elétricos

Ao contrário do tópico anterior, o acionamento diesel-elétrico é o fornecimento de um motor elétrico por um gerador a diesel localizado diretamente na máquina. Essa tecnologia foi usada pela primeira vez em serviços de manobra na década de 1920. A americana Patton já havia construído uma locomotiva a gasolina-elétrica em 1892 e a primeira locomotiva a motor alemã com transmissão de energia elétrica surgiu três anos depois na fábrica de motores a gás Deutz . Como o sistema de transmissão de força era muito pesado, ele permaneceu com este protótipo, apesar de ser fácil de usar e ser altamente eficiente. A United Arad-Csanáder Railways na Hungria foi uma das primeiras em 1903 a introduzir vagões “gasolina-elétricos” em uma escala maior e sistematicamente para o transporte de passageiros.

Entre 1907 e 1915, as Ferrovias Estaduais Prussianas colocaram em serviço um total de 22 vagões de diferentes designs, cada um com motores elétricos de tração; estes tinham geração de energia primária por geradores internos do veículo , que por sua vez eram movidos por motores a gasolina alimentados com benzeno . Eles tinham a designação de série VT 1 (1 veículo), VT 2 (2 séries com 10 veículos cada), VT 21 (1 veículo).

Dois vagões elétricos a diesel foram construídos na ASEA na Suécia no verão de 1912, nos quais um motor a diesel de 75 hp (55 kW) fornecia dois motores de tração CC conectados em paralelo por meio de um gerador de corrente contínua de 50 kW, que por sua vez acionava os eixos por meio de rolamentos de pivô . Com base nisso, três vagões foram criados para as ferrovias estaduais da Prússia-Hesse ( VT 101 a 103 ) e dois para as ferrovias estaduais da Saxônia ( DET 1–2 ), cujo conceito básico também coincidiu com o VT 2 prussiano construído anteriormente.

No início de 1924 em Maschinenfabrik Esslingen, sob a direção e de acordo com os planos do engenheiro russo Yuri Wladimirowitsch Lomonossow , a primeira locomotiva a diesel totalmente operacional do mundo foi construída para a União Soviética e também era um veículo com transmissão de energia elétrica. Um motor a diesel de 1200 HP (882 kW) fornecia um gerador de corrente contínua excitado separadamente de doze pólos com uma potência de 800 kW, que por sua vez fornecia os cinco motores de tração que estavam permanentemente conectados em paralelo. Uma locomotiva de energia dupla com benzeno construída em dez cópias pela Hanomag e Siemens para as "Minas de Diamantes Consolidadas" da África do Sul remonta a 1925 . Ele poderia funcionar com um pantógrafo normal sob a linha de contato aérea de tensão direta de 500 V, bem como ser fornecido com um grupo gerador a gasolina com 200 HP (147 quilowatts) de potência sob a linha de contato aérea. Uma das primeiras empresas a trazer locomotivas diesel-elétricas para o mercado em grande escala foi a American Locomotive Company (ALCO). Em 1931, teve início a produção em série da série HH, da qual foram construídas 177 cópias. Na década de 1930, a tecnologia foi aplicada a veículos aerodinâmicos , que eram os veículos ferroviários mais rápidos de todos os tempos no continente americano. Os vagões expressos alemães , baseados no modelo dos “Flying Hamburgers” , também eram predominantemente equipados com motores diesel-elétricos. Após a Segunda Guerra Mundial, o acionamento diesel-hidráulico foi preferido em ambos os estados alemães , enquanto o acionamento diesel-elétrico prevaleceu em todo o mundo.

Veja também

• Lista de linhas ferroviárias reeletrificadas

literatura

• Manfred Benzenberg, Anton Joachimsthaler: 1879–1979 - 100 anos da ferrovia elétrica. 3. Edição. Josef Keller, Starnberg 1980, ISBN 3-7808-0125-6 .
• Giovanni Cornolò, Martin Gut: Ferrovie trifasi nel mondo. 1895-2000. Ermanno Albertelli, Parma 2000, ISBN 88-87372-10-1 .
• Robert Dahlander : Experimentos com operação elétrica em ferrovias estaduais suecas, realizados durante 1905/07; Tradução abreviada autorizada do relatório para o Königl. Direção Geral dos Caminhos de Ferro do Estado. R. Oldenbourg, Munich / Berlin 1908, 188 páginas com numerosas ilustrações.
• E. Frischmuth: 50 anos de ferrovias elétricas. In: revista Siemens. 9º ano, 5º / 6º Edição (maio / junho de 1929), pp. 263–287.
• Günther Klebes (Ed.): 100 anos de transporte ferroviário elétrico - 100 anos de locomotivas elétricas da Siemens . Eisenbahn-Kurier Verlag, Freiburg 1979, ISBN 3-88255-823-7 . 
• Walter Reichel experimenta o uso de corrente trifásica de alta tensão para a operação de ferrovias elétricas . In: Electrotechnical Journal. Volume 21, exemplar 23 (7 de junho de 1900), pp. 453–461.
• Walter Reichel: Sobre o fornecimento de energia elétrica para redes ferroviárias maiores . In: Electrotechnical Journal. Volume 25, edição 23 (9 de junho de 1904), pp. 486–493.
• Walter Reichel: "Projeto de locomotivas elétricas" por W. Reichel. Manuscrito da palestra em: Die Eisenbahntechnische Tagung (22-27 de setembro de 1924). In: Polytechnisches Journal . 339, 1924, pp. 189-196.
• Otto C. Roedder, The Progress in the Field of Electric Long-Distance Railways Experiências e perspectivas baseadas em resultados operacionais. Com 172 ilustrações, uma tabela e tabelas no texto, Wiesbaden, CW Kreidels Verlag, 1909.
• Ferrovias elétricas. In: Viktor von Röll (Ed.): Enciclopédia do Sistema Ferroviário . 2ª Edição. Volume 4: Regras de condução do trem expresso . Urban & Schwarzenberg, Berlin / Viena 1913, pp  207 -288 (Acessado em 19 de março de 2012).
• Karl Sachs : Veículos elétricos de tração. Um manual para a prática e também para alunos em dois volumes . 1ª edição. Huber, Frauenfeld 1953, OCLC 30522910 . 
• Johann Stockklausner: Locomotivas AC na Áustria e Alemanha. Volume 1: 1910-1952. Otto Josef Slezak, 1983, ISBN 3-85416-087-9 .
• Klaus-Jürgen Vetter: O grande manual para locomotivas elétricas. Sconto bei Bruckmann, Munich 2003, ISBN 3-7654-4066-3 .
• Revista Electric Railways . (Primeira edição 1903).

Links da web

• O desenvolvimento da locomotiva elétrica de 1879 a 1987 (PDF; 4.1 MiB)
• Folha central da administração de edifícios do Ministério de Obras Públicas da Prússia de 1909, "Experiências com operação elétrica em ferrovias estatais suecas"
• Universidade Técnica de Dresden: 1879–2004: 125 anos de tração elétrica ( Memento de 10 de fevereiro de 2014 no Internet Archive )
• Coloque na linha - a Siemens apresenta o primeiro trem elétrico do mundo . Siemens Historical Institute

Evidência individual