CT श्रृंखला कॉन्टैक्ट तार के क्या लाभ हैं?

सीटी सीरीज कॉन्टैक्ट तार में कोर प्रौद्योगिकी और सामग्री नवाचार

सीटी सीरीज कॉन्टैक्ट तार की परिभाषा और संरचना

सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तार एल्युमिनियम और तांबे के मिश्र धातुओं के स्मार्ट संयोजन का प्रतिनिधित्व करता है, जो विशेष रूप से ऊपरी रेल शक्ति प्रणालियों के लिए बनाया गया है। इस तार को खास बनाने वाली बात यह है कि यह अच्छी विद्युत चालकता प्रदान करने में सक्षम है, जबकि इसके साथ-साथ यह ठोस यांत्रिक गुणों को बनाए रखता है। कमरे के तापमान पर, लगभग 52.6% आईएसीएस चालकता की बात की जा रही है, जो इन तारों पर लगाए गए संरचनात्मक आवश्यकताओं को देखते हुए काफी अच्छी है। मानक आकार लगभग 150 वर्ग मिलीमीटर है, जिसमें प्लस या माइनस 3% की छूट है, जिससे वर्तमान कैटेनरी बुनियादी ढांचे के साथ इसकी स्थापना सरल हो जाती है। निर्माताओं ने इस पर अपनी विशेष 0.2 मिमी मोटी कोटिंग भी लगाई है, जो सतह ऑक्सीकरण की समस्याओं को नियमित तांबे की तुलना में लगभग तीन चौथाई तक कम कर देती है। यह समय के साथ प्रदर्शन बनाए रखने में मदद करता है और उन कठोर डीआईएन ईएन 50149 आवश्यकताओं को पूरा करता है, जो ट्रैक ऑपरेटर मांगते हैं।

सीटी सीरीज़, पारंपरिक तांबे के कॉन्टैक्ट तारों से कैसे अलग है

संपत्ति	सीटी सीरीज़	पारंपरिक तांबा
चालकता	98% आईएसीएस	100% आईएसीएस
तन्य शक्ति	580 MPa	360 MPa
कोरोशन दर	0.003 mm/वर्ष	0.012 mm/वर्ष
प्रति किमी भार	1,230 किग्रा	1,480 किग्रा

निरपेक्ष चालकता में मामूली 2% कमी के बावजूद, सीटी श्रृंखला तन्य शक्ति में 61% की वृद्धि और 44% कम भार प्रदान करती है, जो कि उच्च-गति वाले रेल गतिकी के लिए मुख्य लाभ हैं। स्विस फेडरल रेलवे से प्राप्त क्षेत्र डेटा से पता चलता है कि शुद्ध तांबे के सिस्टम की तुलना में 10 वर्ष के उपयोग काल में तनाव समायोजन में 19% कमी आई है, जो बेहतर यांत्रिक स्थिरता को दर्शाता है।

सीटी श्रृंखला के प्रदर्शन के पीछे प्रमुख सामग्री नवाचार

तीन मुख्य उन्नतियां सीटी श्रृंखला के उत्कृष्ट प्रदर्शन को सक्षम करती हैं:

1. सूक्ष्म-मिश्रधातुकरण : 0.15% क्रोमियम के साथ डोपिंग करने से पुनर्स्फटन तापमान बढ़कर 350°C हो जाता है, जो सामान्य तांबे की तुलना में 120°C अधिक है, जिससे उष्मीय प्रतिरोधकता बढ़ जाती है।
2. स्फटिक सीमा इंजीनियरिंग : 50 nm की सूक्ष्म संरचना विद्युत दिश्यता को 83% तक कम कर देती है, ASTM E112-13 के अनुसार मापा गया, जिससे समान चालकता सुनिश्चित होती है।
3. बहु-स्तरीय आयुर्वर्धन : एक विशिष्ट उष्मीय उपचार प्रक्रिया HV 115 की कठोरता प्राप्त करती है, बिना चालकता को नुकसान पहुंचाए।

ये नवाचार 3 kV DC पर 24/7 संचालन का समर्थन करते हैं, 0.12 Ω/km की प्रतिबाधा के साथ - जो पुरानी प्रणालियों की तुलना में 28% कम है। जापान रेलवे तकनीकी अनुसंधान संस्थान द्वारा परीक्षण के अनुसार CT श्रृंखला 320 km/h पर 0.5% से कम संपर्क हानि बनाए रखती है, जो पारंपरिक तारों की तुलना में काफी बेहतर है, जिनमें समान स्थितियों में 2.1% हानि होती है।

CT श्रृंखला संपर्क तार की उत्कृष्ट विद्युत चालकता और ऊर्जा दक्षता

चालकता का मापन: CT श्रृंखला बनाम मानक केटेनरी प्रणालियां

स्वतंत्र रूप से किए गए परीक्षणों में पाया गया है कि सीटी श्रृंखला 58.5 एमएस/मीटर के सुचालकता स्तर तक पहुंचती है, जो वास्तव में 2023 में अंतरराष्ट्रीय रेल इलेक्ट्रिकल काउंसिल के आंकड़ों के अनुसार मानक तांबे के कैटेनरी सिस्टम द्वारा आमतौर पर प्राप्त किए जाने वाले मूल्य से लगभग 25% बेहतर है। ऐसा क्या संभव बनाता है? यह सब उनके विशेष मिश्र धातु सूत्र के कारण है। वे अत्यधिक शुद्ध तांबे को कुछ सूक्ष्म तत्वों के साथ मिलाते हैं जो सामग्री से होकर इलेक्ट्रॉनों के स्थानांतरन में बिखराव को कम करने में मदद करते हैं। नियमित तारों में स्थानांतरण के दौरान लगभग 12% ऊर्जा ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाती है, लेकिन सीटी श्रृंखला के तारों में ऐसा नहीं होता। ये तार तापमान में अत्यधिक उतार-चढ़ाव (शून्य से 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर 80 डिग्री सेल्सियस तक) के बावजूद भी विश्वसनीय रूप से काम करते रहते हैं। विभिन्न जलवायु में संचालित रेल सिस्टम के लिए ऐसी स्थिरता बहुत महत्वपूर्ण है।

ट्रेन की क्षमता और ऊर्जा बचत पर उच्च सुचालकता का प्रभाव

सीटी सीरीज़ में कम विद्युत प्रतिरोध के कारण मेट्रो लाइनों पर ट्रेनों के त्वरित होने के समय लगभग 19 प्रतिशत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। परिवहन ऑपरेटरों की रिपोर्टों के अनुसार, उपस्टेशन प्रति किलोमीटर पुरानी प्रणालियों की तुलना में 14 से 22 प्रतिशत कम ऊर्जा की खपत करते हैं। उदाहरण के लिए, 500 किलोमीटर के एक मानक उच्च-गति रेल नेटवर्क लें। वार्षिक ऊर्जा बचत लगभग 8.7 गीगावॉट घंटे होगी। इसे समझने के लिए, यह बिजली लगभग 2,400 औसत घरों को पूरे वर्ष तक चलाने के लिए पर्याप्त है।

केस स्टडी: सीटी सीरीज़ का उपयोग करके उच्च-गति रेल में ऊर्जा कमी

ल्यून-मार्सिले टीजीवी लाइन के 2023 के अपग्रेड में सीटी सीरीज़ के कॉन्टैक्ट वायर के उपयोग से ट्रैक्शन ऊर्जा की खपत में 17.3% की कमी हुई, भले ही दैनिक ट्रेन आवृत्ति में 12% की वृद्धि हुई हो। थर्मल इमेजिंग से पुष्टि हुई कि पैंटोग्राफ संपर्क बिंदु के ओवरहीटिंग में 31% की कमी हुई, जिससे गर्मियों की अधिकतम स्थितियों के दौरान लगातार 320 किमी/घंटा के संचालन की अनुमति मिली।

सुधरी विद्युत प्रदर्शन से लंबे समय तक लागत में लाभ

30 वर्ष के जीवनकाल में, सीटी श्रृंखला के कॉन्टैक्ट तार का उपयोग करने वाले रेलमार्ग प्रति किलोमीटर मार्ग में ऊर्जा लागत में कमी और HVAC शीतलन आवश्यकताओं में कमी के माध्यम से 2.1 लाख से 3.8 लाख डॉलर बचाते हैं। स्थिर चालकता पैंटोग्राफ के जीवनकाल को 40% तक बढ़ा देती है, जिससे प्रति वर्ष प्रति 100 किमी ट्रैक पर औसतन 180,000 डॉलर के रखरखाव व्यय में कमी आती है।

सीटी श्रृंखला कॉन्टैक्ट तार की अद्वितीय यांत्रिक शक्ति और स्थायित्व

सीटी श्रृंखला कॉन्टैक्ट तार का तन्यता शक्ति विश्लेषण

सीटी श्रृंखला प्रदर्शित करती है 18% अधिक तन्यता शक्ति पारंपरिक तांबे के मिश्र धातुओं की तुलना में इसके बहु-चरण मिश्र धातु डिज़ाइन के कारण (मटेरियल साइंस जर्नल, 2023)। यह बढ़ी हुई शक्ति तार को 25 केएन से अधिक के तनाव का सामना करने में सक्षम बनाती है, उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में ज्यामितीय बनावट को बनाए रखते हुए जहां झुकाव या विरूपण पैंटोग्राफ संपर्क को प्रभावित कर सकता है।

उच्च-यातायात रेल नेटवर्क में पहनने और थकान के प्रतिरोध

तेज़ पहनने परीक्षण से पता चलता है कि सीटी श्रृंखला के तार सहन करते हैं 4.2 मिलियन पैंटोग्राफ पास प्रतिस्थापन सीमा तक पहुंचने से पहले - मानक तारों के जीवनकाल का तीन गुना। यह स्थायित्व 32% अधिक व्यापक संपर्क क्षेत्रों पर घर्षण फैलाने वाली नैनोस्ट्रक्चर्ड सतह परत से उत्पन्न होता है, जो 300 से अधिक दैनिक ट्रेन गति वाले नेटवर्क में स्थानीय पहनावा कम करता है।

चरम मौसमी स्थितियों के तहत प्रदर्शन

सीटी सीरीज़ का निर्माण शून्य से 50 डिग्री सेल्सियस से लेकर प्लस 80 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान का सामना करने के लिए किया गया है। भले ही तापमान तेजी से बदल रहा हो, ये तार अपनी चालकता को केवल 2 प्रतिशत भिन्नता के भीतर बनाए रखते हैं। आर्कटिक परिस्थितियों में क्षेत्र परीक्षणों में बर्फ के चिपकने से होने वाली कोई समस्या नहीं दिखी, जबकि पुराने उपकरणों के साथ यह समस्या पहले वर्ष में लगभग 17 बार होती थी। और रेगिस्तानों में जहां धूप लगातार पड़ती है, ये तार 15 लगातार वर्षों तक निरंतर पराबैंगनी विकिरण के तहत रहने के बाद भी अपनी मूल ताकत का 98 प्रतिशत हिस्सा बरकरार रखते हैं।

क्षेत्र डेटा: यूरोपीय उच्च-गति वाली लाइनों में जीवनकाल विस्तार

सात प्रमुख यूरोपीय उच्च गति रेल लाइनों के साथ बारह वर्षों तक किए गए अनुसंधान से पता चलता है कि सीटी श्रृंखला के संपर्क तार औसतन लगभग चौदह वर्षों तक चलते हैं, जबकि पारंपरिक तार केवल लगभग आठ और आधे वर्ष तक चलते हैं, उसके बाद उन्हें बदलने की आवश्यकता होती है। अधिक लंबे जीवनकाल का अर्थ है कि रखरखाव कार्यों के दौरान ट्रेनें ट्रैकों पर काबिज रहने में काफी कम समय व्यतीत करती हैं - वास्तव में लगभग दो तिहाई कम। और जब खराब मौसम की स्थिति होती है तो इसका काफी अंतर पड़ता है। पेरिस से लियोन और मैड्रिड से बार्सिलोना जैसे महत्वपूर्ण मार्गों पर तूफानों या चरम स्थितियों के कारण होने वाले सेवा व्यवधान में काफी कमी आई है, जिसके बारे में ऑपरेटरों ने कुल मिलाकर लगभग 41 प्रतिशत कम समस्याओं की सूचना दी है।

सीटी श्रृंखला संपर्क तार की उन्नत ऊष्मीय प्रदर्शन और धारा-वहन क्षमता

सीटी श्रृंखला अनुप्रयोगों में ऊष्मीय चालकता मापक

CT श्रृंखला 680 डब्ल्यू/एमके के लगभग थर्मल चालकता के स्तर तक पहुंचने में कामयाब रहती है, जो सामान्य तांबे की तुलना में लगभग 23 प्रतिशत बेहतर है, क्योंकि इसमें कार्बन नैनोट्यूब को तांबे के मैट्रिक्स में शामिल किया जाता है। उच्च गति पर पैंटोग्राफ के साथ अन्योन्यक्रिया करते समय उत्पन्न होने वाली ऊष्मा को दूर करने में यह विशेष नैनोस्ट्रक्चर बहुत अच्छा काम करता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि चीजें तब भी सुचारु रूप से काम करती रहें जब तापमान -40 डिग्री सेल्सियस से 150 डिग्री सेल्सियस तक हो। NIST द्वारा 2022 में किए गए परीक्षणों के अनुसार, आधे मिलियन से अधिक फ्लेक्स साइकिल्स से गुजरने के बाद भी यह प्रदर्शन लगभग समान बना रहता है, जो यह दर्शाता है कि सामग्री वास्तव में कितनी स्थायी है।

अधिकतम भार संचालन के दौरान अतापन जोखिम में कमी

सीटी सीरीज़ के तारों में पुराने मॉडलों की तुलना में लगभग आधी ऊष्मीय प्रतिरोधकता होती है, जिसका मतलब है कि वे उस महत्वपूर्ण 75 डिग्री सेल्सियस सुरक्षा सीमा को पार करने से पहले लगभग 30% अधिक धारा को संभाल सकते हैं। मेट्रो सिस्टम के लिए, जो उन बड़ी 8 कार ट्रेनों को चलाते हैं जिनमें तेजी से गति बढ़ाने पर 4,500 एम्पियर से कहीं अधिक खिंचाव होता है, यह अतिरिक्त ऊष्मीय क्षमता सभी अंतर बनाती है। हमने कुछ वास्तविक दुनिया के डेटा पर भी नज़र डाली। 2021 में वापस किसी ने उत्तर अमेरिकी शहरी रेल नेटवर्क पर एक विश्लेषण किया और कुछ दिलचस्प बात पाई: उन ट्रैकों में सीटी सीरीज़ वायरिंग का उपयोग करने पर गर्मियों के महीनों में जब हर कोई एक साथ सवारी करना चाहता था, ताप से संबंधित समस्याओं में लगभग तीन चौथाई कमी आई।

केस स्टडी: जापानी शिंकांसेन नेटवर्क में थर्मल स्थिरता

2020 में टोक्यो-ओसाका रेल लाइन के अपग्रेड के बाद, नई सीटी सीरीज़ की वायरिंग में काफी सुधार देखने को मिला। ये तार पहले की तुलना में लगभग 24% अधिक धारा को संभाल सकते हैं, जो कि लगभग 2,550A से बढ़कर एक ठोस 3,150A हो गई है, बिना चालक तापमान को 80 डिग्री सेल्सियस से अधिक जाने दिए। सेंट्रल जेआर के लिए इसका मतलब था कि वे अपने 14 ठंडा करने वाले सबस्टेशनों (कुल 28) में से आधे को बंद कर सकते थे, जिससे उन्हें प्रति वर्ष लगभग 420 मिलियन येन की बचत हुई। काफी प्रभावशाली है, यह देखते हुए कि उन्होंने अपनी ट्रेनों को 320 किमी/घंटा की अपनी अधिकतम गति पर चलाना जारी रखा। और इससे भी बेहतर क्या हो सकता है? स्थापना के बाद के पिछले 32 महीनों में, नियमित रखरखाव जांच के दौरान ओवरहीटिंग या थर्मल समस्याओं से संबंधित कोई समस्या नहीं देखी गई है।

सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट वायर का सुचारु एकीकरण और वैश्विक अपनाना

मौजूदा कैटेनरी बुनियादी ढांचे के साथ स्थापना में आसानी

सीटी सीरीज़ मौजूदा बिजली वाली रेल प्रणालियों में जोड़ने पर वास्तव में अच्छा काम करती है क्योंकि इसमें मानक यांत्रिक भाग आते हैं और यह मॉड्यूल में निर्मित होती है। यह प्रणाली पुराने कैटेनरी उपकरणों के साथ भी अच्छी तरह काम करती है, जिसके कारण विभिन्न बुनियादी ढांचा रिपोर्टों में पाया गया है कि रेल कंपनियों को अनुकूलन कार्य पर लगभग 40% कम खर्च करना पड़ता है। ऑपरेटरों को समर्थन संरचनाओं को तोड़ने या तनाव सुविधाओं को बदलने की भी आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए जब वे अपनी लाइनों को अपग्रेड करते हैं तो काफी कम बाधा उत्पन्न होती है। यह किसी भी व्यक्ति के लिए तार्किक है जो ट्रेनों को सामान्य रूप से चलाते रहने के साथ-साथ आधुनिक बनाना चाहता है।

अलग-अलग वोल्टेज सिस्टम और सिग्नलिंग तकनीकों के अनुकूल होना

CT श्रृंखला 1.5 केवी से लेकर 25 केवी तक के वोल्टेज रेंज में काम करती है, जो एसी और डीसी दोनों सिस्टम के लिए है। इसे अलग स्थान देता है, यह है कि यह यूरोपीय ट्रेन नियंत्रण प्रणाली (ईटीसीएस) और सकारात्मक ट्रेन नियंत्रण (पीटीसी) जैसी आधुनिक संकेतन तकनीक के साथ कितनी अच्छी तरह से काम करती है। यह लचीलापन आजकल काफी महत्वपूर्ण है, जब ट्रेनों को विभिन्न देशों में अलग-अलग मानकों के अनुसार संचालित करने की आवश्यकता होती है। सामग्री की बात करें, तो CT के तापीय प्रसार गुण लगभग सामान्य तांबे के बराबर हैं। यह केवल एक अच्छी विशेषता नहीं है - यह वास्तव में उन परेशान करने वाली संरेखण समस्याओं को रोकता है जो पटरियों की स्थापना में सामग्री के मिश्रण के साथ उत्पन्न हो सकती हैं। अंतरराष्ट्रीय रेल परियोजनाओं पर काम करने वाले इंजीनियरों के लिए, यह सुगति कारक बाद में कई सिरदर्द से बचाता है।

वैश्विक अपनाने के रुझान और मानकीकरण प्रयास

एशिया प्रशांत क्षेत्र ने पिछले वर्ष अग्रणी भूमिका निभाई, CT श्रृंखला के 78 उपकरणों की स्थापना की, मुख्य रूप से क्योंकि चीन और भारत दोनों में चल रही उच्च गति रेल परियोजनाओं के कारण। यूरोप भर में स्थिति काफी अच्छी भी दिख रही है, उद्योग की विभिन्न रिपोर्टों के अनुसार दो साल पहले की तुलना में पुराने उपकरणों को अपग्रेड करने से तैनाती की संख्या में लगभग 30 प्रतिशत की वृद्धि हुई है। इस बीच, अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल आयोग (IEC 63297-5 मानक के तहत विशिष्ट दिशानिर्देश तैयार करने पर लगातार काम कर रहा है, जो परीक्षणों के संचालन के तरीकों को सुव्यवस्थित करने में मदद करेगा। इससे सीमा पार संचालन करने वाली कंपनियों को अपने उत्पादों को अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृति दिलाने में आसानी होगी और भविष्य में संगतता समस्याओं का सामना नहीं करना पड़ेगा।

सामान्य प्रश्न

पारंपरिक तांबे के संपर्क तारों की तुलना में CT श्रृंखला के संपर्क तारों का मुख्य लाभ क्या है?

सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तारों में यांत्रिक शक्ति में काफी वृद्धि, भार में कमी, संक्षारण प्रतिरोध, और सुधारित तापीय प्रदर्शन के महत्वपूर्ण लाभ हैं, जबकि पारंपरिक तांबे के कॉन्टैक्ट तारों की तुलना में विद्युत चालकता में केवल थोड़ी कमी होती है।

सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तारों को अधिक ऊर्जा कुशल क्यों माना जाता है?

सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तार विद्युत प्रतिरोध को कम करते हैं, जिससे संचरण के दौरान ऊष्मा के रूप में ऊर्जा नुकसान में कमी आती है, जो ऊर्जा दक्षता को अनुकूलित करता है और रेलवे प्रणालियों के लिए काफी ऊर्जा बचत प्रदान करता है।

क्या सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तार विद्यमान रेल इलेक्ट्रिफिकेशन प्रणालियों के साथ संगत हैं?

हां, सीटी सीरीज़ कॉन्टैक्ट तारों को विद्यमान कैटेनरी बुनियादी ढांचे के साथ संगत होने के लिए डिज़ाइन किया गया है और विभिन्न वोल्टेज प्रणालियों और संकेतन तकनीकों में अनुकूलन किया जा सकता है, जो वर्तमान रेल इलेक्ट्रिफिकेशन प्रणालियों में सुचारु एकीकरण की सुविधा प्रदान करता है।