شہری اور انٹر اربن الیکٹرک ٹرانسپورٹ کو توانائی کیسے ملتی ہے؟
شہری اور انٹرسٹی الیکٹرک ٹرانسپورٹ جدید انسان کے لیے روزمرہ کی زندگی کے مانوس صفات بن چکے ہیں۔ ہم نے طویل عرصے سے یہ سوچنا چھوڑ دیا ہے کہ یہ ٹرانسپورٹ اپنی خوراک کیسے حاصل کرتی ہے۔ سب جانتے ہیں کہ گاڑیوں میں پٹرول بھرا جاتا ہے، سائیکلوں کو سائیکل سوار پیڈل کرتے ہیں۔ لیکن مسافروں کی نقل و حمل کی الیکٹرک اقسام کو کیسے کھلایا جاتا ہے: ٹرام، ٹرالی بسیں، مونوریل ٹرینیں، سب ویز، الیکٹرک ٹرینیں، الیکٹرک انجن؟ انہیں ڈرائیونگ انرجی کہاں اور کیسے فراہم کی جاتی ہے؟ آئیے اس کے بارے میں بات کرتے ہیں۔
ٹرام
پرانے دنوں میں، ہر نئی ٹرام اکانومی کو اپنا پاور اسٹیشن رکھنے پر مجبور کیا جاتا تھا، کیونکہ عوامی پاور گرڈ ابھی تک کافی حد تک تیار نہیں ہوئے تھے۔ 21ویں صدی میں، ٹرام نیٹ ورک کے لیے بجلی عام مقصد کے نیٹ ورکس سے فراہم کی جاتی ہے۔
بجلی نسبتاً کم وولٹیج ڈائریکٹ کرنٹ (550 V) کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے، جو طویل فاصلے کی ترسیل کے لیے غیر اقتصادی ہو گی۔اس وجہ سے، ٹریکشن سب سٹیشن ٹرام لائنوں کے قریب واقع ہیں، جہاں ہائی وولٹیج نیٹ ورک سے متبادل کرنٹ ٹرام رابطہ نیٹ ورک کے لیے براہ راست کرنٹ (600 V کے وولٹیج کے ساتھ) میں تبدیل ہو جاتا ہے۔ ان شہروں میں جہاں ٹرام اور ٹرالی بسیں دونوں چلتی ہیں، نقل و حمل کے ان طریقوں میں عام طور پر توانائی کی مجموعی بچت ہوتی ہے۔
سابق سوویت یونین کی سرزمین پر، ٹراموں اور ٹرالی بسوں کے لیے اوور ہیڈ لائنوں کو طاقت دینے کے لیے دو اسکیمیں ہیں: مرکزی اور وکندریقرت۔ سب سے پہلے سنٹرلائزڈ آیا۔ اس میں، کئی کنورٹنگ یونٹوں سے لیس بڑے کرشن سب اسٹیشنوں نے تمام پڑوسی لائنوں یا ان سے 2 کلومیٹر کے فاصلے پر واقع لائنوں کی خدمت کی۔ اس قسم کے سب سٹیشن آج ان علاقوں میں واقع ہیں جہاں ٹرام (ٹرالی) روٹس کی کثافت زیادہ ہے۔
وکندریقرت نظام 60 کی دہائی کے بعد بننا شروع ہوا، جب ٹرام لائنیں، ٹرالی بسیں، سب ویز نظر آنا شروع ہوئیں، مثال کے طور پر، شاہراہ کے ساتھ ساتھ شہر کے مرکز سے، شہر کے دور دراز کے علاقے وغیرہ تک۔
یہاں، لائن کے زیادہ سے زیادہ دو حصوں کی سپلائی کرنے کے قابل ایک یا دو کنورٹر یونٹوں کے ساتھ کم طاقت والے ٹریکشن سب سٹیشن لائن کے ہر 1-2 کلومیٹر کے فاصلے پر نصب کیے جاتے ہیں، ہر آخری حصے کو ملحقہ سب سٹیشن کے ذریعے سپلائی کیا جا سکتا ہے۔
اس طرح، توانائی کے نقصانات چھوٹے ہیں، کیونکہ پاور سیکشن چھوٹے ہیں۔ اس کے علاوہ، اگر سب اسٹیشنوں میں سے کسی ایک میں خرابی واقع ہوتی ہے، تو لائن سیکشن ملحقہ سب اسٹیشن سے متحرک رہے گا۔
ڈی سی لائن کے ساتھ ٹرام کا رابطہ اس کی کار کی چھت پر پینٹوگراف کے ذریعے ہوتا ہے۔ یہ پینٹوگراف، نیم پینٹوگراف، بار یا آرک ہوسکتا ہے۔ ٹرام لائن کی اوور ہیڈ تار کو عام طور پر ریل کے مقابلے میں لٹکانا آسان ہوتا ہے۔اگر بوم استعمال کیا جاتا ہے تو، ہوا کے سوئچز کو ٹرالی بوم کی طرح ترتیب دیا جاتا ہے۔ کرنٹ کا بہاؤ عام طور پر ریلوں کے ذریعے زمین کی طرف ہوتا ہے۔
ٹرالی بس
ٹرالی بس میں، رابطہ نیٹ ورک کو سیکشن انسولیٹر کے ذریعے الگ تھلگ حصوں میں تقسیم کیا جاتا ہے، جن میں سے ہر ایک فیڈر لائنز (اوور ہیڈ یا زیر زمین) کے ذریعے کرشن سب اسٹیشن سے جڑا ہوتا ہے۔ اس سے خرابی کی صورت میں مرمت کے لیے انفرادی حصوں کو آسانی سے بند کیا جا سکتا ہے۔ اگر سپلائی کیبل میں کوئی خرابی واقع ہو جائے تو، متاثرہ حصے کو ملحقہ حصے سے کھانا کھلانے کے لیے انسولیٹروں پر جمپر لگانا ممکن ہے (لیکن یہ ایک بجلی کی فراہمی کے اوورلوڈ کے خطرے سے وابستہ غیر معمولی موڈ)۔
کرشن سب اسٹیشن ہائی وولٹیج کے متبادل کرنٹ کو 6 سے 10 kV تک کم کرتا ہے اور اسے 600 وولٹ کے وولٹیج کے ساتھ ڈائریکٹ کرنٹ میں تبدیل کرتا ہے۔ نیٹ ورک کے کسی بھی مقام پر وولٹیج کی کمی، معیارات کے مطابق، 15% سے زیادہ نہیں ہونی چاہیے۔
ٹرالی بس کا رابطہ نیٹ ورک ٹرام سے مختلف ہے۔ یہاں یہ دو تار ہے، زمین کرنٹ نکالنے کے لیے استعمال نہیں ہوتی، اس لیے یہ نیٹ ورک زیادہ پیچیدہ ہے۔ کنڈکٹر ایک دوسرے سے تھوڑے فاصلے پر واقع ہوتے ہیں، اسی لیے قریب آنے اور شارٹ سرکیٹنگ کے خلاف خاص طور پر محتاط تحفظ کی ضرورت ہوتی ہے، نیز ٹرالی بس نیٹ ورکس کے ایک دوسرے کے ساتھ اور ٹرام نیٹ ورکس کے چوراہوں پر موصلیت کی ضرورت ہوتی ہے۔
لہذا، چوراہوں پر خصوصی ذرائع نصب کیے جاتے ہیں، ساتھ ہی جنکشن پوائنٹس پر تیر بھی۔ اس کے علاوہ، کچھ ایڈجسٹ وولٹیج کو برقرار رکھا جاتا ہے، جو تاروں کو ہوا میں اوورلیپ ہونے سے روکتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ٹرالی بسوں کو طاقت دینے کے لیے سلاخوں کا استعمال کیا جاتا ہے — دوسرے آلات صرف ان تمام ضروریات کو پورا کرنے کی اجازت نہیں دیں گے۔
ٹرالی بس بوم کیٹینری کے معیار کے لیے حساس ہوتی ہے، کیونکہ اس میں کوئی خرابی بوم جمپ کا باعث بن سکتی ہے۔ ایسے اصول ہیں جن کے مطابق چھڑی کے منسلک ہونے کے مقام پر ٹوٹنے کا زاویہ 4 ° سے زیادہ نہیں ہونا چاہئے، اور جب 12 ° سے زیادہ کے زاویہ پر موڑتے ہیں، تو مڑے ہوئے ہولڈرز نصب کیے جاتے ہیں۔ سلائیڈنگ جوتا تار پر چلتا ہے اور اسے ٹرالی سے نہیں گھمایا جا سکتا، اس لیے یہاں تیر کی ضرورت ہے۔
سنگل ٹریک
مونوریل ٹرینیں حال ہی میں دنیا کے کئی شہروں میں چل رہی ہیں: لاس ویگاس، ماسکو، ٹورنٹو، وغیرہ۔ وہ تفریحی پارکوں، چڑیا گھروں میں پایا جا سکتا ہے، مونو ریلز مقامی سیر و تفریح کے لیے اور یقیناً شہری اور مضافاتی مواصلات کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔
ایسی ٹرینوں کے پہیے بلکل بھی کاسٹ آئرن نہیں ہوتے بلکہ کاسٹ آئرن ہوتے ہیں۔ پہیے صرف کنکریٹ کے گرڈر کے ساتھ مونوریل ٹرین کی رہنمائی کرتے ہیں — وہ ریل جس پر بجلی کی فراہمی کا ٹریک اور لائنیں (رابطہ ریل) واقع ہیں۔
کچھ مونوریلز کو اس طرح سے ڈیزائن کیا گیا ہے کہ وہ ریل کے اوپر رکھی جاتی ہیں، جیسا کہ کوئی شخص گھوڑے کے اوپر بیٹھتا ہے۔ کچھ مونو ریلز کو نیچے کی شہتیر سے معطل کیا جاتا ہے، جو ایک کھمبے پر دیوہیکل لالٹین سے مشابہت رکھتے ہیں۔ بلاشبہ، مونوریل روایتی ریلوے سے زیادہ کمپیکٹ ہیں، لیکن ان کی تعمیر زیادہ مہنگی ہے۔
کچھ مونو ریلز میں نہ صرف پہیے ہوتے ہیں بلکہ مقناطیسی میدان کی بنیاد پر اضافی مدد بھی ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر ماسکو مونوریل برقی مقناطیس کے ذریعے بنائے گئے مقناطیسی کشن پر بالکل ٹھیک چلتی ہے۔ برقی مقناطیس رولنگ اسٹاک میں ہیں، اور گائیڈنگ بیم کے کینوس میں مستقل میگنےٹ موجود ہیں۔
حرکت پذیر حصے کے برقی مقناطیسوں میں کرنٹ کی سمت پر منحصر ہے، مونوریل ٹرین اسی نام کے مقناطیسی قطبوں کو پسپا کرنے کے اصول کے مطابق آگے یا پیچھے چلتی ہے - اس طرح لکیری برقی موٹر کام کرتی ہے۔
ربڑ کے پہیوں کے علاوہ، مونوریل ٹرین میں ایک رابطہ ریل بھی ہوتی ہے جو تین کرنٹ لے جانے والے عناصر پر مشتمل ہوتی ہے: پلس، مائنس اور گراؤنڈ۔ مونوریل لکیری موٹر کی سپلائی وولٹیج مستقل ہے، 600 وولٹ کے برابر۔
زمین کے اندر
الیکٹرک سب وے ٹرینیں اپنی بجلی براہ راست کرنٹ نیٹ ورک سے حاصل کرتی ہیں - ایک اصول کے طور پر، تیسری (رابطہ) ریل سے، جس کا وولٹیج 750-900 وولٹ ہے۔ سب سٹیشنوں میں الٹرنیٹنگ کرنٹ سے ریکٹیفائر کا استعمال کرتے ہوئے ڈائریکٹ کرنٹ حاصل کیا جاتا ہے۔
رابطہ ریل کے ساتھ ٹرین کا رابطہ ایک متحرک کرنٹ کلیکٹر کے ذریعے کیا جاتا ہے۔ رابطہ بس پٹریوں کے دائیں جانب واقع ہے۔ موجودہ کلکٹر (نام نہاد «پینٹوگراف») گاڑی کی بوگی پر واقع ہے اور اسے نیچے سے رابطہ بس کے خلاف دبایا جاتا ہے۔ پلس رابطہ ریل پر ہے، مائنس ٹرین کی پٹریوں پر ہے۔
پاور کرنٹ کے علاوہ، ایک کمزور "سگنل" کرنٹ ٹریک ریلوں کے ساتھ بہتا ہے، جو ٹریفک لائٹس کو بلاک کرنے اور خودکار سوئچنگ کے لیے ضروری ہے۔ ٹریکس ڈرائیور کے کیبن کو ٹریفک سگنلز اور اس سیکشن میں سب وے ٹرین کی اجازت شدہ رفتار کے بارے میں بھی معلومات منتقل کرتے ہیں۔
الیکٹرک لوکوموٹو
الیکٹرک لوکوموٹو ایک لوکوموٹو ہے جو کرشن موٹر سے چلتا ہے۔ الیکٹرک لوکوموٹو کا انجن رابطہ نیٹ ورک کے ذریعے کرشن سب سٹیشن سے طاقت حاصل کرتا ہے۔
الیکٹرک لوکوموٹیو کے برقی حصے میں عام طور پر نہ صرف کرشن موٹرز ہوتی ہیں بلکہ وولٹیج کنورٹرز کے ساتھ ساتھ ایسے آلات بھی ہوتے ہیں جو موٹروں کو نیٹ ورک سے جوڑتے ہیں وغیرہ۔ الیکٹرک لوکوموٹیو کا موجودہ سامان چھت پر یا اس کے کور پر ہوتا ہے اور اسے بجلی کے آلات کو رابطہ نیٹ ورک سے جوڑنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
اوور ہیڈ لائن سے کرنٹ کا مجموعہ چھت پر پینٹوگرافس کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، جس کے بعد کرنٹ کو بس باروں اور جھاڑیوں کے ذریعے برقی آلات تک پہنچایا جاتا ہے۔ الیکٹرک لوکوموٹیو کی چھت پر سوئچنگ ڈیوائسز بھی ہیں: ایئر سوئچز، کرنٹ ٹائپ کے لیے سوئچز اور پینٹوگراف کی خرابی کی صورت میں نیٹ ورک سے منقطع ہونے کے لیے ڈس کنیکٹر۔ بسوں کے ذریعے کرنٹ کو مین ان پٹ، کنورٹنگ اور ریگولیٹ کرنے والے آلات، کرشن موٹرز اور دیگر مشینوں کو، پھر پہیے کے ٹکڑوں اور ان کے ذریعے ریلوں میں، زمین تک پہنچایا جاتا ہے۔
الیکٹرک لوکوموٹو کی کرشن کی کوشش اور رفتار کا ضابطہ موٹر کے آرمچر میں وولٹیج کو تبدیل کرکے اور کلکٹر موٹرز کے اتیجیت گتانک کو تبدیل کرکے یا غیر مطابقت پذیر موٹروں کے سپلائی کرنٹ کی فریکوئنسی اور وولٹیج کو ایڈجسٹ کرکے حاصل کیا جاتا ہے۔
وولٹیج ریگولیشن کئی طریقوں سے کیا جاتا ہے۔ ابتدائی طور پر، ایک ڈائریکٹ کرنٹ الیکٹرک لوکوموٹیو پر، اس کی تمام موٹریں سیریز میں جڑی ہوتی ہیں، اور آٹھ ایکسل والے الیکٹرک لوکوموٹیو پر ایک موٹر کا وولٹیج 375 V ہے، جس کا کیٹنری وولٹیج 3 kV ہے۔
کرشن موٹرز کے گروپس کو سیریز کنکشن سے - سیریز کے متوازی میں تبدیل کیا جا سکتا ہے (سیریز میں منسلک 4 موٹرز کے 2 گروپ، پھر ہر موٹر کا وولٹیج 750 V ہے) یا متوازی (2 موٹرز کے 4 گروپ سیریز میں جڑے ہوئے ہیں، پھر ایک موٹر کے لیے یہ وولٹیج — 1500 V)۔ اور موٹروں کے درمیانی وولٹیج حاصل کرنے کے لیے، سرکٹ میں ریوسٹیٹ کے گروپس شامل کیے جاتے ہیں، جس سے وولٹیج کو 40-60 V کے مراحل میں ایڈجسٹ کرنا ممکن ہو جاتا ہے، حالانکہ اس سے ریوسٹٹس پر بجلی کا کچھ حصہ ضائع ہو جاتا ہے۔ گرمی کی شکل.
الیکٹرک لوکوموٹو کے اندر پاور کنورٹرز کرنٹ کی قسم کو تبدیل کرنے اور کیٹینری وولٹیج کو مطلوبہ اقدار تک کم کرنے کے لیے ضروری ہیں جو کرشن موٹرز، معاون مشینوں اور الیکٹرک لوکوموٹیو کے دیگر سرکٹس کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔ تبدیلی براہ راست بورڈ پر کی جاتی ہے۔
AC الیکٹرک لوکوموٹیوز پر، ان پٹ ہائی وولٹیج کو کم کرنے کے لیے ایک کرشن ٹرانسفارمر فراہم کیا جاتا ہے، ساتھ ہی AC سے DC حاصل کرنے کے لیے ایک ریکٹیفائر اور ہموار کرنے والے ری ایکٹر فراہم کیے جاتے ہیں۔ سٹیٹک وولٹیج اور کرنٹ کنورٹرز کو پاور سے متعلق معاون مشینوں میں نصب کیا جا سکتا ہے۔ دونوں قسم کے کرنٹ کی غیر مطابقت پذیر ڈرائیو والے برقی لوکوموٹیوز پر، کرشن انورٹرز استعمال کیے جاتے ہیں، جو براہ راست کرنٹ کو ریگولیٹڈ وولٹیج اور فریکوئنسی کے ساتھ متبادل کرنٹ میں تبدیل کرتے ہیں، جسے کرشن موٹرز کو کھلایا جاتا ہے۔
الیکٹرک ٹرین
کلاسیکی شکل میں الیکٹرک ٹرین یا الیکٹرک ٹرین رابطہ تار یا رابطہ ریل کے ذریعے پینٹوگراف کی مدد سے بجلی حاصل کرتی ہے۔الیکٹرک لوکوموٹو کے برعکس، الیکٹرک ٹرینوں کے جمع کرنے والے موٹر کاروں اور ٹریلرز دونوں پر واقع ہوتے ہیں۔
اگر کرنٹ ٹو کی گئی کاروں کو فراہم کیا جاتا ہے، تو کار کو خصوصی کیبلز کے ذریعے چلایا جاتا ہے۔ موجودہ کلیکٹر عام طور پر سب سے اوپر ہوتا ہے، رابطہ تار سے، یہ پینٹوگراف (ٹرام لائنوں کی طرح) کی شکل میں جمع کرنے والوں کے ذریعہ کیا جاتا ہے۔
عام طور پر، موجودہ مجموعہ سنگل فیز ہوتا ہے، لیکن ایک تھری فیز بھی ہوتا ہے، جب الیکٹرک ٹرین کئی تاروں یا رابطہ ریلوں سے الگ رابطے کے لیے ایک خاص ڈیزائن کے پینٹوگراف استعمال کرتی ہے (جب سب وے کی بات آتی ہے)۔
الیکٹرک ٹرین کے برقی آلات کا انحصار کرنٹ کی قسم پر ہوتا ہے (وہاں براہ راست کرنٹ، متبادل کرنٹ یا دو نظام والی الیکٹرک ٹرینیں ہیں)، کرشن موٹرز کی قسم (کلیکٹر یا غیر مطابقت پذیر)، برقی بریک کی موجودگی یا عدم موجودگی۔
اصولی طور پر، الیکٹرک ٹرینوں کا برقی سامان الیکٹرک انجنوں کے برقی آلات سے ملتا جلتا ہے۔ تاہم، زیادہ تر الیکٹرک ٹرین ماڈلز میں، اسے باڈی کے نیچے اور کاروں کی چھتوں پر رکھا جاتا ہے تاکہ اندر مسافروں کی جگہ بڑھائی جا سکے۔ الیکٹرک ٹرین انجن چلانے کے اصول تقریباً وہی ہیں جیسے برقی انجن۔