जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति

जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति, जिसे सतह विद्युत धारा संकलन या फ्रेंच में "एलिमेंटेशन पार ले सोल" (या जमीन के माध्यम से निवेशन) के रूप में भी जाना जाता है एक अवधारणा और प्रौद्योगिकियों का समूह है जिसके अंतर्गत विद्युत् वाहन अधिक सामान्य ऊपरी लाइनों के अतिरिक्त विभिन्न रूप से संचालित अनुभागों से जमीनी स्तर पर विद्युत एकत्र करते हैं जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति का उपयोग मुख्य रूप से कलात्मक सिद्धांत के कारणों से किया गया है। 2010 के दशक के समय से यह ओवरहेड लाइनों की तुलना में अधिक मितव्ययी हो गया है।

जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली विद्युत ट्रामवे के प्रारम्भ में वापस आते हैं जिनमें से कुछ ऐसी प्रारम्भिक प्रणाली हैं जो वाहक धारा संकलन का उपयोग करती हैं। 21वीं सदी के प्रारम्भ के बाद से, नई प्रणालियाँ जैसे कि एल्सटॉम एपीएस, अंसाल्डो ट्रामवेव, सीएएफ एसीआर, एलवेज और अन्य को प्रारम्भ किया गया है जो आधुनिक तकनीक का उपयोग करके पुरानी प्रणालियों की कुछ सीमाओं और जोखिमों को दूर करती है तथा बस, ट्रक और विद्युत कारों के लिए विद्युत की आपूर्ति करती हैं। संधनित्र और बैटरी चालित प्रणालियों की बढ़ी हुई दक्षता और ऊर्जा घनत्व के साथ, जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणालियों का उपयोग बैटरी को आवेशित करने के लिए लाइन के छोटे भाग के रूप मे किया जाता है। उदाहरण के लिए, केवल बसों और रेलगाड़ियों के स्टेशन पर रुकनें के समय।

प्रारंभिक प्रणालियाँ
वाहक धारा संकलन प्रणाली को 1881 के प्रारम्भ में ग्रॉस-लिक्टरफेल्ड ट्रामवे के साथ प्रयुक्त किया गया था। यह प्रणाली मुख्य रूप से सड़क के नीचे खोदे गए चैनल या वाहक से बनी होती है वाहक या तो चल रही पटरियों के बीच केबल कारों (रेलवे) के लिए केबल के रूप में या पटरियों में से किसी एक के नीचे स्थित होती है केबल कार एक "हल" से संबद्ध होती है जो वाहक के माध्यम से चलती है और वाहक के किनारों पर दो विद्युत पटरियों से कार की विद्युत मोटर तक विद्युत संचालित होती है। और पटरियों को परिवर्तित करने के बाद हल को मैन्युअल रूप से कारों से संबद्ध या अलग किया जाता है।

बुडापेस्ट में ट्राम कंपनियों ने 1887 में वाहक धारा संकलन प्रणाली का परीक्षण किया। ऊपरी लाइनों को कलात्मक संबंधी कारणों से सार्वजनिक विरोधों का सामना करना पड़ा, इसलिए संस्पर्शित्र सीमेंस-हल्स्के ने ट्रॉली पटरियों में से एक के नीचे संकीर्ण उद्घाटन के साथ ठोस वाहक को प्रस्तुत किया, जिससे एक "हल" को प्रयुक्त किया जा सके और अवरोधक द्वारा रखे गए तारों के साथ विद्युत संपर्क बनाने के लिए इस प्रणाली का उपयोग यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका के कई शहरों में किया गया था। जहां इसे "बुडापेस्ट प्रणाली" के रूप में जाना जाता था। यह प्रणाली सामान्यतः सुरक्षित थी लेकिन कीचड़ और गंदगी से भर जाती थी। वाहिका की खुदाई की लागत के कारण कुछ वर्षों के भीतर यह प्रणाली अनुकूल हो गई और सामान्यतः इसे ऊपरी (ओवरहेड) लाइनों से परिवर्तित कर दिया गया था।

पोल संपर्क प्रणाली को 1899 से 1921 तक प्रारम्भ किया गया था आविष्कारक डोल्टर और डायटो द्वारा प्रणाली का उपयोग टूर्स, पेरिस और इंग्लैंड के कई शहरों में किया गया था। कुछ मे अंतराल पर सड़क में स्थापित पोल से विद्युत की आपूर्ति की जाती थी जो यात्रा करने वाली कारों मे संस्पर्श अवरोधक या संस्पर्श स्की से संबद्ध होती थी। पोल सड़क की सतह के साथ अपने शीर्ष के साथ सिलेंडर थे। नीचे एक परिवर्तित प्रक्रिया थी जो पोल के शीर्ष के साथ विद्युत संबंध बनाती थी जब इसके नीचे जटिल विद्युत चुम्बक वाली कार इसके ऊपर से गुजरती थी। डायटो स्विच में पारा होता है जो प्रायः सिलेंडर के किनारे लीक या चिपक जाता है और अनावृत शीर्ष को विद्युतीकृत रखता है। डोल्टर स्विच में पिवट आर्म्स का उपयोग होता था जो विद्युतीकृत स्थिति में फंस जाता था। 1898 से 1903 तक मोनाको में थॉमसन-ह्यूस्टन द्वारा और 1903 से 1908 तक किंग चार्ल्स ब्रिज पर प्राग में फ्रांटिसेक क्रिज़िक द्वारा इसी तरह की प्रणालियाँ संचालित की गईं। सुरक्षा विवाद के कारण पोल संपर्क प्रणालियाँ अल्पकालिक थीं।

मोनाको, ड्रेसडेन, प्राग, टूर्स, वाशिंगटन और लंदन सहित कई प्रमुख शहरों में वाहक धारा संकलन प्रणाली का उपयोग किया गया था। लेकिन सरंक्षण के विवादों और सड़क सुरक्षा के विवादों को प्रस्तुत किया और 1958 में पाबंदी होने तक बोरडेक्स वाहक प्रणाली अंतिम संचालन में रही तथा 40 वर्षों तक इन प्रणालियों को पुनः से प्रारम्भ नहीं किया गया क्योंकि ये आधुनिक सुरक्षा मानकों को पूर्ण नहीं करती थी।

आधुनिक प्रणालियाँ
1970 से 1990 के दशक तक कई जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणालियां विकसित की गईं, लेकिन विश्वसनीयता और सुरक्षा के विवादों के कारण व्यावसायीकरण तक अभिगमन में विफल रही। आधुनिक सुरक्षा मानकों के लिए विकसित पहली जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली अंसाल्डो स्रोत थी। प्रतिस्पर्धी प्रणाली के बाद एल्सटॉम एपीएस 2003 में पहली व्यावसायिक रूप से कार्यान्वित प्रणाली बन गई, जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणालियों के वव्यावसायिक कार्यान्वयन का प्रसार हुआ था। 2010 के अंत के समय से ओवरहेड लाइन प्रणाली की तुलना में जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली अधिक लागत प्रभावी हो गई थी।

विद्युत सड़क प्रणाली
विद्युत सड़कें परिचालन के समय विद्युत वाहनों को आवेशित करती हैं। स्वीडन ने विद्युत सड़क प्रणाली का परीक्षण किया है जो ट्रकों और विद्युत कारों की बैटरी को आवेशित करता है और परीक्षण की गई प्रणालियों में 2017 के बाद से एल्वेस-इवियास द्वारा सड़क रेल और एलोनरोड द्वारा सड़क पर रेल परीक्षण मे की गई दो जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली हैं। परीक्षण की गई ओवरहेड लाइन प्रणाली और गतिशील आगमनात्मक आवेशित प्रणाली की तुलना में दोनों प्रणाली अधिक मितव्यय पायी गयी। सड़क रेल प्रणाली को पटरियों के संचालित खंड पर यात्रा करने वाले प्रति वाहन 800 kW तक अभिगमन की योजना है और यह प्रणाली चार परीक्षण प्रणालियों में सबसे अधिक लागत प्रभावी होने का अनुमान है। नई प्रणालियों के सुरक्षित होने की अपेक्षा है और पटरियों के खंडों को केवल तभी संचालित किया जाता है जब एक वाहन उन पर यात्रा कर रहा हो। समुद्री जल में डूबे रहने के दौरान पटरियों का परीक्षण किया गया और पैदल चलने वालों के लिए सुरक्षित पाया गया। विद्युत सड़क प्रणाली पर फ्रांसीसी पारिस्थितिकीय कार्य समूहों में से एक के सह-निर्देशक ने कहा कि ईआरएस-आधारित रेल पटरिया सबसे लाभदायक हैं हालांकि, विशिष्ट रेल प्रौद्योगिकी को अभी तक मानकीकृत किया जाना है। फ़्रांस 2035 तक 8,800 किलोमीटर तक विस्तृत विद्युत सड़क प्रणाली में 30 से 40 अरब यूरो का निवेश करने की योजना बना रहा है। विद्युत सड़क प्रौद्योगिकियों के मूल्यांकन के लिए दो प्रस्तावों की घोषणा 2023 तक होने की अपेक्षा है। जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति प्रौद्योगिकियों को विद्युत सड़कों के लिए सबसे संभावित प्रार्थक माना जाता है।

मानकीकरण
एल्सटॉम, एलोनसड़क और अन्य कंपनियों ने 2020 में जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति वाली विद्युत सड़कों के लिए एक मानक का आलेखन तैयार करना प्रारम्भ कर दिया है। यूरोपीय आयोग ने 2021 में विद्युत सड़क प्रणालियों के नियमन और मानकीकरण के लिए एक अनुरोध प्रकाशित किया। कुछ ही समय बाद, फ्रांस के पर्यावरण मंत्रालय के एक कार्यकारी समूह ने स्वीडन, जर्मनी, इटली, नीदरलैंड, स्पेन, पोलैंड और अन्य देशों के साथ तैयार किए गए एक यूरोपीय विद्युत सड़क मानक को स्वीकृत करने की प्रस्तुति की। रेल पटरिया विद्युत सड़क प्रणाली (ईआरएस) द्वारा संचालित वाहन में विद्युत के उपकरणों के लिए पहला मानक, सेनेलेक तकनीकी मानक 50717, 2022 के अंत में स्वीकृत किया गया है। जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति के लिए "एकीकृत और अंतर-संचालित समाधान" सम्मिलित करने वाले निम्नलिखित मानकों को 2024 के अंत तक प्रकाशित किया जाना निर्धारित किया गया है जिसमें सड़क में एम्बेडेड प्रवाहकीय रेल-पटरियों के माध्यम से संचार और विद्युत आपूर्ति के लिए विनिर्देशों का विवरण दिया गया है।

अंसाल्डो प्रवाह
विकसित की जाने वाली पहली आधुनिक जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली अंसाल्डो स्ट्रीम प्रणाली है। स्ट्रीम एक परिवर्णी शब्द है जिसका अर्थ है "सिस्टम डी ट्रैसपोर्टो इलेट्रिको एड अट्राज़िओन मैग्नेटिका" अतः जिसका सामान्य रूप से अर्थ "चुंबकीय आकर्षण द्वारा विद्युत परिवहन की प्रणाली" है। यह प्रणाली रोधक संयोजन फाइबरग्लास पदार्थ से बनी सड़क में एक वाहिका का उपयोग करती है जिसमें एक नम्य तांबे की पट्टी होती है एक विशेष चुंबकीय संपर्क अवरोधक के साथ वाहिका के ऊपर से संचालित होने वाला वाहन संवाहक को सतह पर उठाता है, जिससे वाहन को ऊर्जा प्रवाहित होती है। और तभी पट्टी के खंड संचालित होते हैं जब कोई वाहन उनके ऊपर से परिचालित होता है। प्रणाली को 1994 में विकसित किया गया था। और 1998 में सार्वजनिक ट्राम लाइन पर परीक्षण किया गया था जो अंततः 2012 में समाप्त हो गया था।

एल्सटॉम एपीएस
एल्सटॉम एपीएस संचालित पटरियों के बीच स्थित एक तीसरी पटरी का उपयोग करता है जिसे विद्युतीय रूप से 11-मीटर के खंडों में विभाजित किया गया है। ये खंड स्वचालित रूप से रेडियो नियंत्रण द्वारा प्रारम्भ या स्थगित हो जाते हैं जब कोई ट्राम उनके ऊपर से अभिगम्य होता है। जिससे अन्य सड़क उपयोगकर्ताओं के लिए जोखिम समाप्त हो जाता है। ट्राम में दो संग्राहक अवरोधक होते हैं और पटरियों के दो खंड किसी भी समय सक्रिय होते हैं ताकि खंडों के बीच से अभिगमन के समय विद्युत के अवरोध से बचा जा सके। एपीएस का विकास इनोरेल द्वारा किया गया था जो स्पाई बैटिग्नोलस की सहायक कंपनी थी लेकिन जब एमेक द्वारा स्पी का अधिग्रहण किया गया। तब इसे आल्सटॉम को बेच दिया गया था। यह मूल रूप से बोर्डो ट्रामवे के लिए बनाया गया था जिसका निर्माण 2000 से किया गया और इसे 2003 में प्रारम्भ किया गया था। यह पहला आधुनिक व्यावसायिक जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली बन गया। 2011 से, विश्व के कई अन्य शहरों में प्रौद्योगिकी का उपयोग किया गया है। एल्स्टॉम ने बसों और अन्य वाहनों के उपयोग के लिए इस प्रणाली को और विकसित किया, जिसे वह एल्सटॉम एसआरएस कहते हैं। एल्सटॉम एसआरएस का बर्फ के हल के साथ अनुकूलता, बर्फ, लवण और संतृप्त समुद्री जल के संपर्क में सुरक्षा के लिए परीक्षण किया गया है।

सीएएफ एसीआर
निर्माण और सहायक फेरोकारिल्स (सीएएफ) ने 2007 में सेविल्ले में अपने कारगा रैपिडा संचय (एसीआर) जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली का परीक्षण किया। सेविल्ले कैथेड्रल के चारों ओर सेविल्ले मेट्रोसेंट्रो ट्रामव के अनुभागों को एसीआर जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली में परिवर्तित कर दिया गया। एसीआर की पहली व्यावसायिक स्थापना 2011 में मेट्रोसेंट्रो को विद्युत आपूर्ति की गई अर्बोस ट्राम पर थी जिससे कैथेड्रल के आसपास ओवरहेड लाइनों को स्थायी रूप से स्थगित करने की स्वीकृति प्राप्त हुई।

ट्रांविया डी ज़रागोज़ा की लाइन-1 ने भी एसीआर का उपयोग किया है क्योंकि इसका दूसरा निर्माण चरण 2013 में पूर्ण हो गया था। एसीआर के उपयोग से शहर के ऐतिहासिक केंद्र में ओवरहेड लाइनों की स्थापना से बचा गया।

एसीआर को ऑस्ट्रेलिया में न्यूकैसल लाइट रेल और लक्समबर्ग को ट्राम में सम्मिलित किया गया था।

अंसाल्डो ट्रामवेव

 * 1) अंसाल्डो धारा से प्राप्त और इटैलियन कंपनी अंसाल्डो एसटीएस (जो बाद में हिताची रेल एसटीएस बन गई) द्वारा विकसित, अंसाल्डो ट्रामवेव जमीनी स्तर विद्युत आपूर्ति प्रणाली ने 2017 में चीन में झुहाई ट्राम लाइन-1 के पहले चरण के उद्घाटन के साथ सफलतापूर्वक व्यावसायिक अनुप्रयोग में प्रवेश किया। ट्राम पहली पूरी तरह से निम्न प्रवाहित ट्राम प्रणाली है जो जमीनी स्तर पर विद्युत आपूर्ति तकनीक को स्वीकृत करती है। बाद में 2017 में, बीजिंग में पश्चिमी नगर परिसर लाइन को अंसाल्डो की उसी तकनीक के साथ प्रारम्भ किया गया था। प्रौद्योगिकी सीआरआरसी डालियान को लाइसेंस दिया गया और सभी प्रौद्योगिकियों को चीन में स्थानांतरित कर दिया गया था।