વિદ્યુત-સંકર્ષણ (electric traction)

વિદ્યુત–સંકર્ષણ (electric traction)

વિદ્યુતશક્તિનો પરિવહન માટે ઉપયોગ કરતી એક રીત. સંકર્ષણ-પ્રણાલીને મુખ્યત્વે બે વિભાગોમાં વહેંચી શકાય : (i) સંકર્ષણ-પ્રણાલી, જેમાં વિદ્યુતશક્તિનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો નથી. આમાં વરાળ એન્જિન ચાલન (drive) અને ડીઝલ એન્જિન ચાલનનો સમાવેશ થાય છે.

(ii) વિદ્યુત-સંકર્ષણ પ્રણાલી, જેમાં વિદ્યુતશક્તિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આમાં ડીઝલ ઇલેક્ટ્રિક ચાલન, બૅટરી ઇલેક્ટ્રિક ચાલન અને ઇલેક્ટ્રિક ચાલન પ્રણાલીનો સમાવેશ થાય છે.

પરિવહન માટે વિદ્યુતશક્તિનો ઉપયોગ કરતાં વાહનોમાં ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેન, ટ્રૉલી-બસ (trolley bus) કે ટ્રામ-કાર(tram car)નો સમાવેશ થાય છે.

વિદ્યુત–સંકર્ષણના ફાયદાઓ અને ગેરફાયદાઓ :

ફાયદાઓ : સ્વચ્છતા ચાલુ થતાં (શરૂઆતમાં) ઉચ્ચ વળઘૂર્ણ (starting torque), ઓછો જાળવણી-ખર્ચ, બ્રેકિંગ(braking)માં સુગમતા, ત્વરિત કાર્યરતપણું, કોલસાની બચત, વધારે યાતાયાત (traffic) વહન કરવાની ક્ષમતા, આરામદાયક મુસાફરી વગેરે છે.

ગેરફાયદાઓ : શરૂઆતનું વધુ મૂડીરોકાણ, વીજપુરવઠો નિષ્ફળ જવાથી સર્જાતી મુશ્કેલી, નજીકની સંદેશવ્યવહારની લાઇનમાં વિક્ષેપ વગેરે.

મુખ્ય લાઇન અને ઉપનગરીય લાઇન : ટ્રાફિકનાં કદ, સ્થળો વચ્ચેનું અંતર, મહત્તમ ગતિ, સ્ટેશને રોકાવાનો સમયગાળો વગેરે મુદ્દાઓને આધારે રેલવે-લાઇનને બે વિભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે :

(i) મુખ્ય લાઇન, જેમાં બે સ્ટેશન વચ્ચેનું અંતર 10 કિમી.થી વધારે હોય અને (ii) ઉપનગરીય (suburban) લાઇન, જેમાં બે સ્થળ વચ્ચેનું અંતર 10 કિમી. કરતાં ઓછું હોય. અર્બન લાઇનમાં આ અંતર 1થી 2 કિમી. જેટલું પણ હોય.

મુખ્ય લાઇનમાં ટ્રાફિકનું કદ વધારે હોવું જોઈએ, રનિંગ (running) સમયગાળો વધારે હોવો જોઈએ એટલે કે બે સ્ટેશન વચ્ચેનું અંતર વધારે હોવું જોઈએ. ઉચ્ચ અધિકતમ ઝડપ મળી શકવી જોઈએ.

જ્યારે ઉપનગરીય લાઇનમાં ટ્રાફિકનું કદ વધારે હોય છે તથા બે સ્ટેશન વચ્ચેનું અંતર ઓછું હોવાથી ટ્રેનને અવાર-નવાર અટકાવવી અને ચાલુ કરવી પડે છે. આથી પ્રવેગ અને પ્રતિપ્રવેગનો દર વધારે રાખવો જરૂરી થાય છે. બાજુની સંદેશવ્યવહારની લાઇનમાં વિક્ષેપ ન આવવો જોઈએ અને ટ્રાફિક પ્રમાણે ટ્રેન વિવિધ ભાગમાં વાપરી શકાય તેવી હોવી જરૂરી છે. એટલે કે વધારે ટ્રાફિકના ગાળા માટે વધારે એકમ (unit) અને ઓછા ટ્રાફિકના ગાળા માટે ઓછા એકમ જોડી શકાય તેમ હોવું જરૂરી છે.

રેલપથ–વીજળીકરણની પદ્ધતિઓ : (i) એકદિશીય કરંટ (d.c.) પદ્ધતિ, (ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. (single phase a.c.) પદ્ધતિ, (iii) ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. (3 Φ a. c.), (iv) એ. સી. અને ડી. સી. મિશ્ર પદ્ધતિ.

(i) એકદિશીય (ડી. સી.) કરંટ પદ્ધતિ : આમાં ડી. સી. પુરવઠાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વોલ્ટેજ 600, 1500 કે 3000 વોલ્ટ હોય છે. આ પુરવઠો સંકર્ષણ-ઉપકેન્દ્ર(traction substation)માંથી મેળવવામાં આવે છે. આ સબસ્ટેશન રાષ્ટ્રીય ગ્રીડ (national grid) પ્રણાલીમાંથી એ. સી. પુરવઠો મેળવે છે. સબસ્ટેશનમાં એ. સી.માંથી ડી. સી. સપ્લાય મેળવવા માટે જરૂરી પરિવર્તક સાધનોમાં ટ્રાન્સફૉર્મર રેક્ટિફાયર, નિયંત્રણનાં સાધનો વગેરે રાખવામાં આવે છે. સામાન્યત: આ સંપૂર્ણ રીતે સ્વનિયંત્રિત હોય છે. શિરોપરિ રેખા (overhead line) અથવા વાહક દ્વારા લોકોમોટિવને પુરવઠો પૂરો પાડવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ ઉપનગરીય સેવાઓ માટે વપરાય છે. આમાં બે સ્ટેશનો વચ્ચેનું અંતર ઓછું હોવાથી સબસ્ટેશનોની સંખ્યા વધારે હોય છે. વધારે યાતાયાત ન હોય તો આ પદ્ધતિ ખર્ચાળ બને  છે. લોકોમોટિવમાં ‘ડી. સી. સીરીઝ’ પ્રકારની મોટરનો ઉપયોગ થાય છે.

આ પદ્ધતિના ફાયદાઓમાં ઓછો વોલ્ટેજ હોવાથી સલામત છે, ડી. સી. સીરીઝ મોટરને લીધે શરૂઆતનો (starting) ટૉર્ક (વળઘૂર્ણ) વધારે મળે છે, જાળવણી-ખર્ચ ઓછો થાય છે તેમજ સરળ અને કાર્યદક્ષતાપૂર્વકનું ગતિનિયંત્રણ રહે છે. જ્યારે ગેરફાયદાઓ આ પ્રકારના થાય છે : ઓછા વોલ્ટેજને લીધે વધારે કરંટ જોઈએ છે, તેથી વાહક(વાયર)નું ખર્ચ વધે છે, વાહકમાં વિદ્યુતશક્તિનો વ્યય વધે છે અને કાર્યદક્ષતામાં ઘટાડો તથા કન્વર્ટિગ સાધનોને લીધે વધારે ખર્ચ થાય છે.

(ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. પદ્ધતિ : આ પદ્ધતિમાં એ. સી. સીરીઝ મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ માટે જરૂરી પાવર 15,000 V 25,000 V પર 50, 25 કે 16 2/3 હર્ટ્ઝ આવૃત્તિ પર લેવામાં આવે છે. શિરોપરિ રેખા (overload line) દ્વારા સપ્લાય મેળવીને સ્ટેપ ડાઉન ટ્રાન્સફૉર્મર દ્વારા 300 V થી 400 V સુધી નીચે લાવીને તે એ. સી. સીરીઝ મોટરને આપવામાં આવે છે. એ. સી. સીરીઝ મોટરની કાર્યસિદ્ધિ (performance) સારી મેળવવા માટે ઓછી આવૃત્તિ રાખવી જરૂરી બને છે. આ માટે સબસ્ટેશનમાં આવૃત્તિ-પરિવર્તક રાખવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિ સામાન્ય રીતે મુખ્ય લાઇન માટે વધારે યોગ્ય છે. ઓછી આવૃત્તિના સપ્લાયની જરૂરિયાતથી આ પદ્ધતિ ગૂંચવાડાભરેલી અને ખર્ચાળ બને છે. એ. સી. અને ડી. સી. સંયુક્ત પદ્ધતિનો વિકાસ થયા બાદ આ પદ્ધતિ ઉપયોગમાં રહી નથી.

(iii) ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. (3 Φ a. c.) પદ્ધતિ : આ પદ્ધતિમાં ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. પુરવઠાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ માટે 3300 Vથી 3600 Vનો 16 2/3 હર્ટ્ઝની આવૃત્તિવાળો એ. સી. સપ્લાય વપરાય છે. ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. મોટરની રચના સાદી અને મજબૂત હોય છે. ઉચ્ચ કાર્યદક્ષતા સાથે વધારાનાં ઉપકરણોની મદદ વગર સ્વચાલિત પુનર્જનનીય બ્રેકિંગ(automatic regenerative braking)નો ઉપયોગ થઈ શકે છે. જોકે વધારે શરૂઆતનો પ્રવાહ, ઓછો શરૂઆતનો ટૉર્ક, અઘરું ગતિનિયંત્રણ વગેરે આ મોટરના ગેરફાયદાઓ છે.

ત્રણ પ્રાવસ્થા વિતરણ-પ્રણાલીમાંથી બે ફેઇઝ શિરોપરિ રેખા દ્વારા અને એક ફેઇઝ વાહક પાટા દ્વારા લોકોમોટિવને આપવામાં આવે છે. સબ-સ્ટેશનમાં ટ્રાન્સફૉર્મર દ્વારા ઉચ્ચ વોલ્ટેજમાંથી જરૂરી વોલ્ટેજમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે અને આવૃત્તિ-પરિવર્તક દ્વારા 50 હર્ટ્ઝ આવૃત્તિને 16 2/3 હર્ટ્ઝમાં ફેરવવામાં આવે છે.

ફાયદાઓમાં વધારે વોલ્ટેજને કારણે ઓછો પ્રવાહ જરૂરી છે; તેથી વાહકના ખર્ચમાં ઘટાડો, તથા લાઇનમાં થતો શક્તિના વ્યયમાં ઘટાડો અને કાર્યદક્ષતામાં વધારો, વોલ્ટતાપમાનમાં ઘટાડો તથા ઓછી આવૃત્તિને લીધે નજીકની સંદેશવ્યવહારની લાઇનમાં ઓછો વિક્ષેપ વગેરે છે. જ્યારે ગેરફાયદાઓમાં આવૃત્તિ-પરિવર્તક સાધનને લીધે મૂળ કિંમતમાં વધારો, ઉચ્ચ વોલ્ટેજને કારણે લાઇનને વિસંવાહિત કરવાનો વધારે ખર્ચ તથા ત્રણ વાયરને લીધે મૂળ ખર્ચમાં વધારો તથા જંક્શન અને ક્રૉસિંગમાં મુશ્કેલી વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

(iv) એ. સી. અને ડી. સી. મિશ્ર પદ્ધતિ : એ. સી. અને ડી. સી. બંને પદ્ધતિઓના ફાયદાઓનો સંયુક્ત રીતે ઉપયોગ કરીને આ પદ્ધતિ સરળ અને ઉચ્ચ કાર્યદક્ષતાવાળી બની છે. આ પદ્ધતિમાં એક શિરોપરિ વાયરને 25 KV, 50 Hzનો એ. સી. સપ્લાય આપવામાં આવે છે. લોકોમોટિવમાં રાખેલ સ્ટેપ ડાઉન ટ્રાન્સફૉર્મરની મદદથી એ. સી. વોલ્ટેજની કિંમત ઘટાડવામાં આવે છે. દિશા-પરિવર્તક(rectifire)ની મદદથી એ. સી.નું ડી. સી.માં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. આ ડી. સી. સપ્લાયથી ડી. સી. સીરીઝ મોટર ચલાવવામાં આવે છે.

મુંબઈ ક્ષેત્રને બાદ કરતાં સમગ્ર ભારતમાં આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. મુંબઈની ઉપનગરીય સેવા માટે 1500 V ડી. સી. પદ્ધતિ છે. આ પદ્ધતિ પર ઉપનગરીય રેલવે ચાલે છે. જ્યારે સાબરમતી-વિરાર વચ્ચે 25 KV એ. સી. તથા 1500 V ડી. સી. સંયુક્ત પદ્ધતિ છે. આ માટે ખાસ પ્રકારની વ્યવસ્થાવાળા લોકોમોટિવનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આમાં લોકોમોટિવના છાપરા પર બે પેન્ટોગ્રાફ (pentograph) રાખવામાં આવે છે. બે પેન્ટોગ્રાફમાંથી કોઈ પણ સમયે એક જ પેન્ટોગ્રાફનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સાબરમતીથી વિરાર સુધી એક પેન્ટોગ્રાફની મદદથી 25 KV એ. સી. સપ્લાય મેળવી, ઓછા વોલ્ટેજમાં રૂપાંતર કરી, રેક્ટિફાયરની મદદથી 1500 વોલ્ટ ડી. સી. મેળવવામાં આવે છે. આ ડી. સી. સપ્લાયથી ડી. સી. સીરીઝ મોટર ચલાવવામાં આવે છે. વિરાર પહેલાં થોડા અંતર માટે કોઈ શિરોપરિ લાઇન રાખવામાં આવી નથી. આ દરમિયાન એ. સી. માટેનો પેન્ટોગ્રાફ નીચે લાવી ડી. સી. માટેનો પેન્ટોગ્રાફ ઊંચો કરવામાં આવે છે. વિરાર આવતાં આ પેન્ટોગ્રાફથી સીધો 1500 V ડી. સી. મળે છે, જે મોટરને આપવામાં આવે છે.

આ પદ્ધતિમાં ઉચ્ચ વીજદબાણને કારણે પ્રવાહની કિંમત ઘટવાથી વાહકનું કદ ઘટે છે; તેથી ખર્ચ ઘટે છે અને લાઇનમાં થતા પાવર-વ્યયમાં ઘટાડો થાય છે. સબ-સ્ટેશનની સંખ્યા ઘટે છે. સબ-સ્ટેશન સ્વચાલિત બનાવી શકાય છે. ડી. સી. સીરીઝ મોટરના ઉપયોગના ફાયદાઓ થાય છે. જ્યારે એક પ્રાવસ્થા સપ્લાયનો ઉપયોગ થવાને લીધે એ. સી. પ્રણાલીમાં ત્રણેય ફેઇઝનો ભાર સંતુલિત રહેતો નથી. આથી 132 KVમાંથી પુરવઠો લઈ સંકર્ષણભારને ત્રણ ફેઇઝમાં બરાબર વહેંચી આપવામાં આવે છે. નજીકની સંદેશવ્યવહારની લાઇનોમાં વિક્ષેપ થાય છે. તે દૂર કરવા માટે સંદેશવ્યવહારની લાઇનો માટે કવચયુક્ત કેબલનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જોકે અત્યારે ફાઇબર ઑપ્ટિક કેબલનો ઉપયોગ થાય છે.

વિદ્યુત પ્રવાહ એકઠો કરવાની રીતો : વિદ્યુત-સંકર્ષણમાં લોકોમોટિવ, ટ્રામ અને ટ્રોલી બસને બે રીતે પાવર આપવામાં આવે છે : (i) વાહક રેલ પદ્ધતિ અને (ii) શિરોપરિ પદ્ધતિ.

(i) વાહક રેલ પદ્ધતિ : આમાં અલગ વાહક પાટા દ્વારા પાવર આપવામાં આવે છે. આમાં બે રીતો છે : એક-વાહક રેલ પદ્ધતિ અને બે-વાહક રેલ પદ્ધતિ. બંને પદ્ધતિમાં વીજપ્રવાહ આપવા માટે એક અલગ પાટાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એક-વાહક રેલ પદ્ધતિમાં પ્રત્યાગમન પથ (return path) માટે બેમાંથી એક મુખ્ય પાટાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ મુખ્ય પાટાને વિસંવાહિત કરવામાં આવતો નથી; જ્યારે બે-વાહક રેલ પદ્ધતિમાં પ્રત્યાગમન પથ માટે બેમાંથી એક મુખ્ય પાટાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે; પરંતુ તેને જમીનથી વિસંવાહિત કરવામાં આવે છે. વાહક પાટાને બે મુખ્ય પાટાની વચ્ચે અથવા બાજુમાં પોર્સલેઇનના ઇન્સ્યુલેટર પર રાખવામાં આવે છે. જ્યારે વાહક પાટો બે પાટાની વચ્ચે રાખવામાં આવે છે ત્યારે તેને ટ્રેક રેલથી 38 મીમી.ની ઊંચાઈએ રાખવામાં આવે છે અને જ્યારે વાહક પાટો મુખ્ય પાટાની બાજુએ રાખવામાં આવે છે ત્યારે તેને પાટાના તલથી (લેવલથી) 76.2 મીમી. ઉપર રાખવામાં આવે છે. વાહક પાટા પરથી ‘કલેક્ટર શૂ’ (collector shoe) મારફત વીજપ્રવાહ લોકોમોટિવની અંદરની મોટરને મળે છે. પ્રત્યાગમન પથ (return path) બેમાંથી એક મુખ્ય પાટા મારફત પૂરો પાડવામાં આવે છે. વાહક પાટાની જરૂરી વાહકતા મેળવવા તેનો પદાર્થ ચોક્કસ પ્રમાણવાળી મિશ્રધાતુનો રાખવામાં આવે છે. આમાં લોખંડ, કાર્બન, મૅંગેનીઝ, ફૉસ્ફરસ, સિલિકોન અને સલ્ફરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. વાહક પાટાની ધાતુનો વિશિષ્ટ પ્રતિરોધ તાંબા કરતાં 6થી 10 ગણો હોય છે. વાહક પાટા માટે મજબૂતાઈ કરતાં વાહકતા વધારે અગત્યની છે. તેમાંથી લગભગ 2000 ઍમ્પિયરનો વીજપ્રવાહ વહે છે.

વાહક પાટાની ત્રણ રીતો છે : (i) ઉપરિ સંપર્કવાહક (top contact conductor) પાટા પદ્ધતિ, (ii) તલ સંપર્ક વાહક (bottom contact conductor) પાટા પદ્ધતિ; (iii) પાર્શ્ર્વ સંપર્ક વાહક પાટા પદ્ધતિ.

ઉપરિ સંપર્ક પાટા પદ્ધતિમાં વાહક પાટો મુખ્ય પાટાની બાજુએ પોર્સલેઇનના ઇન્સ્યુલેટર પર રાખવામાં આવે છે. વાહક પાટાની ઉપરની સપાટી સંપર્ક સપાટી છે. આ રીતે 600 Vની પદ્ધતિ સુધી વપરાય છે. વાહક પાટાની નજીક લાકડાનું રક્ષણાત્મક આવરણ રાખવામાં આવે છે.

તલસંપર્ક વાહક પાટા પદ્ધતિમાં સંપર્ક સપાટી પાટાની નીચેની તરફ હોય છે. આ રીતમાં ઠંડા પ્રદેશમાં સંપર્ક સપાટી પર બરફ જામી જતો નથી તેમજ સપાટીના સંપર્ક સામે રક્ષણ મળે છે.

પાર્શ્ર્વ સંપર્ક પાટા પદ્ધતિમાં સંપર્ક સપાટી વાહક પાટાની બાજુએ હોય છે. આ રીત 1200 V ડી. સી. પદ્ધતિ માટે વપરાય છે.

વાહક પાટા પરથી ‘કલેક્ટર શૂ’ની મદદથી વીજપ્રવાહ એકઠો કરવામાં આવે છે.

(ii) શિરોપરિ પદ્ધતિ : જ્યારે સંકર્ષણનો વોલ્ટેજ 1200 V કરતાં વધારે હોય છે ત્યારે શિરોપરિ (overhead) પદ્ધતિથી વીજપ્રવાહ એકઠો કરવામાં આવે છે. આ રીત વધારે કાર્યક્ષમ છે અને વધારે સલામતી બક્ષે છે. પ્રત્યાગમન પથ (return path) બે મુખ્ય પાટામાંથી એક પાટા મારફત પૂરો પાડવામાં આવે છે. શિરોપરિ પદ્ધતિની ત્રણ રીતો છે :

(i) ટ્રૉલી સંગ્રાહક (trolley collector) અથવા પોલ સંગ્રાહક (pole collector); (ii) કમાન સંગ્રાહક (bow collector); (iii) પેન્ટોગ્રાફ સંગ્રાહક (pentograph collector).

ટ્રૉલી સંગ્રાહકનો ઉપયોગ ટ્રામ અને ટ્રૉલી બસ માટે થાય છે. ચોક્કસ આકારના આડછેદવાળા શિરોપરિ વાયરને સપ્લાય આપવામાં આવે છે. ટ્રૉલી બસના છાપરા ઉપર ટેકવેલ થાંભલીના છેડે ગન મેટલની ખાંચાવાળી ગરેડી રાખવામાં આવે છે. આ ગરેડીની ઘીસી વાયર સાથે સંપર્કમાં આવે છે. સ્પ્રિંગની મદદથી સંપર્ક-દબાણ મેળવવામાં આવે છે. આ રીતે 20થી 32 કિમી. પ્રતિ કલાકની ઝડપ સુધી વપરાય છે.

કમાન સંગ્રાહકની રીતમાં 0.6 મિમી.થી 0.9 મિમી.ની પહોળાઈવાળી કમાન આકારની ધાતુની પટ્ટીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. તેને ટ્રૉલી-કારના છાપરા ઉપર રાખેલ બે થાંભલીની ઉપર ટેકવવામાં આવે છે. આ પટ્ટી શિરોપરિ વાયર સાથે સંપર્કમાં રહે છે. સ્પ્રિંગની મદદથી જરૂરી સંપર્ક દબાણ મેળવવામાં આવે છે. આગળ-પાછળ બંને દિશાના વહન માટે બે અલગ કલેક્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. કમાન કલેક્ટરની પટ્ટી તાંબાની અથવા ઍલ્યુમિનિયમની બનેલી હોય છે. આ પ્રકારના કલેક્ટર 600 ઍમ્પિયર સુધી વપરાય છે. ટ્રૉલી-વાયરને પાટાની વચ્ચે ઉપરની બાજુ ટાંગવામાં આવે છે. તેનું 15 સેમી.નું અસંતુલન (staggering) કરવામાં આવે છે જેથી કમાનપટ્ટી પરનો ઘસારો સમાન રીતે થાય. આ રીત 50 કિમી. પ્રતિ કલાકની ઝડપ સુધી વપરાય છે.

પેન્ટોગ્રાફ સંગ્રાહક એ કમાન સંગ્રાહકનું સુધારેલુરૂપ છે. આગળ અને પાછળ બંને દિશાની ગતિ માટે એક જ પેન્ટોગ્રાફનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આમાં 1.2 મીટરની હાર્ડ ડ્રોન તાંબાની પટ્ટી હોય છે. તેને સ્ટીલની ચૅનલ પર રાખવામાં આવે છે. આ ચૅનલ પેન્ટોગ્રાફ આકારે ગોઠવેલ સ્ટીલની ટ્યૂબ ઉપર સ્પ્રિંગની સાથે રાખવામાં આવે છે. પેન્ટોગ્રાફને લોકોમોટિવના છાપરા પર રાખવામાં આવે છે. આ પ્રકારના સંગ્રાહક 2000થી 3000 ઍમ્પિયરનો વીજપ્રવાહ વહન કરી શકે છે તેમજ 160 કિમી. પ્રતિ કલાકની ઝડપ સુધી વપરાય છે. પેન્ટોગ્રાફને ઊંચો-નીચો કરવાની રીતો નીચે મુજબ છે :

(i) હવાથી ઊંચકી ગુરુત્વાકર્ષણ(gravity)થી નીચે લાવવો,

(ii) હવાથી ઊંચકી સ્પ્રિંગથી નીચે લાવવો,

(iii) સ્પ્રિંગથી ઊંચકી હવાથી નીચે લાવવો.

ભારતમાં પ્રથમ રીતનો ઉપયોગ થાય છે.

શિરોપરિ વાહકની રચના : ટ્રૉલી-બસ તથા ટ્રામ-કાર માટેનો શિરોપરિ વાહક ખાસ આકારના આડછેદનો હોય છે, કારણ કે આ પદ્ધતિમાં વાહક ગરેડી મારફત સપ્લાય (વીજપ્રવાહ) મેળવવામાં આવે છે. વાહક સખત તાણવાળા (hard drawn) તાંબાના અથવા તાંબાની મિશ્ર ધાતુના બનેલ હોય છે.

ઇલેક્ટ્રિક ટ્રેનની ઝડપ ટ્રામ-કારની સરખામણીમાં વધુ હોય છે, આથી સંપર્ક જળવાઈ રહે તે માટે વાહકની ઊંચાઈ સમાન સ્તરે (level) રહે તે જરૂરી છે. વાયરના વજનને લીધે ઝોળો પડે તેથી કૅટેનરી (catenary) પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આમાં કૅટેનરી અથવા મેસેન્જર (messenger) વાયરની નીચે એક વાયર રાખવામાં આવે છે, જે એક સપાટીએ (લેવલે) હોય છે. આ વાયરને ટ્રૉલી-વાયર કહે છે. મેસેન્જર-વાયરથી નાના નાના અલગ લંબાઈના ડ્રૉપર-વાયર મારફત ટ્રૉલી-વાયરને પુરવઠો મળે છે. આમાં એક-કૅટેનરી અને બે- કૅટેનરી પદ્ધતિ – એમ બે રીતો છે.

શિરોપરિ લાઇનના ટેકાની સંરચના : એક લાઇન માટે એક થાંભલાવાળા ટેકાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. થાંભલાથી વિસંવાહિત કરેલ બ્રૅકેટની મદદથી કૅટેનરી-વાયર જોડવામાં આવે છે. તેની સાથે કૉન્ટેક્ટ-વાયર પાટાથી 5.55 મીટર ઊંચે રાખવામાં આવે છે. બે લાઇનવાળી પદ્ધતિમાં સામસામે બે થાંભલાઓની વચ્ચે કેંચીદાર ચોકઠું (portal) રાખીને તેની ઉપર દરેક ટ્રૅકની ઉપર વાયર રાખવામાં આવે છે.

સંકર્ષણ મોટર (traction motor) :

જરૂરી લક્ષણો : સંકર્ષણ માટે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી મોટરનાં જરૂરી લક્ષણો બે પ્રકારનાં છે : (i) યાંત્રિક લક્ષણો અને (ii) ઇલેક્ટ્રિકલ લક્ષણો. યાંત્રિક લક્ષણોમાં મજબૂતાઈ, ઓછું કદ અને સંપૂર્ણ આવૃત્ત પ્રકારની રચના છે, જ્યારે ઇલેક્ટ્રિકલ લક્ષણોમાં ઉચ્ચ શરૂઆતનો ‘ટૉર્ક’ (વળઘૂર્ણ) સમાંતરમાં ચલાવી શકવાની શક્યતા, સરળ ચાલ-નિયંત્રણ, અતિભારક્ષમતા, સરળ ઇલેક્ટ્રિકલ બ્રેકિંગ (braking) અને ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા છે.

પ્રકારો : સંકર્ષણ માટેના ઉપયોગમાં લેવાતી મોટરો નીચે મુજબ છે : (i) ડી. સી. શ્રેણી મોટર (d. c. series motor); (ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. શ્રેણી મોટર (single phase a. c. series motor); (iii) પ્રતિકર્ષણ મોટર (repulsion motor); (iv) ત્રણ પ્રાવસ્થા પ્રેરણ મોટર (3 Φ induction motor); (v) રૈખિક પ્રેરણ મોટર (linear induction motor).

(i) ડી. સી. શ્રેણી મોટર (d. c. series motor) : આ મોટરમાં આર્મેચર (armature) અને ફિલ્ડ વાઇન્ડિંગ સીરીઝમાં જોડવામાં આવે છે. ફિલ્ડ પોલ સંતૃપ્ત થતાં પહેલાં ફિલ્ડનું ક્ષેત્ર આર્મેચર વીજપ્રવાહ પ્રમાણે બદલાય છે. ફિલ્ડ પોલ સંતૃપ્ત થવા લાગતાં ફિલ્ડનું ક્ષેત્ર આર્મેચર વીજપ્રવાહના ફેરફારના પ્રમાણથી ઓછા પ્રમાણમાં બદલાય છે. ત્યારબાદ ફિલ્ડનું ક્ષેત્ર અચળ બને છે. ઓછા ભાર પર આ મોટરની ઝડપ ઘણી હોય છે. આ મોટરનો શરૂઆતનો ટૉર્ક ઘણો હોય છે. આથી સંકર્ષણ માટે ખાસ ઉપયોગી છે. ટૉર્કના વધારા સાથે ગતિમાં તેટલા પ્રમાણમાં ઘટાડો થાય છે એટલે કે ગતિ અને ટૉર્કનો ગુણાકાર અચળ રહે છે. આ લાક્ષણિકતાને લીધે એક કરતાં વધારે મોટર સમાંતરમાં સારી રીતે ચલાવી શકાય છે. આ બધાં કારણોને લીધે ડી. સી. સીરીઝ મોટર સંકર્ષણ માટે વધુ પસંદ થાય છે.

(ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. શ્રેણી મોટર (1 Φ a. c. series motor) : ડી. સી. સીરીઝ મોટરની જેમ આ મોટરમાં પણ આર્મેચર અને ફિલ્ડ વાઇન્ડિંગ સીરીઝમાં જોડવામાં આવે છે; પરંતુ તેની રચનામાં સારો એવો ફેરફાર છે. બ્રશ પરના વધારે પડતા તણખા (sparking) રોકવા માટે કૉમ્પેન્સેટિંગ (compensating) વાઇન્ડિંગનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ વાઇન્ડિંગ આર્મેચરની સીરીઝમાં જોડવામાં આવે છે. આ પ્રકારની મોટરમાં ‘ઍર ગૅપ’ ઓછો રાખવામાં આવે છે. આ પ્રકારની મોટર 25 અથવા 16 2/3 Hz (હર્ટ્ઝ) આવૃત્તિ પર ચલાવવામાં આવે છે, જેથી લોહવ્યય (Iron loss) ઓછો થાય. આ પ્રકારની મોટર 400 V સુધી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. વધારે વોલ્ટેજની લાઇન માટે લોકોમોટિવમાં ટ્રાન્સફૉર્મર જરૂરી છે. સરખાં હૉર્સ-પાવર રેટિંગ માટે એ. સી. સીરીઝ મોટરનું વજન ડી. સી. સીરીઝ મોટરના વજન કરતાં 1.5થી 2 ગણું છે. આ બધાં કારણોને લીધે આ પ્રકારની મોટર ઉપનગરીય સેવાઓ માટે ઉપયોગી નથી, પરંતુ મુખ્ય લાઇન માટે ઉપયોગી છે.

(iii) પ્રતિકર્ષણ મોટર (repulsion motor) : આ મોટરમાં મુખ્ય ફિલ્ડ વાઇન્ડિંગ અને ટ્રાન્સફૉર્મર ફિલ્ડ વાઇન્ડિંગને સીરીઝમાં જોડીને એ. સી. પુરવઠાની સાથે જોડવામાં આવે છે. આ બંને વાઇન્ડિંગ એક-બીજાને લંબ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે. આર્મેચરને શૉર્ટ (short) કરવામાં આવે છે. શૉર્ટ કરેલ આર્મેચરમાંથી ઘણો પ્રવાહ પસાર થાય છે. આ કરંટ અને મુખ્ય ફિલ્ડ ક્ષેત્રને લીધે ટૉર્ક ઉત્પન્ન થાય છે. આ ટૉર્ક ફિલ્ડ અને આર્મેચર અક્ષના ખૂણાની બમણી જ્યાના પ્રમાણમાં હોય છે. એટલે કે જો આ ખૂણો 45°નો રાખવામાં આવે તો મહત્તમ ટૉર્ક ઉત્પન્ન થાય છે અને જો આ ખૂણો 0° રાખવામાં આવે તો ટૉર્ક ઉત્પન્ન થતો નથી. આથી આ ખૂણાને (બ્રશની સ્થિતિ) બદલીને આ મોટરની ચાલ બદલી શકાય છે. જો બ્રશને આર્મેચરના ફરવાની દિશાની વિરુદ્ધ દિશામાં ખસેડવામાં આવે તો ઇલેક્ટ્રિક બ્રેકિંગ મળે છે. આથી આ પ્રકારની મોટરમાં ચાલ-નિયંત્રક તથા શરૂઆતના અને બ્રેકિંગ માટેના પ્રતિરોધકની જરૂર પડતી નથી. આ મોટર ઉચ્ચ વોલ્ટેજ સપ્લાય પર ચલાવી શકાય છે. આ મોટરનું પાવર-ફૅક્ટર ઓછું છે તે ક્ષતિ નિવારવા કૉમ્પેન્સેટેડ પ્રકારની રિપલ્ઝન મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(iv) ત્રણ પ્રાવસ્થા પ્રેરણ-મોટર : આ મોટરમાં લૅમિનેટ (laminate) કરેલ સ્ટેટર કોર(stator core)માં ત્રણ પ્રાવસ્થા વાઇન્ડિંગ રાખવામાં આવે છે. લૅમિનેટ કરેલ રોટરની કોરમાં તાંબાના સળિયા ખોસી તેને બંને બાજુએથી શૉર્ટ કરવામાં આવે છે. આ મોટરની રચના સરળ અને એનો બાંધો મજબૂત હોય છે. મુશ્કેલીરહિત કાર્ય, ઓછી જાળવણી, સ્વયંચાલિતતા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ માટે ક્ષમતા તેમજ ઓછો ખર્ચ એ આ મોટરના ઉપયોગ સંદર્ભમાં ધ્યાનમાં રાખવા જેવાં પાસાં છે. પરંતુ અહીં ચાલ-નિયંત્રણ અઘરું, વધારે શરૂઆતનો વીજપ્રવાહ અને ઓછો શરૂઆતનો ટૉર્ક હોય છે. આ ગેરફાયદાઓને લીધે આ પ્રકારની મોટર સંકર્ષણ માટે ખાસ ઉપયોગમાં લેવાતી નથી; જોકે ઇલેક્ટ્રૉનિક નિયંત્રણને કારણે અમુક પ્રમાણમાં તેનો ઉપયોગ થતો રહે છે.

(v) રૈખિક પ્રેરણ-મોટર (linear induction motor) : આ મોટર સામાન્ય પ્રેરણ-મોટરના સિદ્ધાંત પર ચાલે છે; પરંતુ આ મોટરમાં સ્ટેટર રૈખિક દિશામાં ગતિ કરે છે. આમાં પ્રણાલિકાગત રોટરના બદલે લાંબો પાટો (reaction rail) બે મુખ્ય પાટાની વચ્ચે ઇન્સ્યુલેટર પર રાખવામાં આવે છે. બંને બાજુ સ્ટેટર કોરમાં બે વાઇન્ડિંગ રાખવામાં આવે છે. એક મુખ્ય વાઇન્ડિંગ છે અને બીજું ‘ઍર ગૅપ’ ઓછો કરવા માટે વપરાય છે. સ્ટેટરને લોકોમોટિવની બોડી સાથે જોડવામાં આવે છે. રિઍક્શન રેલ ઍલ્યુમિનિયમ જેવા અચુંબકીય પદાર્થની બનેલી હોય છે. જ્યારે મુખ્ય વાઇન્ડિંગને ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. (3 Φ a. c.) પુરવઠો આપવામાં આવે ત્યારે ટ્રાવેલિંગ (travelling) પ્રકારનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે, જેની ઝડપ 2pf જેટલી હોય છે. આથી રિઍક્શન પાટામાં વીજપ્રવાહ પ્રેરિત થાય છે. આ પ્રવાહ અને ચુંબકીય ક્ષેત્રને કારણે યાંત્રિક બળ ઉત્પન્ન થાય છે, જેથી વાઇન્ડિંગ (અને મોટરનું બૉડી) આગળની દિશામાં ગતિ કરે છે. આવૃત્તિમાં ફેરફાર કરીને ચાલ ઓછી-વધતી કરી શકાય છે. આમાં કોઈ ફરતા ભાગો નથી તેથી તેનો ખર્ચ ઓછો છે, જાળવણી ઓછી છે અને રચના સરળ છે. પરંતુ રિઍક્શન રેઇલનો ખર્ચ વધારે, ઓછો પાવર ફૅક્ટર અને ઓછી કાર્યદક્ષતા તથા ત્રણ પ્રાવસ્થા કલેક્ટર વ્યવસ્થાનો વધારે ખર્ચ વગેરે તેના ગેરફાયદાઓ છે. આ પ્રકારની મોટરનો ઉપયોગ વર્કશૉપના આંતરિક પરિવહન માટે શન્ટિંગ લોકોમોટિવમાં તથા 200 કિમી. પ્રતિ કલાક જેવી ઉચ્ચ ઝડપ માટે અને મૅગ્નેટિકલી સસ્પેન્ડેડ (magnetically suspended) ટ્રેન માટે થાય છે.

સંકર્ષણ મોટરનું નિયંત્રણ : સંકર્ષણમાં મોટરનું નિયંત્રણ અગત્યનું છે. આમાં મોટરનું કરકસરયુક્ત સ્પર્ટિગ, કાર્યક્ષમ અને અસરકારક ચાલ-નિયંત્રણ, ફરવાની દિશાનું ઝડપી પરિવર્તન, કરકસરકારક અને કાર્યક્ષમ બ્રેકિંગ (braking) વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. આ બધાં કાર્યો માટે ડ્રમ-કન્ટ્રોલર, માસ્ટર કન્ટ્રોલર, મલ્ટિપલ યુનિટ કન્ટ્રોલર વગેરેનો ઉપયોગ થાય છે.

ડી. સી. શ્રેણી માટેનું નિયંત્રણ (d. c. series motor control) :

(i) ચાલ-નિયંત્રણ : ડી. સી. શ્રેણી મોટરના ચાલ-નિયંત્રણમાં ફિલ્ડ-નિયંત્રણ, આર્મેચર વોલ્ટેજ-નિયંત્રણ, શ્રેણી-સમાંતર (series-parallel) નિયંત્રણ અને ઇલેક્ટ્રૉનિક નિયંત્રણ વગેરે રીતો છે. ફિલ્ડ-નિયંત્રણની રીતમાં ફિલ્ડ-ડાઇવર્ટર (diverter) અને ફિલ્ડમાં ટેપિંગ એમ બે રીતોનો સમાવેશ થાય છે. આમાં ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ફેરફાર થવાથી મોટરની ચાલમાં ફેરફાર થાય છે. આર્મેચર વોલ્ટેજ નિયંત્રણની રીતમાં મોટરની શ્રેણીમાં પ્રતિરોધક જોડીને ચાલમાં ફેરફાર મેળવવામાં આવે છે. વિદ્યુત-સંકર્ષણમાં એક કરતાં વધારે શ્રેણી મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આથી ‘સીરીઝ-પૅરેલલ’ નિયંત્રણ અસરકારક રીતે વપરાય છે. જો બે મોટર હોય તો પ્રથમ બંને મોટરને શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. આથી મોટર તેની સામાન્ય (normal) ચાલ કરતાં અડધી ચાલ પર ચાલશે અને ટૉર્ક ચારગણો થશે (જે ઘણું જરૂરી છે). અમુક સમય પછી બંને મોટરને સમાંતર જોડવામાં આવે છે. આથી મોટર તેની સામાન્ય ગતિ પર ફરે છે. ઇલેક્ટ્રૉનિક ચાલ-નિયંત્રણમાં એસ.સી.આર. ચોપર પરિપથનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(ii) પ્રારંભ (starting) : ડી. સી. મોટરને જ્યારે સપ્લાય સાથે જોડવામાં આવે છે ત્યારે તે ઘણો પ્રારંભ વીજપ્રવાહ (starting current) લે છે. આથી આર્મેચર વાઇન્ડિંગને નુકસાન થાય છે. આ પ્રારંભિક વીજપ્રવાહને સીમિત કરવા માટે તેને ચાલુ કરતી વખતે આર્મેચરની શ્રેણીમાં ચલ-પ્રતિરોધ (variable resistance) જોડવામાં આવે છે. મોટર ચાલુ થયા પછી આ પ્રતિરોધને ધીમે ધીમે ઘટાડીને દૂર કરવામાં આવે છે.

ડી. સી. શ્રેણી મોટરનું સ્ટાર્ટિંગ શ્રેણી-સમાંતર જોડાણ કરીને પણ કરવામાં આવે છે. ઉપર જણાવ્યા પ્રમાણે જો બે મોટર હોય તો પ્રથમ બંને મોટરને શ્રેણીમાં જોડી ચલ-પ્રતિરોધક તેની શ્રેણીમાં જોડવામાં આવે છે. વીજપુરવઠો આપી પ્રારંભ પ્રતિરોધ ધીમે ધીમે ઓછો કરવામાં આવે છે. ત્યાર બાદ બંનેની શ્રેણીમાં પ્રતિરોધ જોડી બંનેને સમાંતર જોડવામાં આવે છે. બંને મોટરનો પ્રારંભ પ્રતિરોધ પછી ધીમે ધીમે ઘટાડવામાં આવે છે.

જો ચાર મોટર હોય તો પ્રથમ ચારેય મોટર શ્રેણીમાં, ત્યારબાદ બે મોટર શ્રેણીમાં જોડાણથી બે સમાંતર ગ્રુપ અને છેલ્લે ચારેય મોટર સમાંતર જોડવામાં આવે છે. ‘સીરીઝ-પૅરેલલ’ પ્રકારના પ્રારંભમાં શક્તિનો વ્યય ઓછો થાય છે.

શ્રેણીમાંથી સમાંતર જોડાણમાં સંક્રમણ :

મોટરને શ્રેણીમાંથી સમાંતર જોડવામાં આવે છે ત્યારે તેના સંક્રમણની ત્રણ રીતો છે :

(i) ખુલ્લો પરિપથ-સંક્રમણ

(ii) શન્ટ-સંક્રમણ

(iii) બ્રિજ(bridge)-સંક્રમણ

બ્રેકિંગ (braking) : બ્રેકિંગ માટે ઇલેક્ટ્રિકલ તથા મિકેનિકલ – એમ બંને રીતોનો સંયુક્તપણે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રિકલ પ્રકારના બ્રેકિંગથી ટ્રેનની ઝડપ ઘટાડવામાં આવે છે અને મિકેનિકલ બ્રેક વડે ટ્રેનને નિર્ધારિત જગ્યાએ ઊભી રાખવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિકલ બ્રેકિંગમાં (i) પ્લગિંગ, (ii) પ્રતિરોધક બ્રેકિંગ અને (iii) પુનર્જનનીય (regenerative) બ્રેકિંગનો સમાવેશ થાય છે. પ્લગિંગની રીતને ‘રિવર્સ કરંટ બ્રેકિંગ’ પણ કહે છે. આમાં બ્રેકિંગ દરમિયાન આર્મેચરનાં જોડાણો ઊલટાં કરવામાં આવે છે.

પ્રતિરોધક પ્રકારના બ્રેકિંગમાં આર્મેચરને વીજપુરવઠાથી અલગ કરવામાં આવે છે અને તેને પ્રતિરોધ વડે શૉર્ટ કરવામાં આવે છે. આમ કરવાથી મોટર જનરેટર તરીકે કાર્ય કરે છે અને પેદા થયેલ વિદ્યુત-શક્તિ પ્રતિરોધમાં વપરાય છે.

રિજનરેટિવ બ્રેકિંગમાં મોટરને જનરેટર તરીકે ચલાવવામાં આવે છે. ધીમી પડતી ટ્રેનની ગતિશક્તિનું વિદ્યુતશક્તિમાં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. ઉત્પન્ન થયેલ વિદ્યુતશક્તિ સપ્લાયમાં પાછી મોકલવામાં આવે છે. આથી આ રીત ફાયદાકારક છે.

સંકર્ષણ માટેનો મુખ્ય નિયંત્રક (master traction controller) : માસ્ટર કન્ટ્રોલર દ્વારા સંકર્ષણ-મોટરનું વ્યવસ્થિત ઉપાડવાનું ચાલ-નિયંત્રણ અને ગતિક (dynamic) બ્રેકિંગ વગેરે મેળવવામાં આવે છે. આ ક્રમ ડ્રમ-કન્ટ્રોલર દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. આમાં વિસંવાહિત કરેલ ડ્રમ ઉપર તાંબાની પટ્ટીઓ બેસાડવામાં આવે છે. ડ્રમની ફરતે વિવિધ ફિંગર રાખવામાં આવે છે. જ્યારે ડ્રમને હાથાની મદદથી ગોળ ઘુમાવવામાં આવે છે ત્યારે તાંબાની પટ્ટીઓ ચોક્કસ ફિંગર સાથે જોડાણ કરે છે અને તે દ્વારા કન્ટ્રોલ પ્રતિરોધક આર્મેચર, ફિલ્ડ-વાઇન્ડિંગ વગેરેનાં જોડાણો ક્રમમાં થાય છે.

સંપર્ક હાથો (dead man’s handle) : માસ્ટર કન્ટ્રોલરમાં ખાસ પ્રકારનો હાથો રાખવામાં આવે છે. ટ્રેનને ચાલુ રાખવા આ હાથો દબાવી રાખવો પડે છે. જો ડ્રાઇવર ઝોકે ચડે અને હાથા પરનું દબાણ ઢીલું પડે, તો પરિપથ ખુલ્લો થઈ જાય છે અને ટ્રેન ઊભી રહી જાય છે.

મલ્ટિપલ યુનિટ કન્ટ્રોલ (multiple unit control) : ઉપનગરીય સેવા માટે બે પ્રકારના ડબ્બાઓ હોય છે. એક પ્રકારમાં સંકર્ષણ-મોટર રાખવામાં આવે છે. આ ડબ્બાને મોટર-કોચ કહે છે, જ્યારે બીજા પ્રકારના ડબ્બાને ટ્રેઇલર(trailer)-કોચ કહે છે. ટ્રેનમાં મોટર-કોચ અને ટ્રેઇલર-કોચની સંખ્યા ટ્રાફિક પર આધારિત છે. હવે એક ટ્રેનમાં એકથી વધારે મોટર-કોચ હોય છે અને દરેકમાં 2થી 4 સંકર્ષણ-મોટર હોય છે. બધી મોટરો એકસાથે ઑપરેટ થવી જોઈએ અને તે દરેકનું નિયંત્રણ એકસાથે થવું જોઈએ. આને મલ્ટિપલ યુનિટ કન્ટ્રોલ કહે છે.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવ : વિદ્યુત-સંકર્ષણમાં વપરાતાં લોકોમોટિવને બે વિભાગમાં વહેંચવામાં આવે છે :

(i) ઇલેક્ટ્રિક પાવરની વ્યવસ્થા લોકોમોટિવમાં હોય (self contained); (ii) ઇલેક્ટ્રિક પાવર બહારથી મેળવવામાં આવતો હોય.

(i) સેલ્ફ ક્ધટેઇન્ડ લોકોમોટિવ : આમાં બૅટરીથી ચાલતાં લોકોમોટિવ અને ડીઝલ ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવનો સમાવેશ થાય છે. બૅટરીથી ચાલતાં લોકોમોટિવ પાટાની ચકાસણી તથા શન્ટિંગ માટે જ વપરાય છે.

ડીઝલ ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવમાં ડીઝલથી ચાલતાં એન્જિન હોય છે, જેની સાથે ડી. સી. જનરેટર જોડવામાં આવે છે. આ જનરેટર ડી. સી. પાવર ઉત્પન્ન કરે છે. આ પાવરથી ડી. સી. સીરીઝ મોટરને ફેરવવામાં આવે છે.

(ii) બહારથી વીજશક્તિ (પાવર) મેળવતાં લોકોમોટિવ :

વર્ગીકરણ : બહારથી વીજશક્તિ મેળવતાં લોકોમોટિવનું વર્ગીકરણ વિવિધ મુદ્દાઓને આધારે કરવામાં આવે છે : (1) સેવાના પ્રકારના આધારે : પૅસેન્જર-સેવા, માલ-પરિવહન સેવા, શન્ટિંગ. આ સેવા પ્રમાણે લોકોમોટિવની રચના કરવામાં આવે છે.

(2). પાટાના ગેજના આધારે : બ્રૉડગેજ (broad gauge), મીટર-ગેજ અને નૅરોગેજ.

(3) ઉપયોગ કરેલ મોટરના આધારે : ડી. સી. સીરીઝ, એ. સી. સીરીઝ, ત્રણ પ્રાવસ્થા પ્રેરણ-મોટર પ્રકાર.

(4) વીજપુરવઠાના આધારે ડી. સી., એ. સી., એ. સી./ડી. સી. લોકોમોટિવ.

લોકોમોટિવની ઓળખાણ (identification) : ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવને ઓળખવા માટે વિવિધ અક્ષરોના સમૂહનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(i) પ્રથમ અક્ષર ગેજનો પ્રકાર દર્શાવે છે :

        W = બ્રૉડગેજ

        Y = મીટરગેજ

(ii) બીજો અક્ષર સપ્લાયનો પ્રકાર દર્શાવે છે :

        A = એ. સી. સપ્લાય

        C = ડી. સી. સપ્લાય

(iii) ત્રીજો અક્ષર સેવાનો પ્રકાર દર્શાવે છે :

        U = પૅસેન્જર-સેવા

        G = ગુડ્ઝ-સેવા

        M = સંયુક્ત પ્રકારની સેવા

(iv) ચોથો અક્ષર ચોક્કસ ડિઝાઇન દર્શાવે છે : જેમ કે, 1, 2, 3. એ રીતે ભારતીય રેલવેમાં નીચે પ્રમાણેનાં લોકોમોટિવ છે :

        (i) WAM 1, WAM 2, WAM 3

        (ii) WAG 1, WAG 2, WAG 3

        (iii) WAU 1, WAU 2, WAU 3, WAV 1, YAV 1

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવના પ્રકારો : લોકોમોટિવ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા વીજપુરવઠાના પ્રકાર પ્રમાણે તેના પ્રકારો નીચે મુજબ છે :

(i) ડી. સી. લોકોમોટિવ

(ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. લોકોમોટિવ

(iii) ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. લોકોમોટિવ

(iv) એ. સી./ડી. સી. મિશ્ર (composite) લોકોમોટિવ.

(i) ડી. સી. લોકોમોટિવ : આ લોકોમોટિવ ડી. સી. પાવર મેળવે છે. મોટર ડી. સી. સીરીઝ પ્રકારની હોય છે. ઓછા વોલ્ટેજ પ્રકારમાં વૉલ્ટેજ 600થી 750 વોલ્ટ હોય છે, જ્યારે વધારે વોલ્ટેજ પ્રકારમાં 1500 વોલ્ટ 3000 વોલ્ટ ડી. સી. હોય છે. ઓછા વોલ્ટેજ માટે કરંટ વાહક પાટા પદ્ધતિથી મેળવવામાં આવે છે. વધારે વોલ્ટેજમાં શિરોપરિ કૅટેનરી પદ્ધતિથી કરંટ મેળવવામાં આવે છે. શરૂઆત અને ગતિનિયંત્રણ માટે ફ્લાય વ્હીલ બૂસ્ટર સેટ(fly wheel booster set)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જ્યારે પાવર મળતો અટકે છે (ક્ષણિક) ત્યારે બૂસ્ટર સેટ જનરેટર તરીકે કામ કરે છે. આ પ્રકારના લોકોમોટિવનો ઉપયોગ ઉપનગરીય સેવા માટે વધારે થાય છે.

(ii) એક પ્રાવસ્થા એ. સી. લોકોમોટિવ : આ પ્રકારના લોકોમોટિવમાં એ. સી. પાવરનો ઉપયોગ ત્રણ પ્રકારે થાય છે :

(1) એ. સી. સીરીઝ મોટરને ચલાવવામાં; (2) એ. સી.નું ડી. સી.માં રૂપાંતર કરીને ડી. સી. સીરીઝ મોટર ચલાવવામાં; (3) એ. સી.થી એક પ્રાવસ્થા સમક્રમિક (synchronous) મોટર ચલાવીને તેને ડી. સી. જનરેટર સાથે જોડીને ડી. સી. ઉત્પન્ન કરીને ડી. સી.થી ડી. સી. સીરીઝ મોટર ચલાવવામાં.

પ્રથમ પ્રકારનું લોકોમોટિવ વધારે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઑપરેટિંગ વોલ્ટેજ 15 કે.વી.થી 25 કે.વી. 25 હર્ટ્ઝ અથવા 16 2/3 હર્ટ્ઝની આવૃત્તિએ હોય છે.

આ લોકોમોટિવમાં પાવર ઉચ્ચ વોલ્ટેજે આવતો હોવાથી વાહકનું ખર્ચ ઓછું આવે છે. એ. સી. સીરીઝ મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, આથી ચાલ-નિયંત્રણ પણ સારું મળે છે.

(iii) ત્રણ પ્રાવસ્થા એ. સી. લોકોમોટિવ : આમાં ત્રણ પ્રાવસ્થા પ્રેરણ મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ઑપરેટિંગ વોલ્ટેજ 3300થી 3600 વોલ્ટ છે; જ્યારે આવૃત્તિ 16B હર્ટ્ઝ છે. ત્રણ ફેઇઝ વીજપુરવઠો બે-શિરોપરિ કૅટેનરી અને એક-વાહક પાટાથી મેળવવામાં આવે છે. ત્રણ પ્રાવસ્થા ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મોટર સસ્તી છે અને તે મજબૂત તથા તેમાં ઓછી જાળવણી હોય છે. રિજનરેટિવ બ્રેકિંગનો ઉપયોગ થઈ શકે છે; પરંતુ સ્ટાર્ટિગ ટૉર્ક ઓછો હોય છે અને ચાલ-નિયંત્રણ મુશ્કેલ હોય છે.

(iv) એ. સી. અને ડી. સી. મિશ્ર લોકોમોટિવ : એ. સી. અને ડી. સી. બંનેના ફાયદાઓ મેળવવા માટે આ પ્રકારના લોકોમોટિવ વધારે ઉપયોગમાં લેવાય છે. શિરોપરિ લાઇનમાંથી એક પ્રાવસ્થા એ. સી. સપ્લાય 25 કે. વી. વૉલ્ટેજ 50 હર્ટ્ઝ આવૃત્તિ પર લેવામાં આવે છે. ટ્રાન્સફૉર્મરની મદદથી વોલ્ટેજ-સ્ટેપ-ડાઉન કરી દિશાપરિવર્તક-(rectifier)ની મદદથી ડી. સી.માં રૂપાંતર કરવામાં આવે છે. આ ડી. સી. વડે ડી. સી. સીરીઝ મોટર ચલાવવામાં આવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવમાં વપરાતાં ઉપસાધનો : ઇલેક્ટ્રિક લોકોમોટિવમાં નીચે દર્શાવેલ ઉપસાધનોના ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

1. મોટર-જનરેટર સેટ : ડબ્બાની પ્રકાશવ્યવસ્થા તથા નિયંત્રણનાં સાધનોના સપ્લાય માટે.

2. બૅટરી : ઍર બ્લાસ્ટ સરકિટ બ્રેકર (air blast circuit breaker) તથા રક્ષણાત્મક પરિપથ માટે.

3. એર કૉમ્પ્રેસર (air compressor) : એર બ્રેક (air brake) પ્રણાલી, વિન્ડ સ્ક્રીન (wind screen), વાઇપર (wiper), ઍર બ્લો હૉર્ન (air blow horn), પેન્ટોગ્રાફ ઉપર-નીચે કરવા ટ્રાન્સફૉર્મરના ટેપિંગમાં ફેરફાર કરવાની સંયંત્ર રચના ચલાવવા.

4. એક્ઝૉસ્ટર (exhauster) : આ એ. સી.થી ચાલતું રેસિપ્રોકેટિંગ (reciprocating) પ્રકારનું સાધન છે. વૅક્યુમ બ્રેક (vacuum brake) પ્રણાલીમાં વૅક્યુમ ઉત્પન્ન કરવા માટે તે વપરાય છે. એક લોકોમોટિવમાં બે એક્ઝૉસ્ટર વપરાય છે.

5. બ્લોઅર (blower) : સંકર્ષણ-મોટરને ઠંડી પાડવા.

6. રક્ષણાત્મક સાધનો : રીલે, સરકિટ બ્રેકર.

7. રેડિયેટર (radiator) : પંખા અને પંપ. ટ્રાન્સફૉર્મરના કૂલિંગ અને ઑઇલના પરિભ્રમણ માટે.

8. પેન્ટોગ્રાફ ચલાવવાની સંરચના : આમાં દબાણ કરેલ હવા, સોલેનોઇડ વાલ્વ, સ્વિચ-ગિયર સ્પ્રિંગ વગેરે હોય છે.

યાંત્રિક પાવરનું પ્રેષણ (crand mission) : સંકર્ષણ-મોટર દ્વારા ઉત્પન્ન થતો પાવર ડ્રાઇવિંગ પૈડા સુધી પહોંચાડવાની વિવિધ રીતો છે.

(ક) ગિયર વગરના ડ્રાઇવ : (i) સીધો ડ્રાઇવ, જેમાં મોટરનું આર્મેચર ડ્રાઇવિંગ પૈડાની ધરી સાથે સીધું જોડવામાં આવે છે.

(ii) સીધો ક્વિલ (quill) ડ્રાઇવ, જેમાં ‘ક્વિલ’ તરીકે ઓળખાતી પોલી ધરીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. મોટરનું આર્મેચર ક્વિલ પર રાખવામાં આવે છે.

(ખ) ગિયરવાળો ડ્રાઇવ : (i) નોઝ સસ્પેન્શન ડ્રાઇવ : ઉપનગરીય સેવામાં લેવાય છે. સ્પ્રિંગની મદદથી મોટરને ડ્રાઇવિંગ ધરી અને લોકોમોટિવની સાથે ટેકવવામાં આવે છે. મોટરને ગિયર દ્વારા ડ્રાઇવિંગ એક્સલ સાથે જોડવામાં આવે છે.

(ii) ગિયર ક્વિલ ડ્રાઇવ : આમાં ડ્રાઇવિંગ એક્સલ અને ગિયર ક્વિલની ઉપર રાખવામાં આવે છે.

(iii) પૂર્ણ રીતે ટાંગેલો (suspended) ડ્રાઇવ : આમાં મોટરને લોકોમોટિવથી પૂર્ણ રીતે ટાંગવામાં આવે છે.

આધુનિક વિદ્યુત–સંકર્ષણ : આધુનિક વિદ્યુત-સંકર્ષણ પ્રણાલીમાં ઑપરેશનનું ઑપ્ટિમાઇઝેશન (optimization) તથા શક્તિનું અવિનાશિતા (conservation) તરફ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરવામાં આવે છે. આ ઉપરાંત ઝડપમાં વધારો, ઑટોમેટિક સિગ્નલિંગ, ટ્રેક પ્રણાલીનું કમ્પ્યૂટરીકરણ, મોટરનું ઇલેક્ટ્રૉનિક નિયંત્રણ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

ચુંબકીય લેવિટેશન (levitation) : ‘લેવિટેશન’ એટલે હવામાં તરવું. આધુનિક ઉચ્ચ ઝડપી ટ્રેનમાં ચુંબકીય લેવિટેશન સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ટ્રેનની નીચે શક્તિશાળી વીજચુંબક રાખવામાં આવે છે. ચુંબકને પ્રવાહી હીલિયમની મદદથી 4° k તાપમાને રાખવામાં આવે છે. આ વીજચુંબક પાટામાં કરંટને પ્રેરિત કરે છે. આ કરંટને લીધે ઊર્ધ્વ દિશામાં બળ પેદા થાય છે, જે ટ્રેનને પાટાથી અધ્ધર રાખે છે. રૈખિક પ્રેરણ-મોટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

કેટલીક ઉચ્ચ ઝડપી ટ્રેન : જાપાનની બુલેટ (bullet) ટ્રેન 1964માં શરૂ કરવામાં આવી. તેની સરેરાશ ઝડપ 210 કિમી. પ્રતિ કલાક છે. પ્રણાલિકાગત ટ્રેન કરતાં તેનો બાંધકામ ખર્ચ 6 ગણો છે.

ફ્રાન્સની ઉચ્ચ ઝડપી ટ્રેન 325 કિમી. પ્રતિ કલાકની ઝડપે દોડે છે.

જર્મનીની ઉચ્ચ ઝડપી ટ્રેન 405 કિમી. પ્રતિ કલાકની ઝડપે દોડે છે.

500 કિમી. પ્રતિ કલાકથી વધારે ઝડપી ટ્રેનનાં પરીક્ષણો ચાલે છે.

રમેશ પ. અજવાળિયા