Провода контактной сети
Общественный транспорт на электрической тяге появился более 130 лет назад, сегодня на фоне экологических проблем он получил максимальное распространение. Трамваи, троллейбусы, пригородные поезда и железнодорожные локомотивы комплектуются сегодня мощными электродвигателями. Электроэнергия для их питания подается с тяговых подстанций по контактной сети. Ее основой являются провода, осуществляющие контакт с токоприемником в процессе токосъема. Сегодня существуют провода контактной сети
, состоящие из одного или двух проводов. Двойные провода используют для улучшения качества токосъема при силе тока более 1000А.
Особенности провода контактной сети
К проводам, используемым при создании контактных сетей, предъявляется ряд требований. Основными среди них являются:
- высокая износоустойчивость;
- прочность;
- высокое качество токосъема;
- гладка поверхность контакта;
- небольшая парусность.
Всем этим требованиям отвечает провод контактный марки МФ, аббревиатура которого расшифровывается как «медный фасонный». Свое название он получил из-за оригинальной формы сечения, напоминающей восьмерку. Образовалась она путем появления в медном проводе двух желобов, используемых для надежной фиксации подвесной арматуры. Получают такие проводаконтактной сети путем холодного проката медной проволоки. Там, где предъявляют особые требования к износоустойчивости провода, используют биметаллический провод. Он имеет высокопрочный стальной сердечник, покрытый медным слоем. Для снижения парусности контактной сети используют провод с овальным сечением, обеспечивающий хорошее качество токосъема.
Контактные провода на железной дороге
Железная дорога сегодня является основным потребителем контактного провода. Наиболее часто применяется провод с сечением в 100, 120 и 150 кв.мм, его используют на перегонах и главных путях железнодорожных станций. На линиях, электрифицированных постоянных током, применяется провод марки М-95 и М-120. На линиях переменного тока используют биметаллические тросы, свитые из биметаллических проволок. Их преимуществом является высокая прочность, износоустойчивость, устойчивость к коррозии. Применяют контактный проводна железной дороге и с сечением в 70 кв.мм, им комплектуют пути, на которых работают маневровые локомотивы. За рубежом разнообразие провода контактных сетей железных дорог еще шире, сечение используемого провода варьируется от 65 до 194 кв.мм.
Материалом для контактного провода является электролитическая медь, в ряде стран используют бронзу. Бронзовый сплав с добавлением кадмия усиливает качество токосъема, позволяет использовать более высокие напряжения. Его износоустойчивость в два раза выше, чем у медного провода, но высокая стоимость ограничивает сферу применения такого контактного провода.
Троллейбусные контактные провода
Контактная сеть троллейбуса является наиболее сложной, ее особенностью является наличие двух проводов. Каждый контактный полюс троллейбуса
имеет свою полярность, поэтому их тщательно защищают от возможного сближения. Кроме этого контактная сеть комплектуется стрелками, системами пересечения разных троллейбусных линий. Провод имеет классическую фасонную форму и производится из твердотянутой медной проволоки. На основных магистралях используется провод с сечением 85 кв.мм, для редко используемых и запасных путей применяется провод сечением в 65 кв.мм. Допускается применение биметаллического провода, имеющего стальную рабочую поверхность.
Немного общих цифр
Компоновка электропоезда ЭВС1 для системы постоянного тока (кликабельно)
- Головной моторный (SR B) — в этом вагоне располагается кабина управления, тяговый преобразователь и четыре тяговых двигателя
- Промежуточный прицепной (DR T) — здесь расположены два токоприемника постоянного тока и быстродействующий выключатель, для защиты силовых цепей от перегрузки
- Промежуточный прицепной, на ЭВС1 имеющий обозначение MW T. На двухсистемном ЭВС2 в этом вагоне расположен тяговый трансформатор, главный выключатель и токоприемник переменного тока, и тогда этот вагон обозначается TR T — «трансформаторный»
- Промежуточный моторный (SR T) — здесь «едет» тяговый преобразователь, питающий четыре двигателя
- Промежуточный прицепной (BAT R) — в этом вагоне расположены аккумуляторная батарея и преобразователи собственных нужд, вырабатывающие напряжение 110 В постоянного тока, для питания цепей управления и трехфазное напряжение переменного тока 440 В, 60 Гц, для питания вспомогательных машин. В этом вагоне также расположены и тормозные резисторы.
Компоновка двухсистемного электропоезда ЭВС2 (кликабельно)2
От линии соприкосновения до контактной сети
Упрощенная контактная линия 25 кВ типа «троллейбус».
Воздушная электрическая тяга называется контактной линией, если она имеет только один или два контактных провода (ПК). Контактная цепь (от латинского catena , цепь) состоит из одного или двух контактных проводов, подвешенных маятниками на одном или двух поддерживающих тросах.
Регулярность расстояния между контактным проводом и рельсом
Для токосъемников на высоких скоростях требуется контактный провод, имеющий определенную стрелку между двумя последовательными многоточиями (осциллографом). Неровности могут привести к нарушениям в сборе электрической энергии, что приведет к заметной деградации материала (износостойкая полоса и контактный провод).
Некоторые линии оснащены упрощенными контактными цепями (например, линия Бур-Сен-Морис – Альбервиль ), скорость на участках линии, оборудованных такими цепными цепями, составляет менее 120 км / ч . На сортировочных станциях и депо, где скорость всегда снижена, питание поездов также обеспечивается контактной линией, состоящей из одного или двух проводов.
Несущий кабель
Из-за своего веса нить, натянутая между двумя точками, не может следовать по прямой. Он следует по кривой, называемой стрелкой или цепочкой (в форме гиперболического косинуса ).
Решение состоит в подвешивании контактного провода с продольной канавкой наверху к несущему тросу с помощью маятников переменной длины по тому же принципу, что и подвесные мосты. Узел натягивается натяжными устройствами, снабженными противовесами, которые создают сбалансированное сцепление с двумя тросами и поддерживают постоянное механическое натяжение в определенном температурном диапазоне (полностью регулируемая цепная цепь). Этот узел между двумя противовесами называется оборудованием.
Варианты
Двухпроводная линия
Железная дорога Юнгфрау
Как правило, возврат тока осуществляется по железнодорожным путям. Рельсы должны быть подключены к совершенному заземлению, при нулевой вольт потенциала . Действительно, весь каркас поезда (или метро, или трамвая) является металлическим и также полностью заземлен, в случае замыкания на землю пользователь может получить удар током, прикоснувшись к этому каркасу. Следовательно, электрическое сопротивление должно быть очень низким (несколько Ом). В очень каменистых почвах ( например, в Массиве де Мор ) земляные поля очень глубокие (минимум 4 метра).
В троллейбусах для возврата тока используется вторая линия, возврат по земле невозможен. Двойная контактная линия также использовалась на некоторых железнодорожных путях, например, на трамвае от Бреста до Конке , так что нет тягового обратного тока в рельсах из-за близости кабеля, трансатлантического телеграфа .
Использование трехфазного тока требует использования нескольких контактных проводов. Например, на железной дороге Юнгфрау или зубчатой железной дороге Ла-Рун используются воздушные контактные провода для двух фаз и рельсы для третьей фазы, заземление.
Использовалась двухпроводная система постоянного тока с напряжениями 1200 В и 2400 В со средней точкой на рельсе, каждый провод находился на + 600 или + 1200 В и – 600 или – 1200 В , что позволяло иметь изоляцию. для половины напряжения, позволяя при этом сильный ток без потери слишком большого напряжения в сети, благодаря ограниченным токам, возникающим в контактных проводах. Эти системы использовались на трамвае из Гренобля в Чапарельян (при напряжении 1200 В ) и на железной дороге Муре (при напряжении 2400 В ).
Наклонная контактная сеть или тип “Миди”
Наклонная цепь, типичная для Compagnie du Midi в Лубаресе .
Наклонная контактная сеть – особый случай. Возвратных рычагов не существует: только натяжение контактного троса, а также разумное расположение точек крепления опорного троса позволяют контактному проводу следовать по оси рельсового пути. Именно в кривых эта цепная цепь принимает свой самый необычный вид, потому что ее ось тогда близка к горизонтали, в то время как другие цепные линии остаются вертикальными.
Он также известен как контактная сеть Westinghouse , названная в честь компании, разработавшей эту технику в Соединенных Штатах. Во Франции ее чаще всего называют «миди» контактной цепью, потому что она использовалась в сети Compagnie des Chemins de fer du Midi для питания 1500 В постоянного тока. Он также находится на линии Медок , соединяющей Равези с Сулак-сюр-Мер, Ле-Вердон и Ла-Пуэнт-де-Грав, Фактюр – Аркашон, Бордо – Андай и Безье – Нойсарг.
Контактная сеть
В зависимости от напряжения питания и количества подводимой тяговой энергии контактные сети могут включать в себя систему с четырьмя кабелями, геометрия которых еще более сложна в производстве и обслуживании. Этот тип контактной сети обычно состоит из двух контактных проводов, подвешенных на расстоянии, равном вспомогательному несущему тросу, который подвешен маятниками переменной длины к основному несущему тросу. На этом типе контактной сети только контактные провода поддерживаются с постоянным механическим натяжением (регуляризованным). Этот тип цепной связи называется «составной цепной линией» или составной . Этот тип контактной сети используется в большинстве случаев электрификации на 1500 В во Франции, а также в Бельгии на 3000 В.
Упрощенная контактная сеть «троллейбус» на 25 кВ.
Чтобы электрифицировать более экономичным способом, так называемая контактная сеть “троллейбус” без упорядоченного контактного провода была испытана на линиях с максимальной скоростью, не превышающей 120 км / ч , как на Большом поясе, между Валентоном и Бобиньи, Плезир-Гриньон – Эпона-Мезьер и другие альпийские трассы. Этот тип контактной сети повсеместно встречается во дворах .
Мощность и питание электролокомотива
Работает электровоз от электроэнергии, которая подаётся от подстанций через контактную сеть. Питание его происходит через постоянный или переменный ток. Также существует комбинированное питание. Электрические машины серии ВЛ-8, ВЛ-10 и ЧС-2, ЧС-7 питаются постоянным током.
Напряжение контактной сети постоянного напряжения составляет 3500 вольт, раньше было 3000 вольт, а напряжение сети переменного однофазного напряжения составляет 20-25 киловольт.
Получает электромашина энергию через пантограф (токоприёмник) – это деталь, которая находиться на крыше электролокомотива и принимает электричество с контактной сети. Так как расстояние между проводом и крышей локомотива постоянно меняется из-за различных факторов, пантограф также выполняет функцию амортизации – опускаясь то вниз или поднимаясь вверх. Пантограф электровоза поддерживается пневмосистемой – давлением воздуха.
Затем электроэнергия от пантографа проходит через сопротивления, дальше через контактора, находящиеся в электрической камере и подаётся к тяговым электродвигателям локомотива. Не использованная энергия отдаётся обратно через рельсы на подстанцию.
На электровозе серии ВЛ-8 или Вл-10 установлено 8 тяговых электродвигателей, которые находятся на его осях и через зубчатые передачи редукторов передают крутящий момент на колёсные пары. Каждый электродвигатель охлаждается принудительно воздухом от мотор-вентилятора.
Сила тяги электрической машины, естественно, зависит от суммарной мощности тяговых электродвигателей. Полная мощность локомотива ВЛ-8 или ВЛ-10 порядка 3700 киловатт, около 5000 лошадиных сил. Есть электровозы и большей мощности, например, один из самых мощных мира является ВЛ-85, который работает на Транс-Сибирской магистрали. Мощность его составляет около 9400 кВт. Такая мощность электролокомотива обусловлена прежде всего из-за работы его на участках сложного профиля пути.
Контактная стена
Трение дужки о контактный провод создает механическую волну, которая распространяется по обе стороны от точки контакта. Для нормального натяжения контактного провода эта волна распространяется со скоростью менее 500 км / ч . Если TGV достигает этой скорости, пантограф догоняет волну – это явление Маха , иногда называемое цепной стенкой . Это может привести к разрыву воздушных линий и разрушению пантографа. Это одна из причин ограничения скорости движения поездов типа TGV. Чтобы избежать этого явления, необходимо увеличить натяжение проволоки, что увеличивает скорость распространения волны. Это создает проблему механического сопротивления контактной сети. Необходимо найти компромисс между хорошей механической прочностью контактной сети и ее хорошей электропроводностью – чтобы ограничить потери из-за эффекта Джоуля .
В дополнение к механическому напряжению, оказываемому на контактную сеть, увеличение скорости волны было получено (в процессе работы) за счет усиления жесткости опор контактной сети и блокировки пантографа на постоянной высоте (5,08 м на французском LGV). ). Амплитуда этой волны также снижается за счет регулировки частот колебаний опор так, чтобы они поглощали эту волну. Эти модификации позволили превысить скорость 270 км / ч и управлять линиями на очень высокой скорости от 300 до 320 км / ч .
Тормозные системы электропоезда
Рассмотрим общие черты тормозов. Электропоезд оснащен несколькими тормозными системами:
- Пневматический тормоз непрямого действия (автоматический тормоз)
- Электропневматический тормоз непрямого действия
- Электродинамический рекуперативно-реостатный тормоз (4 вагона из 10)
- Стояночный тормоз с пружинными энергоаккумуляторами (СПТ)
В штатном режиме использование этих тормозных систем выполняется системой управления. В соответствии с состоянием органом управления на пульте машиниста, задания, формируемое подсистемой АУДиТ — Автоматическое Управление Движением и Торможением, а так же подсистемой автоведения, происходит выбор рабочей тормозной системы и уровень тормозного усилия ей обеспечиваемый.
Управление движением, в том числе и торможением, обеспечивается тремя рукоятками на пульте машиниста. При этом различают несколько режимов регулирования скорости:
- Автоведение — управление поездом без вмешательства машиниста
- Поддержание заданной скорости — машинист задает требуемую скорость задатчиком скорости (рукоятка 1 на рисунке ниже), ограничивая мощность привода в тяговом режиме задатчиком силы тяги (рукоятка 3). Разгон, при полной тяговой мощности автоматически происходит с ускорением не более 0,5 м/с2. Тормоза задействуются автоматически, при превышении текущей скорости над заданной, обеспечивая торможение с ускорением -0,5 м/с2. Таким образом, в этом режиме поезд управляется одной единственной рукояткой задатчика скорости, а переход из тяги в торможение выполняется плавно и без участия машиниста.
- Режим ручного торможения. Машинист задает тормозное ускорение тормозным контроллером под правой рукой (рукоятка 4), система управления поездом поддерживает это ускорение на заданном уровне. При этом режим тяги отключается, и повторное включение тяги, после ручного торможения, возможно только при полном отпуске тормозов и перевода рукоятки задатчика тяги в положение «0» (так называемое квитирование)
Кабина электропоезда «Сапсан» 1 — задатчик скорости; 2 — дисплейный модуль устройства безопасности КЛУБ-У; 3 — задатчик силы тяги; 4 — тормозной контроллер (задатчик тормозного ускорения); 5 — реверсивный переключатель; 6 — дисплей интерфейса «человек-машина»; 7 — тормозной дисплей.
В любом из перечисленных режимов управления, система управления тормозами руководствуется, прежде всего, величиной заданного ускорения, которое, в ручном режиме, в зависимости от положения рукоятки контроллера и скорости поезда определяется по следующим кривым
Кривые заданного тормозного ускорения
Для обеспечения заданного ускорения приводятся в действие тормоза, причем приоритетным рабочим тормозом является электродинамический рекуперативный тормоз (ЭДТ) на моторных вагонах.
Естественно и логично отдавать приоритет ЭДТ, так как 40% вагонов поезда являются моторными, при этом ЭДТ обеспечивает довольно существенное тормозное усилие. О мощности ЭДТ на «Сапсане» можно судить по его тормозной характеристике
Тормозные характеристики электропоезда в режиме ЭДТ
В режиме рекуперативного торможения, на скорости 250 км/ч, ЭДТ обеспечивает поезду тормозное ускорение -0,18 м/с2, при меньших скоростях его эффективность повышается до -0,5 м/с2.
При недостаточной эффективности ЭДТ, приводятся в действие пневматические (ПТ) или электропневматические (ЭПТ) тормоза на прицепных вагонах — моторные продолжают использовать ЭДТ. При этом тормозное усилие регулируется таким образом, чтобы, опять таки, поддерживать заданное ускорение. При превышении ускорения над заданным значением, прежде всего отпускаются пневматические тормоза. Система стремится, таким образом, максимально использовать возможности электрического тормоза.
При скорости ниже 3 км/ч, выполняется замещение электродинамического тормоза пневматическим. При снижении эффективности ЭДТ на каком либо из моторных вагонов, конкретно на этом вагоне выполняется замещение ЭДТ на ПТ/ЭПТ.
Механическая часть
Общий вид тележки моторного вагона (кликабельно)1 — рама тележки; 2 — клещевой механизм дискового тормоза; 3 — рессорное подвешивание 1-й тупени; 4 — пневморессора 2-й ступени; 5 — гаситель поперечных колебаний; 6 — демпфер виляния; 7 — тяговый электродвигатель (ТЭД); 8 — опора пружины качания; 9 — форсунка песочницы; 10 — путеочиститель (только на головных вагонах); 11 — зубчатая муфта поперечной компенсации; 12 — тяговый редуктор; 13 — колесная пара; 14 — буксовый узел; 15 — гаситель вертикальных колебаний 1-й ступени; 16 — гаситель вертикальных колебаний 2-й ступени;Общий вид тележки прицепного вагона (кликабельно)1 — рама тележки; 2 — клещевой механизм; 3 — рессорное подвешивание 1-й ступени; 4 — пневморессора 2-й ступени; 5 — гаситель поперечных колебаний; 6 — демпфер виляния; 7 — опора пружины качания; 8 — колесная пара; 9 — букса колесной пары; 10 — гаситель вертикальных колебаний 1-й ступени; 11 — гаситель вертикальных колебаний 2-й ступени.
Розетки в плацкартных вагонах поездов
Розетки в новых плацкартных вагонах бывают всегда, а вот в старых после капитального ремонта могут найтись через стенку на соседнем нижнем месте, но могут и не найтись вовсе В таком случае, зарядить свои гаджеты можно будет только у проводника.
В большинстве плацкартных вагонов места с розетками это:
- второе «купе» (нижние 5, 7 верхние 6, 8)
- восьмое «купе» (нижние 29, 31 верхние 30, 32)
- боковые нижнее 49 / верхнее 50 (в старых вагонах может найтись на соседних нижн 51 / верх 52)
- боковые нижнее 41 / верхнее 42 (в старых вагонах может найтись на соседнем нижн 39 / верх 40)
Схема расположения розеток в плацкартном вагонеРозетка у туалета в фирменном плацкарте
Из-за малого количества розеток, удлинитель так же очень рекомендован.
Розетка на местах 41/42
Если плацкартный вагон фирменный, то розетки на боковых местах будут точно, так же будут дополнительные розетки у туалетов (в фирменных плацкартах туалеты сдвоены и находятся в дальнем конце вагона), и в каждом «купе» так же будет по одной розетке.
