Контактные подвески. Сопряжения анкерных участков. Фиксаторы

Контактные подвески должны обеспечивать необходимое качество токосъема движущимся э.п.с. при заданных эксплуатационных условиях. Определяющими для выбора конструкции и параметров контактной подвески являются наибольшие скорости движения э.п.с. на данной линии, значения длительного тока электровозов, число одновременно поднятых (рабочих) токоприемников на каждом локомотиве, а также климатические условия района - диапазон температур окружающего воздуха, йаиболыная скорость ветра, вероятность гололеда.

При низком уровне скоростей движения (не выше 75 км/ч) удовлетворительное качество токосъема обеспечивает простая контактная подвеска, состоящая из одного контактного провода, подвешенного к поддерживающим устройствам опор, установленных одна от другой на определенных расстояниях, называемых длинами пролетов. Самым «узким» местом такой подвески является опорная точка, где контактный провод, располагающийся в каждом пролете примерно по параболе, имеет резкий изгиб в вертикальной плоскости. Чем угол « (рис. 21, а) меньше, тем больше динамические силы, возникающие в контакте между проводом и полозом проходящего токоприемника, т. е. тем хуже токосъем. В результате здесь может появиться усиленный из.- ос контактного провода, а интенсивное искренне при нар\шепни контакта стать причиной помех радиоприему, в том числе локомотивной СВЯЗИ.

Рис 21. Положение, провода простой контактной подвески при однократном (а) и двукратном (б) подвешивании его в опорных точках

Угол а можно сделать бо тыне, увеличив натяжение контактного провода п -уменьшив длины пролетов 1 (и то и другое уменьшает стрелу провеса 1 - разницу в высоте провода у опор и в середине пролета).

По условиям токосъема, а также исходя из допустимых механических напряжений в проводе у опорной точки, которые складываются здесь из напряжении растяжения и изгиба, при рассмотрение я выполнении подвески длины цролетов нельзя принимать более 45 м.

Уменьшение изгиба контактного провода и увеличение длин пролетов достигаются двукратным подвешиванием провода у каждой опоры посредством оттяжных тросов (рис. 21,6). В таком виде простая подвеска нашла у нас некоторое применение на второстепенных путях станций, в частности на подъездных путях депо.

На магистральных железных дорогах в основном применяются цепные контактные подвески, которые имеют серьезные преимущества перед простыми в отношении статических и динамических свойств.

Одинарная цепная контактная подвеска состоит из несущего троса, подвешенного к поддерживающим устройствам, например к консолям (рис. 22), и одного или двух контактных проводов, присоединенных к нижним концам струн, установленных через определенные интервалы на несущем тросе.

Несущий трос располагается со значительном стрелой провеса, определяемом большей длиной пролета (60-70 м) и бою -той нагрузкой от массы самого троса и подвешенного к не'-у контактного провоза. Несмотря на это, благодаря частой установке струн (через 7 - 9 м) контактный провод можно расположить с любой стрелой провеса, в том числе п беспровесно. При этом, однако, незначительные стрелы провеса провода, практически не влияющие на качестве токосъема, всегда будут

иметь место в каждом межструновом пролете, т. е. на участке между двумя соседними струнами.

Статической характеристикой контактной подвески является ее эластичность - подъем контактного провода под действием приложенной к нему и направленной вертикально вверх единичной силы (например, если при приложении силы 1 кгс провод поднялся на 6 мм, то эластичность равна 6 мм/кгс).

Эластичность контактной подвески в разных частях пролета обычно неодинакова (в середине пролета больше, чем у опор). Чем она стабильнее, тем подвеска обеспечивает лучший токосъем. Выравнивание эластичности в пролете одинарной цепной подвески достигается ее увеличением з опорной зоне путем установки рессорной струны. Рессорная струна состоит из рессорного провода длиной 10-14 м, присоединенного концами к несущему тросу (см. рис. 22), и установленных на Пем двух -четырех струн, к которым подвешен контактный провод.

Одинарная подвеска с рессорными струнами называется рессорной, а без рессорных струн - подвеской с простыми опорными струнами.

Рассмотренные подвески являются одинарными, потому что у них одна ступень подвешивания (контактный провод подвешен к несущему тросу). Но существуют и более сложные подвески- двойные (рис. 23), когда применяется двойное подвешивание, и тройные.

Здесь следует отметить, что как в одинарных, так и в более сложных подвесках число контактных проводов может быть различным (один или два). Определяющим в этом отношении являются наибольшие значения тяговых токов, снимаемых токоприемниками одного локомотива. На линиях переменного тока повсюду Применяют один контактный провод (чаще МФ-100). На перегонах л главных путях станций на линиях постоянного тока применяют два контактных провода (обычно МФ-100), на остальных станционных путях - сдан провод (МФ-100 или МФ-85).

В двойной подвеске (рис.

23) к несущему тросу на длинных струнах подвешен вспомогательный провод, а уже к нему на коротких, обычно петлевых струнах - контактный про--вод. Эластичность злой подвески несколько бо ще постоянна в пролете, чем одинарной рессорной, но она сложнее в монтаже и эксплуатации и поэтому применяется у нас крайне редко.. В качестве вспомогательного провода обычно используют изношенный контактный провод.

Практически равгоэластнчной является рычажная контактная подвеска, разработанная во ВПИИЖТс для скоростей движения 200--250 км/ч Ее стали применять, однако, и на участках со средним уровнем скоростей благодаря тому, что из-за постоянства эластичности она обеспечивает равномерный износ контактного провода и, следовательно, больший срок его службы.

В отличие ог других подвесок в рычажной контактной подвеске несущий трос работает не только на изгиб, но и на кручение. Последнее достигается тем, что по три струны в крайних частях каждого пролета, посредством которых подвешен контактный провод, закреплены на несущем тросе не непосредственно, а с помощью рычагов (рис. 24). При монтаже подвески до присоединения контактного провода к струнам рычаги, жестко закрепленные па несущем тросе (рис. 25), поочередно повертывают в разные стороны, чем и достигается закручивание троса. Рессорные струны в рычажной подвеске не применяются.

Рис. 23. Схемы двойной конгги.тной подвески с простыми опорными (а) и рессорными (б) струнами:

1 - вспомогательный провод, 2 - несуща Л трос; 3 - контактный провод., 4- простая струна; о - место фиксации контактное провода; 6 - рессорная струна

Рис. 24. Рычажная контактная подвеска:

^ - несущий трое, 2-контактный провод; Я -струна; ⁴ - фиксатор; А, В, С - рычаги

Рис 25 Узел соединения струны рычажной подвески с несущим тросом: 1 - несущий трос, 2 -зажим, 3 - рычаг, 4 -- коуш, 5 - струна

Простые и цепные контактные подвески монтируют отдельными секциями - анкерными участками, обычно длиной 1500 - 1800 м. Это позволяет не только облегчить монтаж, по, главное, обеспечить возможность поддерживать натяжение проводов достаточно постоянным.

Как хорошо известно, все металлические изделия при изменении температуры меняют свои размеры. Особенно велики температурные деформации длинномерных изделий, к которым относятся провода и тросы. При увеличении температуры длина провода возрастает и, если он по концам анкерного участка жестко закреплен на опорах (заанкерован), вследствие этого увеличиваются его стрелы провеса и уменьшается натяжение. Понижение температуры приводит к противоположному результату. Чтобы натяжения проводов и стрелы провеса не зависели от температуры провонов, их анкеровки должны быть не жесткими, а компенсированными, т. е. выполненными посредством компенсаторов - устройств, воспринимающих эти деформации.

Цепные контактные подвески, в которых несущий трос заанкерован жестко, а контактный провод - с помощью компенсаторов, называются полукомпенсированны.ми. Подвески, в которых и несущий трос, и контактный провод заанкерованы посредством компенсаторов, называются компенсированными.

В полукочпенсированной подвеске при изменении температуры окружающего воздуха и длительного тока, протекающего но проводам и нагревающего их, стрела провеса несущего троса изменяется и вследствие этого изменяется стрела провеса подвешенного к нему контактного провода. Хотя натяжение контактного провода остается неизменным, качество токосъема при крайне высоких и низких температурах окружающего воздуха существенно ухудшается, поскольку стрелы его провеса (положительная, т. е. с расположением провода выпуклостью вниз, и отрицательная - с расположением его выпуклостью вверх) становятся весьма большими.

В отличие от этого изменение температуры проводов компенсированной подвески не приводит к изменению стрел прове-

_са ни несущего троса, и следовательно, ни контактного провода. Поэтому качество токосъема при этой подвеске не зависит от температуры окружающего воздуха. Это особенно важно для районов с континентальным климатом, который характеризуется большой разницей летних и зимних температур.

Ранее в нашей стране при электрификации линий монтировали нолукомненсированную цепную подвеску, как более простую в монтаже. Теперь же, особенно в связи с увеличением скоростей движения э.п.с., все в большем объеме монтируют компенсированную подвеску.

Контактные провода соединены с несущим тросом посредством струн. На наших дорогах применяют звеньевые струны (рис. 26), изготовляемые из биметаллической проволоки. В компенсированных подвесках струны всегда расположены вертикально.

В полукомпенсированнык подвесках при изменении температуры контактный провод, изменяющий вследствие этого свою длину, смещаеіся вдоль пути, в то время как у несущего троса такого смещения нет (температурные деформации его приводят лишь к изменению натяжения и стрел провеса). В резучьтате струны могут занимать наклонное положение.

В целях предотвращения продольною смещения контактного провода всего анкерного участка (например, при расположении его на большом уклоне) и сокращения объемов разрушений при обрыве контактного провода в середине анкерного участка полукомпенсированной подвески устраивают среднюю анкеровку (рис. 27), где контактный провод соединен с несущим тросом двумя ветвями наклонного троса. При наличии средней анкеровки смещения контактного провода относительно троса вблизи ее при изменении температуры практически отсутствуют, а вблизи анкеровок, наоборот, имеют наибольшее значение. Это значит, что наибольший наклон струн при крайне высоких или низких температурах окружающего воздуха имеет место в пролетах, ближайших к анкеровкам.

Угол наклона струны зависит и от се длины: у коротких струн в середине пролета этот угол всегда больше, чем у струн вблизи опор. В связи с указанными обстоятельствами при малой конструктивной высоте полукомпенсированной контактной подвески ^!, например вблизи низких искусственных сооружений, Для исключения недопустимо большого наклона струп при особо высоких или низких температурах, при котором происходит увеличение их натяжения, а иногда и обрыв, применяют скользящие струны (рис. 28).

¹ Конструктивной высотой контактной подвески называется расстояние между несущим тросом и контактным проводом в точке подвешивания, т е в створе опоры.

Рис. 27 Средняя анкеровка полуком-пенсироаанной іонтактной подвески: 1- соединительный зажим, 2 - трос средней ачкеровки, 3 - несущий трос, 1 - зажим средней анкеровки, 5-контактный провод

Рис 26 Звеньевые струны при одинарном (а) и двойном (б) контактных проводах:

1 - контактный провод, 2 - несущий трос

Рис 28. Скользящая струна:

1 - соединительный зажим, 2 ~ несущий трос, 3 - направляющая: 4 - скоба; 5 - ..веньевая струна, 6 -сгручовой зажим;

7 - контактный провод

В компенсированной подвеске средняя анкеровка выполняется более сложной: кроме соединения с контактным проводом, несущий трос соединен здесь отрезком вспомогательного троса с двумя опорами, расположенными с разных сторон по отношению к месту подключения вспомогательного троса к несущему (рис. 29).

Конструкции компенсаторов довольно разнообразны: есть грузовые, пружинные, гидравлические. Однако наиболее распространенным является блочный грузовой компенсатор. Он состоит из подгшжного и неподвижного б токов (рис. 30) и стального троса, огибающего эти блоки и соединенного одним концом с опорой, а другим - со штангой, на которой один над другим расположены компенсаторные грузы. Наличке подвижного блока обеспечивает выигрыш в силе в 2 раза, т. е., например, при силе натяжения медного контактного провода площадью сечения 100 мм² 1000 кгс масса грузов на гирлянде составляет 500 кг. В случае повышения температуры провода он удлиняетс я и грузы компенсаторов опускаются; при понижении температуры, наоборот, грузы поднимаются.

Рис. 29. Схема средней анкеровки компенсированной подвески

В аракіике эксплуатации отменены случаи, когда из-за неправильного монтажа компенсаторов или при особенно низких или зысокнх температурах окружающего воздуха грузы поднимались до упора штанги в неподвижный блок, либо опускались на землю. Этим создавались условия для обрыва проводов (в перво'.! случае) или неудовлетворительного взаимодействия токоприемника с контактной подвеской в результате понижения натяжения проводов (в после тнем случае). Учитывая серьезные послстствпя, к которым могут приводить отказы компенсаторов, машинистам необходимо обращать внимание на их положение, особенно при крайних температурах окружающего воздуха. При обнаружении такої о отказа следует немедленно сообщить

о нем дежурному по станции для последующего уведомления знергодиспетчера.

Пролеты, в которых по каждому пути располагаются концевые части контактных подвесок двух смежных анкерных участков, являются зоной сопряжения а и керных у ч а с т к о в. Границами сопряжения являются анкерные иноры, на которые заанкерованы контактные подвески разных участков. В настоящее время большая часть сопряжений--трехпролетные (рис. 31). Средний пролет, ограниченный переходными опорами, в котором смежные контактные подвески располагаются параллельно одна другої!, называется переходным. Расстояние между несущими тросами и между конталы.ыми проводами разных подвесок равно здесь 100 мм.

Основное требование, которое предъявляется к сопряжению,- обеепедпъ плавность перехода полоза движущегося токоприемника с контактного провода одного анкерного участка на провод другого участка. Это достигается расположением контактных проводов смежных анкерных участков в переходном пролете с небольшими уклонами, направленными в разные стороны: в створе каждой переходной опоры рабочим является контактный провод одного анкерного участка, а другой провод (не являющийся рабочим) поднят над первым на 200 мм. В середине пролета оба контактных провода расположены на одной высоте. При такой регулировке полоз движущегося токоприемника в начале переходного пролета скользит по контактному проводу пройденного анкерного участка, заісм но проводам обоих участков и, наконец, но проводу впередплежащего участка.

Отходящие к анкерным опорам нерабочие ветви контактного провода располагают таким образом, чтобы в местах, где нерабочая ветвь входит в габарит токоприемника, ее возвышение

Рис. 31. Трехпролетное сопряжение анкерных участков:

/, 4 -анкерные опоры, 2, 3 - нерехвдиые опоры, К/1- контактные провода

над уровнем рабочего контактною провода составляло не менее 300 мм. Это исключает возможность соприкосновения нерабочего провода с полозом токоприемника.

Для того чтобы ток с контактной подвески одного анкерного участка мог переходить на подвеску другого участка, на сопряжении устанавливают электрические соединители- гибкие провода, соединяющие между собой все провода обеих подвесок. Такие соединители называются продольными (рис. 32), так как предназначены для передачи тока вдоль пути.

Применяются, однако, и поперечные электрические соединители, с помощью которых осуществляется соединение несущего троса и контактного провода одной и той же подвески, чем обеспечивается протекание большей части тягового тока от несущего троса к контактному проводу, с которого осуществляется съем тока локомотивом, через них, а не через звеньевые струны, которые на это не рассчитаны. При наличии усиливающего провода поперечные электрические соединители подключаются также и к этому проводу. Соединители устанавливают через каждые 150-250 м на линиях постоянного'тока и через 150-350 м на линиях переменного тока.

Следует отметить, что на участках, где электроподвижным составом снимаются особенно большие токи, например на крутых подъемах, несмотря на наличие поперечных электрических соединителей, протекающая через струны часть тягового тока оказывается значительной; это вызывает пережоги струн в звеньях или в местах соединения их со струновыми зажимами. Для исключения разрушения струн в таких местах электрические соединители располагают в каждом пролете и в ряде случаев, кроме этого, устанавливают в звеньях изолирующие коу ши (дугообразные пластины), полностью препятствующие протеканию тока по струнам.

Несущий трос цепной подвески на прямых участках обычно располагают по оси пути, а контактный провод зигзагообразно, т. е. с некоторым смещением у опор относительно оси пути поочередно в сторону опоры и от нее (рис. 33,а), чем обеспечивается более равномерный износ контактных элементов полозов токоприемников, т. е. увеличивается межремонтный пробег полозов. При монтаже подвески на прямых участках зигзаг принимают равным ±300 мм; в процессе эксплуатации допускается увеличение его до ±400 мм.

На кривых участках пути зигзаги контактного провода, измеряемые от оси токоприемника, принимают различными в зависимости от радиуса кривой и длины пролета исходя из того положения, чго в середине пролета провод должен располагаться строго по оси токоприемника (рис. 33, о). Однако Зигзаг провода на кривых ни в каких случаях не должен превышать 500 мм, с тем чтобы исключить возможность схода провода с прямолинейной части полоза, имеющей длину 1270 мм.

Особенным расположением контактных проводов в плакс отличается ромбовидная контактная подвеска, которая предназначена для 01 крытых участков с частыми сильными ветрами. В этой подвеске независимо от значений длительного тока применяются два контактных провода, подвешиваемые к общему несущему тросу (рис. 34). При этом, зигзаги проводов одинаковы (300 мм), но всегда противоположны, т. е. один провод у всех опор смешен относительно оси пути к опорам, а другой - в сторону от них. Б средних частях пролетов контактные провода притянуты друг к другу жестким,! планками, установленными на нерабочей поверхности провода. При таком расположении контактных проводов поперечное смещение их под действием сильного ветра оказывается наименьшим, т. е. эта подвеска является ветроустойчивой.

Для фиксирования контактных проводов с заданными зигзагами в настоящее время па прямых участках перегоноз применяются исключительно сочлененные фиксаторы. В зависимости от направления зигзага контактного провода эти фиксаторы (рис. 35, с и б) называют прямыми (при зигзаге провода к опоре) или обратными (при зигзаге от опоры). Сочлененный фиксатор состоит из двух стержней: с опорой через изолятор 1 соединен основной стержень 2; дополнительный стержень 3 одним концом шарнирно соединен с основным стержнем, а дву*

Рис. 33. Расположение контактного провода в плане: а- на прямом участке, б--па кривой

Рис. 34. Ромбовидная контактная подвеска:

/_несущий трос; 2 - контактный провод; 3 - основной стержень фиксатора; 4 - до полнительный стержень фиксатора

гим- с контактным проводом 4 Основные стержни фиксаторов обычно изготовляют из уголковой стали, дополнительные - из полосовой стали с выштамловкои по всей дтине, обеспечивающей необходимую жесткость стержня при небольшой массе При двух контактных проводах в цепной подвеске каждый провод фиксируется отдельным дополнительным стержнем На кривых участках пути применяют также гибкие фиксаторы (рис 35, а), состоящие из одного стержня, присоединенного к опоре посредством стального или медного троса 5

Как в полукомпенсированных, так и компенсированных контактных подвесках концы стержней фиксаторов при изменении температуры контактного провода смещаются вместе с проводом вдоль пути При крайне высоких или низких температурах окружающею воздуха они располагаются по отношению к оси пути (особенно в зонах, близких к анкерным опорам) под углом, значительно отличающимся от прямого

Контактная подвеска изолируется от заземленных элементов тарельчатыми или стержневыми изоляторами