Цепные контактные подвески

В цепных контактных подвесках (рис. 3) контактный провод 2 (или контактные провода) подвешивают с помощью легких подвесок (струн) 4 —7 непосредственно или через вспомогательный провод 3 (или провода) к несущему тросу /. закрепленному на поддерживающих устройствах.

Основными геометрическими параметрами цепных подвесок яв­ляются:

длина пролета l — расстояние между соседними точками подвеса несущего троса к поддерживающим устройствам;

конструктивная высота h — расстояние от контактного провода до несущего троса у точки его подвеса при беспровесном положении кон­тактного провода в пол у компенсированной подвеске или при номиналь­ном натяжении несущего троса компенсированной подвески;

стрела провеса несущего троса F — расстояние от низшей точки троса в пролете до прямой, проведенной через точки подвеса троса:

-6-

стрела провеса контактного провода f_k — расстояние¹ от наиболее удаленной по вертикали точки контактного провода в пролете от Пря­мой, проведенной через точки подвеса контактного провода у опор;

струновой пролет с — расстояние между двумя соседними стру­нами (с_c — расстояние между струнами в середине пролета);

длина струны S — расстояние между точкой закрепления (подве­са) струны на несущем тросе (вспомогательном проводе, рессорном' про­воде или каком-либо элементе, в свою очередь закрепленном на не­сущем тросе) до контактного провода (S_min — длина струны, уста­новленной в середине пролета).

В рессорных контактных подвесках (см. рис. 3) геометрическими параметрами являются также: /_р = 2a — длина рессорного провода (троса); е — расстояние от опоры до первой простой струны; /_k = (l - 2е) — длина части пролета, в которой контактный провод имеет провес; d — расстояние от опоры до рессорной струны (закрепленной на рессорном проводе); с_o — расстояние от рессорной до простой стру­ны; Ср — 2d — расстояние между рессорными струнами; b — расстоя­ние по вертикали от точки подвеса несущего троса до рессорного про­вода.

Наличие в цепной подвеске несущего троса позволяет в отличие от простых контактных подвесок задать контактному проводу (подбором струн соответствующей длины) беспровесное положение в пролете или смонтировать его с небольшой стрелой провеса. Изменение стрелы провеса контактного провода в цепной подвеске зависит в основном от изменения стрелы провеса несущего троса.

В любой цепной подвеске несущий трос изменяет стрелу провеса при воздействии на него дополнительных нагрузок (например, от голо­леда), при этом изменит свое высотное положение и контактный про­вод.

Имеется несколько конструктивных мероприятий, с помощью ко­торых изменение стрелы провеса контактного провода в пролете можно сделать меньшим, чем изменение стрелы провеса несущего троса. Если выполнить цепную подвеску так, что несущий трос не будет при изме­нении температуры окружающего воздуха изменять свою стрелу про­веса, то и положение контактного провода в пролете по высоте будет постоянным.

Стрелы провеса контактного провода в струновых пролетах незна­чительны и могут быть соответствующим выбором расстояния между струнами и повышением натяжения контактного провода доведены до размеров, мало влияющих на качество токосъема. Поэтому цепные кон­тактные подвески позволяют осуществлять нормальный токосъем при высоких (160 км/ч и более) скоростях движения и пролетах большой длины (до 80 м).

Цепные контактные подвески различают по следующим основным признакам:

способу подвешивания контактных проводов к несущему тросу;

способу регулирования натяжения проводов;

-7-

взаимному расположению проводов, образующих подвеску в плане; типу струн у опор.

Все конструкции цепных подвесок в зависимости от способа под­вешивания контактного провода к несущему тросу разделяют на две группы. К первой группе относят одинарные цепные подвески, в кото­рых контактные провода 1 (рис. 4, а, 6) подвешивают на струнах 2 непосредственно к несущему тросу 3; ко второй группе — двойные и тройные (рис. 4, в, г). В двойной цепной подвеске (см. рис. 4, в) к не­сущему тросу 3 подвешивают на струнах 2 вспомогательный провод 5, к которому крепят контактные провода 1; в тройной цепной подвескё (см. рис. 4, г) к вспомогательному проводу 6 подвешивают второй вспомогательный провод 5, к которому крепят контактные провода 1.

В зависимости от способа регулирования натяжения проводов цеп­ная подвеска может быть:

некомпенсированной, когда контактный провод / и трос 2 за­крепляют (анкеруют) жестко (рис. 5, а) и нет устройств для автома­тического регулирования их натяжения. Разновидностью такой под­вески является цепная подвеска, имеющая в контактном проводе при­способления (например, стяжные муфты) для сезонного регулирования их натяжения;

полукомпенсированной, в которой только часть проводов, напри­мер контактные провода (рис. 5, б) или контактные и вспомогательные провода, снабжена устройствами для автоматического регулирования натяжения — компенсаторами 3;

компенсированной, в которой все провода снабжены общими (рис. 5, в) или отдельными для каждого провода компенсаторами.

Иногда применяют частично компенсированную цепную подвеску, в ней компенсаторы работают лишь в каких-то пределах изменения температур или нагрузок на провода. При определенной температуре компенсатор стопорится, и в случае дальнейшего понижения темпе­ратуры подвеска работает уже как некомпенсированная. Стопор вклю­чается также при увеличении выше допустимой гололедной нагрузки на провода цепной подвески. В этом случае предотвращается образо­вание недопустимых стрел провеса контактного провода.

-8-

По взаимному расположению проводов, образующих цепную подвеску, в плане различают:

вертикальную цепную подвеску, в которой провода расположены в одной вертикальной плоскости (на рис. 6 слева) или имеют небольшое (не более 0,5 м) смещение относительно друг друга в плане;

косую цепную подвеску, когда несущий трос в плане значитель­но (угол наклона струн к вертикали в плоскости, перпендикулярной оси пути, превышает 20°) смещен относительно контактного провода (на рис. 6 справа).

В вертикальной подвеске на прямом участке пути возможны две схемы расположения несущего троса в плане: по оси пути (рис. 7, б); над контактным проводом с зигзагом, равным зигзагу контактного провода (рис. 7, б). На советских железных дорогах несущий трос обычно располагают по оси пути (см рис. 7, а). На зарубежных доро­гах несущий трос обычно висит над осью пути, но иногда применяют схему, показанную на рис. 7, б.

В косой подвеске (рис. 8, а) струны получают большой наклон в пло­скости, перпендикулярной оси пути. Чтобы исключить выкручивание контактного провода, применяют специальные способы крепления его К струнам В зависимости от угла наклона струны. На кривых участках пути (рис. 8, б) в средней части пролета струны оттягивают контакт­ный провод в наружную сторону кривой, вследствие этого он прини­мает криволинейное (в плане) очертание, приближающееся по форме к кривой железнодорожного пути.

Косая цепная подвеска на кривых участках позволяет существенно уменьшить в плане углы изменения направления контактного провода у опор в местах расположения фиксаторов (устройств, удерживающих контактный провод в требуемом положении в горизонтальной пло­скости). Это повышает эластичность контактной подвески в опорных узлах, что благоприятно сказывается на токосъеме, особенно в кривых малого радиуса. При определенных радиусах кривых косая цепная подвеска может быть выполнена без фиксаторов. Косая подвеска обла­дает повышенной ветроустойчивостью по сравнению с вертикальной подвеской, однако монтаж и эксплуатация ее значительно сложнее.

От расположения контактного провода в плане по длине пролета зависит как ветроустойчивость контактной подвески, так и срок службы контактных пластин (вставок) полозов токоприемников электропод­вижного состава. При этом чем ближе расположен контактный провод к оси пути во всем пролете, тем ветроустойчивее цепная подвеска. Это положение находится в противоречии с вопросом увеличения cpокa службы контактных пластин из спеченных материалов (металлокерамических) и особенно угольных вставок токоприемников, поскольку чем больше смещен контактный провод от оси пути у опор и чем это смешение равномернее по длине пролета, тем. больше срок службы контактных пластин и вставок токоприемников. Поэтому контактный провод (или провода) на прямых участках располагают зигзагообразно

-9-

-10-

относительно оси пути, т. е. с поочередным смещением в ту и другую сторону (рис. 9, а).

На советских электрифицированных железных дорогах нормальный размер зигзагов контактного провода 1 от оси при расчетном беспро­весном его положении принят 300 мм. Зигзаги, направленные от опор, называют плюсовыми, а к опорам — минусовыми. Двойные контакт­ные провода в точках фиксации располагают обычно на расстоянии 40 мм друг от друга.

На кривых участках пути контактный провод у опор смещен с по­мощью фиксаторов во внешнюю сторону кривой — ему дают зигзаг относительно оси (середины полоза) токоприемника. Нормальный зигзаг контактного провода у опор на кривых принимают равным 400 мм (рис. 9, б). Несущий троена кривых участках пути располага­ют обычно над контактным проводом. Допускается отклонение в рас­положении несущего троса в плане не более ± 200 мм. Таким образом, провода вертикальной цепной подвески на кривых участках пути рас­полагают по хордам. Поэтому вертикальную подвеску иногда называют хордовой. В отдельных случаях допускается увеличивать зигзаг кон­тактного провода: до 400 мм — на воздушных стрелках и до 500 мм — на кривых. При двойном контактном проводе размер зигзагов прини­мают по отношению к наружному от оси токоприемника проводу. От­клонения от установленных зигзагов контактного провода при расчет­ном беспровесном его положении не должны превышать ± 30 мм.

Зигзаг контактного провода на прямых участках пути в зарубеж­ных странах принимают в пределах 150—500 мм у каждой опоры или через несколько опор. Наибольший зигзаг контактного провода у опор на кривых участках пути составляет 240—400 мм.

Кроме рассмотренных подвесок, имеется также ромбовидная цеп­ная подвеска (рис. 10), в которой контактные провода располагают в плане у опор в виде ромба с разносторонними зигзагами 300—400 мм, а в средней части пролета—параллельно оси пути на расстоянии 50 — 100 мм один от другого. Ромбовидная подвеска более устойчи­ва, чем подвески, в которых контактные провода по всему пролету расположены параллельно друг другу с одинаковыми зигзагами у опор.

-11-

В Зависимости от типа струн и их расположения у опор цепная подвеска может быть:

с простыми опорными струнами (см. рис. 4, а), когда струны уста­навливают не далее 1—2 м от опор;

со смещенными простыми опорными струнами (см. рис. 4, в), когда струны удалены от опор более чем на 2 м; в одинарной подвеске опор­ные простые струны устанавливают обычно на расстоянии 4—5 м от опоры, в двойной подвеске — на расстоянии 5—9 м;

рессорной, в ней струны контактного провода (или вспомогатель­ного провода — в двойных подвесках) закреплены на рессорном про­воде 4 (см. рис. 4, 6);

с упругими струнами, когда струны подвешивают к несущему тро­су с помощью упругих элементов, например гибких полимерных стержней или рычагов, скручивающих несущий трос;

демпфированной, в ее струнах у опор установлены демпферы.

Рассмотрим разработанную в Италии схему упругой струны с гиб­ким полимерным стержнем, расположенным в плоскости подвески (рис. II). Струна 4 из медной проволоки диаметром 5 мм прикрепле­на к контактному проводу 5 и к концу стеклопластикового стержня 3 диаметром 18 мм, длиной 2 м (рабочая часть 1,6 м); другой конец стержня жестко закреплен на несущем тросе 1, Для предотвращения возможных резонансных колебаний полимерного стержня его свобод­ный конец соединен с несущим тросом с помощью оттяжки 2 из сталь­ной проволоки диаметром 2—3 мм, длиной I м.

На советских железных дорогах разработан узел рычажного под­вешивания струны (рис. 12). К несущему тросу / соединительным за­жимом 2 крепят рычаг 3 из круглой стали диаметром 12мм или уголка размером 28 х 28 х 3 мм. Длина рычага в зависимости от места его установки в пролете и типа контактной подвески составляет 50 400 мм.

Закрепленные на несущем тросе рычаги закручивают вместе с тросом на определенный угол (45—270 °) так, чтобы положение ры-

-12-

чага после закручивания было близко к горизонтальному (с допуском 30° вниз). При таком положении рычага струну соединяют с контакт­ным проводом. Соседние рычаги закручивают в разные стороны.

В Японии в струны цепных контактных подвесок устанавливают пружинно-воздушный демпфер (рис. 13). Он состоит из цилиндриче­ского корпуса /, пружины 2, элемента 3 со штоком 4, перепускного канала 5 и регулировочного клапана 6. При подъеме контактного про­вода токоприемником клапан 6 открывается и позволяет воздуху про­ходить в нижнюю часть цилиндра; при движении контактного про­вода вниз клапан 6 закрывается, и протекание воздуха из нижней части цилиндра в верхнюю происходит с ограниченной скоростью только через малый зазор между стенками цилиндра и элемента 3. Жесткость пружины 2 и масса элемента 3 со штоком 4 приняты стро­го по расчету в зависимости от положения демпфера в пролете таки­ми, чтобы получить равномерную эластичность (жесткость) и массу цепной подвески по длине пролета. Демпфирующее действие пере-

-13-

пускного канала с клапаном обеспечивает необходимое поглощение колебаний контактного провода.

Конструктивную высоту цепных подвесок (см. рис. 3) принимают исходя из выражения

Наименьшую длину струны S_mln определяют из условия, чтобы угол наклона струны в плоскости цепной подвески, образующийся в результате продольных перемещений контактного провода относи­тельно несущего троса при максимальных и минимальных температу­рах, не превышал 30° к вертикали.

В том случае, если по каким-либо причинам конструктивную высо­ту цепной подвески необходимо выполнить меньше, сокращают длину пролета и тем самым уменьшают стрелу провеса несущего троса или используют скользящие струны.

С целью унификации всех конструктивных размеров цепных под­весок с учетом применения типовых железобетонных опор контактной сети в типовых проектах конструктивную высоту цепных подвесок по­стоянного тока (с медным или сталеалюминиевым несущим тросом и одним или двумя контактными проводами) принимают равной 2 +0,6;-0,2 м, цепных подвесок переменного тока (со сталемедным или сталеалюминие­вым несущим тросом и одним контактным проводом) 1.8 +0,5;-0,3 м.

В компенсированной цепной подвеске при изменениях температу­ры воздуха происходит перемещение вдоль анкерного участка как кон­тактного провода, так и несущего троса. Причем в случае изготовления троса и провода из одного материала эти перемещения будут одинако­выми, и, следовательно, при любых температурах струны подвески будут располагаться в ее плоскости вертикально, а если трос и провод «з разнородных материалов, то с незначительным наклоном. Это по­зволяет выполнять компенсированную цепную подвеску с меньшей конструктивной высотой.

Важным параметром цепной подвески является длина струнового пролета (см. рис. 13). Исследованиями установлено, что при боль­ших струновых пролетах (более 12 м) из-за наличия местной стрелы провеса контактный провод в средней части струнового пролета из­нашивается быстрее, чем у струн. Следовательно, чтобы износ кон­тактного провода в пределах струновых пролетов был равномерным, не­обходимо их длины принимать по возможности меньшими, особенно в средней части пролета цепной подвески.

-14-

В типовой компенсированной подвесив с одним контактным про­водом в зависимости от длины пролета расстояние между струнами принимают 6—8 м, в подвеске с двумя контактными проводами 3,7-4,2 м (по несущему тросу при шахматном расположении струн).

Двойные контактные провода в полукомпенсированной подвеске обычно крепят на общих струнах с отдельными нижними звеньями длиной по 300 мм для каждого провода с расстоянием между струнами не более 12 м.

При электрификации железных дорог широкое применение находит компенсированная подвеска. По своим динамическим качествам она значительно превосходит полукомпенсированную. Даже при невысоких скоростях движения неравномерность нажатий полозов токоприемни­ков на контактные провода при полукомпенсированной подвеске ока­зывается значительно выше, чем при компенсированной. Это приво­дит к неравномерному износу контактных проводов и повышению их среднего удельного износа, а следовательно, и уменьшению срока службы. Срок службы двойного контактного провода в компенснро­ванной подвеске в 1,3 раза больше, чем в пол у компенсированной.

На советских электрифицированных железных дорогах смонтиро­ваны главным образом одинарная полукомпенсированная и компенси­рованная цепные подвески.

Дата добавления: 2015-09-03