Контактные подвески для скоростей 200—400 км/ч и пропуска тяжеловесных поездов

Основными направлениями в разработке высокоскоростных кон­тактных подвесок являются: установление оптимальных геометриче­ских параметров контактных подвесок; создание равноэластичных и одновременно равномассовых контактных подвесок, т. е. имеющих одинаковую эластичность и массу по длине пролета; увеличение натя­жения проводов, из которых состоит подвеска.

Во время подготовки электрифицированной на постоянном токе напряжением 3 кВ линии Москва—Ленинград к движению поездов со скоростями 200 км/ч для увеличения общего сечения проводов кон­тактных подвесок на отдельных ее участках были дополнительно под­вешены усиливающие провода, а сталемедный несущий трос ПБСМ-95 был заменен на медный трос М-120. При смене несущего троса одновре­менно удлиняли провода рессорных струн до 18—20 м, а первые про­стые струны устанавливали на расстоянии 14—15 м.

Компенсированные подвески были смонтированы по схеме рис. 15, а, а полукомпенсированные — по схеме рис. 15, б. У таких контактных подвесок коэффициент равномерности эластичности «э достигает 0,8— 0,86, т, е..они практически равноэластичны. Некоторое дополнительное выравнивание эластичности подвесок в пролете получают при увели­чении номинального натяжения компенсированного несущего троса М-120до 19,5 кН и контактных проводов исходя из напряжения в них 130-130 МПа.

.Контактные провода компенсированных подвесок по схеме рис. 15, а монтируют с небольшой стрелой провеса f_к= 20/30 мм.

Прн полукомпеиснрованных подвесках качество токосъема значи­тельно зависит от стрел провеса контактных проводов при температу­рах воздуха, значительно отличающихся от температуры, при которой контактные провода занимают беспровесное положение. Для улучше-ВНЯ качества токосъема при полукомпенсированных контактных под­весках их монтаж выполняют по схеме рис. 15,6. Изменение длины части пролета /_к (см. рис. 15, б) с 50 до 40 м за счет увеличения расстоя­ния от опор до первых струн с 10 до 15 м позволяет в полтора раза

-18-

(стрелы провеса контактных проводов относятся как квадраты длин 1_К) уменьшить стрелы провеса контактных проводов полукомпенсиро­ванных подвесок при температурах воздуха, отличающихся от темпе­ратуры беспровесного положения контактных проводов.

Уменьшение стрел провеса контактных проводов в полукомпенси­рованных подвесках при высоких положительных температурах возду­ха приводит к меньшему изменению натяжения несущего троса от предельно допустимого (20 кН для М-120). Это в свою очередь также обеспечивает более равномерную эластичность по длине пролета полу­компенсированной подвески в режимах высоких положительных тем­ператур воздуха.

Для скоростей 250—300 км/ч в Советском Союзе разработана двой­ная равноэластичная контактная подвеска, у которой в средней части пролета контактный провод подвешивают к вспомогательному проводу с помощью зажимов (жестких соединений), а в опорных зонах — с по­мощью петлевых струн. Жесткие соединения между контактным и вспо­могательным проводами обеспечивают одновременный их подъем при всех возможных в эксплуатации нажатиях токоприемников, в резуль­тате чего эластичность подвески в средней части пролета уменьшается до эластичности в других точках пролета, и цепная подвеска становит­ся равноэластичной. Способствуют этому близкое расположение Гиб­ких струн вспомогательного провода к зажимам, которые соединяют контактный и вспомогательный провода, а также меньшие расстояния между этими зажимами по сравнению с расстояниями между петлевыми струнами контактного провода. Чтобы избежать резкого изменения эластичности контактного провода в местах установки зажимов и между ними, длину струнового пролета в средней части пролета принимают не более 4 м.

-19-

Наличие в цепной подвеске различных (жестких и гибких) связей между ее проводами и их соответствующее расположение в пролете создают демпфирующий эффект, что очень важно при эксплуатации электроподвижного состава с несколькими токоприемниками. Одина­ковая по длине пролета эластичность цепной подвески обеспечивает равномерное нажатие токоприемника на контактный провод в различ­ных точках пролета. Это приводит к меньшему и равномерному изно­су контактного провода. Равномерную эластичность подвески при дли­не пролета 70 м нетрудно получить уже при суммарном натяжении ее проводов 35 (15+ 10+ 10) кН. Однако для получения надежного токосъема при более высокой скорости движения поездов суммарное натяжение проводов подвески целесообразно принимать равным 50 (20 + 15 + 15) кН. В этом случае используют бронзовые контакт­ные и вспомогательные провода.

На новой линии Токайдо (Япония), открытой в 1964 г. для макси­мальной скорости движения поездов 2ІО км/ч, одной из основных осо­бенностей устройства контактной сети переменного тока является то, что контактный провод цепных подвесок на всем протяжении линии изменяет высоту расположения над уровнем головок рельсов только в пределах 550 мм: от + 350 до — 200 мм от нормальной высоты 5000 мм. На этой линии применены четыре типа компенсированных цепных под­весок с раздельной компенсацией несущего троса, вспомогательного к контактного проводов: обычная двойная; рессорная двойная; трой­ная цепная подвеска н двойная демпфированная (рис. 16, а).

Испытания тройной н двойной цепных подвесок показали, что у двойной демпфированной подвески при скоростях до 250 км/ч коэффи-

-20-

циент отрыва полоза токоприемника от контактного провода минима­лен. В четырех ближайших к опорам струнах цепной подвески уста­новлены демпфирующие элементы (см. рис. 13), обеспечивающие рав­номерную эластичность и массу подвески по длине пролета. Эти эле­менты также гасят колебания контактного провода при проходе не­скольких одновременно поднятых токоприемников.

Опыт эксплуатации двойной демпфированной подвески показал, однако, что при сильном поперечном ветре полностью нарушаются ее исходные характеристики. Качество токосъема при этом значительно ухудшается. Поэтому для линии Сан—Йо, являющейся продолже­нием линии Токайдо, была рекомендована двойная рессорная цепная подвеска (рис.16, 6) с увеличенным суммарным натяжением проводов (55 кН).

В ФРГ на новых магистральных участках движение электро­подвижного состава (э. п. с.) планируется осуществлять со скоростью 300 км/ч и выше. При испытаниях э. п. с. в 1988 г. в ФРГ устане»-лен рекорд скорости на электрифицированной железной, дороге — 406 км/ч. Для этих участков разработаны три типа контактных подве­сок: тяжелая и легкая двойные рессорные контактные подвески и одинарная рессорная контактная подвеска. Длина пролета принята равной 60 м.

Тяжелая двойная рессорная контактная подвеска состоит из брон­зового несущего троса 95 мм², бронзового вспомогательного провода 95 мм* и двух бронзовых контактных проводов, легированных сереб­ром, сечением каждый по 120 мм². Натяжение проводов соответствен­но 27; 27 и 2 х 15 «Н, т. е. суммарное натяжение проводов подвески 84 кН.

Легкая рессорная двойная контактная подвеска состоит из брон­зовых: несущего троса 70 мм², вспомогательного провода 70 мм² и од­ного контактного провода 120 мм². Натяжение проводов соответственно 19, 19 и 15 кН, т. е. суммарное натяжение проводов подвески 53 кН.

Одинарную рессорную контактную подвеску предполагается вы­полнить из бронзовых: несущего троса 70 мм¹ и контактного проезда 120 мм². Натяжение проводов соответственно 19 и 15 кН, т. е. суммар­ное натяжение проводов подвески 34 кН.

Отличительной особенностью разработанных на железных дорогах РГ контактных подвесок является также то, что фиксаторы в них выполняют функцию поддерживающих струн. Достигается это соот­ветствующим наклоном дополнительного стержня сочлененного фикса­тора, при котором масса контактного провода, приходящаяся на фик­сатор, удерживается в подвешенном состоянии за счет горизонталь­ного усилия на фиксатор от зигзага контактного провода. Кроме того, под фиксатором контактный провод расположен несколько выше, чем у соседних струн.

Во Франции в мае 1990 г. установлен мировой рекорд ско­сти - - 515,3 км/ч. На рис. 17 приведена усовершенствованная одинарная рессорная контактная подвеска для скоростей 300 км/ч.

-21-

Чтобы обеспечить нормальный токосъем при такой скорости спе­циальными двухступенчатыми токоприемниками (см. гл. X), пара­метры усовершенствованной контактной подвески несколько измене­ны по сравнению со стандартной контактной подвеской переменного тока, Применяемой на электрифицированных французских железных дорогах. Натяжение бронзового несущего троса 56 мм² увеличено с 10 до 14 кН. Медный контактный провод 107 мм² заменен бронзовым контактным проводом; его натяжение также увеличено до 14 кН. Мед­ный провод рессорных струн сечением 29 мм² заменен на бронзовый сечением 35 мм², его длина увеличена с 10 до 15 м (при длине пролета 63 м), натяжение увеличено с 1,5 до 4 кН. Расстояние между струна­ми уменьшено с 9 до 6,75 м (испытывались также подвески с расстоя­нием между струнами 4,5 м).

В Италии на скоростной магистрали Рим—Флоренция, электрифи­цированной на постоянном токе напряжением 3 кВ и рассчитанной на движение электропоездов с максимальной скоростью 250 км/ч, смонти­рована контактная подвеска с бронзовым несущим тросом 160 мм² (сечение в медном эквиваленте 140 мм²) и двумя медными контактны­ми проводами сечением каждый 150 мм². Натяжение несущего троса 27,5 кН, двух контактных проводов 2 х 15 кН, т, е. суммарное натя­жение проводов подвески 57,5 кН. Длина пролета 60 м.

Согласно Инструкции по организации обращения грузовых поездов повышенного веса и длины (МПС. М.: Транспорт, 1988. 25 с.) тяжело­весными поездами считаются поезда, вес которых более 6000 т или длина более 350 осей.

Обращение поездов повышенного веса н длины допускается на одно- и двухпутных участках в любое время суток при температуре не ниже — 30 °С, а поездов из порожних вагонов — не ниже — 40 °С (при температуре ниже указанной—только с разрешения МПС).

Соединенные поезда организуются на станциях или перегонах из двух, а в необходимых случаях из трех поездов, каждый из которых должен быть сформирован по длине приемо-отправочных путей, но не менее 0,9 длины, установленной графиком движения, а также с учетом Ограничений по силе тяги и мощности локомотива и устройств электро­снабжения.

-22-

Соединение и разъединение поездов повышенного веса и длины разрешается на спусках и подъемах до 0,006 с соблюдением условий безопасности движения, предусмотренных местной инструкцией.

На электрифицированных участках порядок пропуска соединенных груженых грузовых поездов устанавливается по условиям нагрева проводов контактной сети одного пути.

На электрифицированных линиях суммарный ток всех электрово­зов в поездах повышенного веса и длины не должен превышать допу­стимого тока по нагреву проводов контактной сети, указанного в Правилах технического обслуживания и ремонта контактной сети электрифицированных железных дорог. При минусовых температурах допустимые токи проводов контактной подвески могут быть увеличе­ны в 1,25 раза.

На двухпутных участках электрифицированных линий, как пра­вило, включают посты секционирования (ПС) и пункты параллельно­го соединения (ППС). Не допускается вывод защит этих линий из ра­боты.

Число поездов повышенного веса и длины (для нормального элек­троснабжения) в зоне между тяговыми подстанциями должно быть не более заложенного в графике движения. При этом для расчета загру­женности устройств электроснабжения поезд двойного унифицирован­ного веса и длины считается за два поезда, тройного — за три и т. д.

Уменьшение интервала до заданного значения возможно чередо­ванием пропуска поездов повышенного веса с более легкими поездами, либо введением ПС и ППС, либо увеличением допустимого тока кон­тактной сети.

Введение дополнительных ПС и ППС на двухпутных участках с су­щественно (не менее чем в 2 раза) различающимися нагрузками по путям позволяет снизить примерно в 1,1—1,4 раза расчетный межпо­ездной интервал вследствие уменьшения тока в проводах контактной сети.

Минимальный межпоездной интервал проверяют по мощности тя­говых подстанций, напряжению на токоприемнике электровоза, току уставки защиты питающих линий (фидеров) тяговых подстанций, работе элементов тяговой рельсовой сети.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Дата добавления: 2015-09-03