Струны цепной подвески: конструкция, типы и особенности применения

Струны цепной подвески выполняют ключевую функцию в контактной сети электрифицированного транспорта. Они обеспечивают надежное крепление контактного провода к несущему тросу, допуская его регулировку по высоте и продольное перемещение. Это необходимо для поддержания качественного токоснимания токоприемником подвижного состава. Конструктивная связь между проводом и тросом не должна быть жесткой, поэтому струны выполняют составными из отдельных звеньев.

В современных цепных подвесках применяют три основных типа струн: звеньевые, скользящие и рессорные. Каждый тип предназначен для решения конкретных инженерных задач, связанных с компенсацией температурных деформаций, обеспечением стабильности геометрии подвески и снижением механического износа. Выбор типа струны зависит от вида подвески (компенсированная или полукомпенсированная), количества контактных проводов и местоположения в пролете.

Рис. 101. Звеньевые струны цепных подвесок: а — для одиночного контактного провода, б — для двойного контактного провода; 1 — несущий трос, 2 — струновой зажим, 3 — нерегулируемое звено, 4 — регулируемое звено, 5 — контактный провод, 6 — нижнее звено для двойного контактного провода

Звеньевые струны являются наиболее распространенным решением. При компенсированной или полукомпенсированной подвеске с одиночным проводом струна (рис. 101, а) состоит из трех звеньев. Два верхних звена имеют постоянную длину, а нижнее звено изготавливается с запасом для последующей регулировки высоты положения провода. Для подвески с двойным контактным проводом струны устанавливаются поочередно на каждый провод в шахматном порядке.

В полукомпенсированной подвеске с двумя проводами оба провода часто крепят к одной струне (рис. 101, б). Такая струна состоит уже из четырех звеньев. Постоянную длину имеют верхнее и два нижних звена, а среднее звено выполняется регулируемым. Для точной настройки высоты обоих проводов длина нижних звеньев должна соблюдаться с высокой точностью. Длина звена, соприкасающегося с контактным проводом, обычно не превышает 300 мм.

Для минимизации абразивного износа в местах соединения звеньев устанавливают медные коуши. Крепление звеньевых струн к контактному проводу и несущему тросу осуществляется с помощью струновых зажимов одинаковой конструкции. Расстояние от опоры до первой струны стандартно составляет около 10 метров. Шаг между струнами варьируется: 6–8 м для компенсированной подвески, 3–4 м между смежными струнами при двойном проводе и 10–12 м для полукомпенсированной подвески.

Температурные колебания вызывают продольное перемещение контактного провода относительно несущего троса, особенно выраженное в полукомпенсированных подвесках. Это взаимное смещение приводит к перекосу струн, изменению высоты контактного провода и искажению натяжения элементов подвески. Для компенсации этого негативного эффекта в зонах, где наклон струны к вертикали превышает 30°, применяют скользящие струны.

Рис. 102. Конструкция скользящих струн: а) для рабочей ветви; б) для нерабочей ветви.

Конструкция скользящей струны для рабочей ветви (рис. 102, а) основана на обычной звеньевой струне, но с возможностью свободного перемещения вдоль троса. В качестве направляющей используется стальной пруток, закрепленный на несущем тросе двумя зажимами. Верхнее крепление струны заменено медной скобой, скользящей по направляющей, а нижнее выполнено стандартным струновым зажимом. На нерабочей ветви (рис. 102, б) скользящая струна крепится к контактному проводу также при помощи скобы, что упрощает монтаж и обеспечивает необходимую свободу перемещений.

Рис. 103. Схема рессорной струны в опорном узле.

В опорных узлах подвески широко используются рессорные струны (рис. 103). Их ключевым элементом является вспомогательный трос из биметаллической сталемедной проволоки, который крепится к несущему тросу специальным зажимом. К этому вспомогательному тросу с помощью зажимов или скоб крепятся обычные звеньевые струны, соединенные с контактным проводом. Такая конструкция повышает эластичность подвески в зоне жесткого крепления к опоре.

Область применения рессорных струн регламентирована. При компенсированной подвеске их используют на перегонах и главных станционных путях всегда. В полукомпенсированной подвеске их установка на перегонах и главных путях оправдана на кривых радиусом 800 м и более при использовании неизолированных консолей. На более крутых кривых, где эластичность должна быть выше, рессорные струны не ставят, заменяя их парой простых опорных струн, расположенных в 2 метрах от опоры. Простые опорные струны также применяются на станционных путях с разрешенной скоростью движения до 70 км/ч.

Таким образом, правильный выбор и монтаж струн — звеньевых, скользящих или рессорных — напрямую влияет на надежность, долговечность и качество токосъема всей контактной сети. Инженерные расчеты учитывают тип подвески, длину пролета, температурный режим и плановую скорость движения, что в совокупности определяет конечную конфигурацию и параметры данных критически важных элементов.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: А. Н. Шемякин А. С. Прудыус.

Источник: Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети и высоковольтных линий электропередачи.

Данные публикации будут полезны инженерам-проектировщикам и строителям контактной сети железных дорог, специалистам служб эксплуатации и ремонта инфраструктуры, а также студентам транспортных и строительных вузов, изучающим конструкции и основы надежности железнодорожных сооружений.