Влияние неблагоприятных погодных условий на работу контактной сети и методы борьбы с ними

Эксплуатация контактной сети значительно осложняется при воздействии экстремальных погодных факторов: низких температур, гололеда и сильного ветра. Низкие температуры особенно опасны для полукомпенсированных цепных подвесок, так как происходит сокращение длины несущего троса и резкое увеличение его натяжения. Это может привести к разрушению троса в точках анкеровки, возникновению отрицательных стрел провеса контактного провода и ухудшению токосъема. Кроме того, при морозах застывает смазка в подшипниках компенсаторов, нарушая их работу. Надежность функционирования подвески в таких условиях обеспечивается строгим соблюдением правил монтажа.

Наиболее серьезные осложнения в работе контактной сети вызывают гололедные образования. Они формируются при неустойчивой погоде, когда оттепель сменяется резким похолоданием, во время тумана при отрицательной температуре или при выпадении переохлажденного дождя. Различают два основных вида отложений: гололед (плотная ледяная масса объемным весом 0.6–0.9 г/см³) и кристаллическая изморозь (рыхлый пушистый осадок весом около 0.1 г/см³). Эти отложения, как правило, образуются с одной стороны провода, искажая его аэродинамический профиль.

При наличии гололеда и ветре скоростью 5–10 м/с на проводах могут возникать автоколебания – устойчивые колебания подвески в вертикальной плоскости. Полоз токоприемника не успевает следовать за такими колебаниями, что делает съем тока невозможным. Ледяная корка обладает крайне низкой электропроводностью и нарушает контакт между проводом и токоприемником, часто приводя к образованию электрической дуги. Эта дуга повреждает контактные поверхности и может вызвать пережог проводов. Дополнительная весовая нагрузка от льда увеличивает стрелу провеса, еще более ухудшая условия токосъема.

Для удаления гололеда применяют два основных метода: плавку (прогрев) электрическим током и механическую очистку с помощью специальных скребков или вибрационных установок. Плавку током используют преимущественно на главных путях, где сечения проводов на перегонах и станциях идентичны, что обеспечивает равномерный прогрев. Этот метод может осуществляться как с прекращением, так и без перерыва движения поездов. Схемы плавки рассчитываются индивидуально для обеспечения плотности тока в проводах 4.5–7 А/мм², при которой за 10–15 минут достигается температура 25–45°C, и лед отпадает.

Рис. 192. Принципиальная схема плавки гололеда на контактной сети переменного тока с прекращением движения поездов. Пунктиром показана петля короткого замыкания между фазами, создаваемая от подстанции Б до поста секционирования через включенные разъединители Р1 и Р2 и поперечный секционный разъединитель П при отключенных выключателях.

Рис. 193. Принципиальная схема плавки гололеда на сети переменного тока без перерыва движения. Петля короткого замыкания создается между фазами подстанции Б через обходную шину подстанции А при отключенных выключателях поста секционирования и включенных продольных секционных разъединителях. Данная схема впервые была внедрена на Северо-Кавказской железной дороге.

Сильный поперечный ветер представляет отдельную опасность, вызывая значительное отклонение контактного провода в середине пролета. Это может привести к сходу полоза токоприемника с провода и последующему разрушению фиксаторов, струн и самого токоприемника. Наиболее уязвимыми являются участки, расположенные на высоких насыпях и в открытой местности (например, в степных зонах). Повышение ветроустойчивости контактной сети достигается правильным расчетом длин пролетов и применением на таких участках специальных ветроустойчивых конструкций цепной подвески.

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.