Устройства электроснабжения и электромеханическое хозяйство

Устройства электроснабжения. Четкая работа метрополитенов зависит от бесперебойного и качественного снабжения электроэнергией. Поэтому надежность работы устройств электроснабжения, а также совершенствование их обслуживания являются одной из важнейших задач метрополитенов страны.

За последние годы на метрополитенах выполнены значительные работы по замене масляных трансформаторов на сухие с кремнийорганической изоляцией, масляных высоковольтных выключателей на электромагнитные. Некоторые линии метрополитенов оборудованы электронной защитой тяговых сетей.

Для сокращения обслуживающего персонала устройств электроснабжения и облегчения оперативного управления ими на большинстве линий метрополитенов введены устройства телемеханики на тяговых подстанциях. На Московском и Ташкентском метрополитенах — система ТЭМ-74, на Ленинградском и Киевском — ВРТФ-3, на Харьковском и Минском — «Лисна».

Широкое развитие получили устройства диагностики в хозяйствах электроснабжения служб электроподстанций и сетей Московского, Харьковского и Киевского метрополитенов.

Ведущими направлениями совершенствования энергетического хозяйства являются:

автоматизация и телемеханизация основных операций;

внедрение новых преобразовательных и коммутационных аппаратов с более высокими технико-экономическими показателями;

совершенствование средств профилактики и диагностики;

внедрение новых методов и форм технической эксплуатации устройств;

усиление устройств электроснабжения и кабельных сетей.

Для повышения надежности электроснабжения и пожарной безопасности ведется также замена маслонаполненного оборудования на безмасляное. Так внедряются сухие тяговые трансформаторы типа ТСЗП-1600/10 взамен ТМП-3200/10, трансформаторы СЦБ типа ТСЗК-63/10 взамен масляных ТМ-30/10; устанавливаются высоковольтные электромагнитные выключатели типа ВЭМ и вакуумные выключатели.

В большой степени надежность электроснабжения зависит от безотказной работы устройств автоматики и телемеханики. Энергетиками метрополитенов накоплен большой опыт эксплуатации этих устройств. Сегодня на метрополитенах эксплуатируется несколько типов телемеханики, в том числе специально спроектированная для метрополитена система ТЭМ-74.

ВНИИЖТом разработана система телеуправления устройствами электроснабжения метрополитена на интегральных схемах. Сейчас эта система испытывается на Серпуховском радиусе Московского метрополитена.

Широко распространяется передовой опыт энергетических служб. Так, для увеличения ночного «окна» и повышения безопасности работ в тоннелях, рационализаторами Московского метрополитена был предложен новый порядок заземления контактного рельса и допуска людей в тоннель. Этот порядок рекомендован для внедрения на всех метрополитенах. Предложенная система творчески усовершенствуется применительно к условиям работы конкретных участков.

Ленинградцы применили новую схему управления заземлителями: вместо разъединителя с приводом типа ПДМ установили розеточный контакт масляного выключателя ВМГ-133 в комплекте с линейным двигателем типа ЛДЦК-16, что позволило разместить заземлитель в ячейке запасного автомата или резервного фидера.

В целях совершенствования работы по рациональному расходу электрической энергии впервые в Ленинграде была внедрена система ее автоматизированного учета типа ИИСЭ. Сейчас эта система внедрена в Москве, Киеве, Баку и готовится к внедрению на других метрополитенах. На Харьковском и Ленинградском метрополитенах смонтирована уже третья модификация этой системы (ИИСЭ-3).

Новаторами Московского метрополитена разработан метод диагностики силовых полупроводниковых кремниевых вентилей, который позволяет выявить их предпробойное состояние. Этот метод нашел широкое применение и на других метрополитенах.

В целях повышения надежности работы тяговой сети при опробовании нового подвижного состава на Московском метрополитене разработана и внедрена электронная система защиты тяговой сети от токов короткого замыкания. Испытаны и внедрены в эксплуатацию приборы контроля изоляции ПКСИ, позволяющие оперативно с наименьшими затратами обнаружить поврежденный участок сети. Рационализаторами разработан и смонтирован специальный калибровочный стенд для испытания низковольтных автоматических выключателей.

Специалистами Ленметрополитена в содружестве с учеными ЛИИЖТа разработан и внедрен силовой кремниевый выпрямитель на диодах В-1600 с воздушно-испарительным охлаждением. Число диодов сокращено до 48, что значительно облегчило обслуживание выпрямителя.

По предложениям новаторов разработана и внедрена также новая система организации труда на участке по ремонту, наладке и проверке воздушных автоматических выключателей, которая позволяет обеспечить селективность защиты в низковольтных сетях и сократить эксплуатационные расходы.

На ряде станций внедрена система автоматического программного управления освещением станций и вестибюлей с применением фотореле и реле времени, что снижает расходы электроэнергии.

Освещение на метрополитенах является важной составной частью культуры обслуживания пассажиров, поэтому вопросам освещения также постоянно уделяется большое внимание. На станциях первых очередей строительства проводится реконструкция систем освещения с учетом современных повышенных требований к освещенности станций, вестибюлей, экономичности осветительных установок и удобства их обслуживания. Проведено комплексное обследование всех станций метрополитенов, даны рекомендации по совершенствованию осветительных устройств с более широким использованием люминесцентных ламп.

В связи с повышением нагрузок в условиях возрастающей интенсивности движения поездов и увеличения мощности тяговых электродвигателей вагонов на 60% в настоящее время начато внедрение трансформаторов мощностью 1600кВ-А с термореактивной изоляцией и мощностью 2500кВ-А с литой изоляцией.

Непрерывно ведется работа по совершенствованию ведомственного энергонадзора. Созданы комиссии по рациональному потреблению электроэнергии, работают общественные инспектора и инициативные группы контроля. Разрабатываются организационно-технические мероприятия по экономии электроэнергии. Большой опыт в этой области накоплен на Ленинградском метрополитене, где данная работа проводится систематически; разработаны нормативные документы, регламентирующие эту работу, определены конкретные исполнители, сроки отчетности, меры поощрения.

Совершенствование схем внутреннего энергоснабжения метрополитенов, позволяющее обеспечить их нормальное функционирование при кратковременных отказах в работе питающих подстанций Минэнерго, ведется на Харьковском метрополитене. Здесь разработана и внедрена схема автоматического восстановления питания на шинах 825В.

В Ташкенте внедрена схема защиты от пробоя вентилей, что исключило влияние колебаний напряжения на тяговую сеть. В Баку с целью усиления устройств электроснабжения установлены дополнительные вводы на тяговые подстанции. Разработан комплекс аналогичных мероприятий и на Московском метрополитене.

Учебными и научно-исследовательскими институтами ведется ряд работ по совершенствованию системы электроснабжения метрополитенов. ВНИИЖТом разработана система автоматизированного проектирования и расчета системы электроснабжения метрополитенов, учитывающей условия эксплуатации. Московским институтом инженеров транспорта (МИИТ) совместно с Московским метрополитеном проведены теоретические и экспериментальные исследования по реализации энергии рекуперации. ВНИИЖТом ведутся исследования по совершенствованию и усилению устройств энергоснабжения, необходимые для эксплуатации нового подвижного состава — вагонов типа 81-720, 81-721.

Вентиляция

Одной из основных задач вентиляции является удаление тепла, выделяемого электропоездами и различными машинами и механизмами. Избыток тепла поглощается окружающей средой и может создавать в тоннелях и на станциях повышенный тепловой эффект. Во избежание этого с помощью вентиляции воздух в течение часа заменяется 3-5 раз. Только в Московском метрополитене вентиляционные установки перерабатывают более 55 млн. м³ воздуха в час. На перегонах и станциях установлены специальные шахты, через которые осуществляется вентиляция.

На некоторых метрополитенах применяется естественное проветривание за счет поршневого эффекта при движении поездов в тоннеле и разницы температур между наружным и внутренним воздухом. Однако этот способ, несмотря на кажущуюся простоту, не обеспечивает нужного эффекта.

Наиболее эффективным оказался вариант применения искусственной приточно-вытяжной вентиляции. В этом случае в шахтах устанавливаются мощные вентиляторы, что при большем вентиляционном эффекте требует меньшего числа шахт, чем при естественной вентиляции.

В летний период воздух через станционные шахты забирается с поверхности и удаляется через тоннельные шахты. Это позволяет поддерживать относительно невысокую температуру на станциях. В холодный период, наоборот, воздух подается с поверхности через тоннельные шахты, подогревается за счет тепла, выделяемого электропоездами, оборудованием, трубопроводами, подается на станции более теплым и удаляется через станционные шахты.

На поверхности земли устанавливают специальные киоски для вентиляции. Их располагают в местах с чистым воздухом, в зеленых зонах. Через киоски воздух забирается по стволу шахты и вентиляторами подается в метрополитен. Как правило, в шахте устанавливают два вентилятора с диаметром рабочего колеса 2-2,5м и производительностью 250 тыс. м³/ч. Вентиляторы могут работать как для подачи, так и откачки воздуха в зависимости от наружной температуры.

В СССР применяются вентиляторы конструкции ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт). Управление вентиляцией осуществляется из центрального диспетчерского пункта.

Все служебные помещения метрополитена оборудованы устройствами вентиляции. Только на Московском метрополитене насчитывается более 3100 систем местной вентиляции. Состояние воздушной среды постоянно контролируется с помощью психрометров, которые установлены на станциях и в тоннелях.

Однако данную систему вентиляции постепенно автоматизируют. В местах контроля состояния воздушной среды устанавливают специальные датчики, которые с помощью телеметрической аппаратуры, цифровых приборов и телетайпа передают информацию о температуре и влажности воздуха диспетчеру и на ЭВМ.

Телемеханические устройства позволяют полностью автоматизировать процесс воздухообеспечения метрополитена. Это сокращает трудовые затраты, повышает оперативность и четкость в решении вопросов вентиляции и обеспечивает постоянный тепловой и воздушный режим.

Раздел 5 тяговая подстанция и контактная сеть

Тяговая подстанция, сооружение, в котором расположено оборудование, предназначенное для трансформации, преобразования и распределения электрической энергии, используемой на электрифицированных железных дорогах, трамвайных и троллейбусных линиях, в метрополитене.

Городской электротранспорт работает на постоянном токе напряжением 600В для трамваев и троллейбусов и 825В для метрополитена, так как тяговые двигатели постоянного тока допускают частое изменение режима работы, обладают высоким КПД и имеют меньшую массу. Выбор величины напряжения для передачи электрической энергии — один из наиболее важных и принципиальных вопросов, оказывающих серьезное влияние на технические и экономические показатели, на капиталовложения и эксплуатационные расходы городского электротранспорта. Так, например, при постройке метрополитена в Москве было принято напряжение 750В. Повышение напряжения до 825В дало значительную экономию цветных металлов, привело к сокращению числа тяговых подстанций и увеличению мощности существующих ртутных выпрямителей на 20—25%. Источником электроснабжения городского электротранспорта является общая энергосистема города, входящая в районную энергетическую систему. В современных энергосистемах электроэнергия вырабатывается на мощных электрических станциях — тепловых и гидроэлектрических. Источники электроэнергии, как правило, значительно удалены от потребителей. Электрические станции вырабатывают трехфазный переменный ток напряжением 6,3 и 10,5кВ при частоте 50Гц. Со станций, расположенных далеко от потребителей, энергия передается под напряжением 35, 110, 220кВ и выше. Для повышения напряжения строят повысительные подстанции. Передаваемая энергия принимается понизительными подстанциями, расположенными в районах ее потребления. На понизительных подстанциях напряжение снижается до 6, 10кВ, а в отдельных случаях — и до 35кВ. Так как на подвижном составе городского электротранспорта устанавливают электродвигатели постоянного тока, то для получения постоянного тока строят подстанции с установками, преобразующими трехфазный переменный ток, поступающий из энергосистемы, в постоянный ток нужного напряжения. Такие установки называются тяговыми преобразовательными подстанциями. Электрическая энергия передается вагонам трамвая, троллейбусам, поездам метрополитена по контактным проводам через токосъемники, установленные на подвижном составе. Контактная сеть троллейбуса состоит из двух контактных проводов; на трамвае и метрополитене вторым проводом служат ходовые рельсы. Таким образом, система электроснабжения городского электрического транспорта включает следующие элементы: линии передачи энергии от электрических станций или понизительных подстанций энергосистемы на тяговые подстанции; обычно это кабельные линии; тяговые подстанции, на которые устанавливают агрегаты, преобразующие трехфазный ток в постоянный; питающие кабели, связывающие тяговую подстанцию с контактным проводом; отсасывающие кабели, с помощью которых ходовые рельсы трамвая и метрополитена (или второй контактный провод троллейбуса) соединены с подстанцией.

На магистральных железных дорогах общего пользования и путях промышленного транспорта, работающих на переменном токе промышленной частоты, Тяговая подстанция выполняются в виде трансформаторных подстанций и служат для понижения напряжения трёхфазного тока, получаемого от энергосистем, до необходимого значения —27,5кв на магистральных железных дорогах и 6—10кв на путях промышленного транспорта. На электрифицированных участках, работающих на переменном токе пониженной частоты (16 и 25гц), Тяговая подстанция предназначены для понижения напряжения однофазного тока, получаемого от специальных электростанций, или преобразования трёхфазного тока промышленной частоты, получаемого от энергосистем, в однофазный ток пониженной частоты. На линиях, работающих на постоянном токе, Тяговая подстанция преобразуют трёхфазный переменный ток в постоянный ток напряжением 275В (подземная электровозная откатка), 600 и 825В (городской и промышленный транспорт), 1650в (промышленный транспорт), 3300В (магистральные железные дороги).

В СССР Тяговая подстанция железнодорожного транспорта обычно используются также и для питания электроэнергией не тяговых потребителей различных железнодорожных служб, промышленных, с.-х. и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в районах, прилегающих к электрифицированным железным дорогам.

Тяговая подстанция бывают без постоянного обслуживающего персонала — с автоматическим и телеуправлением (на магистральных железных дорогах, в метрополитене, на трамвайных и троллейбусных линиях) и с постоянным обслуживающим персоналом (на путях промышленного транспорта и др.).

По конструктивному выполнению различают Тяговая подстанция открытого типа, в которых основное оборудование размещается на открытом воздухе, и закрытого типа — с основным оборудованием, находящимся в здании. Применяют также передвижные Тяговая подстанция с оборудованием, обычно размещенным на железнодорожном подвижном составе, которые предназначены главным образом для резерва на случай выхода из строя стационарных.

5.1 КОНТАКТНАЯ СЕТЬ

Основные требования к контактной сети. От контактной сети получают питание агрегаты троллейбуса. Каждый фидер тяговой подстанции питает свой участок контактной сети. В случае выхода из строя фидера или одноагрегатной подстанции соседние могут принять на себя нагрузку контактной сети, благодаря чему обеспе­чивается беспрерывное энергоснабжение.

Зону контактной сети, обслуживаемую тяговой подстанцией, разбивают на изолированные друг от друга участки (так называемое секционирование), каждый из которых получает электроэнергию от своего питающего кабеля. Количество питающих линий равно количеству изолированных участков контактной сети, а ток по этим линиям поступает к «плюсовому» контактному проводу, расположенному ближе к проезжей части. Пройдя через силовую цепь троллейбуса, ток поступает в «минусовый» контактный провод, расположенный ближе к тротуару, и по отсасывающему кабелю возвращается на шины распределительного устройства постоянного тока тяговой подстанции.

Кабельные линии питающие и отсасывающие по сечению, марке кабеля, трассе прокладки одинаковы и в аварийных ситуациях могут заменить друг друга. Кабельные линии выполняют преимущественно подземными с выводами на концевые опоры контактной сети.

Надежность энергоснабжения троллейбуса во многом зависит от принятых схем питания и секционирования контактной сети. Участки контактной сети могут получать питание как от одной тяговой подстанции (односторонняя схема питания), так и от двух (двусторонняя). В последнем случае напряжения на шинах постоянного тока обеих питающих подстанций должны быть равны, а характеристики преобразователей одинаковы. Согласно правилам технической эксплуатации, потеря напряжения от подстанции до токоприемника троллейбуса, находящегося в любом месте трассы, не должна превышать 15% номинального напряжения сети, т. е. 90В.

Контактная сеть троллейбуса работает в сложных условиях, так как два контактных провода разной полярности располагаются на расстоянии 520±20мм друг от друга, а токосъем с них ведется двумя токоприемниками, работающими раздельно. Схождение, расхождение и пересечение линий троллейбуса, а также пересечение их с линиями трамвая потребовало разработки и установки специальных частей контактной сети, обеспечивающих беспрепятственный проход токоприемников.

Специфика токосъема, осуществляемого токоприемником трол­лейбуса с контактного провода, определяется тем, что токосъем значительного по величине тока ведется при больших скоростях перемещения скользящего контакта, а контактный провод имеет систематические провесы между точками подвеса. Провес провода резко осложняет контакт с ним токоприемника. Токосъем, осуществляемый в таких условиях, сопровождается не только механическим износом контактного провода, но и вредным воздействием на контактный провод электрической дуги, возникающей в момент нарушения контакта. Электрическая дуга в зоне точек подвеса вызывает поджог контактного провода, что со временем приводит к его обрыву. Кроме того, электрическая дуга создает радиопомехи.

При любом натяжении подвешенного контактного провода он не может быть идеально горизонтальным. Провес провода тем меньше, чем сильнее его натяжение и чем меньше пролет (расстояние между точками крепления контактного провода). О провесе судят по его стреле, т. е. разности высот нижней и верхней точек контактного провода в пролете.

Сила нажатия токоприемника на контактный провод (встречает противодействие части веса контактного провода в пролете, и это обеспечивает надежный контакт. Иначе происходит контакт в точках подвеса. В результате инерции движущихся масс и сил трения в сопряжениях токоприемников при прохождении мест подвеса контактного провода слежение нарушается, и головка токоприемника отрывается от контактного провода. Контактная вставка головки токоприемника отрывается от провода в точке А (рис. 37), при этом возникает электрическая дуга, приводящая к поджогу контактного провода в точке А. Токоприемник снова касается провода в точке В, что сопровождается значительным ударом по контактному проводу в этой точке. Как в первом, так и во втором случае механическая прочность контактного провода постепенно снижается — это может привести к его обрыву, а, следовательно, и к перебою в энергоснабжении целого участка контактной сети.

Рис. 37 Схема провеса контактного провода

Само собой разумеется, что токосъем тем лучше, чем меньше провес провода в пролете. Добиться меньшего провеса можно уменьшением длины пролета и поддержанием максимально допустимого натяжения контактного провода. Однако величина допустимого натяжения ограничена условиями прочности материала контактного провода. Правила технической эксплуатации (ПТЭ) допускают минимальное усилие нажатия в контактном проводе не ниже 6 кгс/мм² и максимальное 12,5кгс/мм².

Во время эксплуатации контактные провода, как правило, подвергаются относительно малому износу. Срок их службы довольно велик.

Для обеспечения благоприятных условий взаимодействия токоприемников с контактным проводом необходимо постоянно поддерживать максимально допустимое натяжение контактного провода; систематически проверять крепление проводов на кривых, пересечениях и стрелках; регулярно контролировать техническое состояние головок токоприемника для уменьшения сил трения в шарнирах; контролировать и регулировать нажатие токоприемника на контактный провод, с тем, чтобы оно постоянно поддерживалось в пределах 12—14кгс.

Токосъем значительно улучшается, если контактный провод обладает некоторой свободой перемещения относительно токоприемника, т. е. изменяет свое пространственное положение в зависимости от величины воздействия токоприемника на контактный провод. Причем свое пространственное положение контактный провод меняет не только в пролете, но и в точках подвеса, что позволяет резко увеличить угол излома ß (см. рис. 37) контактного провода в точке подвеса.

Таким образом, выполненная подвеска носит название эластичной в отличие от жесткой подвески, исключающей вертикальное перемещение точек подвеса при нажатии токоприемников. Эластичная подвеска обеспечивает лучшее качество токосъема, снижает износ, уменьшает вероятность поджога и обрыва контактного провода в точках подвеса. Улучшение качества токосъема достигают путем создания более благоприятных условий слежения головок токоприемника за контактным проводом.

Согласно требованиям ПТЭ, предъявляемым к контактной сети, высота контактных проводов над уровнем дорожного полотна должна быть в точках подвешивания 5,7 ± 0,1м. Допускаются отступления от требуемой высоты подвешивания контактных проводов над уровнем дорожного полотна внутри зданий троллейбусных парков до 5,2м, в воротах зданий троллейбусных парков — до 4,7м и под искусственными сооружениями — до 4,2м с соблюдением требований плавного изменения высоты подвешивания контактных проводов.

Контактные провода троллейбуса должны иметь не менее чем две ступени изоляции по отношению к опорам, зданиям, сооружениям, земле, контактным проводам трамвая, проводам связи и освещения.

Типы контактных подвесок. В контактной сети троллейбуса различают несколько систем подвески проводов: простую, поперечно-цепную, продольно-цепную, маятниковую и полигонную.

Простая подвеска получила распространение из-за простоты конструкции и низкой стоимости. Применяется она при невысоких скоростях движения (35—40км/ч). В то же время эта система требует значительных затрат на эксплуатацию не только контактной сети, но и подвижного состава.

При простой поперечной подвеске (рис. 38) продольный пролет между точками подвеса контактного провода не превышает 35м. Стальная оцинкованная проволока диаметром 5мм или трос из стальных оцинкованных проволок общим сечением 26,6мм² крепится к стенам зданий или опорам противоположных сторон улиц поперек линий контактной сети. С помощью подвесных зажимов контактный провод прикрепляется к этим поперечинам.

Рис. 38 Простая поперечная подвеска контактного провода

Сила натяжения боковых участков поперечного троса зависит от необходимой величины уклона этих участков: чем меньше уклон, тем больше натяжение боковых участков. Оптимальная величина уклона боковых участков поперечин 1:10. Это означает, что, например, необходимо поднять точку крепления поперечины выше уровня контактного провода на 2м при пролете между контактными проводами и зданием, к которому крепится поперечина, равном 20м.

Поперечный трос или проволоку стремятся расположить на прямолинейных участках пути перпендикулярно оси контактного провода, а на криволинейных — по направлению радиуса кривой.

Поперечно-цепную подвеску применяют при значительном расстоянии между опорами или зданиями для обеспечения горизонтального положения контактных проводов.

Поперечно-цепная подвеска контактной сети (рис. 39) состоит из двух тросов или проволок, расположенных перпендикулярно оси контактных проводов один над другим, и струн, воспринимающих вертикальную нагрузку от арматуры и контактного провода.

Рис. 39 Поперечно-цепная подвеска контактного провода:

1- верхний трос, 2- контактный провод, 3- нижняя поперечина, 4,6- орешковые изоляторы, 5- изолятор из дельта-древесины, 7-мачта.

Верхний трос, или проволока, 1 выполняет в конструкции роль несущей поперечины, способной воспринять нагрузку, приходящуюся на струны и нижнюю поперечину 3. Нижняя поперечина предназначена для фиксирования пространственного положения контактных проводов 2. Нижняя поперечина воспринимает усилия от нажатия штанг токоприемника на контактный провод и усилия растяжения при отклонении контактных проводов от прямолинейного направления.

Поперечно-цепная подвеска имеет достаточно широкое распространение, однако она не вписывается, в архитектурный силуэт улицы и не обеспечивает достаточной эластичности контактной сети. Вместе с тем поперечно-цепная подвеска контактных проводов позволяет работать троллейбусу со скоростью до 50км/ч.

Продольно-цепная подвеска благодаря значительной эластичности обеспечивает почти безыскровой токосъем при больших скоростях движения. При этом резко снижается число случаев схода токоприемника с контактного провода.

Для монтажа продольно-цепной подвески устанавливают опоры контактной сети, на кронштейнах которых крепят продольный несущий трос (рис. 40). Контактный провод подвешивается на вертикальных струнах 9 и фиксируется в горизонтальной плоскости фиксаторами 6, расположенными на кронштейне 1 опор контактной сети. Длина пролета — до 50м, но не свыше 60м.

Рис. 40Подвеска контактного провода на кронштейнах:

1- кронштейн, 2- изолятор, 3- хомут, 4- распорка, 5- фарфоровый изолятор, 6- фиксатор, 7- оттяжка, 8- подвес, 9- провод, 10- вертикальные струны.

В последнее время широкое распространение получила маятниковая подвеска контактной сети троллейбуса (рис. 41). При подвеске контактных проводов на жестких наклонных струнах (маятниках) провода располагаются в плане зигзагообразно. На прямых участках зигзаг выполняется с углом перегиба проводов на каждом подвесе до 3°. Правилами технической эксплуатации установлен пролет 40 ±3м. Наклон струн осуществляется путем систематической сдвижки подвесов на поперечинах или кронштейнах в разные стороны от оси пути.

Рис. 41 Подвеска контактного провода на наклонных струнах (маятниках): 1 - кронштейн, 2- наклонные струны, 3- контактный провод.

Наклонное расположение струн (рис. 42) обеспечивает эластичность контактной сети в зонах подвешивания, что благоприятствует хорошему токосъему. Кроме того, такая система способна в значительной степени компенсировать температурные напряжения в сети. Компенсация происходит вследствие изменения наклона струн и, следовательно, некоторого изменения угла зигзага. При понижении температуры контактный провод укорачивается, в результате чего угол зигзага растет, стремясь к 180°, угол струн также растет и несколько снижается расстояние контактного провода от поверхности дороги. В случае повышения температуры контактный провод удлиняется, в результате чего угол зигзага и угол наклона струн уменьшаются, и несколько увеличивается расстояние от контактного провода до дороги. При этом натяжение контактного провода с изменением температуры окружающей среды колеблется меньше, чем в случае прямолинейного расположения контактной сети.

Рис. 42 Конструкция наклонных струн: 1 - верхний подвес, 2- струновый изолятор, 3- струны, 4- нижний подвес.

Система подвески контактного провода с наклонными струнами не только повышает эластичность сети, что позволяет повысить скорость скольжения головок токоприемника троллейбуса, но и является более экономичной. Экономическая целесообразность подвески с наклонными струнами обусловлена возможностью увеличить пролет между опорами контактной сети и сократить объем работ, связанный с сезонной регулировкой натяжения контактной сети. Подвеску с наклонными струнами применяют в районах с резко континентальным климатом, так как в этом случае экономическая эффективность, получаемая от сокращения объема сезонных регулировок натяжения контактного провода, значительно превышает рост затрат на восстановление такой подвески при обрывах проводов. В районах с мягким климатом более целесообразна продольно-цепная подвеска контактных проводов.

Полигонная подвеска контактных проводов (рис. 43) применяется только в тех случаях, когда необходимы большие пролеты, т. е. когда невозможна или нецелесообразна установка опор. Такая подвеска состоит из двух несущих тросов, к которым крепятся проволочные поперечины 2. К поперечинам подвешены контактные провода 3.

Под искусственными сооружениями высотой до 8м устраивают изоляционную подшивку с бортами высотой не менее 50мм, которая служит второй ступенью электрической изоляции, необходимой по ПТЭ. Пролеты между креплением контактных проводов не должны превышать 4м. Снижение контактного провода при входе под искусственные сооружения делается плавным для сохранения устойчивости токосъема.

Дополнительные нагрузки, сопровождающие эксплуатацию контактной сети в осенне-зимний период, например гололед и температурные колебания, изменяют величину стрелы провеса. Повышение температуры в летние жаркие месяцы сильно увеличивает стрелу провеса. Чтобы поддержать стрелу провеса контактного провода постоянной, осуществляют сезонную регулировку его натяжения. Это довольно трудоемкое мероприятие. Более перспективно автоматическое регулирование натяжения контактных проводов с помощью блочно-грузовой компенсации.

В умеренных широтах достаточно проводить две регулировки: осенний роспуск и весеннюю подтяжку контактных проводов. В районах с большими температурными колебаниями необходимо проводить до четырех регулировок. Цель регулировок — придать первоначальное натяжение контактным проводам участка, так чтобы до последующей сезонной регулировки оно не выходило за пределы, предусмотренные ПТЭ. Разработанные монтажные кривые или таблицы дают возможность при известном сечении провода, величине пролета и системе подвески выбирать оптимальное натяжение провода.

Сезонную регулировку троллейбусной контактной сети выполняют путем вставки или удаления отрезка провода, длину которого определяют расчетным путем.

Рис. 43 Полигонная подвеска контактного провода:

1- несущий трос, 2- поперечины, 3- контактный провод.

Для поддержания постоянной величины натяжения при всех возможных температурных изменениях применяется метод автоматического грузового регулирования натяжения контактного провода в соответствии с ПТЭ этот метод регулирования натяжения обязательно применяют при строительстве или капитальном ремонте линий троллейбуса. Грузы компенсаторов (рис. 44) помещают внутри опоры или снаружи ее в ограждающей решетке и гибким стальным тросом через систему блоков подсоединяют к регулируемому контактному проводу.

Рис. 44 Схема грузовой компенсации: 1 - грузовые компенсаторы, 2- сдвоенная шина.

В зоне, где контактный провод переходит с прямолинейного направления на направление присоединения к грузам компенсатора, устанавливают специальную стальную сдвоенную шину (рис. 45). Разрезанный контактный провод заводят в сдвоенную шину перехода. Одна часть сдвоенной шины с закрепленным на ней контактным проводом одного направления и контактный провод, прикрепленный к шине другого направления, присоединяют к грузам компенсирующего устройства. Переход устроен так, что шина одного направления может свободно перемещаться в конструкции перехода.

Рис. 45 Сдвоенная шина (2L - расстояние между мачтами)

При переходе контактной вставки головки токоприемника с контактного провода на сдвоенную шину токосъем идет с шины на верхние кромки угольной контактной вставки головки токоприемника (рис. 46). В этих условиях надежный токосъем обеспечивается только при полной исправности головки токоприемника троллейбуса и контактной угольной вставки.

Рис. 46 Проход контактной вставки через сдвоенную шину: 1- щечки головки токоприемника, 2- сдвоенная шина, 3- угольная контактная вставка.

Для односторонней автоматической грузовой компенсации используют спрямленный кривой держатель. Причем контактный провод одного направления крепят неподвижно к концу держателя, а провод второго направления пропускают через его второй конец (с возможностью скольжения) и направляют на трос, поддерживающий груз компенсатора.

Киевское трамвайно-троллейбусное управление применяет для поддержания постоянного натяжения контактных проводов автоматический регулятор натяжения АРТ (рис. 47). Регулятор состоит из двух подвижных, шин 1, на которых укреплены обоймы 3 с роликами 4, и одной средней шины 2. Подвижные шины с подсоединенным к их концам контактным проводом могут перемещаться вдоль средней шины. Тросы системы АРТ проходят через ролики подвижных шин и соединяются с грузами, расположенными у опор, что позволяет путем перемещения подвижных шин обеспечивать требуемое натяжение контактных проводов на смежных участках. На протяженном участке контактной сети необходимо применять значительное количество АРТ, так как длина паза шины ограничена.

Рис. 47 Автономный регулятор натяжения АРТ:

1- подвижная шина, 2- средняя шина, 3- обойма, 4- ролик.

Раздел 6 Перспективы развития электрического транспорта

Транспорт, обеспечивая условия жизнедеятельности общества, является средством достижения социальных, экономических и политических целей. Транспорт — это не просто отрасль, основная задача которой перевозка грузов и людей, транспорт — это система, преобразующая условия жизнедеятельности человека. Достижения в науке приводят к прогрессивному развитию техники, которая в свою очередь выступает как предпосылка для развития всей транспортной системы региона. Представьте себе Байкальский регион через 25 лет: современные средства передвижения «борозд