КОНТАКТНЫЕ ПОДВЕСКИ.
СОПРЯЖЕНИЯ АНКЕРНЫХ УЧАСТКОВ.
ФИКСАТОРЫ
Контактные подвески должны обеспечивать необходимое качество токосъема движущимся э.п.с. при заданных эксплуатационных условиях. Определяющими для выбора конструкции и параметров контактной подвески являются наибольшие скорости движения э.п.с. на данной линии, значения длительного тока электровозов, число одновременно поднятых (рабочих) токоприемников на каждом локомотиве, а также климатические условия района — диапазон температур окружающего воздуха. Наибольшая скорость ветра, вероятность гололеда.
При низком уровне скоростей движения (не выше 75 км/ч) удовлетворительное качество токосъема обеспечивает простая контактная подвеска, состоящая из одного контактного провода, подвешенного к поддерживающим устройствам опор, установленных одна от другой на определенных расстояниях, называемых длинами пролетов.
Рис. 21. Положение, провода простой контактной подвески при однократном (а) и двукратном (б) подвешивании его в опорных точках
Самым «узким» местом такой подвески является опорная точка, где контактный провод, располагающийся в каждом пролете примерно по параболе, имеет резкий изгиб и вертикальной плоскости. Чем угол а (рис. 21, а) меньше, тем больше динамические силы, возникающие в контакте между проводом и полозом проходящего токоприемника, т. е. тем хуже токосъем. В результате здесь может появиться усиленный из-за контактного провода, а интенсивное искренне при нарушении контакта стать причиной помех радиоприему, в том числе локомотивной связи.
Угол а можно сделать больше, увеличив натяжение контактного провода и уменьшив длины пролетов (и то и другое уменьшает стрелу провеса — разницу в высоте провода у опор и в середине пролета).
По условиям токосъема, а также исходя из допустимых механических напряжений в проводе у опорной точки, которые складываются здесь из напряжений растяжения и изгиба, при рассмотрение выполнении подвески длины пролетов нельзя принимать более 45 м.
Уменьшение изгиба контактного провода и увеличение длин пролетов достигаются двукратным подвешиванием провода у каждой опоры посредством оттяжных тросов (рис. 21,б). В таком виде простая подвеска нашла у нас некоторое применение на второстепенных путях станций, в частности на подъездных путях депо.
На магистральных железных дорогах в основном применяются цепные контактные подвески, которые имеют серьезные преимущества перед простыми в отношении статических и динамических свойств.
Одинарная цепная контактная подвеска состоит из несущего троса, подвешенного к поддерживающим устройствам, например к консолям (рис. 22), и одного или двух контактных проводов, присоединенных к нижним концам струн, установленных через определенные интервалы на несущем тросе.
Несущий трое располагается со значительном стрелой провеса, определяемой большей длиной пролета (60—70 м) и большой нагрузкой от массы самого троса и подвешенного к нему контактного провода. Несмотря на это, благодаря частом установке струн (через 7—9 м) контактный провод можно расположить с любой стрелой провеса, в том числе и беспровесно. При этом, однако, незначительные стрелы провеса провода, практически не влияющие на качестве токосъема, всегда будут иметь место в каждом межструновом пролете, т. е. на участке между двумя соседними струнами.
Рис. 22. Одинарная рессорная цепная контактная подвеска: 1 — опора; 2 — контактный провод, 3 — несущий трос; 4 — струна; 5 — рессорный провод; 6 — фиксатор; 7 — изолированная консоль, 8 — стержневой изолятор
Статической характеристикой контактной подвески является ее эластичность — подъем контактного провода под действием приложенной к нему и направленной вертикально вверх единичной силы (например, если при приложении силы 1 кгс провод поднялся на 6 мм, то эластичность равна 6 мм/кгс).
Эластичность контактной подвески в разных частях пролета обычно неодинакова (в середине пролета больше, чем у опор). Чем она стабильнее, тем подвеска обеспечивает лучший токосъем. Выравнивание эластичности в пролете одинарной цепной подвески достигается ее увеличением з опорной зоне путем установки рессорной струны. Рессорная струна состоит из рессорного провода длиной 10 —14 м, присоединенного концами к несущему тросу (см. рис. 22), и установленных на нем двух — четырех струн, к которым подвешен контактный провод.
Одинарная подвеска с рессорными струнами называется рессорной, а без рессорных струн — подвеской с простыми опорными струнами.
Рассмотренные подвески являются одинарными, потому что у них одна ступень подвешивания (контактный провод подвешен к несущему тросу). Но существуют и более сложные подвески—двойные (рис. 23), когда применяется двойное подвешивание, и тройные.
Здесь следует отметить, что как в одинарных, так и в более сложных подвесках число контактных проводов может быть различным (один или два). Определяющим в этом отношении являются наибольшие значения тяговых токов, снимаемых токоприемниками одного локомотива. На линиях переменного тока повсюду применяют один контактный провод (чаще МФ- 100). На перегонах и главных путях станций на линиях постоянного тока применяют два контактных провода (обычно МФ-100), на остальных станционных путях — один провод (МФ-100 или МФ-85).
Рис. 23. Схемы двойной контактной подвески с простыми опорными (а) и рессорными (б) струнами:
1 — вспомогательный провод, 2 — несущий трос; 3 — контактный провод, 4— простая струна; 5 — место фиксации контактного провода; 6 — рессорная струна
Практически равноэластичной является рычажная контактная подвеска, разработанная во ВПИИЖТе для скоростей движения 200--250 км/ч. Ее стали применять, однако, и на участках со средним уровнем скоростей благодаря тому, что из-за постоянства эластичности она обеспечивает равномерный износ контактного провода и, следовательно, больший срок его службы.
Рис. 24. Рычажная контактная подвеска:
1 — несущий трос, 2 — контактный провод; 3 — струна; 4 — фиксатор; А, В, С — рычаги
В отличие or других подвесок в рычажной контактной подвеске несущий трос работает не только на изгиб, но и на кручение. Последнее достигается тем, что по три струны в крайних частях каждого пролета, посредством которых подвешен контактный провод, закреплены на несущем тросе не непосредственно, а с помощью рычагов (рис. 24). При монтаже подвески до присоединения контактного провода к струнам рычаги, жестко закрепленные на несущем тросе (рис. 25), поочередно повертывают в разные стороны, чем и достигается закручивание троса. Рессорные струны в рычажной подвеске не применяются.
Рис. 23. Узел соединения струны рычажной подвески с несущим тросом: I — несущий трос, 2 — зажим, 3 — рычаг, 4 — коуш, 5 — струна
Простые и цепные контактные подвески монтируют отдельными секциями — анкерными участками, обычно длиной 1500 - 1800 м. Это позволяет не только облегчить монтаж, но, главное, обеспечить возможность поддерживать натяжение проводов достаточно постоянным.
Как хорошо известно, все металлические изделия при изменении температуры меняют свои размеры. Особенно велики температурные деформации длинномерных изделий, к которым относятся провода и тросы. При увеличении температуры длина провода возрастает и, если он по концам анкерного участка жестко закреплен на опорах (заанкерован), вследствие этого увеличиваются его стрелы провеса и уменьшается натяжение. Понижение температуры приводит к противоположному результату. Чтобы натяжения проводов и стрелы провеса не зависели от температуры проводов, их анкеровки должны быть не жесткими, а компенсированными, т. е. выполненными посредством компенсаторов — устройств, воспринимающих эти деформации.
Цепные контактные подвески, в которых несущий трос заанкерован жестко, а контактный провод — с помощью компенсаторов, называются полукомпенсированными. Подвески, в которых и несущий трос, и контактный провод заанкерованы посредством компенсаторов, называются компенсированными.
В полу компенсированной подвеске при изменении температуры окружающего воздуха и длительного тока, протекающего по проводам и нагревающего их, стрела провеса несущего троса изменяется и вследствие этого изменяется стрела провеса подвешенного к нему контактного провода. Хотя натяжение контактного провода остается неизменным, качество токосъема при крайне высоких и низких температурах окружающего воздуха существенно ухудшается, поскольку стрелы его провеса (положительная, т. е. с расположением провода выпуклостью вниз, и отрицательная — с расположением его выпуклостью вверх) становятся весьма большими.
В отличие от этого изменение температуры проводов компенсированной подвески не приводит к изменению стрел провеса ни несущего троса, и следовательно, ни контактного провода. Поэтому качество токосъема при этой подвеске не зависит от температуры окружающего воздуха. Это особенно важно для районов с континентальным климатом, который характеризуется большой разницей летних и зимних температур.
Ранее в пашей стране при электрификации линий монтировали полукомпенсированную цепную подвеску, как более простую в монтаже. Теперь же, особенно в связи с увеличением скоростей движения э.п.с., все в большем объеме монтируют компенсированную подвеску.
Контактные провода соединены с несущим тросом посредством струн. На наших дорогах применяют звеньевые струны (рис. 26), изготовляемые из биметаллической проволоки. В компенсированных подвесках струны всегда расположены вертикально.
В полукомпенсированных подвесках при изменении температуры контактный провод, изменяющий вследствие этого свою длину, смещается вдоль пути, в то время как у несущего троса такого смещения нет (температурные деформации его приводят лишь к изменению натяжения и стрел провеса). В результате струны могут занимать наклонное положение.
В целях предотвращения продольною смещения контактного провода всего анкерного участка (например, при расположении его на большом уклоне) и сокращения объемов разрушений при обрыве контактного провода в середине анкерного участка полукомпенсированной подвески устраивают среднюю анкеровку (рис. 27), где контактный провод соединен с несущим тросом двумя ветвями наклонного троса. При наличии средней анкеровки смещения контактного провода относительно троса вблизи ее при изменении температуры практически отсутствуют, а вблизи анкеровок, наоборот, имеют наибольшее значение. Это значит, что наибольший наклон струн при крайне высоких или низких температурах окружающего воздуха имеет место в пролетах, ближайших к анкеровкам.
Угол наклона струны зависит и от ее длины: у коротких струн в середине пролета этот угол всегда больше, чем у струн вблизи опор. В связи с указанными обстоятельствами при малой конструктивной высоте полукомпенсированной контактной подвески, например вблизи низких искусственных сооружений, для исключения недопустимо большого наклона струн при особо высоких или низких температурах, при котором происходит увеличение их натяжения, а иногда и обрыв, применяют скользящие струны (рис. 28). *
* Конструктивной высотой контактной подвески называется расстояние между несущим тросом и контактным проводом в точке подвешивания, т е в створе опоры.
