Глава 13

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК,

ИХ ВЗ АИМОДЕЙСТВИЕ С ТОКОПРИЕМНИКАМИ

ПРИ ТОКОСЪЕМЕ

13.1. Общие сведения и определения

Токосъем (или токоснимание) — процесс передачи электрической энергии от канализирующих ток устройств (коммуникаций) энергополучателям (токопри-емникам), электрооборудованию ЭПС. Это понятие распространяется на любой вид неавтономного электротранспорта с любым способом токосъема (контактного, бесконтактного, квазиконтактного).

Надежность токосъема определяется отсутствием повреждений, связанных с задержками поездов, предотвращением ущерба от них, т.е. с обеспечением безопасности движения. К экономичности токосъема относится минимальный износ контактирующих элементов (проводов и пластин токоприемников, электродов и т.п.), т.е. ресурсосбережение дефицитных материалов (меди и т.п.). Энергосбережение при токосъеме — экономия электроэнергии на тягу поездов — осуществляется за счет снижения лобового сопротивления токоприемников. Экологичным токосъем может быть только без больших радио- и телепомех, шумовых воздействий и засорения почвы.

Способы токосъема. При контактном способе токосъема (рис. 13.1) токопроводы могут иметь как жесткую (или полужесткую), так и гибкую конструкцию, а также специфические токосъемные или токоприемные локальные узлы (точки).

Жесткие контактные токопроводы укладывают между рельсами или подвешивают либо к своду тоннеля, либо внизу на стойках сбоку от ходовых рельсов (с верхней, нижней, боковой контактными поверхностями), а также монтируют в подземной траншее под путями или прокладывают в полимерной эластичной трубе. Токоприемники жестких контактных токопроводов имеют плоские скользящие контакты.

Полужесткие контактные токопроводы представляют собой ненапряженные балки-модули, имеющие незначительную гибкость и упругие подвесы в опорных точках. Некоторые из модулей (например, трубчатые или штампованные профили) в нижней части имеют контактные шины или провода. В качестве токоприемников для них используют цилиндры-челноки, плоские скользящие контакты или катящиеся ролики (троллеи), валики, вращающиеся щетки.

Рис.13.1. Способы контактного токосъема: контактные токопроводы и элементы токоприемников ЭПС

Гибкие токопроводы с воздушными проводами включают в себя или трубы с разрезом в нижней части, подвешенные к несущему тросу, или провода круглого, восьмеричного и грушевидного профиля сечения с продольными крепежными канавками. Профилированные контактные провода с канавками могут быть монометаллическими, биметаллическими, комбинированными из различных металлов. Их используют в различных типах простых и цепных (плоских и объемных) контактных подвесок.

К специфическим способам контактного токосъема можно отнести смонтированные между ходовыми рельсами токоприемника точки с верхними контактными поверхностями, получающими питание от кабеля при срабатывании путевых педалей, а также установленные на прямых консолях токосъемные точки с нижними контактными поверхностями, питающимися от трехфазной ЛЭП, смонтированной на опорах контактной сети. В этих случаях токоприемники выполняются в виде длинных лыж, подвешенных вдоль подвижного состава на подвижных рамах токоприемников.

Использование контактных систем при увеличенных скоростях движения до 200—350 км/ч требуют создания и применения новых специальных контактных материалов, имеющих минимальную массу и способных снимать ток болыпой плотности, не отжигая при этом провода.

Бесконтактные способы токосъема (рис. 13.2)основаны на емкостном, волновом или индуктивном принципах передачи электроэнергии. Однако они требуют больших капиталовложений для создания питающей сети, источников и преобразователей энергии. Кроме того, сам процесс передачи энергии сопровождается значительными потерями. Наиболее целесообразным оказалось внедрение бесконтактного токосъема во взрывоопасных шахтах на высокочастотном транспорте, невзирая на низкий КПД. Возможно использование передачи электроэнергии с помощью лазеров. В этом случае кроме низкого КПД, добавляются сложности, связанные с поворотами прямолинейного луча на кривых участках пути. Индуктивный токосъем может применяться для обеспечения электромагнитного подвеса движущегося экипажа в случае использования синхронного линейного двигателя, обмотка которого расположена на эстакаде.

Рис.13.2. Способы бесконтактного токосъема

Квазиконтактные способы токосъема (жидкостной и электродуговой) (рис. 13.3) позволяют использовать существующую систему тягового электро-снабжения без ее коренного переустройства и обладают более высоким КПД токопередачи по сравнению с бесконтактными. При жидкостном способе необходимо располагать электропроводящей жидкостью с заданными свойствами и устройствами для образования струй и их сбора. Для электродугового способа необходимы поджигающие дуги плазматроны и авторегулирующие устройства, перемещающие дугу по электродам со скоростью, предотвращающие их износ. Переход на электродуговой токосъем целесообразен после достижения ЭПС определенной скорости. Но при этом на столб дуги начинает воздействовать воздушный поток, а также изменение тягового тока и расстояния между электродами. Перспективность применения способа определяется теоретической возможностью замены медного провода стальным и исключением необходимости стабилизации нажатия токоприемника на токопровод (достаточно стабилизации величины зазора).

Рис.13.3. Способы квазиконтактного токосъема