книги из ГПНТБ / Фрайфельд А.В. Устройство, монтаж и эксплуатация контактной сети учебник

ее колебания. При некоторых скоростях движения мотут возник

путь резонансные явления, во время которых эти колебания рас­ тут, т. е. увеличивается их амплитуда (размах). Чем больше ам­ плитуда колебаний подвески, тем труднее сохранить постоянный контакт между токоприемником и контактным проводом. Очевидно, что для обеспечения надежного токосъема при любых скоростях движения колебания контактной подвески должны иметь малые амплитуды и как можно скорее затухать.

Ветроустойчивость контактной подвески должна быть возмож­ но большей. Ветроустойчивостью подвески называют способность ее проводов сопротивляться отклонению под действием ветра. При каком-то заданном положении относительно оси токоприемника контактный провод при ветре не должен отклоняться в сторону больше, чем на величину, ограниченную шириной контактной ча­ сти полоза. Отклонение контактного провода под действием ветра представляет большую опасность, так как он может соскользнуть и попасть под полоз, что приведет к повреждению и токоприемни­ ка, и контактной подвески. Кроме того, ветровые воздействия могут вызвать автоколебания (пляску) проводов подвески. При этом провода начинают колебаться со значительной амплитудой

косъема ветроустойчивость контактной подвески должна быть возможно более высокой.

Состояние контактной подвески должно соответствовать расчет­ ному. Каждую контактную подвеску при проектировании рассчи­ тывают и устанавливают ее основные размеры. Всякое отклонение состояния подвески от расчетного большее, чем это допускается нормами, может привести к нарушению токосъема. Для того что­ бы токосъем был действительно бесперебойным, необходимо обес­ печить надлежащее качество монтажа подвески и тщательный уход за ней при эксплуатации: точно соблюдать те расчетные положе­

электрифицированных железных дорог и другими документами.

§ 5. Простые контактные подвески

Качество токосъема во многом зависит от стрелы провеса кон­ тактного провода. Эта величина для простой подвески (см. рис. 4) определяется по формуле

20

личивается число жестких точек (при простой подвеске по схеме рис. 4 каждая точка крепления контактного провода на опоре явля­ ется довольно жесткой). Поэтому длину пролета обычно принима­ ют большой (см. § 10), а уменьшить стрелы провеса стремятся увеличением натяжения провода. Однако повысить натяжение про­ вода можно только до максимального допускаемого в условиях эк­ сплуатации /Смаке.’

где Овр — временное сопротивление провода на разрыв в кге/мм2;

5— площадь поперечного сечения провода в мм2;

к— коэффициент, величина которого зависит от конструк­ ции провода (для сплошных проводов к= 1, для много­ проволочных к — 0,9).

Взависимости от мер, принимаемых для регулирования натя­ жения контактного провода, простые контактные подвески делят на некомпенсированные, с сезонной регулировкой натяжения и

компенсированные.

При некомпенсированных подвесках провод не имеет приспо­ соблений для автоматической регулировки натяжения и поэтому оно изменяется в весьма широких пределах. Расчет провода вы­ полняют так, чтобы максимальным натяжение провода было толь­ ко в самых тяжелых условиях — или при минимальной температу­ ре, или при максимальной нагрузке (которая обычно получается при действии ветра на провод, покрытый гололедом), или при сов­ падении обоих указанных факторов. При всех других условиях на­ тяжение в проводе будет меньше, а при максимальной темпера­ туре может снизиться весьма значительно (рис. 12, б, кривая /). Кривые рис. 12, б носят название монтажных, так как с их помо­ щью (или по таблицам, в которых приведены те же величины) можно правильно смонтировать провод, задавая ему нужное при данной температуре натяжение, или требуемую стрелу провеса

(см. § 60 и 63).

Поскольку при высоких температурах натяжение некомпенси­ рованных контактных проводов сильно падает, а стрелы провеса увеличиваются, трудно обеспечить бесперебойный токосъем даже при сравнительно невысоких скоростях движения. Поэтому некомЦенсированные контактные провода при осуществлении простых подвесок на магистральных электрических железных дорогах не применяют. По схеме некомпенсированной простой подвески мон­ тируют провода питающих и отсасывающих линий, усиливающие

22

состоящее из блоков и груза, которое называют компенсатором (опора Б ) '.

Расстояние между анкерными опорами А и Б называют длиной анкерного участка или просто анкерным участком. Изменение длины контактного провода в пределах анкерного участка компен­ сируется перемещением груза компенсатора: при повышении температуры и удлинении провода груз опускается вниз, а при понижении температуры и укорочении провода груз поднимается

где ЬА — длина анкерного участка в м; а — коэффициент линейного расширения материала провода,

показывающий изменение длины провода при изменении температуры на І°С.

Аналогично может быть подсчитана величина перемещения провода не во всем анкерном участке, а в какой-то его части. В этом случае в формулу (7) вместо длины анкерного участка должно быть подставлено интересующее нас расстояние от места анке­ ровки.

В компенсированном контактном проводе натяжение поддер­ живается на значительно более высоком уровне, чем при сезон­ ной регулировке. Большое натяжение провода позволяет работать с небольшими стрелами провеса, что улучшает качество токосъема. Желательно было бы с помощью компенсатора задать проводу максимальное допускаемое натяжение. Однако этого сделать нель­ зя. Натяжение провода в пределах анкерного участка не остается постоянным, так как при перемещении провода в точках его креп­ ления возникают силы, препятствующие этому перемещению и ме­ няющие натяжение провода. Допускаемые пределы, изменения на­ тяжения контактного провода в настоящее время установлены нормами в размере ±15% от номинального, т. е. от того натяже­ ния, которое задается компенсатором. Следовательно, номинальное натяжение уже должно быть на 15% ниже максимального допу­ скаемого. Но так как в процессе эксплуатации провод изнашива­ ется и его сечение уменьшается, то номинальное натяжение долж­ но быть еще ниже, иначе в изношенном проводе могут возникнуть напряжения, превышающие допускаемые. Например, номинальное натяжение контактного провода из чистой твердотянутой меди устанавливают исходя из напряжения 10 кгс/мм21 при допускаемом

24

шению качества токосъема. Принятая в настоящее время норма до­ пускаемого отклонения определяет максимальную длину анкерно­ го участка при схеме анкеровки рис. 14, а около 800 м для пря­ мых участков пути.

Вследствие того что натяжение компенсированного контактно­ го провода меняется в весьма ограниченных пределах, стрелы провеса его при любых изменениях температуры изменяются _ не­ значительно, что обеспечивает хорошее качество токосъема. Но при увеличении нагрузки на провод его стрелы провеса тоже уве­ личиваются, причем (так как натяжение остается постоянным) значительно больше, чем при отсутствии компенсаторов. Особен­ но опасно для работы компенсированного контактного провода от­ ложение на нем гололеда, вследствие чего на борьбу с гололедны­ ми образованиями надо обращать самое серьезное внимание при эксплуатации компенсированных подвесок.

Простые контактные подвески, выполненные по схеме рис. 4, не могут быть применены при значительных скоростях движения поездов. Основные требования, предъявляемые для получения хо­ рошего качества токосъема, здесь не выполняются. Эластичность контактного провода неравномерна по пролету, стрелы провеса (даже при компенсированном проводе) из-за больших пролетов до­ вольно значительны, число жестких точек велико. Поэтому такие простые контактные подвески применяют только в тех случаях, когда скорости движения поездов невелики (см. § 11).

При выполнении контактного провода из материала, позволяю­ щего задавать ему очень высокое натяжение, и при некотором уменьшении длины пролета (по сравнению с пролетом цепной подвески) простые контактные подвески могут найти применение при скоростях движения 100—130 км/ч, если обеспечить эласти­ чное крепление контактного провода в точках его подвеса на опорах.

Для повышения эластичности точек крепления провода на опо­ рах должны быть применены специальные конструкции. Некото-

25

рый эффект дает осуществление подвески контактного провода на поперечных тросах, как это показано на рис. 15, а. Существенное улучшение работы простой контактной подвески достигается при­ менением оттяжных тросов (рис. 15, б). Такая подвеска является как бы переходной от простой к цепной (см. § 37).

§ 6. Классификация цепных контактных подвесок

При цепной подвеске (см. рис. 5) благодаря наличию несуще­ го троса стрела провеса контактного провода может быть задана любой величины путем соответствующего подбора длины струн в пролете. Может быть достигнуто и так называемое «беспровесное» положение контактного провода, при котором нижние концы всех струн находятся на одном и том же расстоянии от головок ходо­ вых рельсов. В этом случае, пренебрегая местными стрелами про­ веса (см. рис. 10, б), считают, что контактный провод располагает­ ся по прямой линии и его стрела провеса равна нулю. Для того чт.обы получить при простой подвеске такие же стрелы провеса контактного провода, как его местные стфелы при «беспровесном» положении в цепной подвеске, надо при прочих одинаковых усло­ виях уменьшить длину пролета между опорами до расстояния меж­ ду струнами, что неприемлемо как по экономическим, так и по техническим соображениям. Малые стрелы провеса контактного провода при цепной подвеске позволяют обеспечить хорошее каче­ ство токосъема и при высоких скоростях движения.

Изменение стрелы провеса контактного провода при цепной подвеске будет в основном зависеть от изменения стрелы провеса несущего троса, а не от ее абсолютного размера. Если устранить колебания стрелы провеса несущего троса, то, не учитывая весь­ ма незначительное удлинение или укорочение струн, можно счи­ тать, что стрела провеса контактного провода также будет неиз­ менной. Если же стрела провеса несущего троса все же изменяется, то при цепной подвеске возможно осуществить ряд мероприятий, в результате которых изменение стрелы провеса контактного про­ вода будет значительно меньше, чем несущего троса.

Местные стрелы провеса контактного провода могут быть до­ ведены до чрезвычайно малых, практически неощутимых для то­ коприемника величин, путем поддержания на должном уровне натяжения контактного провода и соответствующего уменьшения расстояния между струнами. При цепных подвесках возможно вы­

26

весок, воспользуемся классификацией их по следующим призна­ кам: способ подвешивания контактного провода к несущему тросу; тип опорных струн (расположенных между несущим тросом и кон­ тактным проводом у опор); взаимное расположение проводов в пла­ не; тип примененных фиксаторов и способ регулирования натяже­ ния проводов.

В зависимости от способа подвешивания контактного провода к несущему тросу различают одинарные и двойные цепные под­ вески; опорные струны бывают простые и рессорные; по располо­ жению проводов в плане различают вертикальные, полукосые и ко­ сые подвески; фиксаторы бывают жесткие и сочлененные; по спо­ собу регулирования натяжения проводов подвески делят на не­ компенсированные, полукомпенсированные и компенсированные.

§ 7. Одинарные и двойные цепные подвески с различными опорными струнами

Цепные подвески, в которых контактный провод (или провода) подвешивают на струнах непосредственно к несущему тросу, на­ зывают одинарными. Двойными называют такие цепные подвески, в которых крепление контактного провода к несущему тросу про­ изводится через вспомогательный трос.

В зависимости от типа и расположения опорных струн одинар­ ные и двойные цепные подвески могут быть следующих видов.

Одинарная цепная подвеска с простыми опорными струнами, расположенными в точках подвеса несущего троса. На схеме, при­ веденной на рис. 16, штриховыми линиями показано расположение проводов при беспровесном положении контактного провода, а сплошными линиями — при более высокой температуре1. Подобное расположение будут иметь провода цепных подвесок при отсутст­ вии автоматического регулирования натяжения несущего троса.

Верхние концы опорных струн в рассматриваемой подвеске не имеют возможности перемещений, поэтому высота контактного провода у опор при изменении температуры, если не принимать во внимание крайне незначительное изменение длины струн (из-за их небольших размеров), останется неизменной. В середине проле­ та контактный провод опустится на такое же расстояние, на ко­ торое переместится в этом месте несущий трос. Поэтому стрелу про­

27

Рис. 16. Схема одинарной цепной подвески с простыми опорными струнами в точках подвеса несущего троса

ких пределах; стрела провеса контактного провода также будет изменяться и может достичь значений, при которых для большой скорости движения невозможно будет обеспечить бесперебойный токосъем.

В так называемых опорных узлах расположены фиксаторы контактного провода. Часть веса этих фиксаторов воспринимается токоприемником при проходе под опорным узлом как сосредото­ ченная масса и увеличивает жесткость подвески в этом месте. На рис. 17 штриховыми линиями показаны примерные положения про­ водов и струн при действии на них токоприемника с нажатием Р. При проходе под опорным узлом для того, чтобы осуществить подъем контактного провода, надо разгрузить опорную струну и поднять фиксатор. Несущий трос при нахождении токоприемника под фиксатором не разгружается и не поднимается. Все это при­ водит к тому, что подъем контактного провода у опор не может быть значительным. При нахождении токоприемника в середине пролета несущий трос разгружается, так как уменьшается нагруз­ ка, передающаяся на него от ряда струн. В результате несущий трос поднимается примерно на такое же расстояние, что и кон­ тактный провод, величина подъема которого в середине пролета больше, чем у опор.

Таким образом, эластичность рассматриваемой системы под­ вески неравномерна по пролету, что еще более затрудняет обес­ печение бесперебойного токосъема при высоких скоростях движе­ ния поездов.

Одинарная цепная подвеска со смещенными опорными стру­ нами. В этой подвеске (рис. 18) опорные струны сдвинуты в обе

28

Рис. 18. Схема одинарной цепной подвески со смещенными опорными струнами

стороны от оси опор. При увеличении температуры воздуха ниж­ ние концы струн опустятся на такое же расстояние, на которое в этих местах опустится несущий трос. В случае симметричного сдвига струн относительно оси опоры контактный провод между ними останется в том же положении, в каком он был до изменения температуры: провод лишь опустится ниже или поднимется выше в зависимости от того, увеличилась или уменьшилась температура. При схеме, показанной на рис. 18, контактный провод в середине пролета опустится на величину, равную разности стрел провеса не­ сущего троса Fx—Fo, а у опор на величину h. Таким образом, стре­ ла провеса контактного провода будет меньше разности Fx—F0 на величину Іѵ.

Очевидно, чем больше будет величина h, тем меньше окажет­ ся fx, что весьма желательно. Величина перемещения h контакт­ ного провода у опор зависит от того, на какое расстояние а от опор сдвинуты опорные струны. Чем дальше отодвинуты эти стру­ ны, тем больше будет и h. Однако очень далеко относить опорные струны нельзя, так как вес расположенного между ними фиксато­ ра при увеличении расстояния между струнами все более будет восприниматься токоприемником как сосредоточенная масса, что отрицательно сказывается на процессе токосъема. Практически на прямых участках пути опорные струны сдвигают от оси опор на расстояние около 2 м. Поэтому, хотя подвеска со смещенными струнами и несколько лучше, чем подвеска с несмещенными стру­ нами, получаемый выигрыш незначителен.

Одинарная цепная подвеска с рессорными струнами (рис. 19).

Для улучшения качества цепной подвески необходимо раздвинуть опорные струны на значительные расстояния и в то же время не

29