Министерство транспорта российской федерации

Федеральная государственная бюджетная образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальнее восточный государственный университет путей сообщений «ДВГУПС»

Кафедра: «Транспортно-технологические комплексы»»

Доклад

По дисциплине : «Подвижной состав железных дорог (электроподвижной состав)»

На тему :«Токоприёмники»

Выполнил: 125 группа Евдокимова Татьяна

Амелин Алексей

Дивной Андрей

Андреев Роман

Проверил: Стецюк А.Е.

Хабаровск 2019

Оглавление

Введение 3

История 4

Конструкция токоприёмников. 10

Список литературы 15

Введение

Токоприёмник - электрический аппарат для создания контакта электрического оборудования электроподвижного состава с контактной сетью. Токоприёмники различают по условиям работы — для токосъёма с воздушной контактной подвески и с контактного рельса; по конструктивному исполнению - пантографные, дуговые, штанговые.

История

В 1879 году на Германской промышленной выставке демонстрировался электровоз мощностью 3 л. с., созданный немецким инженером Вернером фон Сименсом. Локомотив использовался для катания посетителей по территории выставки. Скорость составляла 6,5 км/ч, локомотив питался от третьего рельса постоянным током напряжением 160 В.

«Электровоз Вернера фон Симпсена»

Начиная с 3 сентября 1880 года Фёдор Аполлонович Пироцкий в течение примерно месяца проводил испытания экспериментального электрического трамвая, представлявшего собой вагон конки с электрической тягой, питавшийся через два рельса. Этот проект не получил дальнейшего финансирования и был закрыт.

«Конка»

В 1881 году первый электрический трамвай, построенный компанией Siemens & Halske, прошёл по железной дороге между Берлином и Лихтерфельдом, при этом первоначально была использована схема питания через два рельса, впоследствии был применен верхний провод.

Уже в 1874 году Ван Депоэль начал исследования в области электровозов. Первая электрическая железная дорога Ван Депоэль была проложена в Чикаго в начале 1883 года, и он выставил еще одну на выставке в этом городе позже в том же году. В 1885 году он изобрел и продемонстрировал первый троллейбусный столб, устройство, используемое электрическими трамваями (трамваи) для сбора тока из воздушных проводов, представив его публично на линии, временно установленной на промышленной выставке в Торонто осенью 1885 года, по сообщениям, достигающей 65 миль в час. коллега изобретатель Фрэнк J. Sprague одновременно изучал похожие идеи. Sprague улучшил конструкцию  и иногда приписан как изобретатель полюса вагонетки.

«Современный троллейбусный столб»

Создание дугового токоприёмника Сименсом было вынужденным шагом, чтобы избежать патентных споров с Фрэнком Спрагом (автором штангового токосъёмника), Сименсу потребовалась патентно чистая альтернатива. В начале XX века система Сименса стала доминирующей в Европе, в США продолжали использовать штанговый токосъёмник Спрага. Изобретение дугового токоприемника имело выгодный побочный эффект — в отличие от штангового, дуговой токоприемник не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе. В результате трамвайная контактная сеть получается конструктивно сравнительно простая и, как следствие, более дешевая и надежная. Также дуговой токоприемник, в отличие от той же штанги, не подвержен риску схода с контактного провода.

«Современный дуговой токоприёмник»

Первые трамваи с пантографами появились в США в 30-е годы. До этого в США применялся только штанговый токоприёмник, использовавшийся и во многих других странах Америки и некоторых странах Европы. Но штанговый токоприемник обладает следующими недостатками:

• нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе (подобная проблема существует и в современных троллейбусных системах, так как троллейбус очень часто не может эксплуатировать пантограф);

• подвержен риску схода с контактного провода,  сход современных троллейбусных токосъемных штанг, являющихся потомками трамвайных токосъемных штанг, с проводов контактной линии по сей день событие довольно частое;

• сравнительно трудноуправляем, разработка дистанционного управления токосъёмными штангами, особенно троллейбусными, нетривиальная задача (до сих пор водители многих троллейбусов часто вынуждены вручную опускать и поднимать токосъемные штанги);

• сравнительно громоздкий,  в опущенном виде трамвайная штанга или две троллейбусные штанги занимают половину крыши трамвайного вагона или кузова троллейбуса соответственно.

Пантограф ото всех этих недостатков свободен. В частности:

• сравнительно компактен и в опущенном виде занимает во много раз меньше места, чем штанга;

• не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе,  трамвайная контактная сеть в результате конструктивно сравнительно проста и, как следствие, более надежна;

• пантографом сравнительно легко управлять,  в простейшем случае пантограф управляется (опускается и поднимается) посредством управляющего тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, также сравнительно проста проблема дистанционного (например, посредством электропривода) управления пантографом.

Однако в отличие от штангового токоприемника, транспортное средство оснащенное пантографом должно находиться строго под контактным проводом; в то время как троллейбус со штангами может объехать остановившиеся машины, чего нельзя было бы сделать при наличии пантографа.

Пантограф также симметричен относительно направления движения — допускает движение в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Штанговый токоприемник (любой) таким свойством не обладает. То есть и трамвай со штанговым токоприемником, и троллейбус могут достаточно быстро ехать только вперед, но назад и тот, и другой могут ехать только сравнительно медленно. Трамвай же с пантографом может одинаково быстро ехать и вперед, и назад. Последний фактор обусловливает тот факт, что практически все современные двусторонние трамваи оснащаются только пантографами. Естественно, пантограф практически вытеснил штангу, и подавляющее большинство современных трамваев используют пантографы или полупантографы. Трамваи же со штанговыми токоприёмниками сохранились лишь в очень небольшом количестве городов, где они, помимо транспортной функции, вкупе с городской архитектурой выполняют декоративную функцию.

Бугельный токоприемник обладает многими достоинствами пантографа. То есть, как и пантограф, бугель не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе и не подвержен риску схода с контактного провода. Как и при использовании пантографа, при использовании бугеля трамвайная контактная сеть получается конструктивно сравнительно простой и, как следствие, более надёжной. На этом фоне в континентальной Европе, сделавшей ставку на бугельный токоприёмник ещё на заре электрического трамвая как вида транспорта, преимущества пантографа перед бугелем поначалу замечены не были. Более того, достаточно долгое время трамваи с бугелями и трамваи с пантографами эксплуатировались одновременно одними и теми же трамвайными системами. Но бугель, как и штанговый токоприемник, сравнительно трудноуправляем,  трамвайный пантограф в простейшем случае довольно легко управляется посредством простого тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, тогда как бугелем так управлять из кабины машиниста просто физически невозможно. Частично уравнивает шансы пантографа и бугеля дистанционное управление, но электропривод для управления бугелем требуется более мощный, чем для управления пантографом. Также, как и штанговый токоприемник, бугель сравнительно громоздкий  в опущенном положении бугель занимает половину крыши трамвайного вагона. Сыграло свою роль и отсутствие необходимости переделки контактной сети при отказе от бугеля в пользу пантографа. В результате пантограф одержал победу и над бугелем  в настоящее время бугельный токоприёмник используют только поддерживаемые в исправном состоянии старые трамваи, используемые в большинстве случаев лишь для экскурсионных поездок, либо трамваи, работающие с контактной сетью очень плохого качества.

«Современный пантограф»

Полупантограф, или асимметричный токоприемник,  внешне выглядит как половина обычного пантографа. (В РФ применяются и так называемые симметричные полупантографы – двухрычажные ТЛ-13У и ТЛ-14М, тогда как пантографами называют четырёхрычажные токоприемники).

Преимущества полупантографа перед обычным пантографом таковы:

• Меньшая масса.

• Колебания полупантографа при движении меньше раскачивают элементы контактной сети, что обеспечивает лучший прижим полоза токоприёмника к контактному проводу и, таким образом, лучший токосъём. Это особенно важно при скоростях движения свыше 60—70 км/ч.

• Требуется меньше места на крыше, что облегчает размещение крышевого оборудования. Некоторые виды электрического подвижного состава, рассчитанные на работу с несколькими системами электропитания, имеют разные пантографы для разных видов питающего тока.

• Меньшая материалоёмкость.

• Требуется меньшая мощность привода для подъёма и опускания полупантографа.

Однако есть у полупантографа и недостаток -меньшая прочность.

Известны случаи, когда хозяйства, не способные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.

Несмотря на несимметричную конструкцию, напоминающую бугель, полупантограф, как и пантограф, позволяет движение в обоих направлениях: при нормальной эксплуатации горизонтальные нагрузки малы, неисправность же контактной сети, приводящая к появлению на проводе выступающей детали, ломает как ту, так и другую конструкцию.

«Современный полупантограф»