Для предотвращения гибели или поражения электрическим током людей и животных, соприкасающихся с токопроводящей шиной, она оснащена специальными защитными коробками с обеих сторон (сверху и сбоку). Сегодня существует 3 типа защитных коробок для шинопровода в подвале:
Метрополитен — Контактный рельс — Контактный рельс в метрополитене
Поскольку шина является проводником электрического тока, ее омическое сопротивление должно быть низким. Поэтому для изготовления шин используется низкоуглеродистая сталь, так как загрязнение углеродом увеличивает электрическое сопротивление.
Профиль и поперечное сечение рельса такие же, как у обычного рельса.
Стандартная длина балки составляет 12,5 м. Номинальная длина каната составляет 100 м на прямых и кривых участках с радиусом 300 м и более в туннелях, 37,5 м на поверхностных участках и 12,5 м на стационарных участках и кривых с радиусом менее 300 м.
Подвеска контактного рельса
Рельс устанавливается вверх ногами с помощью металлических кронштейнов. Кронштейны поочередно крепятся к шпалам. В этом типе подвески контактные башмаки установлены на тележке и под действием силы пружины толкаются вверх и скользят вниз по головке рельса.
Контактные башмаки расположены на определенном расстоянии друг от друга, обычно между 4,25 м и 5,5 м. Расстояние между опорами уменьшается на температурных швах. Рукав имеет форму секции канала. В верхней части секции делается отверстие и приваривается так называемый «короб», а нижняя часть крепится к шпалам. Высота рычага, определяющая высоту каната, зависит от типа каната.
Крепежный узел в верхней части кронштейна достаточно прочен и обеспечивает надежную изоляцию токопроводящей шины от кронштейна с помощью фарфоровых изоляторов и полиэтиленовых уплотнений.
Стыки
Существует два типа соединений между сборными шинами:
Сварные соединения выполняются путем сваривания рельсов вместе с помощью машины контактной сварки. После сварки стыки обрабатываются в соответствии с профилем поперечного сечения токопроводящей шины.
Температурные стыки изготавливаются путем соединения концов рельсов накладками, которые скрепляются болтами. Для тоннельных путей деформационные швы предусмотрены через каждые 100 м, для наземных участков — через 37,5 м, для парковочных путей — через 37,5 м. Расстояние между температурными швами зависит от длины опор и температуры. Наиболее важным требованием для этого типа стыка является то, что концы рельсов могут относительно свободно перемещаться в стыке при изменении температуры. Это требование достигается за счет овальных отверстий в рельсах и покрытиях и слабой затяжки винта на одном из соединяемых рельсов.
Для повышения электропроводности соединения в верхней части приварены четыре электрических соединения. Их конструкция не отличается от сварных электрических соединений железнодорожных стыков.
Крепежный узел в верхней части кронштейна достаточно прочен и обеспечивает надежную изоляцию токопроводящей шины от кронштейна с помощью фарфоровых изоляторов и полиэтиленовых уплотнений.
Контактный рельс на железной дороге и в метро
В пригородах и городах сегодня используются как подвесные, так и подпотолочные системы. Различия основаны на положении контактной поверхности с рельсом. В системе поверхностного монтажа шина проводника укладывается на изоляторы так, чтобы рабочая поверхность шины была обращена вниз. Контактный башмак, который прижимается к рельсу сверху, отводит ток. В эксплуатируемых пантографных системах рельс проводника имеет обратную сторону и устанавливается на изоляторах на изогнутых опорах, прикрепленных к шпалам пути. Контактные башмаки на транспортных средствах используются для текущего сбора. Контактные башмаки прижимаются к рельсу снизу с давлением 18-22 кг.
Кондукторный рельс обычно используется на метрополитенах и очень редко на электрифицированных участках легкорельсовых и пригородных железных дорог. Кондукторный рельс расположен в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. Обычно он располагается на левой стороне пути, по направлению движения поездов метро. На правой стороне проволочный рельс обычно располагается на небольшом расстоянии внутри перекрестков и съездов. Ходовая поверхность третьего курсорного рельса на 160 мм выше уровня головок ходовых рельсов (допускаются отклонения вверх или вниз до 6 мм!). Расстояние от оси третьей курсорной рейки до внутреннего края головки следующей курсорной рейки должно составлять 690 мм (вверх или вниз, допуск не более 8 мм!). В большинстве стран, включая нашу, метрополитены используют систему напольного пантографа, преимущество которой заключается в том, что сечение тоннеля не нужно увеличивать, устройство очень надежно и долговечно, его легко ремонтировать и обслуживать. Он также предотвращает расслабление контактной поверхности и образование искр или дуги. Однако многочисленные преимущества наземных рельсов компенсируются неизбежными недостатками, такими как доступность, опасность для людей и животных, уязвимость рельсов перед суровой погодой и лавинами, а также необходимость установки перегородок.
Профиль и материалы
В железнодорожных системах усилие, оказываемое пантографами транспортных средств на токопроводящую шину, невелико — менее 25 кгс. Для снижения потерь энергии сечение шин проводников определяется исключительно наименьшим электрическим сопротивлением. Проводниковые шины для подземного и аналогичного применения изготавливаются из низкоуглеродистой стали с высокой электропроводностью. Горячекатаная сталь с минимальным содержанием углерода, требуемым действующими техническими условиями для изготовления токопроводящих шин, должна иметь следующий химический состав
- Углерод — не более 0,06 %,
- марганец — не более 0,30 %,
- кремний — следы,
- фосфор — не более 0,03 %,
- сера — не более 0,013 %.
Поскольку добавление углерода значительно увеличивает электрическое сопротивление стали, было введено обязательное ограничение на количество углерода в составе стали. Типичное значение электрического сопротивления стали токопроводящих шин составляет 0,12 Ω/мм2 при температуре 15°C. В настоящее время токопроводящие шины выпускаются длиной 12,5 м. Отдельные рельсы в прямых и кривых участках туннеля свариваются в пряди электрическим током. Длина этих косичек может достигать 100 м. Проводниковые шины на открытых надземных участках и в зонах питания собраны из рельсов длиной 37,5 м. Вес третьего рельса длиной 1 метр составляет 51,686 кг (высота 118 мм). В дополнение к классическим проводниковым шинам, современное производство стали выпускает «биметаллические проводниковые шины», которые сочетают в себе износостойкость стали и высокую проводимость алюминия. В процессе производства обычная или нержавеющая сталь соединяется с алюминием и прессуется.
Подвеска
Монтажная схема рейки проста. Рельс подвешивается на металлических кронштейнах, которые крепятся к концам шпал с помощью рельсовых болтов. Скобы крепятся 3 рельсовыми болтами (деревянные шпалы) или 2 утопленными болтами (железобетонные шпалы), соблюдая расстояние 4,5 — 5,4 м. Для уклонов пути более 0,040 и для кривых с радиусом 400 м или менее — 2,5 м. Для строительства опор используется швеллер № 10. Он нагревается и сгибается в нужную форму. При изготовлении в кронштейне фрезеруется прямоугольное отверстие размером 120×65 мм и приваривается коробка из стальных полос. Эти технологически правильные опоры, прикрепленные к шпалам, позволяют относительно легко регулировать горизонтальное положение кондукторного рельса по отношению к пути во время работы. Во время эксплуатации сооружения важно соблюдать технику безопасности и выполнять требования законодательства. В случае повреждения изоляции конец стрелы должен находиться на расстоянии не менее 35 мм от поверхности рельса, а расстояние между нижней стороной стрелы и балластом или бетоном пути в конце шпалы должно быть не менее 20 мм для предотвращения образования дуги в арматуре рельса. Узел крепления шины для проводников должен состоять из следующих частей:
- Широкий полиэтилен (для установки на шину проводника),
- Два фарфоровых изолятора (над широким полиэтиленом),
- Резиновый жгут проводов (между изоляторами),
- Крестообразный полиэтилен (над изоляторами),
- Два формованных зажимных кронштейна (над крестообразным полиэтиленом),
- предохранительный рычаг,
- Болт с шайбой и гайкой,
- Две шайбы и два клина, вставляемые в кронштейн.
В собранном состоянии коробка кронштейнов поддерживается формованными кронштейнами, которые своими верхними плоскими концами и изогнутыми нижними концами входят в соответствующие углубления изоляторов. Затягивание винта втулки обеспечивает плотное прижатие изоляторов к шине. Использование широких и перекрещивающихся полиэтиленовых распорок обеспечивает равномерное давление на изоляторы через шину и опоры формы. Он также защищает изоляторы от разрушения.
