У ланцюгових контактних підвісках (рис. 5.3) контактний провід 2 (або контактні дроти) підвішують за допомогою легких підвісок (струн) 4 -7 безпосередньо або через допоміжний провід 3 (або дроти) до несучої тросу Л закріпленому на підтримуючих пристроях.
Мал. 5.3. Схема ресорної ланцюгової контактної підвіски
Основними геометричними параметрами ланцюгових підвісок є:
довжина прольоту l - відстань між сусідніми точками підвісу несучого тросу до підтримуючих пристроїв;
конструктивна висота h - відстань від контактного проводу до несучого тросу у точки його підвісу при беспровесном положенні контактного проводу в напівкомпенсована підвісці або при номінальному натягу несучого тросу компенсованій підвіски;
стріла провисання несучого тросу F - відстань від нижчої точки троса в прольоті до прямої, проведеної через точки підвісу троса;
стріла провисання контактного проводу fк - відстань від найбільш віддаленої по вертикалі точки контактного проводу в прольоті від прямої, проведеної через точки підвісу контактного проводу у опор;
струновой проліт з - відстань між двома сусідніми струнами (сс - відстань між струнами в середині прольоту);
довжина струни S - відстань між точкою закріплення (підвісу) струни на несучому тросі (допоміжному дроті, ресорному дроті або якому-небудь елементі, в свою чергу закріпленому на несучому тросі) до контактного проводу (Smin - довжина струни, встановленої в середині прольоту).
У ресорних контактних підвісках (див. Рис. 5.3) геометричними параметрами є також: lр = 2а - довжина ресорного дроти (троса); е - відстань від опори до першої простий струни; lк = (l - 2е) - довжина частини прольоту, в якій контактний провід має провисання; d - відстань від опори до ресорної струни (закріпленої на ресорному дроті); С0 - відстань від ресорної до простої струни; ср - 2d - відстань між ресорними струнами; b - відстань по вертикалі від точки підвісу несучого тросу до ресорного дроти.
Наявність в ланцюгової підвісці несучого тросу дозволяє на відміну від простих контактних підвісок задати контактного проводу (підбором струн відповідної довжини) беспровесное положення в прольоті або змонтувати його з невеликою стрілою провисання. Зміна стріли провисання контактного проводу в ланцюгової підвісці залежить в основному від зміни стріли провисання несучого тросу.
У будь-ланцюгової підвісці несучий трос змінює стрілу провисання при впливі на нього додаткових навантажень (наприклад, від ожеледиці), при цьому змінить своє висотне положення і контактний провід.
Є кілька конструктивних заходів, за допомогою яких зміна стріли провисання контактного проводу в прольоті можна зробити меншим, ніж зміна стріли провисання несучого тросу. Якщо виконати ланцюгова підвіска так, що несе трос не буде при зміні температури навколишнього повітря змінювати свою стрілу провисання, то і положення контактного проводу в прольоті по висоті буде постійним.
Стріли провисання контактного проводу в струнових прольотах незначні і можуть бути відповідним вибором відстані між струнами і підвищенням натягу контактного проводу доведені до розмірів, мало впливають на якість струмознімання. Тому ланцюгові контактні підвіски дозволяють здійснювати нормальний струмознімання при високих (160 км / год і більше) швидкостях руху і прольотах великої довжини (до 80 м).
Ланцюгові контактні підвіски розрізняють за такими основними ознаками:
· Способу підвішування контактних проводів до несучого тросу;
· Способу регулювання натягу проводів;
· Взаємного розташування проводів, що утворюють підвіску в плані;
типу струн у опор.
Мал. 5.4. Схеми одинарної (а-в), подвійний (г, д) і складною (е) ланцюгових контактних підвісок: 1-струна; 2-несучий трос; 3-контактний провід; 4-ресорний трос; 5-допоміжний провід; 6 - другий допоміжний провід
Всі конструкції ланцюгових підвісок в залежності від способу підвішування контактного проводу до несучого тросу поділяють на дві групи. До першої групи відносять одинарні ланцюгові підвіски, в яких контактні дроти 3 (рис. 5.4, а, б) підвішують на струнах 1 безпосередньо до несучої тросу 2; до другої групи - подвійні і потрійні (рис. 5.4, в, г). У подвійній ланцюгової підвісці (див. Рис. 5.4, в) до несучої тросу 2 підвішують на струнах 1 допоміжний провід 5, до якого кріплять контактні дроти 3; в потрійний ланцюгової підвісці (рис. 5.4, г) до допоміжного проводу 5 підвішують другий допоміжний провід 6, до якого кріплять контактні дроти 3.
Залежно від способу регулювання натягу проводів ланцюгова підвіска може бути:
некомпенсованою, коли контактний провід 1 і трос 2 закріплюють (анкеруют) жорстко (рис. 5.5, а) і немає пристроїв для автоматичного регулювання їх натягу. Різновидом такої підвіски є ланцюгова підвіска, має в контактному проводі пристосування (наприклад, стягнуті муфти) для сезонного регулювання їх натягу;
напівкомпенсована, в якій тільки частина проводів, наприклад контактні дроти (рис. 5.5, б) або контактні і допоміжні дроти, забезпечена пристроями для автоматичного регулювання натягу - компенсаторами 3;
компенсованій, в якій всі дроти забезпечені загальними (рис. 5.5, в) або окремими для кожного проводу компенсаторами.
Іноді застосовують частково компенсований ланцюгова підвіска, в ній компенсатори працюють лише в якихось межах зміни температур або навантажень на дроти. При певній температурі компенсатор стопориться, і в разі подальшого зниження температури підвіска працює вже як некомпенсированная. Стопор включається також при збільшенні вище допустимої ожеледного навантаження напровода ланцюгової підвіски. В цьому випадку не допускається утворення неприпустимих стріл провисання контактного проводу.
Мал. 5.5. Схеми анкерувань проводів некомпенсованою (а) напівкомпенсована (б) і компенсованій (в) ланцюгових підвісок
По взаємному розташуванню проводів, що утворюють ланцюгову підвіску, в плані розрізняють:
вертикальну ланцюгова підвіска, в якій дроти розташовані в одній вертикальній площині (на рис. 5.6 зліва) або мають невелику (не більше 0,5 м) зміщення відносно один одного в плані;
косу ланцюгова підвіска, коли несучий трос в плані значно (кут нахилу струн до вертикалі в площині, перпендикулярній осі шляху, перевищує 20 °) зміщений щодо контактного проводу (на рис. 6 праворуч).
полукосую ланцюгова підвіска, в якій несучий трос підвішений строго по осі шляху, а контактний провід зміщений відносно нього.
Мал. 5.6. Розташування контактних проводів вертикальної підвіски в плані на прямих ділянках колії (а) і на кривих (б)
У вертикальній підвісці на прямій ділянці шляху можливі дві схеми розташування несучого тросу в плані: по осі шляху (рис. 5.6, а); над контактним проводом з зигзагом, рівним зигзагу контактного проводу (рис. 5.6, б).
Мал. 5.7. Розташування проводів полукосой підвіски:
1-контактний провід; 2 -несущій трос і вісь струмоприймача; 3 -опори; 4-струна
У полукосой підвісці (рис. 5.7) струни отримують великий нахил в площині, перпендикулярній осі колії. Щоб виключити викручування контактного проводу, застосовують спеціальні способи кріплення його до струн в залежності від кута нахилу струни. На кривих ділянках колії в середній частині прольоту струни відтягують контактний провід в зовнішню сторону кривої, внаслідок цього він приймає криволінійне (в плані) обрис, що наближається за формою до кривої залізничної колії.
Мал. 5.8. Розташування проводів косою підвіски на прямому (а) і кривому (б) ділянці шляху:
1 -контактний провід; 2-струна; 3-несучий трос; 4-вісь струмоприймача; 5-фіксатор
Коса ланцюгова підвіска на кривих ділянках дозволяє істотно зменшити в плані кути зміни напрямку контактного проводу у опор в місцях розташування фіксаторів (пристроїв, що утримують контактний провід в необхідному положенні в горизонтальній площині). Це підвищує еластичність контактної підвіски в опорних вузлах, що сприятливо позначається на струмознімання, особливо в кривих малого радіусу. При певних радіусах кривих коса ланцюгова підвіска може бути виконана без фіксаторів. Коса підвіска має підвищену вітростійкість в порівнянні з вертикальною підвіскою, однак монтаж і експлуатація її значно складніше. Від розташування контактного проводу в плані по довжині прольоту залежить як ветроустойчивость контактної підвіски, так і термін служби контактних пластин (вставок) полозів струмоприймачів електрорухомого складу. При цьому чим ближче розташований контактний провід до осі колії у всьому прольоті, тим вітростійкістю ланцюгова підвіска. Це положення знаходиться в протиріччі з питанням збільшення терміну служби контактних пластин з спечених матеріалів (металокерамічних) і особливо вугільних вставок струмоприймачів, оскільки чим більше зміщений контактний провід від осі колії у опор і чим це зміщення рівномірніше по довжині прольоту, тим більше термін служби контактних пластин і вставок струмоприймачів. Тому контактний провід (або дроти) на прямих ділянках розташовують зигзагоподібно.
На електрифікованих залізницях Казахстану нормальний розмір зигзагів контактного проводу від осі при розрахунковому беспровесном його положенні прийнятий 300 мм. Зигзаги, спрямовані від опор, називають позитивними, а до опор - мінусовими. Подвійні контактні дроти в точках фіксації розташовують зазвичай на відстані 40 мм один від одного.
На кривих ділянках колії контактний провід у опор зміщений з допомогою фіксаторів у зовнішню сторону кривої - йому дають зигзаг щодо осі (середини полоза) струмоприймача. Нормальний зигзаг контакт - нога дроти у опор на кривих приймають рівним ± 400 мм. Несучий трос на кривих ділянках колії розташовують зазвичай над контактним проводом. Допускається відхилення в розташуванні несучого тросу в плані не більше ± 200 мм. Таким чином, проведення вертикальної ланцюгової підвіски на кривих ділянках колії розташовують по хордам. Тому вертикальну підвіску іноді називають хордовою. В окремих випадках допускається збільшувати зигзаг контактного проводу: до 400 мм - на повітряних стрілках і до 500 мм - на кривих. При подвійному контактному проводі розмір зигзагів приймають по відношенню до зовнішнього від осі струмоприймача проводу. Відхилення від встановлених зигзагів контактного проводу при розрахунковому беспровесном його положенні не повинні перевищувати ± 30 мм.
Зигзаг контактного проводу на прямих ділянках колії в зарубіжних країнах приймають в межах 150-500 мм у кожної опори або через кілька опор. Найбільший зигзаг контактного проводу у опор на кривих ділянках колії становить 240-400 мм.
Крім розглянутих підвісок, є також ромбовидна ланцюгова підвіска (рис. 5.9), в якій контактні дроти розташовують в плані у опор у вигляді ромба з різнобічними зигзагами 300-400 мм, а в середній частині прольоту - паралельно осі колії на відстані 50 - 100 мм один від іншого. Ромбовидна підвіска більш стійка, ніж підвіски, в яких контактні проводи по всьому прольоту розташовані паралельно один одному з однаковими зигзагами у опор.
Мал. 5.9. Ромбовидна підвіска:
1 -несущій трос; 2 і 3 -контактні дроти; 4 кріплення проводів
Конструктивну висоту ланцюгових підвісок (див. Рис. 5.3) приймають виходячи з виразу
де, F - стріла провисання несучого тросу при беспровесном положенні контактних проводів (в напівкомпенсована підвісці) або при номінальному натягу проводів (в компенсованій підвісці);
Smin - найменша допустима довжина нековзною струни;
fк - стріла провисання контактного проводу в частині прольоту l. в якій провід має провисання.
Найменшу довжину струни Smin визначають з умови, щоб кут нахилу струни в площині ланцюгової підвіски, що утворюється в результаті поздовжніх переміщень контактного проводу щодо несучого тросу при максимальних і мінімальних температурах, не перевищував 30 ° до вертикалі.
У тому випадку, якщо з яких-небудь причин конструктивну висоту ланцюгової підвіски необхідно виконати менше, скорочують довжину прольоту і тим самим зменшують стрілу провисання несучого тросу або використовують ковзаючі струни.
Залежно від типу струн і їх розташування у опор ланцюгова підвіска може
з простими опорними струнами. коли струни встановлюють не далі 1-2 м від опор;
зі зміщеними простими опорними струнами. коли струни віддалені від опор більш ніж на 2 м; в одинарної підвісці опорні прості струни встановлюють зазвичай на відстані 4-5 м від опори, в подвійній підвісці - на відстані 5-9 м;
ресорної. в ній струни контактного проводу (або допоміжного дроти - в подвійних підвісках) закріплені на ресорному дроті;
з пружними струнами. коли струни підвішують до несучого тросу за допомогою пружних елементів, наприклад гнучких полімерних стрижнів або важелів, скручують несучий трос;
демпфірованного. в її струнах у опор встановлені демпфери.
З метою уніфікації всіх конструктивних розмірів ланцюгових підвісок з урахуванням застосування типових залізобетонних опор контактної мережі в типових проектах конструктивну висоту ланцюгових підвісок постійного струму (з мідним або сталеалюміневимі несучим тросом і одним або двома контактними проводами) приймають рівною 2 м, ланцюгових підвісок змінного струму (з сталемедний або сталеалюміневимі несучим тросом і одним контактним дротом) в середньому 1,8 м.
У компенсованій ланцюгової підвісці при змінах температури повітря відбувається переміщення уздовж анкерного ділянки як контактного проводу, так і несучого тросу. Причому в разі виготовлення троса і проводу з одного матеріалу ці переміщення будуть однаковими, і, отже, при будь-яких температурах струни підвіски будуть розташовуватися в її площині вертикально, а якщо трос та провід з різнорідних матеріалів, то з незначним нахилом. Це дозволяє виконувати компенсовану ланцюгова підвіска з меншою конструктивної заввишки.
Важливим параметром ланцюгової підвіски є довжина струнового прольоту (див. Рис. 5.3). Дослідженнями встановлено, що при великих струнових прольотах (більше 12 м) через наявність місцевої стріли провисання контактний провід в середній частині струнового прольоту зношується швидше, ніж у струн. Отже, щоб знос контактного проводу в межах струнових прольотів був рівномірним, необхідно їх довжини приймати якомога меншими, особливо в середній частині прольоту ланцюгової підвіски.
У типовій компенсованій підвісці з одним контактним про-водом в залежності від довжини прольоту відстань між струнами приймають 6-8 м, в підвісці з двома контактними проводами 3,7-4,2 м (по несе тросу при шаховому розташуванні струн).
Подвійні контактні дроти в напівкомпенсована підвісці зазвичай кріплять на загальних струнах з окремими нижніми ланками довжиною по 300 мм для кожного проводу з відстанню між струнами не більше 12 м.
При електрифікації залізниць широке застосування знаходить компенсована підвіска. За своїм динамічним якостям вона значно перевершує напівкомпенсована. Навіть при невисоких швидкостях руху нерівномірність натискань полозів струмоприймачів на контактні дроти при напівкомпенсована підвісці виявляється значно вище, ніж при компенсованій. Це призводить до нерівномірного зносу контактних проводів і підвищенню їх середнього питомої зносу, а отже, і зменшення терміну служби. Термін служби подвійного контактного проводу в компенсованій підвісці в 1,3 рази більше, ніж в напівкомпенсована.
На електрифікованих залізницях Казахстану змонтована головним чином одинарна напівкомпенсована і компенсована ланцюгові підвіски.