TRAKCJA ELEKTRYCZNA

SIEĆ TRAKCYJNA

ZASADY KONSTRUKCJI SIECI JEZDNEJ

WYMAGANIA STAWIANE SIECIOM JEZDNYM
  Każda sieć jezdna, niezależnie od zastosowanych rozwiązań, materiałów i warunków, w których pracuje musi spełniać następujące wymagania techniczne:
- zapewniać prawidłową współpracę odbieraka z przewodem jezdnym w zakresie od minimalnej do maksymalnej prędkości z jaką poruszają się pojazdy po danej linii kolejowej;
- zapewniać prawidłową współpracę odbieraka z przewodem jezdnym w danych warunkach klimatycznych zmieniających się w ciągu roku (mróz, lód, upał, wiatr);
- zapewniać możliwość przesyłu energii elektrycznej w ilości odpowiedniej dla natężenia ruchu pociągów elektrycznych na danej linii kolejowej, w danym czasie, na danym odcinku zasilania;
- być odporna na różne zakłócenia występujące w czasie pracy pojazdów trakcyjnych (przeciążenia, zwarcia), a także zakłócenia spowodowane zjawiskami atmosferycznymi (wyładowania atmosferyczne).

ZAWIESZENIA SIECI JEZDNEJ
  Najistotniejszym elementem sieci trakcyjnej oprócz konstrukcji wsporczych jest przewód jezdny. Sieć składająca się tylko z przewodu jezdnego podwieszanego do konstrukcji wsporczej umożliwia przechodzenie odbieraka - jest to sieć płaska. Stosując dość małe odległości między punktami podwieszenia oraz dość dużą siłę naciągu możemy uzyskać bez zakłóceniową współpracę odbieraka z siecią przy prędkości do 40 km/h. Sieć taka jednak nie znajduje szerokiego zastosowania, ze względu na ograniczenia prędkości.
  Najbardziej popularną siecią jest sieć łańcuchowa, składająca się liny nośnej, która za pomocą wieszaków podtrzymuje przewód jezdny. Takie rozwiązanie jest nazywane siecią łańcuchową pojedynczą. Istnieją także rozwiązania, w których przewód jezdny podwieszony jest za pomocą wieszaków do liny nośnej pomocniczej, a ta z kolei do liny nośnej głównej. Takie rozwiązanie nazywane jest siecią łańcuchową wielokrotną.


  Częste punkty podwieszenia zapewniają mały zwis przewodu, dzięki czemu poprawna współpraca odbieraka z przewodem możliwa jest przy prędkościach do 80 km/h. Stosując dwa przewody jezdne, oraz samoczynną regulację naciągu można przystosować sieć do prędkości do 120 km/h. Sieć z dwoma przewodami jezdnymi, samoczynną regulacją naciągu oraz z wyrównywaną elastycznością pozwala osiągnąć prędkości do 250 km/h. Dzięki dwóm przewodom jezdnym zwiększa się powierzchnia styku ślizgacza pantografu z siecią i w ten sposób polepszają się warunki współpracy pantograf - sieć. W bardziej nowoczesnych rozwiązaniach stosuje się także dwie liny nośne, zapewniają one większą stabilność sieci.
Na rysunku pokazane są sposoby zawieszania sieci jezdnej:


  Wysokość sieci trakcyjnej mierzy się w punkcie podwieszenia i jest to odległość między liną nośną, a przewodami jezdnymi.
  W punkcie podwieszenia przewodu jezdnego do ramienia odciągowego elastyczność sieci jest mniejsza na skutek oddziaływania liny nośnej i przewodu jezdnego oraz obciążenia wysięgu, który ustala położenie przewodu. Aby zwiększyć elastyczność przewodu jezdnego w punkcie podwieszenia stosuje się dodatkową linę, do której przewód jezdny jest podwieszony za pomocą wieszaków. Dzięki takiemu rozwiązaniu, w punkcie podwieszenia przewód jezdny ma większą swobodę ruchów pionowych. Rozwiązanie takie nazywane jest Y i pokazane jest na rysunku poniżej.


  W sieciach z dwoma przewodami jezdnymi zawieszenie wykonuje się w taki sposób, że przewody jezdne są połączone z wieszakami na przemian. Takie rozwiązanie polepsza współpracę przewodu jezdnego z pantografem.

KOMPENSACJA SIECI
  Zmiany temperatury otoczenia powodują, że materiał, z którego są wykonane przewody sieci trakcyjnej (aluminium, miedź, stal) ulega rozciąganiu się (latem) i kurczeniu (zimą). Z tego powodu trzeba stosować urządzenia regulujące, które utrzymują sieć w stałym naprężeniu. Najłatwiej to osiągnąć poprzez sezonowe skracanie i wydłużanie przewodów stosując śruby rzymskie. Jednak sposób ten jest strasznie kłopotliwy w eksploatacji.
Innym sposobem jest wahadłowe zawieszanie sieci. Polega to na tym, że przewód jezdny zawieszony jest zygzakowato do ukośnych wieszaków. Zmiany temperatury powodują, że przewody się wydłużają lub kurczą przez to zmienia się ich długość, a co za tym idzie zmienia się położenie wieszaków.
Jeszcze innym sposobem kompensacji sieci było sinusoidalne zawieszenie przewodu jezdnego. Jednak rozwiązanie to sprawdzało się tylko przy pewnej prędkości i wymagało precyzyjnej regulacji zawieszenia.
  Najbardziej powszechnym sposobem regulacji naciągu jest automatyczna kompensacja sieci za pomocą urządzeń naprężających. Końce przewodów są mocowane (kotwione) za pomocą urządzeń naprężających do konstrukcji wsporczych. Sieć może być półskompensowana lub skompensowana. Jeśli tylko przewód jezdny jest skompensowany to taka sieć nazywa się siecią półskompensowaną, jeśli skompensowany jest przewód jezdny i lina nośna to sieć taka nazywa się siecią skompensowaną.
Rysunek pokazuje sposoby kompensacji sieci:


  Co kilkaset metrów końce przewodów są kotwione do konstrukcji zwanej słupami kotwowymi. Na słupach tych znajdują się ciężary naprężające, które regulują naciąg sieci jezdnej. Słupy te są umieszczone z boku torów, więc sieć mocowana do słupa kotwowego odchodzi od osi toru. W tych miejscach znajdują się dwa słupy kotwowe i dwa krzyżowe (za wyjątkiem końców zelektryfikowanych odcinków). Przewody są odchylone od osi toru przy słupie krzyżowym, następnie umocowane są do słupów kotwowych gdzie znajdują się urządzenia naprężające. W tych miejscach kończy się jeden odcinek naprężenia lub sekcja i zaczyna się drugi. Między słupami krzyżowymi przewody idą równolegle aby umożliwić płynne przejście odbieraka z jednego odcinka do drugiego.
Może się zdarzyć, że w wyniku nierównomiernych oporów tarcia w urządzeniach naprężających sieć jezdna może przesunąć się w jedną stronę. Aby temu zapobiec wykonuje się kotwienie środkowe, czyli mocuje się sieć do konstrukcji wsporczej na środku odcinka.
Długość odcinka naprężenia uzależniona jest od dopuszczalnego wychylenia ukośników oraz wysięgów pomocniczych. Przewód musi być umocowany przegubowo, aby nie ulegał odkształceniom podczas wychylania.
W sieciach półskompensowanych może się zdarzyć, że wieszaki ulegną wychyleniu, ponieważ przewód jezdny się przesunie względem liny nośnej. Z tego powodu stosuje się wieszaki ślizgowe. Wieszak taki podtrzymuje przewód jezdny w dwóch miejscach.


ZAWIESZENIA NA KONSTRUKCJACH WSPORCZYCH I OSPRZĘT
  Sieć trakcyjna mocowana jest do konstrukcji wsporczych za pomocą osprzętu. Konstrukcjami tymi są zazwyczaj pojedyncze słupy trakcyjne. Tam, gdzie znajdują się większe grupy torów oraz na rozjazdach stawiane są bramki, bądź też sieć podwieszona jest za pomocą osprzętu do liny poprzecznej zawieszonej miedzy masztami. Można także do tego celu wykorzystać budowle znajdujące się w pobliżu sieci: mosty, tunele, budynki.
Konstrukcje wsporcze muszą znajdować się w odpowiedniej odległości od sieci, jedynie elementy bezpośrednio współpracujące z siecią mogą znajdować się w jej otoczeniu. Na łukach odległości te muszą być większe. W tunelach, pod wiaduktami, na mostach, pod mostami sieć trakcyjna jest nieco niżej zawieszona, a w lokomotywowniach wyżej.

  Osprzęt konstrukcji wsporczej powinien być tak dopasowany do sieci, aby umożliwić dogodną współpracę przewodu z odbierakiem oraz aby przewody miały swobodę ruchu wzdłuż toru w zależności od sieci.
W sieciach półskompensowanych przewód jezdny umocowany jest do wysięgu pomocniczego poprzez ramię odciągowe. Wysięg pomocniczy ma swobodę ruchu ponieważ zamocowany jest na obrotowym wsporniku. Lina nośna zamocowana jest do wysięgu stałego poprzez izolator podwieszeniowy.
W sieci skompensowanej lina nośna jak i przewód jezdny muszą mieć swobodę ruchu wzdłuż osi toru. W tym przypadku lina nośna jest zamocowana do wysięgu ruchomego (ukośnika) lub zamocowana jest na rolce, a przewód jezdny do wysięgu pomocniczego (ruchomego) za pomocą ramienia odciągowego. Wysięg pomocniczy przymocowany jest do ukośnika, który poprzez izolator umocowany jest do konstrukcji wsporczej.


  Na rysunku pomarańczowe strzałki pokazują kierunki odchylania się wysięgów i ruch przewodów, a przerywane pionowe kropki oś obrotu.

  Przewód jezdny mocowany jest do wysięgu pomocniczego za pomocą ramienia odciągowego. Umożliwia to pionowy ruch przewodu, który jest niezbędny do współpracy z pantografem. Przewód zawieszony jest nad torem zygzakowato dzięki temu nakładka na ślizgaczu pantografu ściera się równomiernie.

  Sieć może być, pionowa, pochyła lub półpochyła. Zawieszenie pionowe jest wtedy, gdy przy tym samym słupie lina nośna zawieszona jest równolegle do przewodu jezdnego. Zawieszenie pochyłe jest wówczas, gdy przy słupie przewód jezdny odchyla się w przeciwnym kierunku niż lina nośna. Jeśli lina nośna zawieszona jest w linii prostej, wzdłuż osi toru, a przewód jezdny jest zawieszony zygzakowato to zawieszenie jest półpochyłe.

ELEMENTY KONSTRUKCJI I OSPRZĘT | SPOSOBY ZAWIESZANIA SIECI NA KONSTRUKCJACH | KOTWIENIA PRZEWODÓW SEKCJONOWANIE | ROZJAZDY SIECIOWE | PUNKT ZASILAJĄCY | IZOLACJA PODŁUŻNA KONSTRUKCJE SPECJALNE | SIEĆ POWROTNA | PRĄDY BŁĄDZĄCE | ZABEZPIECZENIA | DANE TECHNICZNE

Poniżej znajdują się odnośniki do poszczególnych zagadnień związanych z trakcją elektryczną:

SIEĆ TRAKCYJNA | OGÓLNE INFORMACJE | SYSTEMY ZASILANIA | SILNIKI TRAKCYJNE | PODSTACJE TRAKCYJNE AUTOMATYKA I STEROWANIE | ELEKTRYFIKACJA I EKSPLOATACJA | HAMOWANIE ELEKTRYCZNE