Краткие теоретические сведения. Контактная сеть, работающая на открытом воздухе, подверга­ется воздействию ветра, гололеда, низких температур

Контактная сеть, работающая на открытом воздухе, подверга­ется воздействию ветра, гололеда, низких температур, грозовых перенапряжений и т.п. При воздействии ветра на контактную сеть происходит отклонение контактного провода от нормального положения, что может при­вести к сходу его с полоза токоприемника и, следовательно, к сры­ву струн, поломке токоприемника, а иногда и к обрыву контактно­го провода. Кроме того, при ветре значительно повышается нажатие токоприемника на контактный провод. Чаще эти случаи происхо­дят в местах, не защищенных от воздействия ветра: на высоких на­сыпях, в степных районах, при пересечениях рек и оврагов. Для устойчивой работы контактной сети в этих условиях на основе ме­теорологических наблюдений с учетом рельефа и особенностей ме­стности разрабатывают специальные организационно-технические мероприятия. При этом учитывают опыт эксплуатации предшеству­ющих лет на данной и других дистанциях электроснабжения.

Чтобы контактная сеть обеспечивала бесперебойность движения поездов в условиях ветровых воздействий, необходимо выявлять вет­ровые участки, соблюдать требуемые натяжения проводов, проектные расстояния от контактного провода до расположенных над ним уст­ройств, размеры зигзагов у опор и выносов проводов в пролете, а так­же выполнять меры повышения ветроустойчивости контактной сети.

Опасные повреждения контактной се­ти вследствие воздействия ветра возни­кают при сходе контактного провода с полоза токоприемника. Провод попадает под полоз, и токоприемник при движении срывает струны и фиксаторы, разрушает­ся сам, а иногда вызывает и обрыв кон­тактного провода.

Значительное усиление ветрового воз­действия наблюдается в местах, не за­щищенных от ветра, направленного по­перек пути: на высоких насыпях, в степных районах, поймах рек и оврагов.

Для того чтобы контактная подвеска не потеряла проектной ветроустойчи­вости, тщательно выдерживают пола­гающиеся при данных условиях натяже­ния всех проводов, а также размеры зигзагов у опор и выносов проводов в пролете. Кроме того, проверяют, не сместились ли струны и фиксаторы отно­сительно нормального положения в силу тех или иных причин (например, в ре­зультате естественной вытяжки проводов после монтажа).

В местах, подверженных особенно сильным ветровым воздействиям, при на­личии в цепной подвеске двух контакт­ных проводов монтируют ветроустойчи­вую ромбовидную подвеску. На линиях с одним контактным прово­дом можно применить ветроустойчивую цепную подвеску с оттяжными тросами, где на основных стержнях фиксаторов устанавливают ролики, с помощью кото­рых оттяжными тросами контактный провод подтягивается ближе к оси пути.

Большое значение имеет ветровая ус­тойчивость сочлененных фиксаторов, так как раскрытие фиксаторов, происходя­щее даже на участках с двумя кон­тактными проводами, вызывает тяжелые повреждения. Для предотв­ращения таких раскрытий вместо гибких струн в ветровых местах монтируют жесткие распорки, выполненные из тру­бы или уголка, которые не позволяют подниматься основному стержню фикса­тора, т. е. предотвращают создание ус­ловий для раскрытия фиксатора.

В местах, менее подверженных ветро­вым воздействиям, где жесткие струны не устанавливают, проверяют, имеется ли и правильно ли установлено ограни­чительное ушко в месте крепления до­полнительного фиксатора к основному стержню. Это ушко также предотвраща­ет раскрытие фиксатора при упоре в него дополнительного фиксатора.

Для предотвращения опрокидывания легких изолированных и прямых консо­лей применяют жесткие тяги из труб вместо растянутых, выполненных из стального прутка. Во избежание возмож­ных ударов по фиксаторам при повышен­ном отжатии провода токоприемником во время ветра устанавливают ограничи­тели подъема дополнительных фиксато­ров на основном стержне фиксатора.

Ветровое воздействие, кроме горизон­тальных отклонений проводов, может вызвать и вертикальные перемещения, которые называют автоколебаниями, или «пляской» проводов.

Автоколебания происходят под дей­ствием сил, возникающих при обтека­нии воздушным потоком проводов, имеющих несимметричную форму попе­речного сечения. Чаще всего это наблю­дается при отложении на проводах го­лоледа. Автоколебания обычно возника­ют на участках, где провода не защи­щены от ветровых воздействий: в без­лесных и незастроенных местностях. Размах колебаний весьма значителен (до 1 м и более), а частота, т. е. ко­личество перемещений в одну и дру­гую стороны от равновесного положе­ния за единицу времени, достигает 40—60 периодов в 1 мин (0,6—1 Гц), и длина волны может быть различной: в два пролета и менее.

Сами по себе автоколебания затухают только тогда, когда изменяются вызвав­шие их условия (например, прекращает­ся ветер или тает гололед). Обычно приходится прибегать к различным ме­рам для их устранения. В противном случае возможны серьезные поврежде­ния устройств контактной сети и воздуш­ных линий.

Для предотвращения появления авто­колебаний целесообразно иметь вдоль электрифицированной линии лесные по­лосы, защищающие контактные подвес­ку и воздушные линии от действия вет­ра. Применяют разбивку опор с проле­тами разной длины. Хорошие резуль­таты дает ромбовидная контактная под­веска, при которой автоколебания не воз­никают. Если автоколебания появились при наличии на проводах гололеда, принимают меры для его удаления.

Эффективным средством борьбы с вер­тикальными автоколебаниями является установка в отдельных пролетах кон­тактной подвески между несущим тро­сом и контактным проводом динами­ческих поглотителей колебаний (демп­феров). В этих устройствах имеется жестко связанная с корпусом пружина, на которой укреплен поршень с грузом. При возникновении вертикальных ко­лебаний в демпфере появляется значи­тельное трение, способствующее их зату­ханию. Снижению амплитуды колебаний способствуют простые опорные струны, применяемые в опорных узлах совмест­но с рессорными тросами, аэродинамические гасители в виде пла­стин, устанавливаемых на несущем тро­се, или навиваемых на него проволок диаметром 2—3 мм. Проволоку располагают в средней части пролета на 30—90% его длины беспо­рядочно с чередованием навивки и на разных расстояниях от поверхности тро­са, для чего ее предварительно дефор­мируют.

Наиболее опасным для контактной сети является образование гололеда на ее проводах и устройствах. Гололед откладывается од­новременно на большом протяжении, что осложняет его ликвида­цию. Для борьбы с этим явлением применяют профилактический подогрев, электрическую плавку, механические и химические сред­ства. При профилактическом подогреве для предотвращения об­разования гололеда необходима плотность тока 2,5—3,5 А/мм², а для оплавления уже образовавшегося гололеда — 6,5—8 А/мм².

На линиях переменного тока применяют электрические схемы для плавки гололеда без прекращения движения поездов. Для этого на одной из подстанций питающие линии включают на контактную сеть каждого пути (на двухпутных участках) от разных фаз А и В, на соседней подстанции соединяют контактную сеть обоих путей между собой. В результате от одной фазы к другой проходит ток независимо от движения электропоездов. Электроснабжение ЭПС осуществляется, как и обычно, с использованием фазы С. Для плав­ки по одному пути собирают схему через подстанцию с включени­ем встречно разных фаз.

На линиях постоянного тока для плавки гололеда используют схему, при которой ток проходит от плюсовой шины к минусовой. Недостаток этой схемы в том, что она требует прекра­щения движения поездов.

Более прогрессивной является схема профилактического подо­грева контактной сети постоянного тока без прекращения движе­ния поездов с использованием прогревочного агрегата. Для этого плюсовый вывод прогревочного агрегата подключают к подвеске I пути, а минусовый — к подвеске II пути. Для электро­снабжения ЭПС используют рабочий агрегат, подключаемый толь­ко к подвеске одного пути. Ток прогрева складывается из рабоче­го и прогревочного токов.

Механическое удаление гололеда с контактных проводов осу­ществляют несколькими способами. Наиболее эффективной явля­ется гололедоочистительная установка МОГ-1, установленная на изолированной вышке автомотрисы или дрезины. Она состоит из барабана, смонтированного на наклонной раме, и приводится в работу бензоэлектрическим агрегатом АБ-4Т/230. На барабане зак­реплены круглые стальные прутки, которые при вращении бара­бана ударяют по рабочей части контактного провода и обивают голо­лед. В пределах рабочей высоты обеспечивается нажатие 100—150 Н.

Гололед счищают при скорости движения 20—60 км/ч в зави­симости от его толщины и плотности. Раму располагают наклон­но в сторону, противоположную движению, чтобы предотвратить недопустимое поджатие провода.

В районах с особо интенсивным гололедом толщиной более 15 мм применяют двухбарабанную установку МОГ-2, в которой совмеще­ние двух барабанов на одной раме повышает эффективность очистки.

Установки МОГ-6, МОГ-7 имеют двухбарабанную конструкцию, они выполнены на телескопическом подъемнике с изо­лирующим валом и монтируются на автомотрисе или на прицеп­ной платформе. В транспортном положении барабаны находятся на высоте 4,66 м от уровня головки рельса, а при работе в пределах рабочей высоты контактного провода — на высоте 5,55—6,8 м, обес­печивая нажатие в пределах 70—200 Н.

Гололед небольшой толщины (2—3 мм) можно счищать токоп­риемниками с вибрационной установкой при движении со скоро­стью до 40 км/ч. Это устройство монтируют вместо полоза на переднем по ходу токоприемнике электровоза. Вибрационный полоз состоит из двух уголков, выгнутых по форме нормального поло­за. Под действием сжатого воздуха уголки вибрируют и сбивают гололед с рабочей поверхности контактного провода. В последнее время применяют пневмовибраторы.

В качестве противогололедной смазки для токоприемников ЭПС и разъединителей контактной сети используют смазку ЦНИИ-КЗ. Разъединители покрывают этой смазкой перед наступлением каж­дого гололедного сезона, т.е. 2 раза в год: в конце осени и перед концом зимы. Срок работы этой смазки в зависимости от сопут­ствующих метеорологических условий составляет 30—45 суток.

Опыт эксплуатации электрифицированных участков, располо­женных в гололедных районах, показывает целесообразность со­вместного применения электрических и механических способов борьбы с гололедом. Благодаря совместному использованию плав­ки гололеда и установок по механической очистке сокращается время, необходимое для его удаления. В начале плавки поднима­ют температуру контактного провода выше 0 °С и расплавляют прилегающие к проводу слои гололеда, после чего гололедные об­разования теряют сцепление с контактным проводом и легко уда­ляются виброустановками и полозами токоприемников ЭПС.

Хороший эффект достигается также при совместном применении химических и механических средств борьбы с гололедом. Поверхно­стная пленка противогололедной смазки значительно снижает силу сцепления гололеда с проводом, что облегчает условия очистки.

Для предотвращения гололеда эффективны также лесопосадки вдоль железнодорожного полотна, которые не только снижают силу воздействия ветра на цепную подвеску, но и уменьшают отложения.

В зимнее время создаются условия, осложняющие работу полукомпенсированных цепных подвесок и воз­душных линий, так как натяжение не­сущих тросов и других некомпенсиро­ванных проводов значительно увеличи­вается, а стрелы провеса контактных проводов получают отрицательные зна­чения. В результате этого контактный провод приближается к основному стержню фиксатора, ухудшается качест­во токосъема и возможны удары токоприемников по фиксаторам. Повышен­ное натяжение может вызвать обрыв не­сущего троса и других проводов в тех местах, где была нарушена целость отдельных жил или допущено завыше­ние натяжения в процессе регули­ровки. Кроме того, при значительных отрицательных стрелах провеса могут произойти поджатия токонесущих про­водов к заземленным конструкциям и в результате — пережог проводов. Воз­можен излом деталей, изготовленных из кипящей стали.

В условиях низких температур про­исходит застывание смазки в шарнирах токоприемников, если смазка не пред­назначена для работы при таких темпе­ратурах. Это вызывает уменьшение ак­тивного и увеличение пассивного нажа­тий токоприемников вследствие, возра­стания сил трения в шарнирах, ухуд­шение контакта полоз — провод и в ре­зультате повышенный износ контактного провода, его пережоги и поломку токо­приемника. Застывание смазки, если она не заменена на зимнюю (ЖТ-79л, ЖТ-72 или ЖТКЗ-65), происходит так­же в компенсирующих устройствах, разъединителях и приводах.

Порядок выполнения

1. Согласно заданию дать описание отрицательного воздействия на работу контактной сети тяжелых метеоусловий.

2. Определить мероприятия предотвращающего характера.

Содержание отчета

1. Описание отрицательного воздействия тяжелых метеоусловий на работу контактной сети.

2. Перечень мероприятий предотвращающего характера.

3. Выводы.

Контрольные вопросы

1. Каким образом отрицательные температуры влияют на работу контактной сети?

2. Когда наблюдается выпадение гололеда на контактную подвеску?

3. Какие способы борьбы с гололедом вам известны?

4. Существуют ли меры предупреждающего характера в борьбе с гололедом?

5. Каким образом можно предотвратить автоколебания проводов контактной сети?

Практическое занятие № 24