TRAKCJA ELEKTRYCZNA

SIEĆ TRAKCYJNA

KOTWIENIA PRZEWODÓW

KOTWIENIA KRAŃCOWE
  Sieć trakcyjna jest podzielona na odcinki o długości do 1500 m. Końce każdego odcinka kotwione są do słupów kotwowych, a czasem do bramek. Kotwienie może być stałe lub ruchome - za pomocą urządzeń naprężających, które kompensują wpływy temperatury w ciągu roku na sieć jezdną. Na PKP norma przewiduje, że odcinki mające długość poniżej 600 m z jednej strony kotwione są na stałe, a z drugiej za pomocą urządzeń naprężających. Odcinki o długości powyżej 600 m kotwione są obustronnie poprzez urządzenia naprężające. W zależności od tego, czy sieć jest skompensowana czy półskompensowana stosuje się różne sposoby kotwień ruchomych. W sieci skompensowanej przewody jezdne jak i lina nośna przyłączone są do urządzeń naprężających. W sieci półskompensowanej lina nośna kotwiona jest na stałe, a przewód jezdny przyłączony jest do urządzenia naprężającego.
Na rysunku poniżej pokazane są sposoby kotwień w zależności od rodzaju sieci.


  Na rysunku a przedstawione jest kotwienie w sieci półskompensowanej. Lina nośna kotwiona jest na stałe przez izolator kotwowy, a przewód jezdny zamocowany jest do ciężarów naprężających przez linę i przekładnię krążkową o przełożeniu 1 : 2. Rysunek b przedstawia kotwienie w sieci skompensowanej. Lina nośna jak i przewód jezdny połączone są z dźwignią. Dźwignia przymocowana jest do ciężarów naprężających poprzez linę naprężającą i przekładnię krążkową o przełożeniu 1 : 2. Na rysunku c to samo kotwienie jest realizowane przez przekładnię 1 : 4. Rysunek d pokazuje kotwienie stałe. Lina nośna jest kotwiona przez izolator kotwowy, podobnie jak przewód jezdny.

Urządzenia naprężające

  Typowe urządzenia naprężające składają się ciężarów umieszczonych na pręcie, krążków stałego i ruchomego, liny naprężającej lub łańcucha oraz z elementów mocujących linę nośną i przewody jezdne. Na poniższym rysunku przedstawione są najczęściej stosowane mechanizmy naprężające w sieciach skompensowanych.


  Na rysunku a lina nośna poprzez uchwyt krańcowy zamocowana jest do śruby rzymskiej. Śruba rzymska umożliwia okresowe przeprowadzanie regulacji naciągu liny nośnej i przewodów jezdnych. Jest to konieczne szczególnie w pierwszym okresie pracy ponieważ występuje niesprężyste wydłużanie się materiału, czego wynikiem jest powiększanie się zwisów lin i przewodów, szczególnie kotwionych na stałe. Drugim końcem śruba zamocowana jest do izolatora kotwowego. Izolator ten pracuje pod dużym naprężeniem i musi być bardzo mocny z uwagi na siły rozrywające. Drugi koniec izolatora zamocowany jest do dźwigni. Mocowanie przewodu jezdnego jest takie same jak liny nośnej. W przypadku sieci z dwoma przewodami jezdnymi stosuje się wyrównywacz przewodów. W wyniku zmian temperatur może się zdarzyć, że jeden przewód wydłuży się bardziej niż drugi. Wyrównywacz przewodów kompensuje te różnice.
Dźwignia sprzęgająca przewody jezdne i linę nośną z mechanizmem naprężającym jest tak skonstruowana, że jednocześnie napręża przewody i linę z odpowiednim rozkładem sił naprężających. Rozkład sił zależy od stosunku długości ramion dźwigni. Aby dźwignia ustawiona była w położeniu pionowym (w takim położeniu napręża z odpowiednią siłą linę nośną i przewody jezdne), stosunek ramion musi być odpowiednio dobrany do stosunku naciągów. Jeśli stosunek naciągów liny nośnej do naciągu przewodów jezdnych (sumy naciągów każdego przewodu) jest równy 3 : 2 to stosunek długości ramion musi być równy 2 : 3 (ramię naprężające przewody jezdne jest dłuższe). Stosunek długości ramion zależy więc od wymaganych naciągów, a więc od konstrukcji sieci.
Dźwignia połączona jest z osią krążka ruchomego przez uchwyt. Krążek stały zamocowany jest na stałe do słupa kotwowego. W tym rozwiązaniu sieć z ciężarami naprężającymi sprzęga łańcuch. Jednym końcem zamocowany jest on do konstrukcji wsporczej, następnie obiega krążek ruchomy, krążek stały i połączony jest z prętem ciężarów naprężających. Ciężary umieszczone są jeden nad drugim. Na środku ciężarów znajduje się opaska, która oplata ciężary i prowadnicę.
  Na rysunku b mechanizm kotwowy jest podobny, z ta różnicą że zastosowano zespół dwóch krążków ruchomych i zespół dwóch krążków stałych osadzonych na wspólnym wale. Cięgłem sprzęgającym sieć jezdną z ciężarami jest lina. Jednym końcem lina zaczepiona jest do uchwytu krążków stałych, następnie oplata kolejno: jeden krążek ruchomy, jeden krążek stały, drugi krążek ruchomy, drugi krążek stały i końcem zaczepiona jest do pręta ciężarów. Oba zespoły krążków są połączone przegubem, który zabezpiecza sieć przed całkowitym opadnięciem w przypadku zerwania liny naprężającej.
  Kotwienie na rysunku c stosowane jest w sieciach tramwajowych. Rozwiązanie z zastosowaniem koła zębatego z zapadką uniemożliwia opadnięcie ciężarów w przypadku zerwania sieci.

  Rozwiązanie z dwoma krążkami, które oplata łańcuch pozwala na dwukrotne zredukowanie masy ciężarów w stosunku do wymaganej siły naprężającej - przełożenie przekładni 1 : 2. W rozwiązaniu tym przy wydłużeniu się sieci jezdnej o 0,1 m ciężary naprężające opadną o 0,2 m. Analogiczna sytuacja będzie miała miejsce przy kurczeniu się sieci jezdnej - wówczas ciężary podniosą się o długość dwukrotnie większą od długości skurczenia się sieci jezdnej.
W rozwiązaniu z dwoma zespołami krążków masa ciężarów może być zredukowana czterokrotnie - przekładnia 1 : 4. Przy wydłużeniu się sieci o 0,1 m ciężary opadną o 0,4 m. Rozwiązanie to jest bardziej ekonomiczne (mniej ciężarów) oraz zapewnia płynniejszą regulację naciągu.

  Masa jednego żeliwnego krążka wchodzącego w skład ciężaru naprężającego wynosi 27 kg. Obecnie jako ciężary naprężające stosuje się co raz częściej krążki betonowe. Wszystkie elementy przenoszące siłę naprężającą pokryte są cynkiem, który chroni przed korozją. Słupy kotwowe z uwagi na działanie dużych sił muszą być wzmacniane za pomocą odciągów i dodatkowych konstrukcji betonowych.

Kotwienie stałe

  Jak już wspomniałem odcinki mające długość poniżej 600 m są z jednej strony kotwione na stałe. Kotwione obustronnie na stałe są liny nośne w sieciach półskompensowanych. Kotwienie stałe liny nośnej składa się uchwytu krańcowego, który połączony jest ze śrubą rzymską. Drugi koniec śruby rzymskiej połączony jest z izolatorem kotwowym, który zamocowany jest do konstrukcji wsporczej. Kotwienie stałe przewodów jezdnych zaopatrzone jest dodatkowo w wyrównywacz.


Przęsła naprężenia

   W punktach krańcowych odcinków naprężenia znajdują się przęsła naprężenia. Najczęściej sąsiadujące odcinki tworzą przęsła naprężenia na czterech konstrukcjach wsporczych (dwóch słupach kotwowych i dwóch krzyżowych). W takich punktach dwa odcinki idą na pewnej odległości równolegle do siebie. Taki odcinek nazywany jest wspólną bieżnią. Kotwienia krańcowe realizowane są przy udziale słupów krzyżowych i kotwione do słupów krańcowych.
Konstrukcja słupów krańcowych została już omówiona. W sieci skompensowanej słup krzyżowy różni się od słupa przelotowego tym, że przewody jezdne nie są podwieszone do ramion odciągowych tylko do wysięgu pomocniczego. Tak więc przewody są zawieszone nieco wyżej niż na innych słupach, w zależności od rodzaju sieci wysokość ta waha się w granicach 150 - 300 mm.


  Odcinek wspólnej bieżni, czyli odległość, na której przewody obu odcinków zawieszone są równolegle na tej samej wysokości wynosi 1 do 3 m, w zależności od rodzaju sieci. Odległość między przewodami dwóch odcinków wynosi 30 mm (15 mm od osi toru w obie strony). Na odcinku wspólnej bieżni ślizgacz pantografu spokojnie przechodzi z jednego do drugiego odcinka naprężenia. Najczęściej spotykane rozwiązania przęseł naprężenia pokazane są na uproszczonym rysunku poniżej.


  Przęsła naprężenia można realizować ze skrzyżowaniem przewodów (rysunek a). Odcinek oznaczony kolorem czerwonym zawieszony jest na słupie kotwowym odcinka niebieskiego, następnie przechodzi pod wysięgiem pierwszego słupa krzyżowego, podwieszony jest do wysięgu pomocniczego drugiego słupa krzyżowego, krzyżuje się z odcinkiem niebieskim (w ten sposób, że przewody jezdne czerwonego odcinka przechodzą nad przewodami niebieskiego odcinka) i zakotwiony jest na słupie krańcowym. Odcinek niebieski jest kotwiony w podobny sposób.
Inny sposób realizacji przęsła naprężenia pokazany jest na rysunku b. W tym rozwiązaniu, dzięki zastosowaniu konstrukcji wsporczej po drugiej stronie toru nie ma potrzeby krzyżowania sieci. Rozwiązanie to można jednak zastosować tylko na liniach jednotorowych.
Przęsła naprężenia w sieci półskompensowanej różnią się zawieszeniem na słupie krzyżowym. W tym przypadku oba odcinki mocuje się na każdym słupie krzyżowym. Na styku sieci skompensowanej z siecią półskompensowaną realizowane jest to w ten sposób, że na słupie krzyżowym sieci skompensowanej mocuje się sieć półskompensowaną (na ramionach odciągowych).
Odległości między słupami kotwowymi i krzyżowymi oraz między słupami krzyżowymi uzależnione są od rodzajów sieci i wynoszą od 20 do 30 m (odległość między słupem krzyżowym a kotwowym), oraz od 30 do 53 m (odległość między słupami krzyżowymi).

  Omówione rozwiązania stosowane mogą być na odcinkach prostych oraz na promieniach o dużych łukach. W przypadku małych łuków, przęsła realizowane są na sześciu konstrukcjach wsporczych. W sieciach z dwoma przewodami jezdnymi i jedną liną nośną, pierwszy przewód jezdny kotwiony jest do pierwszego słupa kotwowego, a drugi przewód jezdny i lina nośna mocowane są do wysięgu pomocniczego pierwszego słupa kotwowego i kotwione do drugiego słupa kotwowego. W sieciach z dwoma przewodami jezdnymi i dwiema linami nośnymi do pierwszego słupa krzyżowego kotwiona jest także jedna lina nośna. Przęsło z sześcioma konstrukcjami wsporczymi stosuje się także na odcinkach prostych, gdzie prędkości jazdy pociągów są duże i wymagane są większa naprężenia przewodów i lin.


  W przypadku braku miejsca na typowe przęsło naprężenia stosuje się skrócone przęsła. W przęśle takim słupy krzyżowe są blisko siebie, w związku z tym przewody jezdne podwiesza się do ramion odciągowych, a nie do wysięgów pomocniczych.


KOTWIENIE ŚRODKOWE
  Kotwienie środkowe jest to unieruchomienie przewodów sieci trakcyjnej w połowie długości odcinka naprężenia. Zapobiega to "spłynięciu sieci" (przesuwanie się odcinka sieci w wyniku nierównomiernych oporów w urządzeniach naprężających oraz w wyniku tarcia ślizgacza podczas jazdy).
  W sieci półskompensowanej realizuje się to przez połączenie przewodu jezdnego z liną nośną za pomocą dodatkowej liny w środku odcinka naprężenia. Linę kotwienia mocuje się do liny nośnej, następnie do przewodu jezdnego i ponownie do liny nośnej. Połączenie takie ma postać trójkąta (rysunek b z prawej strony).
  W sieciach skompensowanych do kotwienia środkowego wykorzystuje się trzy słupy. Na słupie środkowym unieruchamiany jest ukośnik za pomocą liny kotwienia. W obecnych rozwiązaniach lina kotwienia zamocowana jest do słupa kotwienia środkowego, następnie przymocowana do ukośnika na słupie środkowym i odprowadzona do drugiego słupa kotwienia środkowego. W połowie odległości miedzy słupami kotwienia środkowego a słupem środkowym przewód jezdny jest przymocowany do liny nośnej. Jest to wykonane w taki sposób, że z jednej strony mocowany jest jeden przewód jezdny, a z drugiej drugi przewód. Można spotkać także rozwiązania, w których lina kotwienia zamocowana jest do jednego słupa kotwienia środkowego, następnie do ukośnika, lewego przewodu jezdnego i liny nośnej. Druga lina wyprowadzona jest z drugiego słupa, zamocowana do ukośnika, prawego przewodu jezdnego i liny nośnej (poniższy rysunek a z prawej strony). W starszych rozwiązaniach liny kotwienia zamocowane były do słupa środkowego i unieruchamiane były ukośniki słupów kotwienia środkowego. Liny mocowane były do ukośników, następnie przewodów jezdnych i lin nośnych (rysunek a z lewej strony).


  W niektórych przypadkach kotwienie środkowe realizuje się na bramce. Wówczas w pewnej odległości od bramki przewody jezdne łączy się z linami nośnymi w układ V, a następnie linę nośną łączy się obustronnie z bramką za pomocą izolatora kotwowego.

ZASADY KONSTRUKCJI SIECI JEZDNEJ | ELEMENTY KONSTRUKCJI I OSPRZĘT | SPOSOBY ZAWIESZANIA SIECI 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