Контактный рельс: различия между версиями



Материал из Энциклопедия нашего транспорта
Перейти к навигации Перейти к поиску
 
(не показано 159 промежуточных версий 3 участников)
Строка 1: Строка 1:
'''Контактный рельс'''- часть контактной сети, обеспечивающая передачу электрической энергии непосредственно к [[Токоприёмник|токоприёмникам]] электроподвижного состава. Контактный рельс должен обеспечивать бесперебойный токосъём при установленных скоростях движения в любых атмосферных условиях.
+
[[Файл:Нижний Новгород Московская Тоннели и пути 8.jpg|300px|thumb|Контактный рельс с облегающим стеклопластиковым защитным коробом]]
  
 +
'''Контактный рельс (третий рельс)''' — часть [[Контактная сеть|контактной сети]], осуществляющая непосредственный контакт с [[токоприёмник]]ами электроподвижного состава.
  
=== Расположение и предназначение: ===
+
=== Расположение и предназначение ===
 +
[[Файл:Мюнхен Токоприёмник и контактный рельс.jpg|300px|thumb|Нижний токосъём в [[Мюнхенский метрополитен|Мюнхенском метрополитене]]]]
 +
[[Файл:Чикаго Токоприёмник и контактный рельс.jpg|300px|thumb|Верхний токосъём в [[Чикагский метрополитен|Чикагском метрополитене]]]]
 +
 
 +
Контактный рельс применяется преимущественно в [[метрополитен]]е, реже — на электрифицированных городских и пригородных участках [[Железнодорожный транспорт|железных дорог]].
 +
 
 +
Контактный рельс располагается в нижней части [[Тоннель|тоннеля]] в непосредственной близости от [[Железнодорожный путь|пути]]. На метрополитенах РФ контактный рельс располагают преимущественно с левой стороны пути, считая по ходу движения поездов. С правой стороны контактный рельс устанавливают обычно на небольшом протяжении в пределах [[Стрелочный перевод|стрелочных переводов]] и [[Стрелочный съезд|съездов]].
 +
 
 +
Возвышение рабочей поверхности контактного рельса над [[Уровень головки рельса|уровнем головок ходовых рельсов]] должно быть 160 мм, отклонения допускаются не более 6 мм в сторону увеличения или уменьшения. Расстояние от оси контактного рельса до внутренней грани головки ближайшего ходового [[рельс]]а должно быть 690 мм с отклонениями не более 8 мм в сторону увеличения или уменьшения.
 +
 
 +
Достоинства:
 +
* не требуется увеличения поперечного сечения тоннеля;
 +
* высокая надёжность и долговечность;
 +
* простота в ремонте и обслуживании;
 +
* исключается провисание контактной поверхности и как следствие — искрение и образование электрической дуги.
  
На электрифицированных [[Железная дорога|железных дорогах]] поезда приводятся в движение электрическим током, который подаётся от тяговых подстанций к тяговым двигателям по подвешенному над путями специальному проводу, называемому контактным. Подача тока на поезда [[Метрополитен|метрополитена]] производится по особому контактному рельсу, который располагают в нижней части [[Тоннель|тоннеля]] в непосредственной близости от пути.
 
Преимущества такого расположения контактного рельса:
 
*не требуется увеличение поперечного сечения тоннеля;
 
* контактный рельс изготавливают из чёрного металла(малоуглеродистой стали);
 
*упрощается содержание и ремонт контактной сети;
 
*нет провисания контактного провода при больших скоростях и как следствие не образуется электрическая дуга;
 
 
Недостатки:
 
Недостатки:
*опасность для людей;
+
* опасность для людей;
*необходимость устройства разрывов в необходимых местах.
+
* незащищённость от снежных заносов;
На метрополитенах РФ контактный рельс располагают преимущественно с левой стороны [[Железнодорожный путь|пути]], считая по ходу движения поездов.
+
* необходимость устройства разрывов.
Рельс подвешивают на металлических кронштейнах, прикрепляемых к концам шпал, обычными путевыми шурупами. При такой подвеске контактный рельс обращён головкой книзу, по ней скользит токоприёмник, постоянно подтягиваемый вверх пружинами, т.е осуществляется так называемое нижнее токоснимание.
+
 
При нижнем токоснимании, несколько, усложняется конструкция подвески контактного рельса, однако обеспечивается более надёжная защита контактного рельса от атмосферного воздействия на открытых участках и безопаснее для людей, так как закрыт с трёх сторон защитным коробом.
+
В зависимости от конструкции контактного рельса имеет место:
Через контактный рельс происходит питание [[Поезд|поездов]] постоянным электрическим током напряжением около 825В. На тяговых подстанциях постоянный ток получается в результате преобразования с помощью трансформаторов и выпрямителей переменного тока, который подаётся из местной энергосистемы.
+
* '''нижний токосъём''' — контактная поверхность находится снизу, по ней скользит [[токоприёмник]], постоянно подтягиваемый вверх пружинами;
От каждой [[Тяговая подстанция|тяговой подстанции]] питается участок контактного рельса определённой длины(фидерная зона).
+
* '''верхний токосъём''' — контактная поверхность находится сверху.
В тех местах где кончается питание контактного рельса от одной тяговой подстианции и начинается от другой, в контактном рельсе делают воздушные промежутки – разрывы. Кроме того, разрывы контактного рельса приходится делать на [[Стрелочный перевод|стрелочных переводах]], [[Перекрёстный съезд|перекрёстных съездах]], [[Глухое пересечение|глухих пересечениях]] и в других местах.
+
* '''боковой токосъём''' — контактный рельс повёрнут на 90°, контактная поверхность находится сбоку.
Промежутки подразделяются на перекрываемые и неперекрываемые. У перекрываемых промежутков расстояние между точкой в которой первый токоприёмник отрывается от контактного рельса, и точкой, в которой он вновь начинает касаться его, меньше расстояния между первым и вторым токоприёмниками одного [[Вагон|вагона]]. У неперекрываемых промежутков это расстояние больше расстояния между токоприёмниками.
+
 
 +
На большинстве метрополитенов (в том числе на всех метрополитенах РФ) принят нижний [[токосъём]].
 +
 
 +
== Профиль и материалы ==
 +
[[Файл:Размеры контактного рельса.jpg|300px|thumb|Размеры контактного рельса]]
 +
[[Файл:Схема биметаллических контактных рельсов.png|200px|thumb|Схема биметаллических контактных рельсов]]
 +
 
 +
Воспринимаемые контактным рельсом усилия от [[токоприёмник]]ов сравнительно невелики (менее 25 кгс). Поэтому поперечное сечение контактного рельса определяется исключительно из условия обеспечения возможно меньшего электрического сопротивления, чтобы сократить потери электроэнергии.
 +
 
 +
Контактные рельсы изготавливают из мартеновской стали с минимальным содержанием углерода. Действующими техническими условиями на изготовление контактных рельсов предусматривается следующий химический состав стали: углерода — не более 0,06 %, марганца — не более 0,30 %, кремния — следы; фосфора — не более 0,03 % и серы — не более 0,013 %. Жёсткое ограничение состава стали по количеству углерода объясняется тем, что примесь углерода заметно увеличивает электрическое сопротивление стали.
 +
 
 +
Нормальная длина контактных рельсов, выпускаемых заводами, составляет 12,5 м. На тоннельных участках как на прямых, так и в кривых радиусом 300 м и более одиночные рельсы сварены в плети электроконтактным способом. Длина плетей доходит до 100 м. На открытых [[Наземный участок|наземных участках]] и в местах расположения точек питания контактный рельс монтируется из рельсов длинной 37,5 м.
 +
 
 +
Вес 1 погонного метра контактного рельса высотой 118 мм равен 51,686 кг.
 +
 
 +
Биметаллические контактные рельсы получают металлургическими способами, например, совместной прокаткой и прессованием обычной или нержавеющей стали с алюминием. Преимущества таких рельсов заключаются в сочетании износостойкости стали и высокой электропроводности алюминия.
 +
 
 +
== Подвеска ==
 +
[[Файл:Схема узла подвески контактного рельса.jpg|300px|thumb|Схема узла подвески]]
 +
 
 +
Контактный рельс подвешивают на металлических кронштейнах, прикрепляемых к концам шпал обычными путевыми шурупами.
 +
 
 +
Кронштейны для подвески контактного рельса крепят тремя путевыми шурупами к концам деревянных [[Шпала|шпал]] или двумя закладными болтами к железобетонной шпале. Кронштейны располагают на расстоянии 4,5—5,4 м друг от друга, а на уклонах пути свыше 0,040 и в кривых радиусом 400 м и менее следует устанавливать кронштейны через 2,5 м.
 +
 
 +
Кронштейны изготавливают из швеллера № 10. Требуемая форма придаётся им посредством изгиба в нагретом состоянии. В верхней части кронштейна прорезают прямоугольное отверстие размером 120×65 мм, а рядом с ним приваривают коробку, которую изготавливают из полосовой стали длиной 160, шириной 60 и толщиной 6 мм.
 +
 
 +
В нижней части кронштейна, у самого конца, полки швеллера частично срезаны для крепления хвоста кронштейна к шпалам двумя удлинёнными шурупами (170 мм), пропущенными через металлическую планку размером 180×50×10 мм. Третий шуруп нормальной длины (150 мм), расположенный ближе к концу шпалы, пропускают через овальное отверстие в горизонтальной полке кронштейна.
 +
 
 +
Такой способ крепления кронштейнов к шпалам позволяет сравнительно легко производить регулировку контактного рельса по горизонтали относительно пути, так как для перемещения кронштейна необходимо лишь ослабить шурупы.
 +
 
 +
Во избежание образования электрической дуги при нарушении изоляции в подвеске контактного рельса конец кронштейна должен отстоять от подкладки ходового [[рельс]]а на расстояние не менее 35 мм, а величина просвета между низом кронштейна и [[балласт]]ом или путевым бетоном у конца шпалы должна быть не менее 20 мм.
 +
 
 +
Узел крепления контактного рельса состоит из следующих частей:
 +
* широкий полиэтилен (одевается на контактный рельс);
 +
* два фарфоровых изолятора (поверх широкого полиэтилена);
 +
* резиновый жгут (между изоляторами);
 +
* крестообразный полиэтилен (поверх изоляторов);
 +
* две фигурных скобы с фиксаторами (поверх крестообразного полиэтилена);
 +
* предохранительная скоба;
 +
* узловой болт с гроверной шайбой и гайкой;
 +
* две плоские шайбы и два шплинта, которые вставляются в фиксатор.
 +
 
 +
В собранном узле фигурные скобы верхними плоскими концами охватывают коробку кронштейна, а нижними загнутыми заходят в соответствующие углубления в изоляторах. Плотное прижатие изоляторов к контактному рельсу обеспечивается затяжкой узлового болта. Для обеспечения равномерного давления на изоляторы со стороны контактного рельса и фигурных скоб и предохранения изоляторов от раздавливания применяют полиэтиленовые прокладки (широкие и крестообразные).
 +
 
 +
== Стыки ==
 +
[[Файл:Нижний Новгород Буревестник 8.jpg|300px|thumb|Нормальный стык]]
 +
 
 +
Стыки контактного рельса подразделяются на:
 +
* Сварные — ничем не отличаются от аналогичных стыков ходовых рельсов. Сварка производится на электрической контактно-сварочной машине. Затем сварной стык пневматическими зубилами очищают от грата и излишнего металла по всему поперечному профилю контактного рельса. Шлифовке подвергается только рабочая поверхность головки [[рельс]]а и её боковые грани.
 +
* Нормальные — собираются у концевых отводов. Эти стыки собирают без зазоров с плотным соприкосновением торцов рельсов. При сборке стыков гайки должны располагаться со стороны, противоположной оси пути, на [[Парковый путь|парковых путях]] — со стороны оси пути.
 +
* Температурные — служат для соединения рельсов между собой, а также для свободного перемещения рельсов в стыке при изменении температуры. Зазоры в температурных стыках контактного рельса не должны превышать 38 мм.
 +
 
 +
В нормальных и температурных стыках накладки стыкового скрепления должны быть оцинкованы, иметь по четыре болтовых отверстия и соединяться 4 болтами.
 +
 
 +
В температурном стыке два болта на отдающем конце должны иметь полное натяжение, а два болта на принимающем конце — ослабленное натяжение.
 +
 
 +
Для обеспечения более надёжной проводимости температурных стыков контактного рельса на [[Главный путь|главных]] и [[Станционный путь|станционных путях]] к подошве контактного рельса приваривается не менее 4 электросоединителей.
 +
 
 +
== Секционирование ==
 +
В местах [[Секционирование контактной сети|секционирования контактной сети]] контактный рельс разделяется на отдельные изолированные секции неперекрываемыми воздушными промежутками длиной не менее 14 м между концами металлических частей отводов. Такие воздушные промежутки, не перекрываемые [[токоприёмник]]ами одного [[Вагон метрополитена|вагона]], должны располагаться в местах следования поездов с отключёнными [[Тяговый электродвигатель|тяговыми электродвигателями]], а по [[Главный путь|главным путям]] на подходах к [[Станция метрополитена|станциям]] — на расстоянии не более 50 м от начала [[Пассажирская платформа|пассажирской платформы]].
 +
 
 +
В местах расположения [[Стрелочный перевод|стрелочных переводов]], [[Перекрёстный съезд|перекрёстных съездов]] и [[Защитно-герметический затвор|перегонных затворов]] должны быть перекрываемые воздушные промежутки контактного рельса длиной не более 10 м.
 +
 
 +
На строящихся линиях секционирование контактного рельса на [[Парковый путь|парковых путях]] должно предусматривать возможность снятия напряжения одновременно с 4—5 путей.
 +
 
 +
== Пункт подключения ==
 +
Постоянный электрический ток напряжением 825 В от [[Тяговая подстанция метрополитена|тяговых подстанций]] подаётся к контактному рельсу по [[кабель]]ным линиям. Для соединения питающего кабеля с [[рельс]]ом к подошве последнего приваривается стальная оцинкованная планка, к которой болтами прикрепляют гибкий компенсатор из набора тонкой полосовой меди. К компенсатору прикрепляется медная силовая шина, ведущая в специальный ящик — '''пункт подключения'''.
 +
 
 +
В пункте подключения к силовой шине болтами прикреплены наконечники 4 силовых кабелей. К отдельной алюминиевой зануляющей шине проводами малого сечения подключены металлические экранирующие сетки силовых кабелей. Сама зануляющая шина соединена с кабелем зануления, который через [[разрядник]] подключён к средней точке путевого [[дроссель-трансформатор]]а. Этот механизм вызывает короткое замыкание (с последующим срабатыванием автоматов защиты, отключающих ток) в случае пробоя внутренней изоляции силовых кабелей.
 +
 
 +
Внешняя металлическая броня силовых кабелей заземляется на корпус пункта подключения.
 +
 
 +
<gallery>
 +
Файл:Москва Мякинино 18.jpg
 +
Файл:Москва Пункт подключения контактного рельса.jpg
 +
</gallery>
 +
 
 +
== Пункт переключений ==
 +
Подача и снятие напряжения с секций контактного рельса производится посредством '''пунктов переключений''' ([[Разъединитель (контактная сеть)|разъединителей]]). Они делятся на 3 основных вида:
 +
* ручные разъединители;
 +
* дистанционно управляемые разъединители ('''ДУР'''ы);
 +
* совмещённые ручные/дистанционные разъединители (сборки 825 В в ПТО).
 +
 
 +
Ручные разъединители устанавливаются на [[Парковый путь|парковых путях]] [[Электродепо метрополитена|электродепо]] для частичного снятия напряжения на отдельных участках при производстве работ (вместо общего снятия напряжения с парковых путей). В настоящее время практически не используются.
 +
 
 +
<gallery>
 +
Файл:Москва Ручной разъединитель.jpg
 +
</gallery>
 +
 
 +
Дистанционно управляемые разъединители устанавливаются на фидерах питания контактного рельса от [[Тяговая подстанция метрополитена|тяговых подстанций]], а также для секционированного подключения контактной сети на [[Стрелочный съезд|съездах]], в [[Оборотный тупик|оборотных тупиках]] и на [[ССВ]]. Управляются энергодиспетчером; также пульты управления ДУРами расположены на [[Пост централизации|блок-постах]] станций с путевым развитием. Порядок их использования определяется местной инструкцией с учётом особенностей работы и устройства схемы тягового электроснабжения конкретной [[Станция метрополитена|станции]].
 +
 
 +
В корпусе ДУРа находятся 2 медные шины, к одной из которых болтами прикреплены наконечники силовых [[Кабель|кабелей]], другая соединена с контактным рельсом аналогично пункту подключения. Подача и снятие напряжения осуществляется посредством моторных пинцетов, которые в замкнутом положении сцеплены с ножами разъединителя. В передней стенке корпуса имеется прозрачное окно для визуального контроля положения ножей и пинцетов.
 +
 
 +
<gallery>
 +
Файл:Москва ДУР 1.jpg
 +
Файл:Москва ДУР 2.jpg
 +
Файл:Москва ДУР 3.jpg
 +
</gallery>
 +
 
 +
Сборки 825 В в [[ПТО]] устанавливаются для снятия напряжения с контактного рельса и его заземления во время осмотра составов. Эта операция выполняется работниками ПТО при помощи рычагов ручного привода. В этих устройствах также имеется дистанционно управляемый привод для общего обесточивания сборки.
 +
 
 +
<gallery>
 +
Файл:Москва Сборка ПТО 1.jpg
 +
Файл:Москва Сборка ПТО 2.jpg
 +
</gallery>
 +
 
 +
== Концевые отводы ==
 +
[[Файл:Схема концевого отвода контактного рельса.jpg|350px|thumb|Концевой отвод с уклоном 1/25]]
  
 +
В местах разрыва контактного рельса, чтобы не было резкого выброса вверх [[токоприёмник]]а при его сходе с конца контактного рельса и чтобы токоприёмник не наткнулся на встречный конец контактного рельса, к последним присоединяют особые приспособления — '''концевые отводы'''. Рабочая поверхность концевого отвода контактного рельса на некотором расстоянии от стыка сохраняет нормальную высоту 160 мм над [[Уровень головки рельса|уровнем головок ходовых рельсов]], а затем постепенно повышается до самого конца отвода, вследствие чего достигается плавный выход токоприёмника из-под рельса и плавный заход под него.
  
=== Профиль и состав стали: ===
+
На строящихся линиях контактный рельс [[Главный путь|главных путей]] должен иметь концевые отводы с уклоном 1/30 на принимающем и 1/25 на отдающем конце. На действующих линиях впредь до переустройства допускается применение отводов с уклоном 1/25. На [[Парковый путь|парковых путях]], где скорость движения поездов относительна невелика, устанавливаются отводы 1/20.
  
Контактный рельс является проводом, по которому течёт электрический ток. Во избежании больших потерь тока, электрическое сопротивление должно быть по возможности небольшим. Следовательно, контактный рельс должен обладать прежде всего достаточным поперечным сечением.
+
В настоящее время на всех строящихся [[Линия метрополитена|линиях метрополитена]] принимающие отводы имеют уклон 1/30 и крепятся на трёх кронштейнах, а отдающие имеют уклон 1/25 и крепятся на двух кронштейнах контактного рельса.
Воспринимаемые контактным рельсом усилия от токоприёмников сравнительно невелики (менее 25 кг). Поэтому поперечное сечение контактного рельса определяется исключительно из условия обеспечения возможно меньшего электрического сопротивления.
 
Контактные рельсы изготавливают из мартеновской стали с минимальным содержанием углерода.[[Файл:Размеры_к.р..JPG|600px|thumb|Right|Геометрические размеры к/р.]]  
 
Действующими техническими условиями на изготовление контактных рельсов предусматривается следующий химический состав стали: углерода – не более 0,06%, марганца – не более 0,30%, кремния – следы; фосфора – не более 0,03% и серы – не более 0,013%. Жёсткое ограничение состава стали по количеству углерода объясняется тем, что примесь углерода заметно увеличивает электрическое сопротивление стали.
 
Нормальная длина контактных рельсов, выпускаемых заводами, принята 12,5 м. На тоннельных участках как на прямых, так и на кривых радиусом 300 м и более одиночные рельсы сварены электроконтактным способом в плети. Длина сварных контактных рельсов (плетей) доходит до 100м.
 
На открытых наземных участках пути и в местах расположения точек питания контактный рельс монтируется из  рельсов длинной 37,5м.
 
Вес 1 пог. м контактного рельса высотой 118 мм равен 51,686 кг.
 
  
=== Узел подвески контактного рельса ===
+
== Электробезопасность ==
 +
[[Файл:Вена Контактный рельс.jpg|300px|thumb|Защитный короб в [[Венский метрополитен|Венском метрополитене]]]]
  
Кронштейны для подвески контактного рельса крепят тремя путевыми шурупами к концам деревянных шпал или двумя закладными болтами к железобетонной шпале. Кронштейны располагают на расстоянии 4,5 – 5,4 м друг от друга, а  на уклонах пути свыше 0, 040 и в кривых радиусом 400 м и менее следует устанавливать кронштейны через 2,5 м.
+
Чтобы избежать поражения людей электрическим током при случайном прикосновении к контактному рельсу, последний на всём протяжении сверху и сбоку накрывается специальными '''защитными коробами'''. В настоящее время на метрополитенах используется три вида защитных коробов контактного рельса:
Кронштейны изготавливают из швеллера № 10. Требуемая форма придаётся им посредством изгиба в нагретом состоянии. В верхней части кронштейна прорезают прямоугольное отверстие размером 120х65мм, а рядом с ним приваримвают коробку, которую изготавливают из полосовой стали длиной 160, шириной 60 и толщиной 6 мм.
+
* Деревянные короба на опорных точках, окрашенные с внутренней стороны огнеупорной, с наружной — масляной краской. Данные короба в настоящее время постепенно заменяются, так как не отвечают нормам пожарной безопасности, а также неудобны в эксплуатации. Их достоинством является высокая прочность.
В нижней части кронштейна у самого конца полки швеллера частично срезаны, для крепления хвоста кронштейна к шпалам двумя удлинёнными шурупами (170 мм), пропущенными через металлическую планку размером 180х50х10 мм. Третий шуруп нормальной длины (150 мм) расположенный ближе к концу шпалы, пропускают через овальное отверстие в горизонтальной полке кронштейна.[[Файл:Контактный рельс.JPG|600px|thumb|Right|Узел к/р.]]
+
* Стеклопластиковые короба на опорных точках. Недостатком данного вида коробов является то, что они установлены, как правило, на трёх пластиковых опорных точках и имеют воздушный промежуток между коробом и контактным рельсом, что является причиной их частого излома.
Такой способ крепления кронштейнов к шпалам позволяет сравнительно легко производить регулировку контактного рельса по горизонтали относительно пути, так как для передвижки кронштейна необходимо лишь ослабить шурупы.
+
* Облегающие стеклопластиковые короба, точно повторяющие контур контактного рельса и крепящиеся с помощью рёбер жёсткости, предусмотренных внутри самого короба. Данный вид коробов наиболее удобен в эксплуатации и полностью удовлетворяет нормам пожарной безопасности на метрополитенах.
Во избежании образования электрической дуги при нарушении изоляции в подвеске контактного рельса конец кронштейна должен отстоять от подкладки ходового [[Рельс|рельса]] на расстояние не менее 35 мм, а величина просвета между низом кронштейна и балластом или путевым бетоном у конца шпалы должна быть не менее 20мм.
 
Узел крепления контактного рельса состоит:
 
*широкий полиэтилен (одевается на контактный рельс);
 
*два фарворовых изолятора (поверх широкого полиэтилена);
 
*резиновый жгут (между изоляторами);
 
*крестообразный полиэтилен (поверх изоляторов);
 
*две фигурных скобы с фиксаторами (поверх крестообразного полиэтилена);
 
*предохранительная скоба;
 
*узловой болт с гроверной шайбой и гайкой;
 
*две плоские шайбы и два шплинта, которые вставляются в фиксатор.
 
В собранном узле фигурные скобы верхними плоскими концами охватывают коробку кронштейна, а нижними загнутыми заходят в соответствующие  углубления в изоляторах. Плотное прижатие изоляторов к контактному рельсу обеспечивается затяжкой узлового болта. Для обеспечения равномерного давления на изоляторы со стороны контактного рельса и фигурных скоб и предохранения изоляторов от раздавливания применяют полиэтиленовые прокладки(широкие и крестообразные).
 
  
Примечание к рис. Узел к/р: 1 - две фигурные скобы, 2 - предохранительная скоба, 3 - фарворовые изоляторы, 4,5,6 - комплект полиэтилена, 7 - узловой болт, 8 - шурупы, 9 - металлическая планка, 10 - нашпальник.
+
В местах перехода через контактный рельс (например, у сходных мостиков в торцах [[Станция метрополитена|станций]]) поверх короба устанавливаются диэлектрические полосы или коврики (резиновые на деревянных коробах и деревянные на стеклопластиковых).
  
=== Концевые отводы контактного рельса: ===
+
Ремонтные работы на контактном рельсе или в непосредственной близости от него разрешается производить только после снятия высокого напряжения, проверки его фактического отсутствия '''указателем напряжения''' и установки '''закоротки''' — токопроводящей перемычки, электрически соединяющей контактный рельс с ходовым. При случайной подаче напряжения на контактный рельс при установленной закоротке происходит короткое замыкание с последующим отключением защитных автоматов на [[Подстанция метрополитена|подстанции]]. Работы должны производиться в диэлектрических резиновых перчатках и ботах.
  
В местах, где приходится разрывать линию контактного рельса, чтобы не было резкого выброса вверх токоприёмника при сходе его с конца контактного рельса и чтобы токоприёмник не наткнулся на встречный конец контактного рельса, к последним присоединяют особые приспособления - концевые отводы.Рабочая поверхность концевого отвода контактного рельса на некотором расстоянии от стыка сохраняет нормальную высоту 160 мм над уровнем головок ходовых рельсов, а затем постепенно начинает повышаться до самого конца отвода, вследствие чего достигается, плавный выход токоприёмника из-под рельса и плавный заход под него.[[Файл:Отвод.JPG|600px|thumb|Right|Отвод контактного рельса 1/25]]
+
<gallery>
В настоящее время на метрополитенах РФ применяются отводы 1/25 и 1/30, что соответствует подъёму рабочей поверхности над уровнем головок ходовых рельсов  с уклоном 1/25 и 1/30 соответственно. На парковых путях, где скорость движения поездов относительна невелика устанавливаются отводы 1/20. В настоящее время на всех строящихся линиях метрополитена принимающие отводы имеют уклон 1/30 и крепятся на трёх кронштейнах, а отдающие имеют уклон 1/25 и крепятся на двух кронштейнах контактного рельса.
+
Файл:Харьков Электрозащитные средства.jpg|Электрозащитные средства
 +
Файл:Харьков Указатель напряжения.jpg|Указатель напряжения
 +
Файл:Харьков Закоротка.jpg|Закоротка
 +
</gallery>
  
== Защитный короб ==
+
== См. также ==
Чтобы избежать поражения людей электрическим током при случайных прикосновениях к контактному рельсу, последний на всём протяжении сверху и сбоку накрывается специальными защитными коробами. В настоящее время на метрополитенах используется три вида защитных коробов контактного рельса:
+
* [[Оборудование для метрополитена НИИЭФА-ЭНЕРГО (буклет)|Буклет «Оборудование для метрополитена „НИИЭФА-ЭНЕРГО“»]]
*деревянные короба на опорных точках. Данные короба в настоящее время постепенно вымениваются, т.к не отвечают мерам пожарной безопасности, а также неудобны в эксплуатации. Достоинством данных коробов является их высокая прочность;
 
*пластиковые короба на опорных точках. Недостатком данного вида коробов является, то что они установлены, как правило на трёх пластиковых опорных точках и имеют воздушный промежуток между коробом и контактным рельсом, что является причиной их частого излома;
 
*облигающие пластиковые короба, точно повторяющие контур контактного рельса и крепящиеся с помощью рёбер жёсткости предусмотренных внутри самого короба. Данный вид короба наиболее удобен в эксплуатации и удовлетворяет мерам пожарной безопасности на метрополитенах.
 
Источник:
 
  
В.Н.Жильцов Е.Т.Мосин "Устройство и содержание пути Московского метрополитена" Москва 1960г.
+
== Литература ==
 +
* [[Медиа:Книга Устройство и содержание пути Московского метрополитена.pdf|В. Н. Жильцов, Е. Т. Мосин «Устройство и содержание пути Московского метрополитена», 1960]] {{Формат файла|PDF}}
 +
* Инструкция по текущему содержанию пути и контактного рельса метрополитенов
  
"Инструкция по текущему содержанию пути и контактного рельса метрополитенов" Москва 2005г.
+
[[Категория:Устройство железнодорожного пути]]
+
[[Категория:Электроснабжение метрополитена]]
{{stub-metro}}
 
[[Категория:Транспорт]]
 
[[Категория:Метрополитен]]
 
[[Категория:Инфраструктура метрополитена]]
 

Текущая версия на 16:17, 29 марта 2015

Контактный рельс с облегающим стеклопластиковым защитным коробом

Контактный рельс (третий рельс) — часть контактной сети, осуществляющая непосредственный контакт с токоприёмниками электроподвижного состава.

Расположение и предназначение

Нижний токосъём в Мюнхенском метрополитене
Верхний токосъём в Чикагском метрополитене

Контактный рельс применяется преимущественно в метрополитене, реже — на электрифицированных городских и пригородных участках железных дорог.

Контактный рельс располагается в нижней части тоннеля в непосредственной близости от пути. На метрополитенах РФ контактный рельс располагают преимущественно с левой стороны пути, считая по ходу движения поездов. С правой стороны контактный рельс устанавливают обычно на небольшом протяжении в пределах стрелочных переводов и съездов.

Возвышение рабочей поверхности контактного рельса над уровнем головок ходовых рельсов должно быть 160 мм, отклонения допускаются не более 6 мм в сторону увеличения или уменьшения. Расстояние от оси контактного рельса до внутренней грани головки ближайшего ходового рельса должно быть 690 мм с отклонениями не более 8 мм в сторону увеличения или уменьшения.

Достоинства:

  • не требуется увеличения поперечного сечения тоннеля;
  • высокая надёжность и долговечность;
  • простота в ремонте и обслуживании;
  • исключается провисание контактной поверхности и как следствие — искрение и образование электрической дуги.

Недостатки:

  • опасность для людей;
  • незащищённость от снежных заносов;
  • необходимость устройства разрывов.

В зависимости от конструкции контактного рельса имеет место:

  • нижний токосъём — контактная поверхность находится снизу, по ней скользит токоприёмник, постоянно подтягиваемый вверх пружинами;
  • верхний токосъём — контактная поверхность находится сверху.
  • боковой токосъём — контактный рельс повёрнут на 90°, контактная поверхность находится сбоку.

На большинстве метрополитенов (в том числе на всех метрополитенах РФ) принят нижний токосъём.

Профиль и материалы

Размеры контактного рельса
Схема биметаллических контактных рельсов

Воспринимаемые контактным рельсом усилия от токоприёмников сравнительно невелики (менее 25 кгс). Поэтому поперечное сечение контактного рельса определяется исключительно из условия обеспечения возможно меньшего электрического сопротивления, чтобы сократить потери электроэнергии.

Контактные рельсы изготавливают из мартеновской стали с минимальным содержанием углерода. Действующими техническими условиями на изготовление контактных рельсов предусматривается следующий химический состав стали: углерода — не более 0,06 %, марганца — не более 0,30 %, кремния — следы; фосфора — не более 0,03 % и серы — не более 0,013 %. Жёсткое ограничение состава стали по количеству углерода объясняется тем, что примесь углерода заметно увеличивает электрическое сопротивление стали.

Нормальная длина контактных рельсов, выпускаемых заводами, составляет 12,5 м. На тоннельных участках как на прямых, так и в кривых радиусом 300 м и более одиночные рельсы сварены в плети электроконтактным способом. Длина плетей доходит до 100 м. На открытых наземных участках и в местах расположения точек питания контактный рельс монтируется из рельсов длинной 37,5 м.

Вес 1 погонного метра контактного рельса высотой 118 мм равен 51,686 кг.

Биметаллические контактные рельсы получают металлургическими способами, например, совместной прокаткой и прессованием обычной или нержавеющей стали с алюминием. Преимущества таких рельсов заключаются в сочетании износостойкости стали и высокой электропроводности алюминия.

Подвеска

Схема узла подвески

Контактный рельс подвешивают на металлических кронштейнах, прикрепляемых к концам шпал обычными путевыми шурупами.

Кронштейны для подвески контактного рельса крепят тремя путевыми шурупами к концам деревянных шпал или двумя закладными болтами к железобетонной шпале. Кронштейны располагают на расстоянии 4,5—5,4 м друг от друга, а на уклонах пути свыше 0,040 и в кривых радиусом 400 м и менее следует устанавливать кронштейны через 2,5 м.

Кронштейны изготавливают из швеллера № 10. Требуемая форма придаётся им посредством изгиба в нагретом состоянии. В верхней части кронштейна прорезают прямоугольное отверстие размером 120×65 мм, а рядом с ним приваривают коробку, которую изготавливают из полосовой стали длиной 160, шириной 60 и толщиной 6 мм.

В нижней части кронштейна, у самого конца, полки швеллера частично срезаны для крепления хвоста кронштейна к шпалам двумя удлинёнными шурупами (170 мм), пропущенными через металлическую планку размером 180×50×10 мм. Третий шуруп нормальной длины (150 мм), расположенный ближе к концу шпалы, пропускают через овальное отверстие в горизонтальной полке кронштейна.

Такой способ крепления кронштейнов к шпалам позволяет сравнительно легко производить регулировку контактного рельса по горизонтали относительно пути, так как для перемещения кронштейна необходимо лишь ослабить шурупы.

Во избежание образования электрической дуги при нарушении изоляции в подвеске контактного рельса конец кронштейна должен отстоять от подкладки ходового рельса на расстояние не менее 35 мм, а величина просвета между низом кронштейна и балластом или путевым бетоном у конца шпалы должна быть не менее 20 мм.

Узел крепления контактного рельса состоит из следующих частей:

  • широкий полиэтилен (одевается на контактный рельс);
  • два фарфоровых изолятора (поверх широкого полиэтилена);
  • резиновый жгут (между изоляторами);
  • крестообразный полиэтилен (поверх изоляторов);
  • две фигурных скобы с фиксаторами (поверх крестообразного полиэтилена);
  • предохранительная скоба;
  • узловой болт с гроверной шайбой и гайкой;
  • две плоские шайбы и два шплинта, которые вставляются в фиксатор.

В собранном узле фигурные скобы верхними плоскими концами охватывают коробку кронштейна, а нижними загнутыми заходят в соответствующие углубления в изоляторах. Плотное прижатие изоляторов к контактному рельсу обеспечивается затяжкой узлового болта. Для обеспечения равномерного давления на изоляторы со стороны контактного рельса и фигурных скоб и предохранения изоляторов от раздавливания применяют полиэтиленовые прокладки (широкие и крестообразные).

Стыки

Нормальный стык

Стыки контактного рельса подразделяются на:

  • Сварные — ничем не отличаются от аналогичных стыков ходовых рельсов. Сварка производится на электрической контактно-сварочной машине. Затем сварной стык пневматическими зубилами очищают от грата и излишнего металла по всему поперечному профилю контактного рельса. Шлифовке подвергается только рабочая поверхность головки рельса и её боковые грани.
  • Нормальные — собираются у концевых отводов. Эти стыки собирают без зазоров с плотным соприкосновением торцов рельсов. При сборке стыков гайки должны располагаться со стороны, противоположной оси пути, на парковых путях — со стороны оси пути.
  • Температурные — служат для соединения рельсов между собой, а также для свободного перемещения рельсов в стыке при изменении температуры. Зазоры в температурных стыках контактного рельса не должны превышать 38 мм.

В нормальных и температурных стыках накладки стыкового скрепления должны быть оцинкованы, иметь по четыре болтовых отверстия и соединяться 4 болтами.

В температурном стыке два болта на отдающем конце должны иметь полное натяжение, а два болта на принимающем конце — ослабленное натяжение.

Для обеспечения более надёжной проводимости температурных стыков контактного рельса на главных и станционных путях к подошве контактного рельса приваривается не менее 4 электросоединителей.

Секционирование

В местах секционирования контактной сети контактный рельс разделяется на отдельные изолированные секции неперекрываемыми воздушными промежутками длиной не менее 14 м между концами металлических частей отводов. Такие воздушные промежутки, не перекрываемые токоприёмниками одного вагона, должны располагаться в местах следования поездов с отключёнными тяговыми электродвигателями, а по главным путям на подходах к станциям — на расстоянии не более 50 м от начала пассажирской платформы.

В местах расположения стрелочных переводов, перекрёстных съездов и перегонных затворов должны быть перекрываемые воздушные промежутки контактного рельса длиной не более 10 м.

На строящихся линиях секционирование контактного рельса на парковых путях должно предусматривать возможность снятия напряжения одновременно с 4—5 путей.

Пункт подключения

Постоянный электрический ток напряжением 825 В от тяговых подстанций подаётся к контактному рельсу по кабельным линиям. Для соединения питающего кабеля с рельсом к подошве последнего приваривается стальная оцинкованная планка, к которой болтами прикрепляют гибкий компенсатор из набора тонкой полосовой меди. К компенсатору прикрепляется медная силовая шина, ведущая в специальный ящик — пункт подключения.

В пункте подключения к силовой шине болтами прикреплены наконечники 4 силовых кабелей. К отдельной алюминиевой зануляющей шине проводами малого сечения подключены металлические экранирующие сетки силовых кабелей. Сама зануляющая шина соединена с кабелем зануления, который через разрядник подключён к средней точке путевого дроссель-трансформатора. Этот механизм вызывает короткое замыкание (с последующим срабатыванием автоматов защиты, отключающих ток) в случае пробоя внутренней изоляции силовых кабелей.

Внешняя металлическая броня силовых кабелей заземляется на корпус пункта подключения.

Пункт переключений

Подача и снятие напряжения с секций контактного рельса производится посредством пунктов переключений (разъединителей). Они делятся на 3 основных вида:

  • ручные разъединители;
  • дистанционно управляемые разъединители (ДУРы);
  • совмещённые ручные/дистанционные разъединители (сборки 825 В в ПТО).

Ручные разъединители устанавливаются на парковых путях электродепо для частичного снятия напряжения на отдельных участках при производстве работ (вместо общего снятия напряжения с парковых путей). В настоящее время практически не используются.

Дистанционно управляемые разъединители устанавливаются на фидерах питания контактного рельса от тяговых подстанций, а также для секционированного подключения контактной сети на съездах, в оборотных тупиках и на ССВ. Управляются энергодиспетчером; также пульты управления ДУРами расположены на блок-постах станций с путевым развитием. Порядок их использования определяется местной инструкцией с учётом особенностей работы и устройства схемы тягового электроснабжения конкретной станции.

В корпусе ДУРа находятся 2 медные шины, к одной из которых болтами прикреплены наконечники силовых кабелей, другая соединена с контактным рельсом аналогично пункту подключения. Подача и снятие напряжения осуществляется посредством моторных пинцетов, которые в замкнутом положении сцеплены с ножами разъединителя. В передней стенке корпуса имеется прозрачное окно для визуального контроля положения ножей и пинцетов.

Сборки 825 В в ПТО устанавливаются для снятия напряжения с контактного рельса и его заземления во время осмотра составов. Эта операция выполняется работниками ПТО при помощи рычагов ручного привода. В этих устройствах также имеется дистанционно управляемый привод для общего обесточивания сборки.

Концевые отводы

Концевой отвод с уклоном 1/25

В местах разрыва контактного рельса, чтобы не было резкого выброса вверх токоприёмника при его сходе с конца контактного рельса и чтобы токоприёмник не наткнулся на встречный конец контактного рельса, к последним присоединяют особые приспособления — концевые отводы. Рабочая поверхность концевого отвода контактного рельса на некотором расстоянии от стыка сохраняет нормальную высоту 160 мм над уровнем головок ходовых рельсов, а затем постепенно повышается до самого конца отвода, вследствие чего достигается плавный выход токоприёмника из-под рельса и плавный заход под него.

На строящихся линиях контактный рельс главных путей должен иметь концевые отводы с уклоном 1/30 на принимающем и 1/25 на отдающем конце. На действующих линиях впредь до переустройства допускается применение отводов с уклоном 1/25. На парковых путях, где скорость движения поездов относительна невелика, устанавливаются отводы 1/20.

В настоящее время на всех строящихся линиях метрополитена принимающие отводы имеют уклон 1/30 и крепятся на трёх кронштейнах, а отдающие имеют уклон 1/25 и крепятся на двух кронштейнах контактного рельса.

Электробезопасность

Защитный короб в Венском метрополитене

Чтобы избежать поражения людей электрическим током при случайном прикосновении к контактному рельсу, последний на всём протяжении сверху и сбоку накрывается специальными защитными коробами. В настоящее время на метрополитенах используется три вида защитных коробов контактного рельса:

  • Деревянные короба на опорных точках, окрашенные с внутренней стороны огнеупорной, с наружной — масляной краской. Данные короба в настоящее время постепенно заменяются, так как не отвечают нормам пожарной безопасности, а также неудобны в эксплуатации. Их достоинством является высокая прочность.
  • Стеклопластиковые короба на опорных точках. Недостатком данного вида коробов является то, что они установлены, как правило, на трёх пластиковых опорных точках и имеют воздушный промежуток между коробом и контактным рельсом, что является причиной их частого излома.
  • Облегающие стеклопластиковые короба, точно повторяющие контур контактного рельса и крепящиеся с помощью рёбер жёсткости, предусмотренных внутри самого короба. Данный вид коробов наиболее удобен в эксплуатации и полностью удовлетворяет нормам пожарной безопасности на метрополитенах.

В местах перехода через контактный рельс (например, у сходных мостиков в торцах станций) поверх короба устанавливаются диэлектрические полосы или коврики (резиновые на деревянных коробах и деревянные на стеклопластиковых).

Ремонтные работы на контактном рельсе или в непосредственной близости от него разрешается производить только после снятия высокого напряжения, проверки его фактического отсутствия указателем напряжения и установки закоротки — токопроводящей перемычки, электрически соединяющей контактный рельс с ходовым. При случайной подаче напряжения на контактный рельс при установленной закоротке происходит короткое замыкание с последующим отключением защитных автоматов на подстанции. Работы должны производиться в диэлектрических резиновых перчатках и ботах.

См. также

Литература