Вагоны метрополитена осуществляют своё движение на электрическом токе, который получают из контактной сети. И хотя принцип их работоспособности практически не отличается от электропоездов, но получение электроэнергии происходит несколько другим методом. Исходя из особенностей строения тоннелей метро и повышенных норм безопасности, питание поездов метро происходит при помощи третьего рельса. Он также расположен в тоннеле по всей его протяжённости, и всегда находится под напряжением. Для получения электроэнергии используется специальный токоприёмник для контактного рельса, который монтируется на тележках. О нём мы и поговорим на сайте RelsOk.ru более подробно.
Описание
Токоприёмник для контактного рельса является основным компонентом для «снятия» тока из контактной сети. Его конструкция с различными модификациями используется во всех метрополитенах мира, в том числе и в России.
В большинстве случаев токоприёмник для контактного рельса располагается на тележках вагона с двух сторон, обычно между колёсными парами. Все компоненты оборудования крепятся на текстолитовом брусе (или на подобных изоляционных материалах). Узлы токосъёма соединены высоковольтными кабелями с электродвигателями, которые и приводят в движение колёсные пары и, соответственно, весь состав.
Разновидности
В зависимости от расположения контактного рельса в тоннелях метрополитена существует несколько типов токоприёмника:
- нижний токосъём, который является основным;
- средний;
- верхний.
В условиях метро последние два вида оборудования токоприёмника практически не встречаются.
Нижний токосъём
Считается чуть ли не единственным типом, который удовлетворяет жёстким нормам безопасности в тоннелях. Используется практически во всех метрополитенах мира.
При таком расположении контактный рельс располагается по боковой поверхности платформы. Т. к. он всегда находится под напряжением, то почти со всех сторон закрывается специальным изоляционным коробом. Открытой остаётся исключительно нижняя сторона рельса, по которой и перемещается токоприёмник, получая электрическую энергию.
Максимальная защита пассажиров и обслуживающего персонала является главной причиной, по которой в метро применяется контактный рельс с нижним расположением.
Средний и верхний токосъём
В последнее время подобные разновидности токоприёмников используются очень редко. На новых линиях метро от данной конструкции отказываются полностью.
Старые ветки также стараются переводить на нижний токосъём. Это связано с тем, что высокое расположение питающей магистрали довольно сложно реализовать в условиях стеснённой обстановки в тоннеле.
Но самый главный аргумент – это невозможность организовать требуемую безопасность. Контактный рельс всегда будет иметь минимум одну открытую поверхность, находящуюся под высоким напряжением. А это прямая угроза жизни людей, которые по неосторожности могут оказаться на путях следования поездов метро.
Описание конструкции
Далее мы рассмотрим токоприёмник для контактного рельса с нижним съёмом электроэнергии, как типовую разновидность.
Сборочная единица состоит из следующих основных частей:
- Стальные кронштейны, которые крепятся к буксовым узлам или раме тележки.
- Брус токоприёмника – специальная балка, которая выполнена из не токопроводящего материала. Она крепится к концевым кронштейнам, а сама «держит» все остальные компоненты.
- Токоснимающий башмак. Металлический элемент, который «скользит» по контактному рельсу и передаёт электроэнергию из контактной сети на двигатели тележки.
- Контактная вилка – специальный элемент, расположенный на токоприёмнике, который необходим для подключения электропитания в условиях вагоностроительных заводов и ремонтных депо.
Кроме этого, токоприёмник состоит из множества второстепенных, но довольно важных, компонентов: пружины, накладки, силовые зажимы и контактные разъёмы, планки, серьги и т. д. Все они необходимы для обеспечения условий надёжности и безопасности при действии повышенных нагрузок.
Принцип работы
Главное назначение токоприёмника для контактного рельса – это получение электрического тока из питающей сети и передача его на двигатели тележки, которые, в свою очередь, приводят в движение колёсные пары.
Непосредственно за токосъём отвечает «башмак». Он представляет собой литой стальной кронштейн, который скользит по третьему рельсу и передаёт электроэнергию. Для лучшей проводимости на плоскость взаимодействия башмака с рельсом наваривают сменную пластину (медную или из специального сплава).
При нижнем съёме электроэнергии башмак токоприёмника соприкасается с третьим рельсом снизу. Поджатие осуществляется при помощи пружин. Кроме этого, они нужны для амортизации динамических нагрузок в процессе движения. При износе накладных колодок пружины также обеспечивают более плотное поджатие башмака.
Стандартная конструкция механизма башмака токоприёмника для контактного рельса, применяемая в российском метрополитене, имеет три рабочих положения:
- верхнее – для работ с поездом, производимых на ремонтных предприятиях и в депо;
- среднее – рабочее, когда механизм токоприёмника поджат к рельсу и происходит съём электроэнергии из контактной сети;
- нижнее – необходимое для разрыва электропитания с питающей сетью.
Нужный режим положения механизма башмака токоприёмника выбирает машинист прямо из кабины управления составом.
Техника безопасности
Т. к. токоприёмник взаимодействует с силовой сетью электропитания, то его конструкция должна быть максимально защищённая от замыкания и «пробития» на корпус вагона.
При деповских ремонтах для соединения с питающей магистралью используют специальную контактную вилку, расположенную на брусе. Для обеспечения техники безопасности и для защиты обслуживающего персонала перед подачей напряжения на токоприёмники надевают специальные кожуха. Они изготавливаются из диэлектрических материалов и обычно окрашены в красный цвет.
Для предотвращения замыканий силовой брус конструкции токоприёмника производят из текстолита или изоляционных пластмасс. Соединения, которые имеют степени свободы, изготавливаются из гибких медных шунтов.
Современные конструкции токоприёмников подключены к пневматической системе вагона. Это необходимо для дистанционного управления перемещением башмака (поджатие/отжатие).
Заключение
Токоприёмник для контактного рельса является важным компонентом вагонов метро. Он устанавливается на каждой моторной тележке вагона в количестве двух штук (с левой и правой стороны). Именно с его помощью происходит токосъём из контактной сети и передача электроэнергии на двигатели.
В рабочем положении токоприёмник всегда находится под напряжением. Поэтому к его конструкции предъявляются высокие требования безопасности. Он имеет минимум открытых частей и обладает повышенной защитой от повреждений и замыканий.
Также неоспоримым преимуществом является и то, что управлением положения башмака управляет машинист прямо из кабины головного вагона. В случае возникновения неисправностей он может оперативно отжать токоприёмник для контактного рельса, разорвав соединение и обесточив тем самым проблемный узел.
