Пантографа (или « пан », или « пантомима ») представляет собой устройство , установленные на крыше электрического поезда , трамвая или электрической шины [1] , чтобы собрать силы через контакт с воздушной линией . Аккумуляторные электробусы и поезда заряжаются на зарядных станциях . Это распространенный тип токоприемника . Обычно используется одинарный или двойной провод, при этом обратный ток проходит по рельсам . Этот термин происходит от сходства некоторых стилей с механическими пантографами. используется для копирования почерка и рисунков.
Изобретение [ править ]
Пантограф со сменной графитовой контактной полосой или «башмаком» с низким коэффициентом трения для минимизации бокового напряжения на контактном проводе впервые появился в конце 19 века. Ранние версии включают коллектор луков, изобретенный в 1889 году Вальтером Райхелем, главным инженером компании Siemens & Halske в Германии [2] [3], и плоский скользящий пантограф, впервые использованный в 1895 году железной дорогой Балтимора и Огайо [4]
Знакомый ромбовидный роликовый пантограф был разработан и запатентован Джоном К. Брауном из магазинов Key System для своих пригородных поездов, курсирующих между Сан-Франциско и районом Ист-Бэй в районе залива Сан-Франциско в Калифорнии . [5] [6] [7] [8] Они появляются на фотографиях в первый день службы, 26 октября 1903 года. [9] В течение многих десятилетий после этого такая же форма ромба использовалась в электрических рельсах по всему миру и по-прежнему используется некоторыми сегодня.
Пантограф был усовершенствованием простой тележки , которая преобладала до того времени, в первую очередь потому, что пантограф позволяет электрическому рельсовому транспортному средству двигаться на гораздо более высоких скоростях, не теряя контакта с воздушными линиями, например, из-за размотки полюса тележки. .
Несмотря на это, сбор тока на полюсах тележки успешно использовался на скорости до 90 миль в час (140 км / ч) на транспортных средствах Electroliner на северном берегу Чикаго и железной дороге Милуоки , также известной как северная береговая линия.
Современное использование [ править ]
Наиболее распространенным типом пантографов сегодня является так называемый полупантограф (иногда Z-образный), который эволюционировал, чтобы обеспечить более компактную и гибкую конструкцию с одной рукой на высоких скоростях по мере ускорения поездов. Луи Фейвли изобрел этот тип пантографа в 1955 году. [10] Полупантограф можно увидеть в использовании во всем, от очень быстрых поездов (таких как TGV ) до низкоскоростных городских трамвайных систем. Конструкция работает с одинаковой эффективностью в любом направлении движения, что продемонстрировали швейцарские и австрийские железные дороги, чьи новейшие высокопроизводительные локомотивы Re 460 и Taurus, работайте с ними, установленными в противоположном направлении. В Европе геометрия и форма пантографов определяются CENELEC , Европейским комитетом по стандартизации в области электротехники. [11]
Технические детали [ править ]
Система электропередачи для современных электрических рельсовых систем состоит из верхнего несущего провода (известного как контактная сеть ), к которому подвешен контактный провод. Пантограф подпружинен и прижимает контактный башмак к нижней стороне контактного провода, чтобы потреблять ток, необходимый для движения поезда. Стальные рельсы гусениц действуют как обратный электрический ток . По мере движения поезда контактный башмак скользит по проводу и может создавать стоячие волны в проводах, которые нарушают контакт и ухудшают сбор тока. Это означает, что в некоторых системах соседние пантографы не разрешены.
Пантографы - это технология, пришедшая на смену опорам для троллейбусов , которые широко использовались в ранних системах трамвая. Столбы троллейбусов по-прежнему используются троллейбусами , чья свобода передвижения и необходимость в двухпроводной схеме делает пантографы непрактичными, а также в некоторых сетях трамвая, таких как система трамвая в Торонто , которые имеют частые повороты, достаточно крутые, чтобы требовать дополнительной свободы движения в их текущая коллекция для обеспечения непрерывного контакта. Однако многие из этих сетей, включая сеть в Торонто, проходят модернизацию, чтобы приспособиться к работе пантографа.
Пантографы с воздушными проводами в настоящее время являются доминирующей формой сбора тока для современных электропоездов, потому что, хотя и более хрупкие, чем система третьего рельса , они позволяют использовать более высокие напряжения.
Пантографы обычно приводятся в действие сжатым воздухом от тормозной системы транспортного средства, чтобы поднять блок и удерживать его у проводника, или, когда пружины используются для расширения, для его опускания. В качестве меры предосторожности против потери давления во втором случае рычаг удерживается в нижнем положении защелкой. В высоковольтных системах такая же подача воздуха используется для «гашения» электрической дуги при использовании автоматических выключателей, устанавливаемых на крыше . [12] [13]
Одинарные и двойные пантографы [ править ]
Пантографы могут иметь одинарное или двойное плечо. Пантографы с двойным захватом обычно тяжелее, им требуется больше усилий для подъема и опускания, но они также могут быть более отказоустойчивыми.
На железных дорогах бывшего СССР наиболее широко используются пантографы с двойным плечом («состоящие из двух ромбов»), но с конца 1990-х годов на российских железных дорогах появились пантографы с одним плечом. В некоторых трамваях используются двуплечие пантографы, среди них российские трамваи KTM-5, KTM-8, LVS-86 и многие другие российские трамваи, а также некоторые трамваи Euro-PCC в Бельгии. В американских трамваях используются опоры для тележек или однорычажные пантографы.
Системы метро и воздушные линии [ править ]
Большинство систем скоростного транспорта питаются от третьего рельса , но в некоторых используются пантографы, особенно те, которые требуют обширного наземного движения. Большинство гибридных линий метро-трамвая или линий «перед метро», маршруты которых включают пути на городских улицах или в других общедоступных местах, таких как линия 51 Амстердамского метро , зеленая линия MBTA , RTA Rapid Transit в Кливленде, Франкфурте-на-Майне U -Bahn и метро Muni в Сан-Франциско используют воздушные провода, так как стандартные третьи рельсы будут препятствовать уличному движению и представлять слишком большой риск поражения электрическим током.
Среди различных исключений есть несколько трамвайных систем, таких как системы в Бордо , Анже , Реймсе и Дубае, которые используют собственную подземную систему, разработанную Alstom , под названием APS , которая подает питание только на участки пути, которые полностью покрыты трамваем. Эта система была первоначально разработана для использования в историческом центре Бордо, потому что воздушная проводная система может вызвать визуальное вторжение. Подобные системы, избегающие воздушных линий, были разработаны Bombardier , AnsaldoBreda , CAF и другими. Они могут состоять из физической инфраструктуры на уровне земли или использовать энергию, хранящуюся ваккумуляторные батареи для путешествий на короткие расстояния без воздушной проводки.
Подвесные пантографы иногда используются в качестве альтернативы третьим рельсам, потому что в некоторых зимних погодных условиях третьи рельсы могут обледенеть. Линия MBTA Blue Line использует питание пантографа на всем участке своего маршрута, который проходит по поверхности, при этом переключается на питание третьего рельса перед входом в подземную часть своего маршрута. Все системы метро Сиднея , Мадрида , Барселоны , Шанхая , Гонконга , Сеула , Кобе , Фукуоки , Сендая , Джайпура , Ченнаи , Мумбаи и Дели.используйте воздушную проводку и пантографы (а также некоторые линии метро в Пекине , Чунцине , Нойде , Хайдарабаде , Джакарте , Токио , Осаке , Нагое , Сингапуре , Саппоро , Будапеште и Мехико ). Пантографы также использовались на линиях скоростного транспорта компании Nord-Sud в Париже, пока не была другая операционная компания того времени, Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris., выкупили компанию и заменили всю воздушную проводку стандартной системой третьего рельса, используемой на других линиях.
Многочисленные железнодорожные линии используют как третий рельс, так и воздушные линии на разных участках своих маршрутов, как правило, по историческим причинам. Они включают в себя линию северной части Лондона и West London линию из Лондона Overground , в северной части города линия в Великом Северном , три из пяти линий в Роттердаме метро сети, Metro-North Железной дороге Нью - Хейвен линии , а Chicago Transit Authority «s Yellow Line . В этом последнем случае верхняя часть была остатком высокоскоростного маршрута Skokie Valley Route от Чикаго Норт-Шор и Милуоки-Рэйлроуд , [14]и была единственной линией во всей системе метро Чикаго, где использовались пантографы любой длины. Таким образом, для линии требовались вагоны с пантографами, а также с третьими рельсовыми башмаками, а поскольку накладные расходы составляли очень небольшую часть системы, только несколько вагонов были бы оснащены таким оборудованием. Переход произошел на перекрестке в Ист-Прери, бывшем месте станции Кроуфорд-Ист-Прери.. Здесь поезда, идущие в Демпстер-Скоки, поднимут свои пантографы, а поезда, следующие в Ховард, опускают свои, делая это на высокой скорости в обоих случаях. В 2005 году из-за стоимости и уникальных потребностей в техническом обслуживании того, что представляло только очень небольшую часть системы, подвесная система была удалена и заменена той же третьей шиной питания, которая использовалась во всей остальной части системы, что позволило Вагоны Чикаго будут работать на линии. Все пантографы были сняты с автомобилей, оборудованных Skokie.
В 2010 году линия 1 метро Осло была заменена с третьей железной дороги на воздушную линию электропередачи на станции Frøen. Из-за большого количества железнодорожных переездов было сочтено трудным установить третий рельс на остальной части однопутной железной дороги старой линии . [15] После 2010 года, несмотря на железнодорожные переезды, использовались третьи рельсы. У третьих рельсов есть зазоры, но есть две контактные колодки.
Трехфазное питание [ править ]
В некоторых системах, использующих трехфазное питание , локомотивы и силовые вагоны имеют два пантографа с цепью третьей фазы, обеспечиваемой ходовыми рельсами. В 1901 году экспериментальная высокоскоростная установка, еще одна разработка Вальтера Райхеля из Siemens & Halske, использовала три вертикально установленных воздушных провода с коллекторами, установленными на горизонтально идущих пантографах. [16] [17]
Наклонные пантографы [ править ]
На линиях, где полувагоны загружаются сверху, воздушная линия может быть смещена для этого; Затем пантографы устанавливаются под углом к вертикали. [18]
Слабые стороны [ править ]
Контакт между пантографом и воздушной линией обычно обеспечивается через блок графита . Этот материал проводит электричество, работая как смазка . Поскольку графит хрупкий, во время работы его куски могут отламываться. Плохие пантографы могут захватить контактный провод и оборвать его, поэтому существует двустороннее влияние: плохие провода могут повредить пантограф, а плохие пантографы могут повредить провода. Чтобы предотвратить это, можно использовать станцию мониторинга с пантографом . На устойчиво высоких скоростях (более 300 километров в час (190 миль в час)) трение может привести к нагреванию контактной полосы докрасна, что, в свою очередь, может вызвать чрезмерное искрение и, в конечном итоге, выход из строя. [19]
В Великобритании пантографы ( Brecknell Willis , Stone Faiveley и т. Д.) Транспортных средств поднимаются давлением воздуха, а графитовые контактные «угли» создают воздушный канал в головке пантографа, который выпускает воздух, если графитовая полоса потеряна, активируя устройство автоматического опускания и опускание пантографа для предотвращения повреждений. В новых электрических тяговых агрегатах могут использоваться более сложные методы, которые обнаруживают нарушения, вызванные дуговым разрядом в точке соприкосновения при повреждении графитовых полос. На одном электрическом модуле не всегда есть два пантографа , но в случаях, когда они есть, можно использовать другой, если один из них поврежден; примером такой ситуации может быть British Rail Class 390.. Задний пантограф по отношению к направлению движения часто используется, чтобы избежать повреждения обоих пантографов в случае запутывания: если использовался передний пантограф, обломки от запутывания могут вызвать повреждение заднего пантографа, что приведет к неработоспособности как пантографа, так и автомобиля. .
См. Также [ править ]
- Коллекционер луков
- Текущий коллектор
- Пантографы и сборщики днища
- Система электрификации железной дороги
- Столб для тележки
Ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме пантографа . |
- ^ "Солярис Урбино" . Busworld . 4 сентября 2016 г.
- ^ "Век тяги. Электрические проверки, страница 7, Бэзил Силков" . Архивировано из оригинала на 2015-04-02.
- ^ Патент Италии 35389/285, 18 декабря 1893; Патент США 547031, 1 октября 1895 г.
- ^ "Девяносто шесть тонн электровоз". Scientific American . Нью-Йорк. 10 августа 1895 г.
- ^ Патент США № 764224
- ^ Улица Железнодорожная Journal , Vol.24, № 3, 16 июля 1904, с.116
- ^ Ключ маршрута , Harre Demoro, т.1, pp.16-17, опубл. Междугородняя пресса (1985)
- ^ Саперы, Вернон (2007). Ключевые системы трамваев . Подпись Пресса. п. 369.
- ^ Уолтер Райс и Эмилиано Эчеверриа (2007). Ключевая система: Сан-Франциско и Восточная империя . Издательство Аркадия. С. 13, 16.
- ^ Луи Фейвли, Current Collecting Device, US 2935576 , выдано 3 мая 1960 г.
- ^ «Железнодорожные приложения - Текущие системы сбора данных - Технические критерии взаимодействия между пантографом и воздушной контактной линией (для обеспечения свободного доступа)» (PDF) . Национальное управление по стандартам Ирландии . Проверено 27 марта 2020 года .
- ^ Хаммонд, Ролт (1968). «Развитие электрической тяги». Современные методы эксплуатации железных дорог . Лондон: Фредерик Мюллер. С. 71–73. OCLC 467723 .
- ^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (1959). «Электродвижущая сила». Иллюстрированная энциклопедия железнодорожных локомотивов мира . Лондон: Хатчинсон. п. 173. ISBN. 0-486-41247-4. OCLC 2683266 .
- ^ Гарфилд, Грэм. «Желтая линия» . Чикаго "L" .org . Проверено 8 января 2011 года .
- ^ exsuhmsgate2 (5 марта 2010 г.). «Метро Осло на переходном этапе III: линия Фрогнерсетерен» - на YouTube.
- ^ Steimel, Andreas (1 декабря 2007). Электротяга - движущая сила и энергоснабжение: основы и практический опыт . Мюнхен: Oldenbourg Industrieverl. п. 4. ISBN 9783835631328.
- ^ "Уолтер Райхель" . siemens.com . Проверено 27 марта 2020 года .
- ^ Кшиштоф, Zintel (январь 2005). "Wąskotorowe lokomotywy elektryczne na tor 900 mm w kopalniach węgla brunatnego". Свят Колей (на польском языке): 14–21. ISSN 1234-5962 .
- Перейти ↑ Meunier, Jacob (2001). Политика высокоскоростного железнодорожного транспорта во Франции, 1944–1983 гг . Вестпорт, штат Коннектикут: Praeger. п. 84. ISBN 0275973778.
