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 контактного провода 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 железнодорожных системах 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 позволял электрическому рельсовому транспортному средству двигаться с гораздо более высокими скоростями, не теряя контакта с воздушными линиями, например, из-за размотки опоры 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 побережье Чикаго и железной дороге Милуоки , также известной как линия Северного берега.
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 обратном 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 пропустить 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 столбам 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 трамваев, таких как система трамвая в Торонто , которые имеют частые повороты, достаточно крутые, чтобы требовать дополнительной свободы передвижения 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 они 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, чтобы опустить его. 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, в том числе 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, например, 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 , в которых используется собственная подземная система, разработанная 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. MBTA Blue Line использует пантографа мощность для всего участка своего маршрута , который проходит по поверхности, при переходе на третью шину питания 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 до другой операционной компании того времени, Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris., выкупила компанию и заменила 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 , четыре 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 железнодорожные вагоны с пантографами, а также третьи рельсовые башмаки, а поскольку накладные расходы составляли очень небольшую часть системы, таким оборудованием могло быть оснащено лишь несколько вагонов. 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 для всей остальной системы, что позволило Вагоны Чикаго будут работать на линии. Все пантографы были сняты с автомобилей, оборудованных Skokie.
В 2010 году линия метро Осло 1 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 оставшейся части однопутной железной дороги старой линии . [15] После 2010 года, несмотря на 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 сломаться. 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 пантографа . На устойчиво высоких скоростях (более 300 километров в час (190 миль в час)) трение может привести к нагреванию контактной полосы до докрасна, что, в свою очередь, может вызвать чрезмерное искрение и возможный отказ. [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 не повредить оба пантографа 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 Press. п. 369.
- ^ Уолтер Райс и Эмилиано Эчеверриа (2007). Ключевая система: Сан-Франциско и Восточная империя . Издательство Аркадия. С. 13, 16.
- ^ Луис Faiveley, токосъемные устройства, US 2935576 , выданный 3 мая 1960.
- ^ «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). Электрическая тяга - движущая сила и энергоснабжение: основы и практический опыт . Мюнхен: Oldenbourg Industrieverl. п. 4. ISBN 9783835631328.
- ^ "Вальтер Райхель" . siemens.com . Проверено 27 марта 2020 года .
- ↑ Кшиштоф, Цинтель (январь 2005 г.). "Wąskotorowe lokomotywy elektryczne na tor 900 mm w kopalniach węgla brunatnego". Свят Колей (на польском языке): 14–21. ISSN 1234-5962 .
- ^ Менье, Джейкоб (2001). Политика высокоскоростного железнодорожного транспорта во Франции, 1944–1983 гг . Вестпорт, штат Коннектикут: Praeger. п. 84. ISBN 0275973778.
