Напряжение в трамвайной линии: Как работает контактная сеть городского электротранспорта.

Содержание

Как работает контактная сеть городского электротранспорта.

Кратко о принципах работы контактной сети троллейбусов и трамваев.

Городской электротранспорт стал для современного человека привычными атрибутом его повседневной жизни. Но как же питаются эти виды пассажирского транспорта? Откуда и как подается к ним движущая энергия? Давайте поговорим об этом.

Трамвай

В былые времена каждое новое трамвайное хозяйство было вынуждено иметь собственную электростанцию, поскольку электрические сети общего пользования еще не были в достаточной степени развиты. В 21 веке энергия для контактной сети трамваев подается от сетей общего назначения.

Питание осуществляется постоянным током относительно невысокого напряжения (550 В), которое было бы просто не выгодно передавать на значительные расстояния. По этой причине вблизи трамвайных линий размещены тяговые подстанции, на которых переменный ток из сети высокого напряжения преобразуется в постоянный ток (с напряжением 600 В) для контактной сети трамвая. В городах, где ходят и трамваи и троллейбусы, данные виды транспорта обычно имеют общее энергохозяйство.

На территории бывшего Советского Союза представлены две схемы электроснабжения контактных сетей для трамваев и троллейбусов: централизованная и децентрализованная. Централизованная появилась первой. В ней крупные тяговые подстанции, оснащенные несколькими преобразовательными агрегатами, обслуживали все прилегающие к ним линии, или линии, находящиеся на расстоянии до 2 километров от них. Подстанции данного типа располагаются сегодня в районах высокой плотности трамвайных (троллейбусных) маршрутов.

Децентрализованная система начала формироваться после 60-х годов, когда стали появляться вылетные линии трамваев, троллейбусов, метро, как то из центра города вдоль шоссе, в отдаленный район города и т. п.

Здесь на каждые 1-2 километра линии установлены тяговые подстанции малой мощности с одним или двумя преобразовательными агрегатами, способные питать максимум два участка линии, причем каждый участок на конце может подпитываться соседней подстанцией.

Так потери энергии оказываются меньше, ибо фидерные участки выходят короче. К тому же если на одной из подстанций случится авария, участок линии все равно останется под напряжением от соседней подстанции.

Контакт трамвая с линией постоянного тока осуществляется через токоприемник на крыше его вагона. Это может быть пантограф, полупантограф, штанга или дуга. Контактный провод трамвайной линии обычно подвешен проще, чем железнодорожный. Если используется штанга, то воздушные стрелки устроены подобно троллейбусным. Отвод тока обычно осуществляется через рельсы — в землю.

Троллейбус

У троллейбуса контактная сеть разделена секционными изоляторами на изолированные друг от друга сегменты, каждый из которых присоединен к тяговой подстанции при помощи фидерных линий (воздушных или подземных). Это легко позволяет производить избирательное отключение отдельных секций для ремонта в случае их повреждения. Если неисправность случится с питающим кабелем, возможна установка перемычек на изоляторы, чтобы запитать пострадавшую секцию от соседней (но это нештатный режим, связанный с риском перегрузки фидера).

Тяговая подстанция понижает переменный ток высокого напряжения от 6 до 10 кВ и преобразует его в постоянный, с напряжением 600 вольт. Падение напряжения на любой точке сети, согласно нормативам, не должно быть более 15%.

Троллейбусная контактная сеть отличается от трамвайной. Здесь она двухпровдная, земля не используется для отвода тока, поэтому данная сеть устроена сложнее. Провода располагаются друг от друга на небольшом расстоянии, поэтому требуется особо тщательная защита от сближения и замыкания, а также изоляция на местах пересечений троллейбусных сетей между собой и с трамвайными сетями.

Поэтому на местах пересечений устанавливаются специальные средства, а также стрелки на местах ветвлений. Кроме того выдерживается определенное регулируемое натяжение, предохраняющее от захлестов проводов во время ветра. Вот почему для питания троллейбусов используются штанги — другие приспособления просто не позволят соблюсти все эти требования.

Штанги троллейбусов чувствительны к качеству контактной сети, ведь любой ее дефект может послужить причиной соскока штанги. Есть нормы, согласно которым угол излома в месте крепления штанги не должен быть более 4°, а при повороте на угол более 12° устанавливаются кривые держатели. Токосъемный башмак движется вдоль провода и не может поворачивать вместе с троллейбусом, поэтому здесь необходимы стрелки.

Именно наша компания ТАКТОН занимается изготовлением и поставкой арматуры и спецчастей, необходимых для бесперебойной работы контактной сети городского электротранспорта.

Страница 10: СНиП 2.05.09-90. . Трамвайные и троллейбусные линии (Отменен

Натяжные изоляторы следует устанавливать у поддерживающих устройств.

4.73. Соединение выводов питающих кабелей или воздушных линий с контактной сетью следует предусматривать питающими соединителями.

Сечения питающих соединителей должны соответствовать расчетным электрическим нагрузкам и быть не менее суммарного сечения двух подключаемых к ним контактных проводов.

Питающие соединители, прокладываемые по опорам и кронштейнам (как внутри, так и снаружи), следует изготовлять из медных гибких проводов с изоляцией на напряжение не ниже 2,5 кВ в соответствии с ТУ 16-705.465-87.

4.74. Присоединение воздушных питающих и междупутных соединителей к контактным проводам следует предусматривать гибкими электрическими перемычками (питающими дужками) из медного изолированного провода с изоляцией на напряжение не ниже 1000 В и сечением 95 кв. мм.

Подключение каждого контактного провода к питающему соединителю необходимо предусматривать двумя дужками, а к междупутному соединителю — одной дужкой.

4.75. На контактной сети следует располагать междупутные электрические соединители, подключаемые к проводам одного полюса разных направлений движения и к соответствующим им проводам усиливающих линий.

Междупутные соединители при двухпроводной системе электроснабжения следует размещать:

через каждые 150-200 м с прокладкой по воздуху для контактной сети трамвая и для контактной сети троллейбуса на двухпутных кронштейнах и гибких поперечинах;

через каждые 300 м с прокладкой в земле. В исключительных случаях допускается увеличение этого расстояния до 400 м;

через каждые 120-200 м на участках контактной сети с усиливающими линиями;

по обе стороны каждого из секционных изоляторов (не далее чем через два пролета от них) на расчетных токоразделах между подстанциями;

у секционных изоляторов, располагаемых между смежными участками питания, где не предполагается установка воздушных или кабельных питающих соединителей;

через каждые 200-300 м с прокладкой по воздуху для контактной сети троллейбуса на кронштейнах с обособленной подвеской каждого направления движения.

Сечения междупутных электрических соединителей должны быть не менее сечения контактного провода.

Неизолированные воздушные электрические соединения следует размещать от тросовых поперечин на расстоянии по вертикали не менее 1,0 м; от изолированных кронштейнов — не менее 0,5 м. При размещении неизолированных воздушных электрических соединителей в одном уровне с тросовыми поперечинами расстояние между ними по горизонтали должно быть не менее 0,5 м.

В качестве междупутных электрических соединителей допускается использовать узлы контактной сети, разворотные кольца, воздушные стрелочные слияния (разветвления) линий.

4.76. Продольные несущие тросы трамвайных цепных подвесок следует соединять с контактными проводами электрическими соединителями (дужками) через 120-200 м, а при одновременном использовании несущих тросов в качестве усиливающих проводов — через 80-150 м. В местах секционирования продольных несущих тросов натяжными изоляторами электрические соединители необходимо предусматривать с обеих сторон этих изоляторов.

4.77. При проектировании электроснабжения трамвайных и троллейбусных линий на тяговых подстанциях должна быть предусмотрена максимальная токовая защита контактных сетей от токов короткого замыкания. При этом ток уставки автоматического выключателя питающей линии должен быть меньше тока короткого замыкания секции контактной сети, а от малых токов короткого замыкания следует устанавливать дополнительные устройства защиты, исключающие отжиг контактных проводов.

4.78. Защиту от атмосферных перенапряжений следует проектировать на участках контактных сетей трамвая и троллейбуса, проходящих по открытой и незастроенной местности или по застроенным улицам, когда их ширина b, м, удовлетворяет условиям

#G0	(при двухсторонней застройке) или

#G0	(при односторонней застройке),

#G0где

— наибольшая высота здания, м;

— высота расположения находящихся под напряжением элементов контактной сети, м;

— превышение высоты здания над высотой подвешивания контактной сети, м

Конструкции защитных устройств от атмосферных перенапряжений, а также их заземлителей следует определять проектом.

4.79. Грозовые разрядники следует подключать к контактным проводам или к кабельным выводам и к заземляющей цепи. В контактной сети троллейбуса разрядники надлежит предусматривать как на положительных, так и на отрицательных контактных проводах. Разрядники необходимо располагать в местах присоединения питающих линий к контактной сети, а также на конечных пунктах участков контактной сети трамвая и троллейбуса при наличии на них устройств СЦБ. В случаях, когда питающие линии запроектированы воздушными, разрядники следует располагать в местах подключения этих линий к кабельным выводам от тяговой подстанции.

Разрядники надлежит располагать на опорах контактной сети или в кабельных шкафах переключений. Все электрические соединения в цепях разрядников должны предусматриваться из изолированных проводов сечением (по меди) не менее 25 кв. мм на напряжение 1 кВ.

4.80. Заземление разрядников следует предусматривать на металлические оболочки и броню питающих кабелей или на специальные заземлители.

Во всех случаях сопротивление растеканию тока заземляющих устройств должно составлять не более 10 Ом.

4.81. Пункты присоединения кабелей отрицательной полярности к рельсам трамвайных путей необходимо размещать в соответствии с электрическим расчетом, выполненным с учетом требований ГОСТ 9.015-74, ГОСТ 9.602-89.

АНКЕРОВКИ И УСТРОЙСТВА КОМПЕНСАЦИИ

НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОДОВ

4.82. Анкеровки следует предусматривать в местах:

начала и окончания контактных линий;

слияния и разветвления контактных линий на стрелочных узлах;

деления подвески на независимые анкерные участки;

изменения натяжений и сечений контактных проводов.

4.83. Допускается взаимное анкерование следующих устройств контактной сети при обеспечении равенства натяжений:

продольных несущих тросов цепной подвески и контактных проводов;

сходных и управляемых стрелочных узлов троллейбусных линий;

стрелочных узлов и контактных проводов троллейбусных линий;

стрелочных узлов и продольных несущих тросов цепной подвески троллейбусных линий.

4.84. При применении под инженерными сооружениями жесткой подвески в местах входа контактных проводов в сооружения, а также на выходах из них следует предусматривать дублирующие анкеровки на несущие конструкции сооружений.

4.85. Длину анкерных участков полукомпенсированных и компенсированных подвесок с грузовыми компенсаторами необходимо определять с учетом реакции фиксаторов, струн и кривых участков контактной линии.

Длину анкерных участков на прямых следует принимать, м:

#G1 при односторонней компенсации от 450 до 700

» двухсторонней » » 900 » 1400

#G0При этом колебания натяжения контактного провода в пределах анкерного участка не должны превышать ±15% нормативного натяжения.

4.86. В полукомпенсированных и компенсированных контактных подвесках в середине анкерного участка с двухсторонней компенсацией необходимо предусматривать узел средней анкеровки контактного провода.

В месте размещения средней анкеровки контактного провода должна быть предусмотрена двухсторонняя анкеровка продольного несущего троса.

Натяжение контактных проводов по обеим сторонам средней анкеровки не должно отличаться друг от друга более чем на 5%.

4.87. В полукомпенсированных и компенсированных контактных подвесках троллейбусных линий узел пересечения с трамвайной линией следует размещать не далее чем за 50 м от узла средней анкеровки контактного провода троллейбуса или в начале анкерного участка, где продольное перемещение контактного провода троллейбуса минимально.

4.88. Блоки грузовых компенсаторов должны иметь подшипники качения и армированы гибким стальным канатом (ГОСТ 3064-80).

При размещении грузов компенсаторов снаружи опор следует предусматривать ограждения грузов, а также ограничители их перемещения в поперечных направлениях.

4.89. Сезонно-регулирующие устройства в некомпенсированных контактных подвесках следует размещать через каждые 300-500 м. Сезонно-регулирующие устройства необходимо размещать на расстоянии не менее 200 м от разворотных колец, от узлов пересечений трамвайных и троллейбусных линий и мест расположения жестких контактных подвесок.

ПЕРЕСЕЧЕНИЯ И ВЗАИМНЫЕ СБЛИЖЕНИЯ

ТРАМВАЙНЫХ И ТРОЛЛЕЙБУСНЫХ ЛИНИЙ

С ВОЗДУШНЫМИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ

4.90. Расстояния до проводов воздушных линий электропередачи напряжением до 1000 В в местах пересечения и сближения с трамвайными и троллейбусными линиями следует предусматривать не менее:

по вертикали: для трамвайных линий — 8 м от уровня головок рельсов при токосъеме дуговыми токоприемниками и пантографами и 10,5 м при токосъеме штанговыми токоприемниками;

для троллейбусных линий — 10,5 м от высшей отметки уровня дорожного покрытия;

по горизонтали: для трамвайных линий — 5 м от оси пути при токосъеме дуговыми токоприемниками и пантографами и 7 м — при токосъеме штанговыми токоприемниками;

для троллейбусных линий — 6 м от края дороги, ограниченной бортовым камнем или другими ограничителями отклонения и 14 м от оси контактной линии без ограничения отклонения троллейбусов от оси проводов.

4.91. Расстояния (в плане) между опорами контактных сетей трамвая и троллейбуса и опорами линии электропередачи напряжением до 1000 В (кроме линий уличного освещения, располагаемых на опорах контактной сети) должны быть не менее 1,5 м.

4.92. Воздушные линии электропередачи напряжением до 1000 В (кроме линий уличного освещения), проходящие параллельно трамвайным и троллейбусным линиям, должны быть расположены вне зоны, занятой контактной сетью, включая опоры.

В исключительных случаях при технико-экономическом обосновании допускается располагать воздушные линии электропередачи напряжением до 1000 В над поперечинами контактной сети.

При этом необходимо соблюдать следующие условия:

поперечины на участке пересечения должны иметь двойную изоляцию от контактных проводов;

расстояния по высоте от поперечин контактной сети до проводов воздушных линий электропередачи, включая провода уличного освещения, при наиболее неблагоприятных сочетаниях температуры и нагрузок должны быть не менее 1,5 м и соответствовать требованиям п. 4.90 настоящих норм.

4.93. Угол пересечения трамвайных и троллейбусных линий с воздушными линиями электропередачи напряжением свыше 1000 В следует принимать равным 60-90°.

4.94. Расстояние при пересечении и сближении трамвайных и троллейбусных контактных линий с воздушными линиями электропередачи напряжением свыше 1000 В необходимо принимать в соответствии с «Правилами устройства электроустановок».

4.95. При размещении трамвайных и троллейбусных линий в зоне наведенного напряжения вблизи электрифицированной железной дороги на переменном токе, воздушной линии электропередачи (ВЛ) напряжением 110 кВ и выше или напряжением 35 кВ с большими токами замыкания на землю в случае необходимости следует предусматривать защитные мероприятия по борьбе с опасным наведенным напряжением в контактных проводах вследствие индуктивного влияния электрифицированной железной дороги или линии электропередачи. Нормативы допустимых сближений и порядок их расчета даны в обязательном приложении 4.

СБЛИЖЕНИЕ ЛИНИЙ И УСТРОЙСТВ ПО

ОБСЛУЖИВАНИЮ ДВИЖЕНИЯ С КОНТАКТНЫМИ ЛИНИЯМИ

4.96. Дорожные и сигнальные знаки и указатели, светофоры, табло и т.п. для регулирования дорожного движения и движения трамваев и троллейбусов следует размещать на самостоятельных поперечинах на расстоянии от контактных проводов в плане не менее 2,5 м, а от других элементов контактной сети, находящихся под напряжением, не менее 1,5 м.

Устройства по обслуживанию движения трамваев и троллейбусов, как исключение, допускается располагать на расстоянии не менее 1,5 м от контактных проводов.

4.97. Прокладку проводов устройств по обслуживанию движения трамвая и троллейбуса (контрольные и сигнальные линии, линии связи и радиотрансляционные линии, линии блокировки и управления стрелками и т.п.) следует предусматривать по опорам контактной сети.

Для крепления указанных проводов к опорам следует использовать штыревые изоляторы и траверсы, располагаемые по отношению к контактной подвеске с внешней стороны опор. При этом в верхней части опор следует размещать провода с более высоким напряжением.

Расстояния по горизонтали между проводами устройств по обслуживанию движения и поверхностью каждой опоры должны быть не менее, мм:

#G1 для проводов с напряжением 380/220 В — 200

» » с меньшим напряжением — 100

Скачать бесплатно

Мельбурнский музей трамваев: электрические трамваи

Рассела Джонса. Впервые опубликовано в 2007 г.

Электрический трамвай — одна из немногих технологий, усовершенствованных в XIX
век, который практически не изменился и в двадцать первом, так что
что трамвай, построенный в 1890-х годах, может ходить по современному трамваю. Современный
трамваи по-прежнему основываются на принципах конструкции, установленных Франком
Дж. Спрэг в Ричмонде, Вирджиния, США, 1887 г.

К этим предметам первой необходимости относятся:

электроснабжение постоянного тока напряжением 550-600 В по воздушной линии
с возвратом земли через рельсы;
токосъем через установленную на крыше тележку и колесо,
контакт с проволокой поддерживается за счет давления подпружиненного
база тележки;

Кузов трамвая

установлен на отдельной тележке;
тяговых электродвигателей установлено тачка поддерживается мода
частично по оси и частично по рессорной раме на грузовике;
тормоза с ручным, пневматическим или электрическим приводом;

Последовательно-параллельные регуляторы

переключают тяговый ток через
сетки сопротивления; и
обратный ток через землю через колеса на рельсы.

За прошедшие годы были внесены различные усовершенствования, такие как замена
последовательно-параллельных контроллеров с современными твердотельными системами управления,
и замена опор троллейбуса пантографами. Однако в
на большинстве трамваев подача электроэнергии все еще находится в пределах 600
и 750 вольт постоянного тока [1].

Подача постоянного тока по воздушному проводу, токосъем троллейбуса и рельсу возврат земли.: Изображение из справочной библиотеки ICS Конструкция и оборудование
Электрические трамваи и железные дороги (1923 г.).

Подавляющее большинство трамваев в депо Хоторн имеют одинаковые
основные элементы управления драйверами, которые хорошо видны в инструкции драйверов
рамный вагон, который был снят с рамы трамвая W2 до
продемонстрировать работу стандартного трамвайного вагона. Этот автомобиль
вскоре ожидается восстановление до рабочего состояния в качестве действующего музея.
отображать. Слева от кабины находится контроллер, в центре
в кабине находится кран пневматического тормоза с ручным управлением, а по правую руку
сбоку кабины находится колесо ручного тормоза. Кроме того, есть два ножных
кнопки на полу справа от контроллера гонг
кнопка и кнопка песка. Вагоны оборудованы дверями с пневмоприводом (раздвижными).
или складной) имеют дверной клапан с ручным управлением справа от воздушной
тормозной клапан.

Шум «дугга-дугга» время от времени слышен в наследии
трамваи озадачивают многих трамвайных пассажиров. На самом деле это воздушный компрессор.
накачивание воздушного резервуара, когда оно падает ниже 60 фунтов на квадратный дюйм, отключение
когда давление достигает 70 фунтов на квадратный дюйм с помощью работающего под давлением
выключатель. Резервуар подает сжатый воздух для работы тормозов.
и двери.

В верхней части контроллера есть две ручки реверсивный
переключатель и ручка контроллера. Реверсивный переключатель имеет съемный
ключ, который можно вставить или вынуть, только когда переключатель находится в его центральном положении.
положение выключено, которое также блокирует рукоятку контроллера в
выключенное положение. Переключатель реверса имеет два положения «включено»
вперед задает движение трамвая вперед, а назад задает
трамвай в обратном направлении.

Если полное тяговое напряжение подается на двигатели из состояния покоя, они
произойдет перегрев, короткое замыкание и возгорание. Это вряд ли желательно
результат, поэтому необходимо было разработать метод, чтобы этого не произошло.
Решение состояло в том, чтобы увеличить напряжение, подаваемое в ряде дискретных
пошаговые шаги.

Контроллер представляет собой большой поворотный переключатель, аналогичный по функциям
к выключателю потолочного вентилятора. Ранние трамваи были оснащены контроллерами.
примерно с восемью положениями переключателя (называемых насечками), хотя это варьировалось
от дизайна к дизайну. Контроллер используется для регулирования тяги.
напряжение на двигатели, которых будет либо два, либо четыре на
трамвай в традиционном стиле, в зависимости от конструкции трамвая.

Последовательно-параллельный контроллер трамвая General Electric K2.: Изображение из справочной библиотеки ICS Construction and Equipment of Electric
Трамваи и железные дороги (1923).

Первые четыре из этих пазов известны как «рядовые» пазы,
и вторые четыре выреза как «параллельные» вырезы. в
серийные вырезы, тяговые двигатели подключены к тяговым цепям
как пары последовательно. Когда водитель переводит контроллер на первую
серия надрез [2], имеется ряд сопротивлений
в цепи, которые уменьшают напряжение, подаваемое на двигатели. Моторы
будут набирать скорость, и при этом водитель будет переключаться на следующий
позиция. По мере продвижения контроллера на ступень сопротивления переключаются
вне цепи, увеличивая перепад напряжения на двигателях.

На четвертой отметке в цепи нет сопротивлений, поэтому полный
600 вольт на моторах. Это значит, что там около 300 вольт.
по каждому мотору. Эта выемка известна как выемка полной серии.

Следующей выемкой является первая параллельная выемка, для которой
двигатели соединены параллельно. Когда выбрана эта выемка, пассажиры
отметит отчетливое изменение шума двигателя при последовательной работе, и
скорость разгона увеличится. Однако в первой параллели
надрез, сопротивления снова включаются в цепь, так что каждый двигатель
не получают полных 600 вольт.

Опять же, по мере того, как двигатели набирают скорость, водитель выберет дополнительную
насечки как для серийных насечек, постепенно уменьшая сопротивление
вне цепи на каждой метке, пока не будет достигнута последняя метка. Этот
называется полной параллелью, в цепи нет сопротивлений, и
полное тяговое напряжение 600 вольт приложено к каждому двигателю.

Как только трамвай наберет нужную крейсерскую скорость, водитель
верните контроллер в выключенное положение [3],
позволяя трамваю двигаться по инерции без электричества. Эта практика снижает мощность
потребление, а также снижение тепловыделения в двигателях, экономя
износ. Следует отметить, что если водитель перемещает контроллер
вниз на ступеньку, подача питания на двигатели пропадет. Водитель
должен вернуть контроллер в положение «выключено», прежде чем можно будет снова подать питание
к моторам.

Водитель трамвая должен попытаться достичь полной серии или полной параллели
надрезы как можно быстрее, так как в противном случае тратится мощность нагрева
поднять сопротивления. Если сопротивления становятся слишком горячими, всегда есть
возможность их возгорания нежелательный результат!

Если драйвер переключается слишком быстро, двигатели будут потреблять слишком много энергии.
ток, и линейный выключатель прервет подачу, чтобы предотвратить
повреждение двигателей.

Другим нежелательным результатом является перевод тяговых двигателей в
перерасход состояние другими словами превышение максимального
расчетная скорость двигателей. Обычно это происходит при запуске
спуск с включенным питанием. Если это происходит, двигатели обычно повреждены
и потребует перемотки очень дорогое мероприятие.

Настоящий навык вождения традиционных трамваев заключается в том, чтобы их останавливать.
Обычный рабочий тормоз — это воздушный тормоз, который используется двух типов.
на трамваях Мельбурна ручная и самостоятельная притирка. M&MTB имел прогрессивный
программу модернизации своих трамвайных вагонов с 1930 с и далее с ручного круга
на самопритирку, при этом все новые трамваи, выпущенные после этой даты, строятся с самопритиркой
тормозные краны.

Тормозные краны с ручным приводом требуют от водителя ручного управления
количество воздуха, поступающего в тормозные цилиндры, в то время как
клапан впускает фиксированное количество воздуха в зависимости от положения
рукоятка тормоза, чтобы тормозной кран действовал как прогрессивный тормоз
похоже на автомобиль, где то, как быстро вы остановитесь, зависит от
насколько сильно вы нажимаете на педаль тормоза. Большинство трамваев в Боярышнике
Коллекция Depot оснащена самозатягивающимися воздушными тормозами, которые не
требуют не меньше навыков, чем ручные тормоза.

Одна из проблем, с которыми сталкиваются трамваи при резком торможении, особенно
когда рельсы замаслены, возможна блокировка колес
вверх и занос трамвая, которого следует избегать любой ценой. Немедленное
проблема в том, что трамваям, которые скользят, как и автомобилям, требуется больше времени, чтобы остановиться,
но есть более долгосрочная проблема, вызванная пробуксовкой трамвая колеса
квартиры. В основном, когда трамвайное колесо блокируется при торможении, рельс скрежещет.
небольшой плоский участок на поверхности колеса. Результат – сокращение
срока службы колеса и снижение эффективности торможения, а также
шумный руль. Это можно исправить, только вернув колесо в исходное положение.
круглый профиль на шлифовальном станке в депо или на токарном станке в
мастерские.

Решение этой проблемы — использование песка для увеличения трения
коэффициент стального колеса на стальном рельсе, уменьшая тенденцию
колеса блокируются при торможении. Водитель применяет песок
к головке рельса, нажав кнопку песка на полу с помощью этой
фут, заставляя сжатый воздух выдувать песок на рельс через трубы
из ящиков с песком, установленных на трамвае. Вот почему обычно
песок в желобке на трамвайных остановках и почему трамваи часто тормозят
в облаке пыли.

Только два трамвая, выставленных в депо Боярышника (по состоянию на 2008 г.)
Х 217 и РСС
1041 имеют средства управления мертвецом, которые автоматически останавливают трамвай.
если водитель недееспособен. Как и современные дорожные автомобили, все
в других наших трамваях нет такой системы безопасности. Однако все трамваи
построен для использования в Мельбурне после 1041 г., один из них контролирует мертвец
типа того или иного.

И да, водители традиционных трамваев предпочитают ездить стоя.

Библиография

Бакли, Дж. Р. (1975) История трамваев от лошади до скоростного транспорта ,
Дэвид и Чарльз
Брилл, Д. (2001) История J.G. Brill Company , Университет Индианы
Нажмите
Бадд, Д., и Уилсон, Р. (1998) Мельбурнские чудесные трамваи ,
Университет Нового Южного Уэльса Press
Справочная библиотека ICS (1923) Volume 22A Construction and Equipment
электрических трамваев и железных дорог , Unwin Brothers
Джонс, Р. (2006) Руководство по эксплуатации музея TMSV , Музей трамвая.
Общество Виктории

Сноски

[1] Тяговое напряжение Мельбурна
увеличилось из-за более высоких требований к новым конструкциям трамваев, поэтому
что напряжение обычно составляет от 660 до 700 В постоянного тока, в зависимости от
расположение в сети.

[2] Известен как вырубка или вырубка
вверх.

[3] Известный как отсечение.

Предыдущий артикул
Вернуться к индексу
Следующая статья

Электроснабжение трамваев. Мастер-класс по электрификации (часть первая)

Блэкпульский трамвай — прекрасный пример простой и элегантной установки воздушной линии; обратите внимание на одиночный провод, традиционные наконечники на столбах и симпатичную конструкцию подстанции на Флитвуд-Ферри. Изображение предоставлено Нилом Пуллингом

Большинство трамваев и систем легкорельсового транспорта в мире получают тяговую мощность от электричества, подаваемого по контактным проводам; это была основная технология, используемая более века, и это хорошо зарекомендовавшая себя система.

На самом деле, электрический трамвай — одна из немногих технологий, разработанных в 19 веке, которая сохранилась практически без изменений в 21 веке — именно благодаря этой существенной простоте во многих городах мира можно увидеть трамваи. построен в 189 г.0 вместе с новейшими низкопольными автомобилями.

Однако за последние два десятилетия появился ряд новых альтернатив воздушной контактной системе, и здесь мы рассмотрим некоторые из них, а также их относительные преимущества и недостатки.

В начале…

Современные трамваи по-прежнему основаны на основных принципах конструкции, установленных «отцом электрической тяги» Фрэнком Дж. Спрагом в США в 1887 году. основные компоненты тяговой системы остаются в основном такими же:

• Подстанции преобразуют электроэнергию из сети высокого напряжения в питание постоянного тока (постоянного тока) более низкого напряжения, которое может распределяться через систему воздушных контактных проводов

поддерживает постоянный контакт

• Тяговые двигатели, установленные под транспортным средством, преобразуют это электричество в полезную тяговую силу; заземление обеспечивается рельсами

• Контроллеры регулируют напряжение, подаваемое на двигатели, чтобы обеспечить правильную скорость и скорость ускорения. В современном оборудовании это инверторы, которые производят трехфазный переменный ток переменной частоты и напряжения для подачи на двигатели переменного тока. Они меньше и легче, чем традиционные двигатели постоянного тока, и требуют гораздо меньшего обслуживания, чем «традиционные» двигатели постоянного тока с коллектором.

Помимо этих ключевых компонентов, а также замены опор и дуг троллейбусов пантографами, наряду с тем, что сочлененные транспортные средства становятся нормой, современный трамвай по-прежнему во многом похож на своих предшественников. Большинству по-прежнему требуется питание постоянного тока от 600 до 750 В; с появлением более крупных и тяжелых транспортных средств обычно требуется увеличение напряжения.

Глядя на номера

Целью любого трамвая или легкорельсового транспорта (LRV), конечно же, является перевозка пассажиров. Полностью загруженный автомобиль значительно тяжелее пустого, а средний пассажир весит около 65 кг в соответствии со стандартами Министерства транспорта Великобритании, хотя мне это кажется немного низким.

Типичный современный трамвай / LRV вмещает 220 пассажиров, поэтому эти пассажиры весят чуть более 14 тонн. Транспортное средство, перевозящее этих пассажиров, имеет средний вес около 40 т; Итого 54т.

Мощность, необходимая для работы трамвая в обычном режиме, без учета вспомогательного оборудования, используется для разгона, преодоления уклонов и движения с постоянной скоростью.

Поток мощности для пробного 500-метрового пути обычного трамвая, перевозящего 220 пассажиров. Он разгоняется со скоростью 1,3 м/с/с до 50 км/ч, некоторое время бежит с этой скоростью и снова замедляется до полной остановки. Изображение предоставлено автором

Как вы можете себе представить, ускорение требует наибольшей мощности, так как для разгона автомобиля массой 40-54 тонны до рабочей скорости требуется много; примерно в 25 раз выше, чем бег с постоянной умеренной скоростью по ровной дорожке. Требуемая мощность рассчитывается с использованием базовой ньютоновской физики: тяговое усилие, необходимое для ускорения, равно массе, умноженной на скорость ускорения, обычно 1,3 м/с/с, что в данном случае составляет 70 кН.

Сопротивление качению – потери энергии на трение и сопротивление, значительно сниженные при использовании стального колеса на стальном рельсе (около 10%) по сравнению с цепкой резиновой шиной на асфальтовой или бетонной поверхности с высоким коэффициентом трения – будет около 2 кг/ т, дающий 1,1кН. (1 кг равен примерно 10 Н, хотя это немного меняется в зависимости от гравитационных вариаций). Мощность — это усилие, умноженное на скорость; а энергия это мощность умноженная на время.

Контроллер/инвертор обеспечивает увеличение частоты и напряжения двигателей с ограничением тока для обеспечения требуемой скорости ускорения и предотвращения перегрузки. Универсальный теперь TBC (контроллер тяги и торможения) выдвигается водителем вперед для увеличения скорости, отводится назад к «нейтрали» для поддержания постоянной скорости и еще дальше назад для торможения. В этой области электрическое торможение происходит на
до очень низкой скорости. С двигателями переменного тока это происходит естественным образом, когда скорость превышает или пытается превысить синхронную скорость приложенной частоты.

Современные автомобили используют электрическое торможение для замедления автомобиля, и во время этого процесса, в том числе при спуске, кинетическая энергия преобразуется обратно в электричество. Это подается обратно в линию как рекуперативное торможение, а также питает вспомогательные устройства автомобиля. Большинство тяговых источников постоянного тока не могут подавать обратно в сеть переменного тока; это может быть достигнуто, но есть много проблем, которые необходимо решить, и они не обязательно связаны с инженерией.

Как правило, если линия не принимает ток, т. е. поблизости нет других транспортных средств, получающих питание, напряжение будет повышаться. В этом случае тормозные резисторы на транспортном средстве включаются для ограничения напряжения и поддержания тормозного усилия. На очень низкой скорости вырабатывается небольшая мощность, и обычно вступает в действие механическое торможение; электрическое торможение может работать до полной остановки, хотя для этого потребуется мощность на очень низкой скорости.

Учитывая характер остановки/старта трамвая или легкорельсового транспорта, трамвай или легкорельсовый транспорт проводят большую часть своего срока службы, ускоряясь, двигаясь в течение короткого времени с постоянной скоростью, а затем замедляясь до полной остановки на остановке или перекрестке . Затем эта последовательность повторяется.

Следует отметить, что механическая энергия не передается до тех пор, пока транспортное средство не движется, но для этого требуется большой ток в двигателях; тяговое усилие в значительной степени пропорционально току, поэтому для ускорения требуется большой ток, который протекает через сопротивление цепи и вызывает довольно большие потери мощности (потери пропорциональны квадрату тока).

Пример

Рассмотрим типичный городской трамвай с остановками, расположенными на расстоянии 500 м друг от друга, со скоростью 50 км/ч (31 миль/ч) между остановками и ускорением 1,3 м/с/с.

Во время ускорения механическая мощность преобразуется в кинетическую энергию около 5 МДж. Для преодоления сопротивления качению на протяжении 500 м между остановками потребуется 0,51 МДж (0,14 кВтч). Как правило, мы видим только около 30% восстановления энергии за счет регенерации. Почему это так? Во-первых, линия не всегда восприимчива, и даже если она есть, часть энергии будет потеряна из-за потерь в двигателях, инверторах и сопротивлении линии. Для разгона и торможения требуется большой поток мощности, положительный во время ускорения и отрицательный во время торможения, примерно до 1 МВт, вызывающий очень высокий ток в двигателях, инверторах и линии. Это может дать потери около 120 кВт.

У нас также есть механические потери в трансмиссии около 3% из-за трения в шестернях и подшипниках, что дает еще около 15 кВт. Эти потери возникают и при торможении, так что в сумме мы теряем около 3 МДж; намного выше, чем энергия, реально необходимая для движения трамвая.

Как мы можем улучшить ситуацию? Во-первых, если вы установите на борт транспортного средства небольшой накопитель энергии, можно будет рекуперировать больше кинетической энергии, и любые потери энергии в линии будут значительно уменьшены. Для этой цели идеально подходят суперконденсаторы; они могут работать с потоками высокой мощности и не имеют ограничений по сроку службы, присущих батареям — современные представления предполагают срок службы от пяти до семи лет до замены батареи. Они добавят около 2% стоимости к транспортному средству и менее 1% к весу (около 300 кг) с их управляющей электроникой. Тогда мы сможем восстановить около 50% входной энергии.

Мы также можем уменьшить потери в двигателях. Как объяснялось выше, все современные тяговые двигатели представляют собой машины переменного тока и бывают двух основных типов: асинхронные и синхронные. Асинхронный или индукционный тип является наиболее распространенным, это механически простая и надежная машина, но она страдает от трех основных электрических потерь: намагничивания и сопротивления статора и ротора. Он работает с ротором на несколько более низкой скорости, чем синхронная скорость приложенной частоты, также известной как скольжение, и представляет собой потерю мощности ротора, низкую пропорционально полной скорости (около 3%), но высокую на низкой скорости.