Konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej.

Transkrypt

1 Konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej

2 Plan prezentacji 1. Ogólna charakterystyka, 2. Uszynienie, 3. Wysięgniki i podwieszanie sieci skomp. i nieskomp., 4. Wysięgniki i podwieszanie sieci półskompensowanej,

3 Rozróżniamy dwa rodzaje konstrukcji wsporczych: a) indywidualne, b) grupowe. KONSTRUKCJE WSPORCZE Indywidualne Grupowe a) konstrukcje wsporcze indywidualne to słupy trakcyjne, do których podwieszana jest jedna sieć jezdna jednego toru. Słupy te mogą być żelbetowe lub metalowe. Słup trakcyjny żelbetowy o przekroju dwuteownika

4

5 Słupy trakcyjne żelbetowe wykonane są ze zbrojonego betonu. Starsze słupy mają przekrój dwuteownika natomiast nowsze mają przekrój prostokątny. Ich konstrukcja jest zbieżna w kierunku od dołu do góry. Ten typ słupów najczęściej spotyka się na PKP. Słup trakcyjny metalowy płaski Słup trakcyjny metalowy płaski ze skratowaniem

6 Słup trakcyjny metalowy płaski z płaskownikami i skratowaniem

7 Słupy trakcyjne metalowe mogą być: - płaskie, - przestrzenne. Słupy płaskie składają się z dwóch pionowych ceowników połączonych ze sobą poprzez skratowanie wewnętrzne lub poziome płaskowniki. Obydwa te łączenia ceowników mogą występować jednocześnie. Słupy przestrzenne natomiast składają się z czterech pionowych kątowników, pomiędzy którymi występuje skratowanie. Na nowo budowanych lub modernizowanych liniach najczęściej stosuje się obecnie słupy metalowe o przekroju dwuteownika. Słup trakcyjny metalowy dwuteownikowy

8 Do konstrukcji wsporczych indywidualnych zalicza się również zawieszenie typu parasolowego. Słup trakcyjny żelbetowy zawieszenia parasolowego Pomimo podwieszenia sieci jezdnych dla dwóch równoległych torów, poprzez zastosowanie jednego słupa ten typ zawieszenia bliższy jest zawieszeniu indywidualnemu, stąd do te grupy podwieszeń został zaliczony.

9 b) konstrukcje wsporcze grupowe stosowane są w przypadku podwieszania sieci jezdnych kilku torów z reguły do siebie równoległych w szczególności w sytuacji, gdy międzytorza uniemożliwiają poprzez swój mały rozmiar ustawienia indywidualnych konstrukcji wsporczych. Zawieszenia grupowe stosuje się szczególnie na stacjach, a ich zastosowanie dodatkowo powoduje większą przejrzystość. Do zawieszeń grupowych zaliczamy konstrukcje wysięgnikowe, konstrukcje bramkowe oraz zawieszenia poprzeczne. ZAWIESZENIE GRUPOWE Konstrukcje wysięgnikowe Konstrukcje bramowe Zawieszenia poprzeczne

10 Konstrukcja wysięgnikowa składa się z metalowego słupa (przestrzenny ze skratowaniem), na którym spoczywa metalowy wysięgnik (również skratowany). Do wysięgnika instaluje się pionowe wsporniki. Do wsporników mocuje się za pośrednictwem izolatorów wysięgniki sieci jezdnych. Konstrukcje wysięgnikowe stosuje się często przy rozjazdach oraz w miejscach, gdzie nie ma możliwości indywidualnego podwieszenia sieci jezdnych. Konstrukcja wysięgnikowa na dwa tory

11 W przypadku, gdy jeden tor zostaje zlikwidowany lub, gdy nie ma możliwości postawienia słupa z wysięgnikiem w odpowiedniej odległości od osi toru (np. na peronie), to do podwieszenia sieci stosuje się powyższą konstrukcję z jednym wysięgnikiem. Konstrukcja wysięgnikowa na dwa tory z podwieszeniem jednej sieci

12 Rozwinięciem konstrukcji na dwa tory są długie konstrukcje wysięgnikowe z jednym słupem nośnym od którego na odpowiedniej wysokości odchodzą dźwigary poprzeczne. Do dźwigarów podwieszane są sieci nawet czterech torów. Takie rozwiązanie można spotkać np. na stacji Gdynia Główna Osobowa. Konstrukcja wysięgnikowa z dwustronnym wysięgiem na 3 tory

13 konstrukcje bramkowe: Pozioma część bramki to metalowy dźwigar. Przymocowuje się do niego wsporniki, do których zaczepione są na izolatorach wysięgniki sieci jezdnych. Dźwigar natomiast spoczywa na słupach bramki, które w większości przypadków wykonane są z metalowych ceowników. Występują jednak czasem słupy bramkowe przestrzenne ze skratowaniem. Konstrukcja bramkowa

14 W sytuacji gdy występują tylko dwa słupy (na krańcach) to wtedy bramkę nazywa się jednoprzęsłową. Mogą występować również pośrednie słupy bramki i wtedy taką bramkę nazywa się wieloprzęsłową. Wysięgniki sieci jezdnych, oprócz mocowania do wsporników, mogą być również mocowane do słupów bramki.

15 Innym przykładem konstrukcji bramkowej jest rozpięcie pomiędzy wspornikami dźwigara liny ustalającej, która jest odpowiednikiem wysięgów pomocniczych wysięgników. Do liny tej przymocowuje się odpowiednio ramiona odciągowe, które ustalają prawidłowy przebieg przewodu jezdnego w stosunku do osi toru. Lina ustalająca jest podwieszana do dźwigara z pośrednictwem krótkich lin, które są odpowiednikami wsporników wysięgników. Bramka z zawieszeniem ustalającym

16 Zawieszenie poprzeczne Zawieszenie poprzeczne realizowane jest poprzez prostopadłe w stosunku do osi torów rozwieszenie pomiędzy słupami krańcowymi lin nośnych i ustalających zawieszenia poprzecznego, do których odpowiednio podwiesza się sieci jezdne. Zawieszenia poprzeczne występują na PKP niezmiernie rzadko. Ich funkcja jest analogiczna do konstrukcji bramkowych, jednak rozmiarem są od nich o wiele większe - obejmują większą ilość torów. Ten typ zawieszenia grupowego wymaga usytuowania na krańcach o wiele solidniejszych słupów zbliżonych budową do słupów energetycznych. Pomiędzy nimi są, jak już było wspomniane, rozwieszone liny zawieszenia poprzecznego.

17 Lina nośna zawieszenia poprzecznego wys. konst. sieci Sprężyny naciągające Lina ustalająca zawieszenia poprzecznego Przewód jezdny Lina nośna sieci łańcuchowej Ramiona odciągowe przewodu jezdnego Słup krańcowy zawieszenia poprzecznego (maszt) Wieszaki liny ustalającej Zawieszenie poprzeczne jednoprzęsłowe

18 a maszty zawieszenia poprzecznego, b lina nośna zawieszenia poprzecznego, c liny ustalające zawieszenia poprzecznego, d- ramię odciągowe DJP e wieszak lin ustalających zawieszenia poprzecznego, f sprężyny naciągowe, g izolatory selekcjonowania poprzecznego 1, 2 przęsła zawieszenia poprzecznego

19 Izolatory sekcjonowania podłużnego

20 Sprężyny naciągające zawieszenia poprzecznego

21 Zawieszenia poprzeczne mogą być jednoprzęsłowe - liny zawieszenia poprzecznego są w takiej sytuacji rozwieszone tylko między dwoma słupami krańcowymi. Mogą występować również zawieszenia poprzeczne wieloprzęsłowe, w których oprócz słupów krańcowych występują również słupy pośrednie. Przęsło zawieszenia poprzecznego (stacja Kutno)

22

23 2) Uszynienie Wszystkie konstrukcje wsporcze (zarówno żelbetowe jak i metalowe), semafory i inne urządzenia, obiekty znajdujące się przy torach są uszynione. Uszynienie - czyli celowe połączenie z szyną (siecią powrotną) jest zabezpieczeniem na wypadek przebicia izolatorów wsporczych/odciągowych (między konstrukcją wsporczą, a wysięgnikiem) jak również na wypadek zetknięcia się sieci jezdnej z urządzeniami znajdującymi się przy torach na skutek oberwania się sieci. W takich przypadkach nastąpi bezpośrednie zwarcie sieci trakcyjnej (+ z -) i jak to przy zwarciu bywa popłynie duży prąd zwarciowy który spowoduje zadziałanie zabezpieczeń w podstacji trakcyjnej, a tym samym wyłączenie napięcia w sieci

24 Przewód uszynienia biegnący po słupie żelbetowym Przewód uszynienia połączony z szyną

25 Na torach stacyjnych / postojowych dla zwiększenia bezpieczeństwa ludzi stosuje się podwójne uszynienie konstrukcji wsporczych. Podwójne uszynienie

26 W niektórych sytuacjach, gdy nie ma możliwości zastosowania indywidualnego uszynienia dla każdej konstrukcji wsporczej, stosuje się tak zwane uszynienie grupowe poprzez połączenie kilku-kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu konstrukcji wsporczych przewodem, a następnie doprowadzenie przewodu do szyn. Przewód uszynienia grupowego może być poprowadzony napowietrznie po konstrukcjach wsporczych lub może przebiegać pod ziemią. Przy omawianym typie uszynienia w przewód uszynienia grupowego biegnący do szyn musi zostać wpięty zwiernik. W uszynieniu grupowym kolejne konstrukcje wsporcze połączone przewodem uszyniającym muszą być odizolowane od fundamentów i doziemione. Przy uszynieniu indywidualnym izolacji i doziemienia nie można stosować. Długość odcinka uszynienia grupowego może wynosić nawet 3000 metrów.

27 Jak było napisane wcześniej, uszynienie dotyczy nie tylko konstrukcji wsporczych lecz również znajdujących się przy trasie kolejowej (w strefie oddziaływania trakcji) obiektów (semafory, obiekty inżynieryjne, wiaty, itp.) Uszynienie semafora SBL

28 Według przepisów przy uszynianiu wiaduktów nie może zostać zastosowane bezpośrednie uszynienie, to znaczy wiadukty nie mogą być połączone bezpośrednio za pomocą przewodów uszyniających z szynami. Jest to spowodowane faktem, że bezpośrednie uszynienie omawianych obiektów, które posiadają dość duża oporność spowodowałoby uziemienie szyn i w rezultacje doprowadziłoby do powstania prądów bładzących, które są bardzo szkodliwe dla konstrukcji metalowych - np. przyspieszają korozję. Powyższa reguła dotyczy zarówno wiaduktów metalowych, jak i żelbetowych - występuje w nich metalowe zbrojenie. Rozwiązaniem umożliwiającym pewne uszynienie, a zarazem odizolowanie wiaduktów od szyn są iskierniki niskonapięciowe. Zasada działania iskierników polega na tym, że w momencie prawidłowej izolacji elektrycznej sieci trakcyjnej iskierniki izolują wiadukt od torów. Elementem izolującym iskiernika jest płytka izolacyjna (mikowa), która w momencie gdy napięcie przedostanie się na wiadukt zostaje przepalona i następuje bezpośrednie połączenie konstrukcji wiaduktu z szynami. Popłynie w związku z tym duży prąd zwarciowy natychmiastowo wyzwalający zadziałanie wyłączników szybkich w podstacji trakcyjnej / kabinie sekcyjnej.

29 Przewód uszyniający połączony z konstrukcją metalową wiaduktu Przewód uszyniający połączony z szynami Elektrody Płyta izolacyjna Ogólny schemat budowy iskiernika

30 Płytka izolacyjna zostaje przepalona, gdy napięcie przekroczy wartość 100V Iskiernik niskonapięciowy Uszynienie wiaduktu z iskiernikiem

31 Wysięgniki sieci skompensowanej i nieskompensowanej: Zmiany temperatury otoczenia powodują, że materiał, z którego są wykonane przewody sieci trakcyjnej (aluminium, miedź, stal) ulega rozciąganiu się (latem) i kurczeniu (zimą). Z tego powodu trzeba stosować urządzenia regulujące, które utrzymują sieć w stałym naprężeniu. Najłatwiej to osiągnąć poprzez sezonowe skracanie i wydłużanie przewodów stosując śruby rzymskie. Jednak sposób ten jest strasznie kłopotliwy w eksploatacji.

32 Innym sposobem jest wahadłowe zawieszanie sieci. Polega to na tym, że przewód jezdny zawieszony jest zygzakowato do ukośnych wieszaków. Zmiany temperatury powodują, że przewody się wydłużają lub kurczą przez to zmienia się ich długość, a co za tym idzie zmienia się położenie wieszaków. Jeszcze innym sposobem kompensacji sieci było sinusoidalne zawieszenie przewodu jezdnego. Jednak rozwiązanie to sprawdzało się tylko przy pewnej prędkości i wymagało precyzyjnej regulacji zawieszenia.

33 Najbardziej powszechnym sposobem regulacji naciągu jest automatyczna kompensacja sieci za pomocą urządzeń naprężających. Końce przewodów są mocowane (kotwione) za pomocą urządzeń naprężających do konstrukcji wsporczych. Sieć może być półskompensowana lub skompensowana. Jeśli tylko przewód jezdny jest skompensowany to taka sieć nazywa się siecią półskompensowaną, jeśli skompensowany jest przewód jezdny i lina nośna to sieć taka nazywa się siecią skompensowaną.

34

35 Co kilkaset metrów końce przewodów są kotwione do konstrukcji zwanej słupami kotwowymi. Na słupach tych znajdują się ciężary naprężające, które regulują naciąg sieci jezdnej. Słupy te są umieszczone z boku torów, więc sieć mocowana do słupa kotwowego odchodzi od osi toru. W tych miejscach znajdują się dwa słupy kotwowe i dwa krzyżowe (za wyjątkiem końców zelektryfikowanych odcinków). Przewody są odchylone od osi toru przy słupie krzyżowym, następnie umocowane są do słupów kotwowych gdzie znajdują się urządzenia naprężające. W tych miejscach kończy się jeden odcinek naprężenia lub sekcja i zaczyna się drugi. Między słupami krzyżowymi przewody idą równolegle aby umożliwić płynne przejście odbieraka z jednego odcinka do drugiego.

36 Może się zdarzyć, że w wyniku nierównomiernych oporów tarcia w urządzeniach naprężających sieć jezdna może przesunąć się w jedną stronę. Aby temu zapobiec wykonuje się kotwienie środkowe, czyli mocuje się sieć do konstrukcji wsporczej na środku odcinka.

37 KOTWIENIA KRAŃCOWE Sieć trakcyjna jest podzielona na odcinki o długości do 1500 m. Końce każdego odcinka kotwione są do słupów kotwowych, a czasem do bramek. Kotwienie może być stałe lub ruchome - za pomocą urządzeń naprężających, które kompensują wpływy temperatury w ciągu roku na sieć jezdną. Na PKP norma przewiduje, że odcinki mające długość poniżej 600 m z jednej strony kotwione są na stałe, a z drugiej za pomocą urządzeń naprężających. Odcinki o długości powyżej 600 m kotwione są obustronnie poprzez urządzenia naprężające. W zależności od tego, czy sieć jest skompensowana czy półskompensowana stosuje się różne sposoby kotwień ruchomych. W sieci skompensowanej przewody jezdne jak i lina nośna przyłączone są do urządzeń naprężających. W sieci półskompensowanej lina nośna kotwiona jest na stałe, a przewód jezdny przyłączony jest do urządzenia naprężającego.

38

39 Typowe urządzenia naprężające składają się ciężarów umieszczonych na pręcie, krążków stałego i ruchomego, liny naprężającej lub łańcucha oraz z elementów mocujących linę nośną i przewody jezdne. Na poniższym rysunku przedstawione są najczęściej stosowane mechanizmy naprężające w sieciach skompensowanych.

40 3) Wysięgniki sieci skompensowanej i nieskompensowanej: Sieć jezdna łańcuchowa skompensowana i nieskompensowana podwieszana jest do konstrukcji wsporczych za pomocą obrotowych wysięgników. Wysięgniki przymocowywane są do konstrukcji wsporczych obrotowo, co umożliwia sieci jezdnej podłużne poruszanie pod wpływem temperatur. Obrotowość wysięgnika pod wpływem sieci jezdnej

41 a ukośnik a1 izolator wsporczy ukośnika, a2 zawias obrotowy ukośnika b odciąg ukośnika, b1 izolator odciągu, c wysięg pomocniczy, d ramiona odciągowe, e żelbetowa konstrukcja słupa, f wieszak wysięgu pomocniczego, g lina nośna, h przewody jezdne, i wieszak, j przewód uszyniający.

42 a ukośnik a1 izolator wsporczy ukośnika, a2 zawias obrotowy ukośnika b odciąg ukośnika, b1 izolator odciągu, c wysięg pomocniczy, d ramiona odciągowe, e żelbetowa konstrukcja słupa, f wieszak wysięgu pomocniczego, g lina nośna, h przewody jezdne, i wieszak, j przewód uszyniający.

43 a żelbetowa konstrukcja słupa b uchwyt wsporczy izolatora ukośnika, c zawias obrotowy uchwytu, d izolator wsporczy ukośnika, e ukośnik teownikowy, f miejsce mocowania przewodu uszyniającego do uchwytu wsporczego izolatora ukośnika,

44 W miejscu mocowania, pomiędzy czołem konstrukcji wsporczej, a wysięgnikiem stosuje się izolatory, ponieważ wysięgniki znajdują się wraz z siecią jezdną pod napięciem i konieczne jest ich odizolowanie od konstrukcji. Wyróżniamy dwa rodzaje izolatorów: - wsporcze, - odciągowe. Wysięgniki z ukośnikiem teownikowym dzielą się na: - Przechylne (odciąg ukośnika wykonany z pręta), - Nieprzechylne (odciąg ukośnika wykonany z teownika).

45 Wysięgniki z ukośnikiem teownikowym przechylny (odciąg ukośnika wykonany z pręta)

46 Wysięgniki z ukośnikiem teownikowym nieprzechylny (odciąg ukośnika wykonany z teownika)

47 Schematyczny rozkład sił oddziaływujących na wysięgnik Kierunek napierania liny nośnej i przewodu jezdnego (przewodów jezdnych) na łuku Niestety brak sztywnego odciągu ukośnika powodowałby unoszenie wysięgnika

48 Wysięgnik z ukośnikiem rurowym przechylny Odciąg ukośnika wykonany z pręta

49 Wysięgnik z ukośnikiem rurowym nieprzechylny Odciąg ukośnika wykonany z rury Do wysięgów pomocniczych mocuje się uchwyty mocujące przewód jezdny lub przewody jezdne

50 Typowe wysięgniki obrotowe Izolator odciągu ukośnika Izolator wsporczy ukośnika

51 W przypadku zastosowania sztywnego odciągu ukośnika (wysięgnik nieprzechylny) zamiast izolatora odciągu stosuje się izolator wsporczy z zawiasem obrotowym. Izolator wsporczy przy odciągu ukośnika

52 W przypadku zastosowania sztywnego odciągu ukośnika (wysięgnik nieprzechylny) zamiast izolatora odciągu stosuje się izolator wsporczy z zawiasem obrotowym. Wysięgnik nieprzechylny

53 W przypadku zastosowania sztywnego odciągu ukośnika (wysięgnik nieprzechylny) zamiast izolatora odciągu stosuje się izolator wsporczy z zawiasem obrotowym. Wysięgnik przechylny

54 Przewody jezdne mocuje się do wysięgów pomocniczych wysięgników za pomocą ramion odciągowych zakończonych uchwytami zaciskowymi przewodów jezdnych lub za pośrednictwem uchwytów stałych. Uchwyty zaciska się w rowkach przewodu jezdnego. Ramiona odciągowe przymocowane do wysięgu pomocniczego

55 Rodzaje ramion odciągowych: a uchwyt zaciskowy przewodu jezdnego a - stosowany na odcinkach prostych Pozycja ślizgacza pantografu podczas przejazdu pod ramieniem (na odcinku prostym)

56 Rodzaje ramion odciągowych: a a uchwyt zaciskowy przewodu jezdnego - stosowany na łukach (umożliwia przejście ślizgacza pantografu bez zahaczenia o ramię) Pozycja ślizgacza pantografu podczas przejazdu pod ramieniem (na łuku)

57 a a uchwyt zaciskowy przewodu jezdnego - stosowany na odcinkach prostych i na łukach Ramię odciągowe z połączeniem bezśrubowym a ramię odciągowe b zaczep hakowy ramienia (bezśrubowy) c uchwyt ramienia d wspornik uchwytu mocowany do wysięgu pomocniczego e śruba regulacji położenia uchwytu ramienia na wsporniku Pozycja ślizgacza pantografu podczas przejazdu pod ramieniem (na prostej i na łuku)

58 Uchwyt stały a uchwyt zaciskowy przewodu jezdnego a Pozycja ślizgacza pantografu podczas przejazdu pod uchwytem (na odcinku prostym)

59 Sposoby rozmieszczenia ramion przegubowych do wysięgników Wysięgnik z ramionami odciągającymi przewody jezdne od konstrukcji wsporczej (odciągające od słupa) Wysięgnik z ramionami wciągającymi przewody jezdne do konstrukcji wsporczej (dociągające do słupa)

60 Rodzaje i zastosowanie uchwytów Ramiona odciągowe na łuku

61 Rodzaje i zastosowanie uchwytów Ramiona odciągowe na prostej

62 Rodzaje i zastosowanie uchwytów Ramię odciągowe z połączeniem bezśrubowym

63 Rodzaje i zastosowanie uchwytów Uchwyty zaciskowe przewodów jezdnych

64 Liny nośne w wysięgnikach teownikowych przytwierdzane są do części poziomej ukośnika za pomocą zaczepu w kształcie litery "U". W wysięgnikach rurowych natomiast liny nośne przytwierdza się pod ukośnikiem specjalnym uchwytem przelotowym. Miejsce mocowania liny nośnej

65 Miejsce mocowania liny nośnej na ukośnikach Mocowanie liny nośnej do wysięgnika teownikowego

66 Wysięgniki i podwieszenie sieci półskompensowanej W przypadku podwieszania sieci łańcuchowej półskompensowanej, czyli takiej, w której naprężaniu podlega tylko przewód jezdny stosuje się wysięgniki nieobrotowe. a ukośnik, b sztywny odciąg ukośnika c wysięg pomocniczy, d wieszak wysięgu pomocniczego, e ramie przegubowe, f izolator wsporczy wysięgu pomocniczego, g izolator wieszaka wysięgu pomocniczego i liny nośnej - mocowanie liny nośnej - mocowanie przewodu jezdnego

67 W tym rodzaju sieci lina nośna jest mocowana również do ukośnika, ale ukośnik wraz z jego odciągiem nie są mocowane przegubowo do słupa. Wysięg pomocniczy, do którego za pomocą uchwytów przegubowych podwiesza się przewód jezdny jest natomiast mocowany przegubowo do słupa, a nie do ukośnika. W wysięgnikach sieci półkskompensowanej izolatory wsporcze są mocowane na przegubie łączenia słupa z wysięgiem pomocniczym. Ukośnik zamocowany jest sztywno do słupa bez izolatorów, dlatego konieczne jest zastosowanie izolatorów w uchwytach mocujących linę nośną do ukośnika i wieszak wysięgu pomocniczego do ukośnika.

68 Wysięgniki i podwieszenie sieci półskompensowanej Wysięgnik sieci półskompensowanej

69 Wysięgnik sieci półskompensowanej i skompensowanej W sieci półskompensowanej przewód jezdny podwieszany jest do wysięgu pomocniczego za pomocą ramion odciągowych, analogicznie jak w przypadku wysięgników obrotowych