Пантограф – это устройство, использующееся для снятия тока с контактной сети. Качество токосъема во многом зависит от конструкции и исполнения токоприемников подвижного состава.
Бугельные и штанговые токоприемники оказались несовершенными, поэтому им на смену пришли пантографы.
Устройство пантографа
- Токоприемник состоит из следующих элементов:
- Основание – нужно для закрепления устройства на крыше электровоза. Выполнено в виде сварной конструкции из уголков и швеллеров.
- Цилиндр пневматического привода – расположен на основании. Нужен для опускания токоприемника, оно происходит в результате выхода сжатого воздуха из цилиндра.
- Пружины – есть опускающие и поднимающие пружины, они обеспечивают поднятие и опускание токоприемника. В рабочем состоянии опускающие пружины в цилиндре привода полностью сжаты, нажатие полоза на контактную сеть проводится только с помощью усилия подъемных пружин.
- Полоз (лыжа) – отвечает за снятие тока с контактной сети.
- Токосъемная накладка – может быть угольная или медная в зависимости от модели пантографа. Нужна для хорошего скольжения по контактному проводу в процессе езды. Более современной, продуктивной и экономичной является угольная накладка.
- Рама – нужна для поднятия и опускания полоза, а также для обеспечения надежного соприкосновения полоза с контактной сетью. Есть верхняя и нижняя рамы.
- Каретка – подвижное устройство, на котором закреплен полоз. Каретки прикреплены к верхним рамам.
- Электропривод – обеспечивает удаленное управление пантографом. Поднять и опустить его можно без троса, как у механического аналога.
У пантографных токоприеников имеется подъемный механизм, выполненный в виде шарнирного многозвенника. Для улучшения качества снятия тока могут устанавливаться аэродинамические экраны и гидравлические амортизаторы.
Все части токоприемника находятся под напряжением, ток проходит через шарнирные соединения. У шарниров в соединении предусмотрены гибкие медные шунты.
- Разновидности:
- 1. Обычный пантограф – симметричная конструкция, необходимая для снятия напряжения с контактного провода.
- 2. Полупантограф – ассиметричная конструкция, внешне выглядящая как половина токоприемника. Отличается меньшей массой, меньше раскачивает контактный провод при движении, экономятся материалы при изготовлении, можно устанавливать привод меньшей мощности для опускания и подъема.
- 3. Трамвайный – отличается механическим способом подъема и спуска, для этого используется трос, протянутый в кабину водителя.
Преимущества по сравнению с другими решениями
Пантограф получил массовое распространение и постепенно вытеснил штанговые и бугельные токоприемники.
- Преимущества по сравнению со штангой:
- Компактность, в сложенном состоянии занимает намного меньше места.
- Не нужны стрелки на контактном проводе, что обеспечит конструктивную простоту сети, надежность и безопасность.
- Легко управлять – проблема управления решается использованием троса, пропущенного в кабину, а также электрическим приводом.
- Симметричность в процессе движения – происходит равномерное движение в обоих направлениях.
- Преимущества по сравнению с бугелем:
- Простота в управлении, контролировать бугель из кабины водителя невозможно.
- Компактность – пантограф намного меньше бугеля, последний в опущенном положении займет почти половину крыши вагона.
Где применяется?
- Рассмотрим использование наиболее распространенные разновидности пантографов, которые используются в следующих локомотивах и электропоездах:
- 1. ЭС2Г – используется в электропоезде «Ласточка», его еще называют электропоездом Сименс. Большинство поездов работают в качестве пригородных и межрегиональных экспрессов. Имеются два токоприемника ассиметричной конструкции, расположенные на втором и четвертом вагонах.
- 2. ЭП2Д – применяется на пригородных поездах Демиховского машиностроительного завода, установлены три ассиметричных токоприемника. Токоприемники расположены на крыше через один вагон, начиная с первого вагона.
- 3. 2ЭС6 – применяются в грузовых восьмиосных двухсекционных магистральных электровозах.
- 4. 2ЭС10 – используются в грузовых электровозах, которые являются самыми мощными в России. Задействованы на Западно-Сибирской и Свердловской железных дорогах, где наиболее сложный профиль перевозок.
- 5. 2ЭС7 – применяются в грузовых электровозах переменного тока, в которых имеется асинхронный тяговой привод.
- 6. TRAXX RU 120 MS – используются в двухсистемном грузовом электровозе, для снятия тока предусмотрены два ассиметричных пантографа.
О внешней контактной сети
Более половины российских железных дорог электрофицированы – использование тока экономично, экологично и безопасно. Тяговая сеть нужна для обеспечения электричеством подвижного состава. Сеть состоит из рельсовых и контактных проводов, которые формируют отсасывающую и питающую системы.
Главное требование к контактной сети – это обеспечение постоянного и надежного контакта между проводом и токоприемником. На надежность контакта не должна влиять скорость движения поездов, перемены в климатических и атмосферных условиях.
Ремонт
Работа токоприемников и полозьев осуществляется в трудных условиях. Оборудование не защищено от перепадов температуры, влажности, боковых и продольных колебаний, вибрации и аэродинамических сил.
Приемник тока электровоза работает с высокими электрическими нагрузками, которые иногда достигают сотен ампер. При этом даже малейшая поломка может привести к увеличению сопротивления, появлению дуги, а также к пережогу контактного провода.
В связи с этим нужен регулярный профилактический осмотр и ремонт.