Пантограф (транспорт) - Pantograph (transport)

Для дублирования инструмента см. Пантограф.
Ромбовидный пантограф швейцарского производства с электрическим стержнем. зубчатое колесо локомотив Железная дорога Schynige Platte в Schynige Platte, 1911 г. постройки
Двуручный пантограф Toshiba EMU

А пантограф (или "Сковорода", или "панто") - это аппарат, установленный на крыше электрического поезд, трамвай, троллейбус, тележка или электрический автобус[1] собирать энергию через контакт с воздушная линия. Аккумуляторные электрические автобусы и поезда взимаются зарядные станции. Это распространенный тип токоприемник. Обычно используется одинарный или двойной провод, при этом обратный ток проходит через рельсы. Термин происходит от сходства некоторых стилей с механическими. пантографы используется для копирования почерка и рисунков.

Изобретение

Ранний (1895 г.) плоский пантограф на Балтимор и Огайо Железная дорога электровоз. Латунный контакт проходил внутри ∏ поперечная балка, поэтому требовалась как боковая, так и вертикальная гибкость

Пантограф с низким коэффициентом трения сменный графит Контактная полоса или «башмак» для минимизации бокового напряжения на контактном проводе впервые появилась в конце 19 века. Ранние версии включают коллекционер луков, изобретенный в 1889 году Вальтером Райхелем, главным инженером компании Сименс и Гальске в Германии,[2][3] и плоский слайд-пантограф, впервые использованный в 1895 г. Железная дорога Балтимора и Огайо[4]

Знакомый ромбовидный роликовый пантограф был разработан и запатентован Джоном К. Брауном из Ключевые системы магазины для своих пригородный поезда, которые курсировали между Сан-Франциско и East Bay раздел Область залива Сан-Франциско в Калифорния.[5][6][7][8] Они появляются на фотографиях первого дня службы 26 октября 1903 года.[9] В течение многих десятилетий после этого такая же форма ромба использовалась в электрических рельсовых системах по всему миру и используется некоторыми по сей день.

Пантограф был улучшением простого троллейбус, который преобладал до того времени, в первую очередь потому, что пантограф позволяет электрическому рельсовому транспортному средству двигаться с гораздо более высокими скоростями без потери контакта с воздушными линиями, например из-за растормаживания опоры тележки.

Несмотря на это, сбор тока на опорах тележки успешно использовался на скорости до 90 миль в час (140 км / ч) на Электролайнер автомобили Чикаго Северный берег и железная дорога Милуоки, также известная как линия Северного берега.

Современное использование

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 во всем, начиная с очень быстрых поездов (таких как TGV ) в системы тихоходного городского трамвая. Конструкция работает с одинаковой эффективностью в любом направлении движения, что демонстрирует Швейцарский и Австрийский железные дороги, чьи новейшие высокопроизводительные локомотивы, Re 460 и Телец, работайте с ними, установленными в обратном направлении. В Европе геометрия и форма пантографов определяются CENELEC, Европейский комитет по электротехнической стандартизации.[11]

Технические подробности

(Асимметричный) Z-образный пантограф электрического датчика на Berlin Straßenbahn. В этом пантографе используется конструкция с одной рукой.

Система электропередачи для современных электрический рельс системы состоят из верхней несущей проволоки (известной как цепная связь ), 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 электрический возврат. По мере движения поезда контактный башмак скользит по проволоке и может устанавливать стоячие волны в проводах, которые разрывают контакт и ухудшают сбор тока. Это означает, что в некоторых системах соседние пантографы не разрешены.

А Прогноз гибкости LRV с поднятым пантографом. Обратите внимание на стойку для тележки сзади, которая обеспечивает совместимость с секциями, которые еще не были модернизированы для работы с пантографом.

Пантографы - это технология, пришедшая на смену опоры для тележек, которые широко использовались в ранних системах трамвая. Столбы для тележек по-прежнему используются троллейбусы, чья свобода передвижения и необходимость в двухпроводной схеме делают пантографы непрактичными, а некоторые сети трамвая, такие как Трамвайная система Торонто, у которых есть частые повороты, достаточно крутые, чтобы требовать дополнительной свободы движения в их текущей коллекции 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 они более хрупкие, чем третий рельс системы, 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. Для высоковольтных систем такая же подача воздуха используется для «продувки» электрическая дуга при установке на крыше Автоматические выключатели используются.[12][13]

Одинарные и двойные пантографы

Крупный план пантографа с одной рукой на Британский железнодорожный класс 333.
Схема частей пантографа от ICE S

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 появилось несколько пантографов 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. Американские трамваи используют либо опоры для тележек или пантографы с одной рукой.

Системы метро и воздушные линии

Симметричные пантографы в форме ромба на Пражский трамвай

Наиболее быстрый транзит системы питаются от третий рельс, но некоторые используют пантографы, особенно те, которые предполагают обширный наземный бег. Большинство гибридных линий метро-трамвая или линий «перед метро», маршруты которых включают пути на городских улицах или в других общедоступных местах, например, линия 51 Метро Амстердама, то Зеленая линия MBTA, RTA Rapid Transit в Кливленде, Франкфурт-на-Майне U-Bahn и Сан-Франциско Муни Метро используйте воздушную проводку, так как стандартная третья направляющая будет препятствовать уличному движению и представлять слишком большой риск поражения электрическим током.

Среди различных исключений есть несколько трамвайных систем, например, Бордо, Анже, Реймс и Дубай которые используют проприетарную подземную систему, разработанную Alstom, называется APS, который применяет мощность только к участкам 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 Бомбардье, АнсальдоБреда, CAF, и другие. Они могут состоять из физической инфраструктуры на уровне земли или использовать энергию, хранящуюся в аккумуляторные батареи путешествовать на короткие расстояния без проводки.

Подвесные пантографы иногда используются в качестве альтернативы третьим рельсам, потому что в некоторых зимних погодных условиях третьи рельсы могут обледенеть. В MBTA Голубая линия использует питание пантографа для всего участка своего маршрута, который проходит по поверхности, при переключении на питание третьего рельса перед входом в подземную часть своего маршрута. Вся система метро Сидней, Мадрид, Барселона, Шанхай, Гонконг, Сеул, Кобе, Фукуока, Сендай, Джайпур, Ченнаи, Мумбаи и Дели использовать воздушную проводку и пантографы (а также отдельные линии метрополитена в Пекин, Чунцин, Нойда, Хайдарабад, Токио, Осака, Нагоя, Сингапур, Саппоро, Будапешт, и Мехико ). Пантографы также использовались на Компания Норд-Суд линии скоростного транспорта 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 Линия Северного Лондона и Линии Западного Лондона из Лондонский надземный район, то Северная городская линия из Великий Северный, четыре из пяти строк в Метро Роттердама сеть, Метро-Северная железная дорога New Haven Line, а Управление транзита Чикаго с Желтая линия. В этом последнем случае часть накладных расходов была остатком Чикаго Северный берег и железная дорога Милуоки скоростной маршрут по долине Скоки,[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 могли быть оборудованы таким оборудованием. Переход произошел на перекрестке в Восточной Прерии, бывшем месте Станция Кроуфорд-Ист-Прери. Здесь поезда, направляющиеся в Демпстер-Скоки, поднимут свои пантографы, а поезда, следующие в Ховард, опускают свои, причем в обоих случаях это происходит на высокой скорости. 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 г. Осло Метро линия 1 изменена с третьего рельса на воздушную линию электропередачи на станции Frøen. Из-за большого количества железнодорожных переездов было сочтено трудным установить третий рельс на остальной части старой линии. одиночный трек.[15] После 2010 года использовались третьи рельсы, несмотря на переезды. У третьих рельсов есть зазоры, но есть две контактные колодки.

Трехфазное питание

Экспериментальный трехфазный вагон, Германия, 1901 г.

В некоторых системах, использующих трехфазный источник питания, 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

Наклонный пантограф, используемый со смещенной воздушной линией для загрузки полувагонов

На линиях загрузки полувагонов сверху воздушная линия может быть смещен, чтобы разрешить это; Затем пантографы устанавливаются под углом к ​​вертикали.[18]

Недостатки

Контакт между пантографом и воздушной линией обычно обеспечивается через блок графит. Этот материал проводит электричество, работая как смазка. Поскольку графит хрупкий, во время работы его куски могут сломаться. Плохие пантографы могут захватить контактный провод и порвать его, поэтому существует двустороннее влияние: плохие провода могут повредить пантограф, а плохие пантографы могут повредить провода. Чтобы предотвратить это, пантографическая станция мониторинга может быть использован. 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 дуга и возможный отказ.[19]

В Великобритании пантографы (Брекнелл Уиллис, Стоун Фейвли и т. д.) транспортных средств поднимаются давлением воздуха, а графитовые «угли» контакта создают воздушный канал в головке пантографа, который выпускает воздух, если графитовая полоса потеряна, активируя устройство автоматического опускания и опуская пантограф для предотвращения повреждений. В новых электрических тяговых агрегатах могут использоваться более сложные методы, которые обнаруживают помехи, вызванные дуговым разрядом в точке соприкосновения при повреждении графитовых полос. Не всегда есть два пантографа на Электрический многоканальный блок, но в случаях, когда есть другой, можно использовать, если один поврежден; примером такой ситуации может быть Британский железнодорожный класс 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. .

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "Солярис Урбино". Busworld. 4 сентября 2016 г.
  2. ^ "Век тяги. Электрические проверки, страница 7, Бэзил Силков". Архивировано из оригинал 2015-04-02.
  3. ^ Патент Италии 35389/285, 18 декабря 1893 г .; Патент США 547031, 1 октября 1895 г.
  4. ^ «Электровоз девяносто шесть тонн». Scientific American. Нью-Йорк. 10 августа 1895 г.
  5. ^ Патент США № 764224.
  6. ^ Уличный железнодорожный журнал, Том 24, №3, 16 июля 1904 г., стр.116
  7. ^ Ключевой путь, Harre Demoro, v.1, pp. 16-17, publ. Междугородняя пресса (1985)
  8. ^ Саперы, Вернон (2007). Трамваи ключевой системы. Подпись Press. п. 369.
  9. ^ Уолтер Райс и Эмилиано Эчеверриа (2007). Ключевая система: Сан-Франциско и Восточная империя. Издательство Аркадия. С. 13, 16.
  10. ^ Луи Фейвли, Current Collecting Device, США 2935576 , пожалована 3 мая 1960 г.
  11. ^ «Железнодорожные приложения - Текущие системы сбора данных - Технические критерии взаимодействия между пантографом и контактной линией связи (для обеспечения свободного доступа)» (PDF). Национальное управление по стандартам Ирландии. Получено 27 марта 2020.
  12. ^ Хаммонд, Ролт (1968). «Развитие электрической тяги». Современные методы эксплуатации железных дорог. Лондон: Фредерик Мюллер. С. 71–73. OCLC  467723.
  13. ^ Рэнсом-Уоллис, Патрик (1959). «Электродвижущая сила». Иллюстрированная энциклопедия железнодорожных локомотивов мира. Лондон: Хатчинсон. п. 173. ISBN  0-486-41247-4. OCLC  2683266.
  14. ^ Гарфилд, Грэм. «Желтая линия». Чикаго "L" .org. Получено 8 января, 2011.
  15. ^ exsuhmsgate2 (5 марта 2010 г.). «Метро Осло на переходе III: линия Фрогнерсетерен» - через YouTube.
  16. ^ Steimel, Андреас (1 декабря 2007 г.). Электротяга - движущая сила и энергоснабжение: основы и практический опыт. Мюнхен: Oldenbourg Industrieverl. п. 4. ISBN  9783835631328.
  17. ^ "Вальтер Райхель". siemens.com. Получено 27 марта 2020.
  18. ^ 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.
  19. ^ Менье, Джейкоб (2001). Политика высокоскоростной железной дороги во Франции, 1944-1983 гг.. Вестпорт, штат Коннектикут: Praeger. п. 84. ISBN  0275973778.