Взаимодействие токоприемников и контактных подвесок

Во время движения вдоль пролета токоприемник совершает вер­тикальные колебания, вызываемые отжатиями контактных прово­дов токоприемником, изменениями высоты подвеса контактных проводов и другими факторами.

При движении нажатие токоприемника на контактный провод Р = Р_о ± Р_тр ± Р_д ± Р_аэ (где Р_о — нажатие, создаваемое подъемными пружинами токоприемника; Р_д — динамическая составляющая нажатия; Р — сила трения в шарнирах токоприемника, приве­денная к контактной поверхности полоза).

Знак перед Р зависит от направления вертикального перемеще­ния токоприемника, он будет положительным при движении токопри­емника вниз (Р^, = Pq + P ) и отрицательным при его движении вверх (Р¹ = Р_о – Р_тр ). Знак перед Р_д зависит от знака ускорения, получаемо­го приведенной массой токоприемника в вертикальном направлении; он положительный при движении токоприемника вверх и отрицатель­ный при его движении вниз.

Аэродинамическая составляющая нажатия Р_аэ обычно направле­на вверх, т.е. имеет положительное значение. Аэродинамическая подъемная сила токоприемников способствует улучшению качества токосъема при высоких скоростях движения поездов. При отсутствии Р_аэ контактные нажатия токоприемника изменяются в пределах от Р¹ - Р"_ст + т_та до Р^/ = Р'_ст - т_та (здесь а — ускорение, получаемое приведенной массой токоприемника) и при определенной скорости дви­жения контактное нажатие становится равным нулю, т.е. происходит отрыв полоза токоприемника от контактного провода (рис. 10.11, а).

При наличии Р_аэ контактные нажатия будут изменяться в пре­делах от Р" = Р"_ст + av²_T+ m_Ta до Р' = Р'_ст + аν._т² - т_та (рис. 10.11, б). В этом случае нарушений контакта между полозом и проводом не будет. Однако такой способ компенсации отрицательных инерци­онных сил не всегда является приемлемым. Пределом его исполь-

Рис. 10.11. Зависимости контактного нажатия от скорости движения

токоприемника при отсутствии (а) и наличии (б) Р_ст; 1 и 2 — области

положительных и отрицательных ускорений; 3 — отрыв токоприемника

от контактного провода

зования является допустимое значение отжатия контактных про­водов токоприемниками у опор: не более 150 мм при ветре до 5 м/с и не более 250 мм при максимальном расчетном ветре для рассмат­риваемого участка контактной сети. Это относится также и к ком­пенсации отрицательных инерционных сил повышением статичес­кого нажатия токоприемника. Эффективными мерами для качественного токосъема при высоких скоростях движения являются уменьшение приведенной массы токоприемников и демпфирование элементов их подвижных систем (рам, полозов).

Для обеспечения стабильного контактного нажатия необходимы равномерная эластичность контактной подвески и одинаковая масса ее по длине пролета, отсутствие резких изменений уклонов контактного провода в вертикальной плоскости и сосредоточенных масс на кон­тактном проводе, т.е. «жестких» точек.

Повышение скорости движения до 200 км/ч на действующих элект­рифицированных участках обеспечивают реконструкцией пути и кон­тактной сети. Для таких скоростей может быть приспособлено (рекон­струировано) большинство контактных подвесок, обеспечивающих нормальный токосъем при скорости движения 120—160 км/ч, в том числе полукомпенсированные с двумя контактными проводами. Основ­ным критерием пригодности контактной подвески для эксплуатации при скорости 200 км/ч является коэффициент неравномерности ее эла­стичности к_э; он должен быть не более 1,2.