как едет поезд по рельсам за счет чего
Нюансы движения: Каким образом поезда поворачивают во время поездки
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Колеса для поездов создаются в специальных металлопрокатных цехах. Там расплавленный чугун продувается кислородом, в результате чего из него получается сталь. После этого ее заливают в форму и остужают. На выходе получается колесо нужной формы. Одно колесо для поезда весит приблизительно 500 кг. Все потому, что материал, из которого оно создается, обладает достаточно высокой удельной плотностью. При этом у каждого колеса есть два радиуса – внешний и внутренний.
Примечание : колеса состава всегда находятся в неизменном состоянии, так как ось на которую они насаживаются не имеет подвижных частей.
Главная конструктивная особенность железнодорожных колес в том, что внешний радиус меньше, чем внутренний. Именно по этой причине два колеса на оси, напоминают штангу, на которую были одеты «блины» разной массы. Еще одной важной особенностью ЖД колеса является наличие реборды – специального диска большого диаметра, который не позволяет колесу соскакивать с рельсы.
Зная все это несложно разобраться и в том, как поезд осуществляет поворот. В основе данного процесса у поездов, лежит движение с постоянным поворотом у колес разного размера на одной оси (так как такие колеса проходят разное расстояние и ось будет поворачивать всегда в сторону меньшего колеса). Именно для этого железнодорожные колеса на краях делают уже.
Происходит все «естественно». Пока поезд движется по прямым рельсам, радиус у правого и левого колеса равный. Но, как только рельсы поворачивают, одно из колес начинает прикасаться к рельсу своим меньшим радиусом, проходимое данным колесом расстояние сокращается и поезд поворачивает. В тоже время, уже упомянутые реборды не дают колесам окончательно соскочить с путей.
Важной особенностью является то, что реборды по понятным причинам постепенно изнашиваются. Именно поэтому, при прокладке железных дорог, пути стараются строить так, чтобы упомянутый элемент касался рельс, как можно менее продолжительное время. Для этого вполне достаточно делать все повороты максимально плавными.
Примечание : для того, чтобы повернуть на 90 градусов, пути приходится растягивать минимум на 500 метров. И даже в этом случае, крен вагонов считается неприлично сильным.
Ходовая часть поездов является очень надежной. Само собой, сотрудники ЖД постоянно проверяют каждый вагон и тягач. Однако в большинстве случаев ресурс службы колес составляет 300-500 тысяч километров. Кстати, участки с поворотами на железной дороге нуждаются в дополнительном уходе. Поэтому периодически по ним пускают специальный вагон-рельсозмазыватель. Это нужно в том числе для того, чтобы снизить нагрузку на колеса и повысить безопасность езды.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Как поворачивает поезд? Зачем в кабине машиниста руль?
Опубликовано 26.07.2019 · Обновлено 03.11.2021
Сегодня мы поговорим об интересующей многих теме: как поворачивают на железной дороге локомотивы и вагоны?
» data-medium-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-300×188.jpg» data-large-file=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-1000×625.jpg» width=»1000″ height=»625″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-1000×625.jpg» alt=»Кабина электровоза ЧС2″ data-srcset=»https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-300×188.jpg 300w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-1000×625.jpg 1000w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-768×480.jpg 768w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-1536×960.jpg 1536w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-520×325.jpg 520w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-720×450.jpg 720w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2-320×200.jpg 320w, https://cdn.dvizhenie24.ru/2021/01/dvizhenie24_ru_10_chs2.jpg 1800w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» />
Скажу сразу, руля ни на локомотивах ни тем более на вагонах нет и никто при движении поезда не рулит. Все очень просто: посмотрите на железнодорожное полотно. Если встать в центр пути между рельсами, сразу заметно, что у рельс есть наружные грани и внутренние, так вот внутренние все и решают, расстояние между ними и называется шириной колеи. А теперь посмотрим на колеса на локомотивах и вагонах, как видно они имеют определенный профиль, так называемый «бандаж».
Главная часть бандажа – круг катания, стоит непосредственно на головке рельса, но далее профиль переходит в так называемый «гребень», который и находится за внутренней гранью рельса и ниже головки рельса, тем самым не давая колесной паре выскочить из колеи. Колесные пары находятся в тележках на локомотивах и вагонах, а тележки соединяются с кузовом посредством шкворневого устройства со всякими смягчающими опорами и амортизаторами, таким образом тележка может поворачиваться под кузовом локомотива и вагона. Так как гребни бандажей практически прижимаются к внутренним граням рельсов и не дают колесным парам сойти с рельс, тележки и поворачиваются свободно, согласно профиля пути а вместе с ними кузова локомотивов и вагонов, вот и все! И никаких систем поворота не требуется!
Иногда во многих роликах и фильмах показан пульт управления электровоза или тепловоза и там находится небольшой руль, но это не руль а контроллер машиниста. Так он сконструирован для удобства управления и им регулируют обороты дизель генераторной установки тепловоза и регулируется величина тока на тяговых электродвигателях электровоза, а соответственно мощность и скорость движения поезда, это как педаль газа на автомобиле, только с фиксацией положения, вот и все.
Теперь немного о ширине железнодорожной колеи в России, на всех основных дорогах ширина составляет 1520 мм, есть у нас и Сахалинский регион Дальневосточной железной дороги, где ширина колеи составляет 1067 мм, наследие оставшееся от Японии, но сейчас там идут работы по перешивке ширины на общероссийскую. Но осталось еще немного у нас детских железных дорог, так называемых узкоколеек, их ширина составляет 752 мм.
Как поезд проходит путь от станции до станции: особенности маршрутизации
Даниил Милагин
Архитектура железной дороги — вещь достаточно интересная с точки зрения принципов маршрутизации. Есть перегон — некий линейный маршрут от одного узла до другого, например, от обгонного пункта до станции. По перегону поездам можно следовать только по очереди, не обгоняя друг друга и не «соприкасаясь». Маршрутизация по большей части производится на раздельных пунктах. То есть на перегоне можно только ехать или стоять.
Он разделён на блок-участки. Блок-участок — это маленький отрезок перегона, чаще всего от светофора до светофора. В обычной ситуации на одном блок-участке может находиться только один поезд. То есть если на блок-участке сейчас кто-то есть, в его начале горит запрещающий сигнал, не позволяющий следующему поезду заехать на него. А на блок-участке до этого горит жёлтый, ограничивающий максимальную скорость.
Понятное дело, бывают исключения вроде ситуации, когда нужно вытолкать с блок-участка электричку, оставшуюся без питания (и нужно заехать под красный), но мы сейчас будем говорить про то, как устроено в упрощённых случаях.
Поделиться
Сигналы
Машинист в кабине получает в свой мозг сигналы. Правильно реагируя на них, он может провести поезд безопасно и вовремя.
Светофоры можно увидеть. Изредка попадаются семафоры (это которые машут, а не светят), ещё можно увидеть щиты, фонари, флаги и так далее. Свистки локомотива, речевые информаторы, сирены и гудки можно услышать. Есть старые ветки типа Кувшиново, где вроде сохранился семафор, но я уже давно не работаю с машиной, поэтому не могу точно сказать.
Вот ещё пример: когда на участке работают путейцы, то вначале места работ ставится сигнальный знак — жёлтый щит. Он устанавливается от начала места работ. Если видишь такой — значит, там будут люди на путях. Действует ограничение скорости. Через некоторое время сигнальный знак круглый: «начало опасного места», потом «конец опасного места» — проехал конец, но не должен сразу разгоняться, потому что за тобой вагоны. Нужно, чтобы все выехали с прежней скоростью, и только потом знак зелёного щита — можно разгоняться.
Фонарь — это ночная версия флага. А флаги вы могли видеть у проводников. Как только посадка закончена — машут зелёным флагом. Бабушка с тележкой провалилась под платформу — красный флаг. А ночью красный фонарь. Помощник видит красное и не отправляется.
Звук — например, когда локомотив свистит три раза, он собирается остановиться. Два раза — движется назад. Один — вперёд.
Отправляемся
Когда машинист хочет отправиться с начальной станции перегона, сначала дежурный по станции даёт разрешение. Вообще, очень много что делается вручную, потому что требует контроля. Те же стрелки обычно управляются с пульта, автоматическая (диспетчерская централизация) редко применяется. Но конкретно со станции можно уйти и по ещё одному набору условий: если открыт выходной сигнал, и настало твоё время в расписании. По факту диспетчер и открывает выходной сигнал. То есть чаще всего — включает зелёный сигнал светофора. И сразу же дублирует команду по радиосвязи в кабину — «Выходной сигнал открыт» (не всем, обычно скоростным поездам). Машинист обязан подтвердить получение приказа диспетчера на отправление поезда повторением голосовой команды — «Принято. Выходной сигнал открыт. Отправляемся». Ну а если диспетчер не вызвал — просто едет.
Дальше поезд должен линейно проследовать через перегон, но при этом не приближаясь слишком близко к идущему перед ним составу:
Когда поезд проезжает светофор, он сразу переключается на красный. Это значит, что на данный блок-участок заезжать нельзя.
Переключение на красный выходного светофора на блок-участке (поезд ушёл с отрезка) переключает входной на жёлтый. Переключение выходного на жёлтый переключает входной на зелёный. Выходной светофор одного участка сам по себе является входным для следующего, и называется проходным светофором.
То есть на блок-участок с другим поездом заезжать нельзя. На участке за ним надо двигаться медленно. На участке через один можно двигаться с любой скоростью в рамках разумного и допустимого.
Эта система называется автоматическая блокировка, проще — автоблокировка. Когда-то давно давно была только трёхзначная, как выше. А ещё есть четырёхзначная, сейчас часто между жёлтым и зелёным добавляется ещё один промежуточный светофор с двумя огнями, жёлтым и зелёным. Он просто для информации, что следующий сигнал ограничивает. Чтобы скорость не подбавлял.
Перегон метрополитена, обратите внимание на показания светофоров. На примере метрополитена хорошо видно работу автоблокировки, хотя блок-участки в метрополитене гораздо короче, чем на железной дороге, но алгоритм срабатывания автоматики одинаков.
Принцип работы автоблокировки основан на передаче по рельсовой цепи кодированного электрического сигнала, соответствующего показаниям светофора. Сигнал кодируется в шифраторе, который можно найти в релейном шкафе у каждого светофора.
На автоблокировку завязана система автоматического управления торможением (САУТ). Она устанавливается на предвходных и входных светофорах. Она измеряет скорость движения подвижного состава в соответствии с сигналами светофоров. САУТ нужна для автоматического включения торможения на подвижном составе.
Устройство СЦБ (систем централизации, сигнализации, блокировки), трансформаторный ящик светофора.
Это первое поколение автоматики, сейчас она уже считается чуть ли не археологией, почти везде стоят КЛУБы. Из важного КЛУБ отличается от САУТа тем, что основной блок измерения и обработки находится в кабине, а не на светофоре.
Как локомотивная бригада узнаёт показания следующего светофора, ещё не видя его? В кабине каждого локомотива, электро-или-дизель-поезда установлен локомотивный светофор и дешифратор (сейчас это на КЛУБе). Приёмные катушки, расположенные на локомотиве снизу, над железнодорожными путями, считывают электромагнитные коды с рельсов и передают в дешифратор. Дешифратор, получая электрические импульсы, обрабатывает их и подает сигнал на локомотивный светофор. Так происходит передача автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).
Через локомотив всегда идёт трафик со светофора.
То есть сигнал подаётся прямо по рельсам и считывается локомотивом с помощью первой колёсной пары, замыкающей цепь. Точнее, катушки над ней. Поезд, светофор и рельсы всегда образуют замкнутую цепь. Дальше поезда сигнал не идёт. Есть исключения с сразу двумя сигналами спереди и сзади, но это для особых ситуаций.
Если машинист ошибается или происходит какая-то авария, автоматическая сигнализация просто не даёт совершить потенциально опасное действие. Если поезд всё-таки прошёл красный запрещающий сигнал без разрешения диспетчера, то сработает АЛС. И поезд автоматически перейдёт в режим экстренного торможения для предотвращения столкновения или схода с рельс в случае неисправности пути.
Показания локомотивного светофора — цветные панели слева от шкалы скоростемера. Их читает не только человек, но и КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности). Эта система получает числовой код с рельс о показаниях впередистоящих светофоров. На фото фактическая скорость зелёная, красная — это допустимая на участке. Расстояние до цели — графа слева. Вместо слова «переезд» до светофора будет «светофора» и количество метров — 129, 90, 70. И красная скорость начнёт падать пропорционально расстоянию. Когда останется до сигнала 100 метров, она будет равна нулю. Ближе не подъехать. Если нужно заехать под красный — надо ввести специальную команду для выставления допустимой скорости на 20. КЛУБ по сложности комбинации понимает, что в кабине кто-то подумал, прежде, чем делать. Мы несколько раз использовали такой режим, и один раз «разведывая» кривой участок наткнулись за поворотом на хвост электрички, вставшей по срыву стоп-крана.
Какой сигнал показывается на впередистоящем светофоре, тот же дублируется и на локомотивном светофоре в кабине машиниста. Белый сигнал — следующий участок не кодируется.
Зелёный свет — следуй с установленной скоростью, загорелся жёлтый — внимание, проследовать светофор с жёлтым сигналом разрешается со скоростью не выше 60 км/час. Проезд красного сигнала — нарушение, со всеми вытекающими отсюда последствиями для локомотивной бригады (кроме ситуаций, которые по инструкции регламентировано разрешают это делать).
На малодеятельных участках железных дорог работает так называемая полуавтоблокировка. Там, на перегонах между станциями, нет проходных светофоров и блок-участков. Пока движущийся состав не проследует весь перегон полностью и не прибудет на следующую станцию, идущий за ним поезд, будет стоять на станции и ждать, на перегон он не отправится. У нас в Подмосковье на Конаковской ветке такое было раньше.
Какова пропускная способность такого участка? Конечно, не очень высокая. Вот почему нужно отправлять больше пакетов! Так что автоблокировка и разбиение на блок-участки позволила в разы повысить пропускную способность железных дорог.
Какие бывают светофоры
Светофоры бывают не только входные, выходные, проходные и маршрутные (проходные внутри станций), но и прикрытия для пересечения с другими линиями (например, трамвайными), заградительными (например, в местах частых обвалов — он стоит перед переездом, там дежурная по переезду включает из будки, надо сразу дать торможение), предупредительными (анонсируют следующий светофор), повторительные (на случай, если плохо видно основной в кривой) и так далее. Один светофор может совмещать несколько назначений (входной и выходной, выходной и маневровый, выходной и маршрутный и другие).
Приоритеты движения опережение подвижного состава
У пассажирского поезда приоритет. Когда нужно опередить товарный поезд, машинист пассажирского связывается для согласования опережения с диспетчером участка пути либо дежурным по станции. После согласования грузовой поезд останавливается на станции, пассажирский опережает его.
Приоритетов много. Высокоскоростные поезда бьют скоростных, скоростные бьют скорые, скорые бьют обычных пассажирских, обычные пассажирские важнее пригородных, и в конце грузовые. Ещё бывают всякие странные исключения вроде правительственных поездов, у которых приоритет превышает максимальное значение int.
Когда опережение нужно сделать не на станции, а на перегоне, тогда машинист совместно с дежурным диспетчером блок-участка пути выбирает удобный для опережения участок. Для этого у машиниста есть карта профилей перегонов, чтобы выбрать наиболее удобный и безопасный участок пути для возобновления движения с места остановки с учётом веса состава.
Вот едет машинист на грузовом поезде с бензином, у него 60 вагонов. Диспетчер говорит — за тобой пассажирский, надо убрать тебя на обгон (но прямо так не скажет, а простой уберёт словами «маршрут на боковой путь»). Машинист будет выполнять. Карта профилей важна вот почему: если обгонный путь от станции, а длина у него всего 30 вагонов, то наш товарняк с бензином не влезет. Значит, дальше надо ехать до другого пункта, где уже можно поместиться.
На каждом перегоне для совершения опережения есть «правильное» и «неправильное» направление движения. В правильном направлении поезда движутся по светофорам. А в неправильном направлении (встречном) движутся не по светофорам, а по показаниям АЛС в кабине локомотива. Смена направления движения по перегону возможна в исключительных случаях и только при участии двух дежурных по станциям (ДСП), контролирующих данный перегон.
Редкий случай на самом деле. Вот есть двухпутка. Правильный путь занят твоим поездом. Тебя берут на перегоне встречку, это «неправильный» путь. Всё встречное движение останавливается, ты едешь в гордом одиночестве, пытаясь понять что это было. Тут — ВЖУХ! — проносится опаздывающий куда-то Сапсан. Ну а в конце перегона снова заходишь на правильный. Да, там уже «пробка» из тех, кто должен был ехать в другую сторону, но маршрутизация по приоритетам есть маршрутизация по приоритетам.
Радиосвязь
Радиосвязью пользуются все: машинисты локомотивов, дежурные по станциям, поездные диспетчеры, начальники пассажирских поездов, дежурные по депо и так далее, практически все службы. Диапазоны КВ и УКВ.
За радиосвязь на железных дорогах отвечает служба связи — ШЧ и региональные центры связи — РЦС. При производстве маневровых работ общение происходит точно так же, но на другой частоте, чтобы маневровая работа не мешала поездной. На случай отказа или сбоя, всегда существуют резервные диапазоны и каналы. Если на локомотиве полностью отказывает радиосвязь, то машинист обязан довести поезд до первой станции, там остановить состав, устно сообщить о проблеме дежурному по станции, и совместно с поездным диспетчером принимается решение о дальнейшем следовании данного поезда с локомотивом, имеющим исправную радиосвязь. Диспетчер может дать приказ, как следовать с неисправной связью.
Все радиостанции дают вести радиопереговоры на больших расстояниях и со всеми причастными. Машинисты поездов могут разговаривать между собой, с дежурными по станциям, с поездным диспетчером, с начальником поезда, без всяких помех и проблем. У Сапсанов своя частота, их слышат теперь не все желающие.
По радио можно вызвать врача или полицию с ближайших станций.
Из Москвы можно было вызвать Петербург при желании. Только просто поговорить не выйдет: всё это пишется, если послать кого-то в эфире, будет резолюция и выговор.
Вот примерно так. Перегоны — это то, что между точками маршрутизации. Они разделены на отрезки блок-участков, на каждом из которых может быть в обычной ситуации только один поезд. Это снабжено системой автоматического контроля и проверяется разными людьми — как минимум машинистом и диспетчером. Всё безопасно и логично прямо на уровне протокола.
Жмякните по кнопке, чтобы получать только самое-самое важное про путешествия.
Как работает поезд?
Многие дети интересуются тем, как устроен и работает поезд, за счет чего он передвигается. Оказывается, данный процесс довольно просто объяснить. По сути, поезд – это ряд соединенных между собой вагонов, которые тянет за собой по рельсам локомотив. При этом вагоны не имеют собственного двигателя, а локомотив приводит в движение мотор.
Мотор вырабатывает энергию, необходимую для обеспечения вращения колес. Таким образом, локомотив двигается и тянет за собой вагоны. Двигатель, как правило, используется электрический или дизель-электрический. В первом случае поезда ездят исключительно по одному рельсовому пути и на незначительные расстояния. Энергию в этом случае поезда получают от специально протянутых над рельсовыми путями проводов. Пример электрического поезда – трамвай.
Дизель-электродвигатели обеспечивают более существенную мощность, чем электромоторы. Именно поэтому их используют для транспортировки тяжелых грузов и пассажирских составов на значительные расстояния. Причем в данном случае локомотив способен передвигать более 10 вагонов, и поезд может иметь длину ориентировочно 1,5 км.
В дизель-электродвигателях электричество, которое необходимо для питания мотора, вырабатывается генератором. А генератор, в свою очередь, работает за счет сгорающего дизельного топлива. Однако изначально локомотивы приводились в действие при помощи перегретого пара, получаемого при сжигании в топках угля или дров.
Контактный рельс в метро: как это устроено и какое там напряжение?
Опубликовано 12.04.2021 · Обновлено 03.11.2021
В большинстве метрополитенов мира для передачи электрической энергии от подстанции к подвижному составу применяется не привычная для железной дороги воздушная контактная сеть, а вполне жесткий контактный рельс, оправдывающий свое название в полной мере.
Назначение и устройство контактного рельса
Контактный рельс — это жесткий токоведущий элемент, предназначенный для передачи электроэнергии к токоприемнику подвижного состава, за счет скользящего контакта.
На фото оранжевым окрашен токоприемник, скользящий по контактному рельсу снизу
Под жестким токоведущим элементом как правило понимается дополнительный рельс, однако это может быть все что угодно, главное чтобы этот элемент имел гладкую поверхность для возможности скольжения по нему токоприемника, и был жестким для возможности его крепления без дополнительных удерживающих приспособлений. Кстати, варианты крепления тоже могут быть различны: как по бокам от основного пути, так и в середине пути. Помимо крепления есть разные варианты токосъема: когда скольжение токоприемника осуществляется сверху, снизу или сбоку.
Напряжение электрического тока в контактной сети метрополитенов России — 825 Вольт выпрямленного постоянного тока, рабочим напряжением для подвижного состава является диапазон от 750 до 925 Вольт
В метрополитенах России контактный рельс расположен по бокам от основного пути для токосъема снизу, он с жестко крепится к шпалам железнодорожного пути посредством специального кронштейна, на вершине которого устанавливается изолятор, непосредственно удерживающий его. Таким образом ось контактного рельса оказывается параллельной оси пути, и если говорить о цифрах: расстояние между этой осью и ближайшим рельсом составляет 690 мм, а высота нижней (токоведущей) стороны над головкой рельса пути составляет 160 мм. Эти показатели на протяжении всей длины остаются практически неизменными.
Схема крепления контактного рельса в метрополитенах России
Достоинства применения контактного рельса
Есть множество сценариев использования контактных рельс для питания подвижных составов, начиная от поездов метро и заканчивая городским трамваем. В каждом конкретном случае проявляются те или иные сложности, по этому о достоинствах и недостатках такого способа передачи электроэнергии мы будем говорить с позиции применения в отечественном метрополитене.
Главной сложностью перед применением в метро классической контактной сети, организация которой хорошо отработана на большой железной дороге, стала борьба буквально за каждый кубический сантиметр пространства в тоннеле. Здесь и проявилось главное достоинство контактного рельса — такая технология не требует много места и габариты тоннелей остаются минимальными, ведь он занимает свободное пространство, которое невозможно занять чем-то другим, и невозможно ликвидировать.
Контактный рельс в тоннеле метро в изоляционном кожухе
Так как такая технология электропередачи не предполагает, в отличие от провода, движущихся частей, а также состоит из значительно меньшего количества элементов, если опять же сравнивать с контактной сетью, а значит и общая надежность оборудования будет выше, соответственно обслуживание будет упрощено, а ремонт удешевлен. Сплошная выгода, и почему железнодорожники не перешли на контактный рельс?*
Следующий плюс вытекает из физических свойств материалов. В метро используются рельсы изготовленные из низкоуглеродистой стали, и хоть ее положительные электрические качества заметно отстают от таковых, как например у меди, но за счет большого сечения контактного рельса, доходящего до 6600 квадратных миллиметров, его электрическое сопротивление значительно ниже, чем в контактном проводе. Отсюда, в сумме, он обладает лучшими токопроводящими свойствами, а учитывая большую площадь пятна контакта с токоприемником, и также постоянство этого контакта, возникновение электрической дуги и искрения исключено, а значит подвижной состав будет получать стабильное электропитание.
Недостатки применения контактного рельса
Однако из достоинств вытекают и недостатки. Из-за того, что сталь в силу ферромагнитных свойств обладает выраженным скин-эффектом, она не пригодна для передачи переменного тока: из-за того, что движение заряженных частиц в переменном электрическом поле будет сгруппировано в поверхностном слое данного металла, полезное сечение проводника изменится в меньшую сторону, увеличивая и электрическое сопротивление.
В воздушной контактной сети все токоведущие части расположены на значительной высоте и не представляют никакой угрозы для окружающих, а также сами остаются в «безопасности» от погодных явлений, таких как сильный снегопад. Электробезопасность диктует множество ограничений, связанных с контактным рельсом, в основном правила сводятся к необходимости обеспечить отсутствие людей вблизи токоведущего рельса под напряжением, ну и изоляцию рельса.
На станциях метро при падении пассажира на пути, предусмотрен свой алгоритм «возвращения» его обратно после снятия напряжения, для подъема на станцию через контактный рельс используют специальную лестницу. Также необходимо обеспечить 100% исключение нахождения в тоннеле людей во время движения поездов, и в российских метро для этого на всех станциях установлены специальные устройства мониторинга. В данном случае опасность заключается в токоприемниках, которые расположены по обе стороны подвижного состава. Наличие контактного рельса с одной стороны пути в тоннеле может дать забежавшему зацеперу ложное ощущение безопасности на противоположной стороне. Мало того, что движущиеся токоприемники сами по себе крайне опасные элементы конструкции, для встречи с ними в узком тоннеле, так они еще и под напряжением, если хоть один из них, на любой стороне вагона, касается контактного рельса.
Так выглядит лестница для захода с путей на станцию в метро. Лестница имеет складную конструкцию
В общем конечно есть метрополитены, в которых контактный рельс не изолирован от внешнего мира совсем никак, а электробезопасность обеспечивается исключительно организационными мерами, но в России он должен иметь изоляционный кожух (короб), а это значительно удорожает конструкцию.
Устройство контактного рельса
Контактный рельс закреплен непосредственно в фарфоровом изоляторе с полиэтиленовой прокладкой, который в свою очередь присоединяется к головке удерживающего кронштейна. Изолирующий короб крепится непосредственно на головку кронштейна. Таким образом уже на данном уровне контактный рельс остается полностью электрически изолированным проводником. Для подачи на него напряжения применяют прямое подключение провода от соответствующего энергетического фидера.
Место подключения контактного рельса к фидеру (обратите внимание, что контактный рельс на данном фото не имеет защитного короба)
Удерживающий кронштейн надежно крепиться к шпале, а его высота зависит от высоты путевых рельс. Между кронштейнами выдерживают расстояние до 5,5 метров, и это расстояние не зависит от длины рельсовых плетей (кстати длина одной плети 12,5 метров).
Теперь видится лишь одна проблема — стирание контактного башмака (который прижимается токоприемником к контактному рельсу) о частые стыки. Но бархатный путь придумали не только для людей, и для токоприемников контактные рельсы сваривают в единые плети длиной до 100 метров, с обязательным наличием температурных стыков для возможности бездеформационного расширения и сжатие плети от изменений температуры. На сварной стык обязательно приваривают несколько токопроводящих накладок, для уменьшения электрического сопротивления.
Башмак токоприемника мотор-вагона метро
Для плавного присоединения и отсоединения башмака токоприемника к контактному рельсу применяются концевые отводы. Их конструкция довольно проста, в конце отвода его высота относительно головки путевого рельса начинает повышаться, пока поверхность контактного рельса не становиться выше высоты касания башмака.