высокоскоростная контактная подвеска

Формула изобретения

Высокоскоростная контактная подвеска, состоящая из несущего и рессорного тросов и соединенного с ними при помощи струн контактного провода, подвешенная на опорных конструкциях контактной сети через изоляторы, отличающаяся тем, что дополнительно содержит разгонные участки, состоящие из секций, имеющих три пролета с длиной каждого последующего пролета, отличающейся от длины предыдущего на 20-30%, причем наибольшая длина пролета на разгонном участке равна средней длине пролета вне разгонного участка, а натяжение контактного провода и несущего троса на разгонном участке в 1,5-2 раза больше, чем соответствующие натяжения вне разгонного участка

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а более конкретно к высокоскоростным контактным подвескам, предназначенным для движения э.п.с. со скоростями, большими, чем 250 км/ч.

Известна высокоскоростная контактная подвеска Re 250 [1], подвешенная на опорных конструкциях контактной сети через изоляторы, состоящая из несущего и рессорного тросов и соединенного с ними при помощи струн контактного провода, рассчитанная на скорость 250 км/ч. Возможность достижения все более высоких скоростей на контактных подвесках обеспечивается увеличением натяжений проводов цепной подвески, определяющих частоту собственных колебаний системы токоприемник - контактная подвеска и скорость с распространения поперечных колебаний в контактном проводе. Предотвращение резонансных явлений разного порядка, определяющих ухудшение условий токосъема при больших скоростях движения э.п.с., достигается дополнительными мерами, заключающимися в точной регулировке стрел провеса контактного провода и демпфировании колебаний системы контактная подвеска - токоприемник. При движении токоприемника со скоростями v, превышающими скорость, соответствующую главному резонансу системы, амплитуда колебаний провода и токоприемника уменьшается, но при дальнейшем увеличении скорости v в приближении ее к скорости волны с имеет место значительное увеличение отжатия контактного провода, делая невозможным обеспечение качественного токосъема. Таким образом, недостатком подвески является ограничение скорости движения токоприемника скоростью распространения поперечной волны в контактном проводе. По этой причине контактные подвески используются в диапазоне v<c, а именно при скоростях движения токоприемника v, не превосходящих 70% от скорости распространения поперечной волны в контактном проводе.

Известна высокоскоростная контактная подвеска Re 330 [2] - прототип, подвешенная на опорных конструкциях контактной сети через изоляторы, состоящая из несущего и рессорного тросов и соединенного с ними при помощи струн контактного провода, рассчитанная на скорость 330 км/ч.

Увеличение конструкционной скорости достигнуто увеличением натяжений контактного провода и несущего троса. Так, натяжение контактных проводов Re 330 и Re 250 составляют 27 и 15 кН при натяжении контактного троса 21 и 19 кН соответственно. Увеличение натяжения контактного провода потребовало замены медного провода на дорогостоящий контактный провод марки RiM из специального медно-никелевого сплава, который отличается повышенной прочностью на растяжение. Недостатком прототипа, как и аналога, является ограничение скорости движения токоприемника скоростью распространения поперечной волны в контактном проводе. Кроме того, использование на всем протяжении подвески контактного провода с повышенными прочностными характеристиками делает конструкцию более дорогостоящей.

Вместе с тем, не существует принципиальных ограничений на движение со скоростями v>с. Следует отметить, что при таких скоростях резонансные явления проявляются крайне слабо, что дает возможность использования высокоскоростных контактных подвесок, рассчитанных на движение с 0,7c и для скоростей v>с. Следовательно, проблема заключается в преодолении "барьера" c при переходе от скоростей, меньших скорости поперечной волны, к скоростям, большим ее.

Перед авторами стояла задача - создать устройство, позволяющее ликвидировать ограничения на скорость движения э.п.с, связанные со скоростью распространения волны, а также максимальное снижение стоимости высокоскоростной контактной подвески.

Данная задача решается введением в высокоскоростную контактную подвеску, состоящую из несущего и рессорного тросов и соединенного с ними при помощи струн контактного провода, подвешенную на опорных конструкциях контактной сети через изоляторы разгонных участков, состоящих из секций, имеющих три пролета, с длиной каждого последующего пролета, отличающейся от длины предыдущего на 20-30%, причем наибольшая длина пролета на разгонном участке равна средней длине пролета вне разгонного участка, а натяжения контактного провода и несущего троса на разгонном участке в 1,5-2 раза больше, чем соответствующие натяжения вне разгонного участка. Увеличение натяжений несущего троса и контактного провода на разгонном участке обеспечивает возрастание скорости распространения волны с в 1,2-1,4 раза по сравнению со скоростью волны вне разгонного участка. Чередование пролетов разной длины на разгонном участке используется для минимизации резонансных явлений, поскольку скорость, при которой имеет место главный резонанс системы, зависит от длины пролета. При указанном соотношении длин соседних пролетов выбор числа пролетов в секции, равного трем, обусловлен тем, что длина пролета, с одной стороны, ограничена средней длиной основной части контактной подвески, а с другой стороны тем, что использование пролетов с длиной, меньшей 40 м, экономически нецелесообразно. В среднем протяженность длин пролетов разгонного участка меньше, чем вне его, чем достигается большая равномерность эластичности по пролетам разгонного участка, способствуя качественному токосъему в процессе разгона э.п.с.

На фиг.1 изображена схема одной секции высокоскоростной контактной подвески, подвешенная на опорных конструкциях контактной сети 1 через изоляторы 2, состоящая из несущего 3 и рессорного 4 тросов и соединенного с ними при помощи струн 5 контактного провода 6, имеющей разгонные участки 7, каждый из которых состоит из секций 8, с пролетами 9-11 разной длины.

Работа устройства поясняется блок-схемой высокоскоростной контактной подвески, представленной на фиг.2. Токоприемник движется по основной части контактной подвески 12 вне разгонного участка 7 со скоростями, меньшими скорости распространения поперечной волны в контактном проводе. На разгонном участке 7 токоприемник ускоренно движется до скоростей, превышающих скорость волны вне разгонного участка. Далее движение осуществляется по основной части контактной подвески со скоростью v>c. Переход от скоростей v>с к скоростям v<с осуществляется в режиме движения с опущенным токоприемником.

Результат достигается тем, что скорость движения токоприемника, большая скорости волны основной части высокоскоростной контактной подвески, достигается на разгонном участке со специальными характеристиками, позволяя осуществлять качественный токосъем во всем диапазоне скоростей движения токоприемника. Ввиду того, что длина разгонных участков значительно меньше общей протяженности высокоскоростной контактной подвески, стоимость разработанной подвески оказывается более низкой по сравнению со стоимостью стандартных высокоскоростных контактных подвесок, рассчитанных на те же скорости.

Литература:

[1] Development of the overhead contact line Re 250 for the new high-speed lines of Deutsche Bundesbahn /Kicssling F., Bauer E.K.-H., Eehmann M. H., Werner G. //Elek. Bahnen. -1991-89, 11-С.421-422.

[2] Neue Hochleis-tungsoberleitung Bauart Re 330 der Deutschen Bahn /Kiebling F. Semrau M., Tessun H., Zweig B.-W. // Elek. Bahnen.- 1994.-92, 8.-С.234-240.