Штанговый токоприёмник

Шта́нга — токоприёмник, представляющий собой в рабочем состоянии направленную вверх штангу, соединяющую трамвай, троллейбус или вагон метрополитена с проводами воздушной контактной сети посредством токосъёмной головки со сменной контактной вставкой.

Токоприёмники устанавливаются на троллейбусах в шарнирных штангодержателях и могут перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Современные токоприёмники должны быть рассчитаны на обеспечение надлежащего эффективного контакта с проводами воздушной контактной сети при высоте подвески проводов от 4 до 6 м и отклонении оси троллейбуса от оси контактных проводов не менее 4 м в любую сторону^[1].

Обычно троллейбусы имеют две штанги — по одной на каждый провод контактной сети (левая штанга — положительный полюс, правая — отрицательный), а трамваи — одну штангу (положительный полюс).

В отличие от пантографа и бугеля, штанга направляется контактным проводом, поэтому при проходе разветвления проводов штанга должна направляться расположенной на нём стрелкой, дистанционно переключаемой водителем из кабины. Однако на трамвайных линиях применяется штанговый токосъём как с переводными стрелками, так и без них^{[источник не указан 1355 дней]}. В этом случае штанга переходит на нужный контактный провод вслед за вагоном.

Штанги изготовляют из изоляционного материала или металла, покрытого изоляционным материалом, обладающим повышенной механической прочностью^[1]. Чаще всего для штанг токоприёмников используют стальные трубы^[2] холоднодеформированные переменного сечения из стали 30ХГСА^[3] («хромансиль») максимальным наружным диаметром 51 мм^[4]. Также, используют штанги из стеклопластиковых труб различной конструкции^[5]. Сопротивление изоляции токоприёмников на троллейбусах должно составлять не менее 10 МОм.

В случае схода токоприёмника с контактного провода токосъёмная головка не должна подниматься более чем на 7,2 м над уровнем проезжей части или более чем на 1 м над проводами контактной сети и не должна опускаться ниже 0,5 м от поверхности крыши троллейбуса. Токоприёмники могут быть снабжены механизмом дистанционного управления из кабины водителя, по крайней мере, на случай схода головки токоприёмника с контактного провода^[1].

Токосъёмная головка

На верхнем конце штанги крепится контактная (токосъёмная) головка скользящего типа, так же называемая «башмаком», со вставкой из композиционных материалов, которая входит в непосредственный контакт с проводом воздушной контактной сети.

Контактная вставка — это деталь прямоугольной формы размерами приблизительно 88х24х27 мм. По всей длине вставки проходит жёлоб полукруглой формы для оптимального контакта с проводом. Материал вставки должен обеспечивать надёжный съём максимально возможного тока при минимальной собственной массе с достаточно высоким динамическим коэффициентом использования, представляющим частное от деления длительного тока, снимаемого одной вставкой, на её погонную массу^[6].

В обычных условиях используются вставки из графита с добавлением смол, пропитанные парафином, называемые в обиходе «угли». Они почти не оказывают изнашивающего воздействия на контактный провод, дёшевы в изготовлении. В случае обледенения элементов контактной сети многие хозяйства ограниченно применяют медно-графитовые вставки, изготавливаемые прессованием смеси порошков меди и графита. Применяются и другие типы вставок — металлические, металлические самосмазывающиеся и металлокерамические^[7]. Нажатие, оказываемое контактной вставкой на контактный провод, должно находиться в пределах 140±10 Н (в пределах рабочей высоты) и обеспечиваться пружиной токосъемника^[4]. Колебания величины контактного нажатия усиливаются при наезде троллейбуса на выступы и впадины, встречающиеся на дороге, что вызывает резкие колебания кузова, а также при ускорении и замедлении машины. Существенные изменения контактного давления вызывают собственные колебания штанги токоприёмника.
Скользящий контакт подвергается также ударной нагрузке, достигающей 20 % от статической, которая возникает в момент прохождения токоприёмником жёстких точек подвеса и спецчастей.

«Башмак» можно считать эквивалентом полоза на пантографе. «Башмак», как и сама штанга, закреплен шарнирно.

В ранних конструкциях вместо «башмака» использовался ролик (роликовый токосъёмник, токосъёмник роликового типа), однако позже от него отказались (за исключением нескольких городов в США^{[уточнить]}) ввиду его быстрого износа и плохого качества токосъёма.

Водитель при необходимости может произвести замену контактных вставок головок токоприёмников непосредственно на маршруте.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• штанга легче (ниже приведённая масса^[6]), чем бугель или пантограф, и проще по конструкции (рамы статически определимые^[6]);
• оборудованное штангами транспортное средство имеет возможность отклоняться от осевой линии контактной сети на определённое расстояние, пропорциональное длине штанги (обычно — до 5 м в каждую сторону), что, в частности, позволяет троллейбусам совершать манёвр объезда/обгона (правда, это несущественно для трамвая, не имеющего возможности/необходимости совершать объезд/обгон);
• штанговые рамы токоприёмников вновь привлекли к себе внимание в связи со стремлением сделать его малошумным^[6];
• простота подключения к двух- и многопроводной сети (существующие конструкции многопроводного токосъёма с использованием пантографа требуют значительного разнесения контактных проводов и занимают много места, поэтому применяются в основном в электропоездах и карьерных грузовиках);
• Трамвайные пути могут использоваться в качестве выделенной полосы для троллейбуса — в этом случае трамвай запитывается от одного контактного провода, а второй соединяется с рельсами.

Недостатки:

• штанга может сорваться с контактного провода при неправильных манёврах транспорта или неисправностях в контактной сети, либо при превышении скорости на поворотах;
• штанга устанавливается на контактный провод вручную водителем, обычно при помощи надетого на неё скользящего кольца с диэлектрическим гибким линём. Однако в последнее время получают распространение устройства для автоматизации этой операции — в частности, такие как на дуобусах;
• движение задним ходом возможно только на низкой скорости, при этом возрастает риск схода штанги с проводов контактной сети или её «задирания» вверх;
• требуется контроль за усилием подпружинивания штанги, — при слабом натяжении пружин повышается риск её срыва, а слишком сильное натяжение может привести к повреждению контактной сети.

Штангоуловитель

Для предотвращения повреждения контактной сети при сходе штанги, троллейбусы и трамваи оборудуются штангоуловителями.

Механический штангоуловитель представляет собой подпружиненную катушку, на которую намотан линь, соединенный с концом штанги. Пружина поддерживает натяжение линей, предотвращая их провисание. При резком натяжении линя, сигнализирующем о сходе штанги, срабатывает спусковой механизм, и более мощная пружина наматывает линь на катушку, опуская штангу на крышу.

В электрическом штангоуловителе функцию второй пружины выполняет электродвигатель, что позволяет исключить ложные срабатывания из-за рывков, вызванных неровностями дороги — сматывание линя канатов запускается в случае исчезновения напряжения на штанге. Кроме того, появляется возможность опускать штанги дистанционно по команде водителя, что повышает безопасность: в случае обнаружения утечки тока на корпус можно полностью отключить троллейбус от контактной сети, не выходя из кабины и не подвергаясь риску попасть под напряжение.

Пневматические и гидравлические штангоуловители устанавливаются на крыше у основания штанги. Они, как и электрические, позволяют исключить ложные срабатывания и обеспечивают дистанционное опускание штанги. Кроме того, они выполняют функцию демпфера, предотвращая раскачивание контактного провода и, соответственно, повышая надежность токосъёма и уменьшая вероятность схода штанг с контактных проводов.

См. также

• Троллей

Примечания

Ссылки

	В Викисловаре есть статья «штанга»

• Фото и характеристики углеграфитовых вставок Архивная копия от 8 октября 2007 на Wayback Machine
• История троллейбусов — текущий дизайн токоприёмника

Эта страница в последний раз была отредактирована 8 декабря 2023 в 22:40.