Sběrač (doprava) - Pantograph (transport)

Pantograf ve tvaru kosočtverce ve tvaru kosočtverce švýcarské ozubené lokomotivy železnice Schynige Platte ve Schynige Platte , postavený v roce 1911
Dvouramenný pantograf Toshiba EMU

Pantograf (nebo „ pan “, nebo „ panto “) je zařízení namontováno na střeše elektrického vlaku , tramvaje či elektrický autobus sbírat síly přes kontakt s nadzemního vedení . (Naproti tomu bateriové elektrické autobusy a vlaky jsou nabíjeny na nabíjecích stanicích ). Pantograf je běžným typem sběrače proudu . Obvykle se používá jednoduchý nebo dvojitý vodič se zpětným proudem procházejícím po kolejnicích . Termín pochází z podobnosti některých stylů s mechanickými pantografy používanými pro kopírování rukopisu a kreseb.

Vynález

Brzy (1895) plochý pantograf na elektrické lokomotivě Baltimore & Ohio Railroad . Mosazný kontakt probíhal uvnitř lišty sekce Π , takže byla nutná boční i svislá flexibilita.

Pantograf s vyměnitelným grafitovým kontaktním proužkem nebo „botou“ s nízkým třením, aby se minimalizovalo boční napětí na trolejovém drátu, se poprvé objevil na konci 19. století. Rané verze zahrnují příďový sběrač, vynalezený v roce 1889 Walterem Reichelem, hlavním inženýrem společnosti Siemens & Halske v Německu, a plochý posuvný pantograf poprvé použitý v roce 1895 železnicí v Baltimoru a Ohiu

Známý válcový pantograf ve tvaru diamantu byl navržen a patentován Johnem Q. Brownem z obchodů Key System pro jejich příměstské vlaky, které jezdily mezi San Franciskem a částí East Bay v San Francisco Bay Area v Kalifornii . Objevují se na fotografiích prvního dne služby, 26. října 1903. Po mnoho desítek let poté používaly systémy s elektrickými kolejnicemi po celém světě stejný diamantový tvar a někteří ho používají dodnes.

Pantograf byl vylepšením jednoduchého trolejového sloupu , který do té doby převládal, a to především proto, že pantograf umožňuje elektrickému kolejovému vozidlu cestovat mnohem vyššími rychlostmi, aniž by ztratil kontakt s trolejovým vedením, např. Kvůli odtržení trolejového sloupu .

Bez ohledu na to byl sběr trolejového proudu úspěšně používán rychlostí až 140 mil/h (140 km/h) na vozidlech Electroliner z Chicago North Shore a Milwaukee Railroad , známých také jako North Shore Line.

Moderní použití

Nejběžnějším typem pantografu je dnes takzvaný poloviční pantograf (někdy ve tvaru písmene Z), který se vyvinul tak, aby poskytoval kompaktnější a citlivější konstrukci s jedním ramenem při vysokých rychlostech, protože vlaky byly rychlejší. Louis Faiveley vynalezl tento typ pantografu v roce 1955. Poloviční pantograf lze vidět na použití od velmi rychlých vlaků (jako je TGV ) až po nízkorychlostní městské tramvajové systémy. Konstrukce funguje se stejnou účinností v obou směrech pohybu, což dokazují švýcarské a rakouské železnice, jejichž nejnovější vysoce výkonné lokomotivy Re 460 a Taurus provozují s opačným směrem. V Evropě geometrii a tvar pantografů určuje CENELEC , Evropský výbor pro elektrotechnickou normalizaci.

Technické údaje

Asymetrický pantograf elektrického sběrače ve tvaru písmene Z na berlínské Straßenbahn . Tento pantograf používá konstrukci s jedním ramenem.

Elektrický přenosový systém pro moderní elektrické kolejové systémy se skládá z horního, nosného drátu (známého jako řetězovka ), ze kterého je zavěšen trolejový drát. Pantograf je odpružený a tlačí kontaktní botku proti spodní straně trolejového drátu, aby čerpal proud potřebný k jízdě vlaku. Ocelové kolejnice kolejí fungují jako elektrický návrat . Jak se vlak pohybuje, kontaktní bota klouže po drátu a může v drátech vytvářet stojaté vlny, které přerušují kontakt a degradují sběr proudu. To znamená, že v některých systémech nejsou sousední pantografy povoleny.

Flexity Outlook LRV svým zdviženým sběračem. Všimněte si trolejové tyče vzadu, která zajišťuje kompatibilitu s částmi, které ještě nebyly aktualizovány pro provoz pantografu.

Pantografy jsou nástupnickou technologií trolejbusových sloupů , které byly široce používány na raných tramvajových systémech. Trolejbusy stále používají trolejbusy , jejichž volnost pohybu a potřeba dvouvodičového obvodu činí pantografy nepraktickými a některé sítě tramvají, jako například tramvajový systém v Torontu , které mají časté zatáčky dostatečně ostré, aby vyžadovaly další volnost pohybu. aktuální sběr, aby byl zajištěn nepřerušený kontakt. Mnoho z těchto sítí, včetně Toronta, však prochází modernizací, aby vyhovovalo provozu pantografu.

Pantografy s trolejovými dráty jsou nyní dominantní formou sběru proudu pro moderní elektrické vlaky, protože přestože jsou křehčí než třetí železniční systém, umožňují použití vyšších napětí.

Pantografy jsou typicky ovládány stlačeným vzduchem z brzdového systému vozidla, a to buď pro zvednutí jednotky a držení proti vodiči, nebo, když jsou pružiny použity k provedení prodloužení, ke snížení. Jako prevence proti ztrátě tlaku ve druhém případě je paže držena v dolní poloze západkou. U vysokonapěťových systémů se stejný přívod vzduchu používá k „vyfouknutí“ elektrického oblouku při použití jističů namontovaných na střeše .

Jednoduché a dvojité pantografy

Detailní pohled na jednoramenný pantograf na britské železniční třídě 333
Schéma částí pantografu z ICE S
Jednoruční sběrač s jednou paží Faiveley na lokomotivě BR třídy 85 , používaný na počátku britských elektrických elektrických vlaků od 60. let 20. století

Sběrače mohou mít buď jedno nebo dvojité rameno. Dvouramenné pantografy jsou obvykle těžší a vyžadují více síly ke zvedání a spouštění, ale mohou být také odolnější vůči chybám.

Na železnicích bývalého SSSR jsou nejpoužívanějšími pantografy ty s dvojitým ramenem („ze dvou kosočtverců“), ale od konce 90. let 20. století existují na ruských železnicích některé jednoramenné pantografy. Některé tramvaje používají dvouramenné pantografy, mezi nimi ruské KTM-5, KTM-8, LVS-86 a mnoho dalších tramvají ruské výroby, stejně jako některé tramvaje Euro-PCC v Belgii. Americké tramvaje používají buď trolejové tyče, nebo jednoramenné pantografy.

Systémy metra a trolejová vedení

Symetrické pantografy ve tvaru diamantu na pražské tramvaji

Většina systémů rychlé přepravy je poháněna třetí kolejnicí , ale některé používají pantografy, zejména ty, které zahrnují rozsáhlé nadzemní jízdy. Většina hybridních linek metra a tramvají, jejichž trasy zahrnují koleje v městských ulicích nebo v jiných veřejně přístupných oblastech, jako je linka 51 amsterdamského metra , zelená linka MBTA , rychlá přeprava RTA v Clevelandu, Frankfurt nad Mohanem U -Bahn a metro Muni v San Francisku používají trolejové vedení, protože standardní třetí kolejnice by bránila provozu na ulici a představovala příliš velké riziko úrazu elektrickým proudem.

Mezi různé výjimky patří několik tramvajových systémů, jako jsou systémy v Bordeaux , Angers , Remeši a Dubaji, které používají proprietární podzemní systém vyvinutý společností Alstom , nazvaný APS , který aplikuje energii pouze na segmenty kolejí, které jsou tramvají zcela pokryty. Tento systém byl původně navržen pro použití v historickém centru Bordeaux, protože stropní drátový systém by způsobil vizuální vniknutí. Podobné systémy, které se vyhýbají trolejovým linkám, byly vyvinuty společnostmi Bombardier , AnsaldoBreda , CAF a dalšími. Ty mohou sestávat z fyzické pozemní infrastruktury nebo mohou využívat energii uloženou v bateriových soupravách k cestování na krátké vzdálenosti bez horního vedení.

Nadzemní pantografy se někdy používají jako alternativy k třetím kolejnicím, protože třetí kolejnice se mohou za určitých zimních povětrnostních podmínek přemrznout. MBTA Blue Line používá pantografu energii pro celý úsek jeho cesty, která probíhá na povrchu, při přepínání na třetí železniční moci před vstupem do podzemní část jeho trasy. Celé systémy metra v Sydney , Madridu , Barceloně , Šanghaji , Hongkongu , Soulu , Kobe , Fukuoka , Sendai , Jaipuru , Chennai , Bombaji a Dillí používají stropní vedení a pantografy (stejně jako některé linky systémů metra v Pekingu , Chongqingu ( Noida , Hyderabad , Jakarta , Tokio , Osaka , Nagoya , Singapur , Sapporo , Budapešť a Mexico City ). Pantografy byly také použity na rychlých tranzitních linkách společnosti Nord-Sud Company v Paříži, dokud jiná tehdejší provozní společnost, Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris , nevykoupila společnost a nenahradila veškeré režijní vedení standardním třetím železničním systémem používaným na další řádky.

Četné železniční tratě využívají jak sběrnici třetí železniční, tak nadzemní energie podél různých částí svých tras, obecně z historických důvodů. Patří mezi ně linii severním Londýně a West London linky z Londýna Overground , na severní městská hranice města Great Northern , tři z pěti linek v Metro Rotterdam sítě Metro-severní železnice v New Haven linka , a Chicago Transit Authority ‚s žluté linky . V tomto posledním případě byla režijní část pozůstatkem vysokorychlostní trasy Skokie Valley v Chicagu North Shore a Milwaukee Railroad a byla jedinou linkou celého systému metra v Chicagu, která využívala sběr pantografu pro libovolnou délku. Linka jako taková vyžadovala vagóny, které obsahovaly pantografy a také třetí kolejnicové boty, a protože režie byla velmi malou částí systému, bylo vybaveno jen několik vozů. Přechod nastal na přejezdu na East Prairie, bývalém místě stanice Crawford-East Prairie . Zde by vlaky mířící na Dempster-Skokie zvedly pantografy, zatímco vlaky směřující na Howarda by snížily své, přičemž v obou případech by to udělalo rychlostí. V roce 2005 byl kvůli nákladům a jedinečným potřebám údržby pro to, co představovalo jen velmi malou část systému, stropní systém odstraněn a nahrazen stejným výkonem třetí kolejnice, který byl použit v celém zbytku systému, což umožnilo všem Na trati budou fungovat chicagské železniční vozy. Všechny pantografy byly odstraněny z vozů vybavených Skokie.

V roce 2010 se metro Oslo 1 změnilo ze třetí železniční na nadzemní vedení na stanici Frøen. Vzhledem k mnoha úrovňových přejezdech bylo považováno za obtížné instalovat třetí kolejnici na zbytek jednokolejné trati starší linky . Po roce 2010 byly navzdory úrovňovým přejezdům použity třetí kolejnice. Třetí kolejnice mají mezery, ale existují dvě kontaktní boty.

Třífázové napájení

U některých systémů využívajících třífázové napájení mají lokomotivy a pohonné vozy dva pantografy s obvodem třetí fáze zajišťovaným pojezdovými kolejnicemi. V roce 1901 experimentální vysokorychlostní instalace, další konstrukce od Waltera Reichela ze společnosti Siemens & Halske, používala tři svisle montované nadzemní dráty s kolektory namontovanými na vodorovně se rozšiřujících pantografech.

Nakloněné pantografy

Nakloněný pantograf používaný s odsazeným trolejovým vedením umožňující nakládku otevřených vozů

Na tratích, kde jsou otevřené vozy nakládány shora, může být trolejové vedení odsazeno, aby to umožnilo; sběrače jsou poté namontovány pod úhlem ke svislici.

Slabé stránky

Kontakt mezi pantografem a trolejovým vedením je obvykle zajištěn blokem grafitu . Tento materiál vede elektřinu a pracuje jako mazivo . Jelikož je grafit křehký, mohou se kusy během provozu odlomit. Špatné pantografy mohou zachytit horní vodič a strhnout jej, takže existuje obousměrný vliv, kdy špatné dráty mohou poškodit pantograf a špatné pantografy mohou poškodit dráty. Aby se tomu zabránilo, lze použít monitorovací stanici pantografu . Při trvale vysokých rychlostech (nad 300 kilometrů za hodinu (190 mph)) může tření způsobit, že se kontaktní lišta rozžhaví, což zase může způsobit nadměrné jiskření a případné selhání.

Ve Velké Británii jsou pantografy ( Brecknell Willis , Stone Faiveley atd.) Vozidel zvýšeny tlakem vzduchu a grafitové kontaktní „uhlíky“ vytvářejí v hlavě pantografu vzduchovou galerii, která při ztrátě grafitového pásu uvolňuje vzduch a aktivuje zařízení pro automatické spouštění a spouštění pantografu, aby se zabránilo poškození. Novější elektrické trakční jednotky mohou používat sofistikovanější metody, které detekují poruchy způsobené obloukem v místě kontaktu, když jsou grafitové pásy poškozené. Na elektrické vícenásobné jednotce nejsou vždy dva pantografové sběrače , ale v případech, kde jsou další, lze použít jeden, pokud je jeden poškozený; příkladem této situace by byla britská železniční třída 390 . Zadní pantograf ve vztahu ke směru jízdy se často používá k zabránění poškození obou sběračů v případě zamotání: pokud by byl použit přední pantograf, úlomky ze zapletení by mohly způsobit poškození zadního sběrače, což způsobí nefunkčnost obou sběračů a vozidla .

Viz také

Reference