Что такое пантограф трамвая
Токоприёмник
Токоприёмник — электрический аппарат для создания контакта электрического оборудования электроподвижного состава с контактной сетью. Токоприёмники различают по условиям работы — для токосъёма с воздушной (проводной) контактной подвески и с контактного рельса; по конструктивному исполнению — пантографные (называемые пантографами), дуговые, штанговые.
Содержание
Пантографные токоприёмники имеют подъёмный механизм в виде шарнирного многозвенника. Они применяются на электроподвижном составе магистральных железных дорог и трамваях. Такие токоприёмники предназначены для токосъёма при высоких скоростях движения. Пантографный токоприёмник (рис. 1) имеет подвижные рамы, соединённые с помощью рычагов с неподвижным основанием. На верхних рамах установлены один (обычно на электровозах постоянного тока) или два полоза, снабжённые контактными вставками, которые при движении электроподвижного состава скользят по контактному проводу. Перевод токоприёмника в рабочее положение осуществляется пневматическим приводом, установленным на основании токоприёмника или на крыше электроподвижного состава. Токоприёмник поднимается пружинами при подаче сжатого воздуха в пневмоцилиндр и опускается при выпуске воздуха. Давление в пневмоцилиндре поддерживается в течение всего рабочего времени электроподвижного состава. Некоторые токоприёмники оборудованы автоматическими устройствами для опускания их при ударе полоза о неисправный элемент контактной сети, что обеспечивает локализацию возникшего повреждения.
Токоприёмники на высокоскоростном электроподвижном составе иногда выполняют в виде двух подвижных систем (рис. 2) с использованием авторегулирования: на небольшие изменения высоты подвеса контактного провода реагирует только верхняя система, а при больших её изменениях (например, в зоне низких искусственных сооружений) верхняя подвижная система приводит в действие нижнюю. Для улучшения качества токосъёма на этих токоприёмниках установлены гидравлические амортизаторы и аэродинамические экраны.
Полупантограф (англ. single arm pantograph) или асимметричный токоприёмник — внешне выглядит, как половина обычного пантографа.
Преимущества полупантографа перед обычным пантографом:
Однако у полупантографа есть недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда компании, не способные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.
Дуговые и штанговые токоприёмники применяют на трамваях, штанговые — только на троллейбусах.
Рельсовый токоприёмник распространён на метрополитенах. Принципиальную конструкцию токоприёмника определяет контактный рельс, характеризующийся большой жёсткостью и малым изменением высоты над уровнем ходовых рельсов. Такой токоприёмник обеспечивает относительно высокое контактное нажатие (до 300 Н) и малый ход подвижных частей (не более 30 мм), что повышает качество токосъёма. На электроподвижном составе отечественных метрополитенов токосъём осуществляется с нижней поверхности контактного рельса, за рубежом — с верхней или с нижней. Токоприёмник (рис. 3) устанавливается на кронштейнах, прикреплённых к буксам вагона через изолированный брус. Непосредственный контакт токоприёмника с контактным рельсом осуществляет башмак, который прикреплён к держателю со стороны рифлёной поверхности болтами. Необходимое статическое нажатие создаётся работающими на сжатие пружинами, расположенными между кронштейнами и держателем. Ток от башмака к кронштейнам протекает через гибкие шунты. На кронштейне закреплён контактный палец для подключения гибкого кабеля, соединённого с питающей шиной для передвижения вагона по участку, не оборудованному контактным рельсом. Рифлёные поверхности позволяют надёжно закреплять башмак на держателе на разной высоте, которую постепенно увеличивают по мере износа бандажей колёс вагона для сохранения определённого положения башмака по отношению к контактному рельсу. Токоприёмник имеет штырь, удерживающий башмак в случае необходимости в крайнем нижнем положении, что исключает соприкосновение его с контактным рельсом.
Токоприёмники могут снабжаться приводами с дистанционным управлением, позволяющими из кабины машиниста поднимать или опускать башмаки.
Полупантограф
Пантограф (токоприёмник типа пантограф) — устройство, обеспечивающее токосъём с контактной сети.
Пантограф служит для обеспечения надёжного электрического соединения с контактным проводом контактной сети электроподвижного состава железных дорог (электровозы, электропоезда, электросекции), трамваев, а также вагонов метро (в тех системах, где напряжение на подвижной состав подается через контактную сеть).
Название пантографа произошло от похожего на него по форме устройства для копирования чертежей.
Устройство пантографа
Пантограф имеет полоз, закреплённый на подвижном устройстве — каретке. Каретка упруго закреплена на верхней раме токоприёмника. Верхняя рама через систему рычагов шарнирно крепится к нижней раме. Нижняя рама токоприёмника через изоляторы жёстко закреплена на крыше.
Все части пантографа находятся под полным напряжением контактной сети. Ток протекает и через шарнирные соединения пантографа, для уменьшения переходного сопротивления в соединениях и электрокоррозии все шарниры имеют гибкие медные шунты. Для подъёма и опускания пантографа на трамваях используется механический привод (например, с верёвкой в кабину), на электропоездах и электровозах — пневматический.
На электровозах пантографы устанавливаются на каждой секции, но не менее двух на электровоз, то есть на односекционных электровозах — два (для избыточности; исключение составляют лишь некоторые малые электровозы, на крыше которых трудно разместить два пантографа). На электровозах постоянного тока может устанавливаться по два пантографа на секцию, потому что более низкое, чем при переменном токе, напряжение в контактной сети обуславливает более высокие токи при трогании и разгоне (см. закон Ома). Поэтому при плохом контакте между контактным проводом и полозом токоприёмника может возникать электрическая дуга, что создаёт опасность пережога контактного провода.
На электропоездах и электросекциях устанавливается по одному пантографу на моторном вагоне каждой секции. Трамваи обычно имеют по одному токоприёмнику на моторный вагон.
Практика использования пантографа
На электровозах, имеющих два или более пантографа, при движении обычно поднимают задний по ходу пантограф. Это может быть связано с несколькими соображениями:
На многосекционных локомотивах и в моторвагонных поездах нет необходимости поднимать пантограф на каждой секции или моторном вагоне, так как секции соединены между собой высоковольтной шиной, проходящей по крыше или по сцепке. Поэтому поднимают лишь столько пантографов, сколько необходимо для обеспечения нормального токосъёма и безопасности контактного провода от пережога.
На мощных электровозах постоянного тока, потребляющих большой ток и имеющих более одного токоприёмника на секцию (например, ЧС200), во время наибольшего энергопотребления (при трогании и разгоне) могут быть подняты все пантографы для обеспечения большего количества точек токосъёма. После разгона передние по ходу токоприёмники опускают.
Полупантограф
Полупантограф (название в английском языке — single arm pantograph) внешне выглядит как половина обычного пантографа. Преимущества полупантографа перед обычным пантографом таковы:
Однако есть у полупантографа и недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда хозяйства, неспособные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.
Пантограф (токоприёмник)
Панто́граф (токосъёмник типа пантограф, пантографный токоприёмник) — токоприёмник с подъемным механизмом в виде шарнирного многозвенника, обеспечивающим вертикальное перемещение контактного полоза. [1] 
Пантограф служит для обеспечения надёжного электрического соединения с контактным проводом контактной сети электрического подвижного состава железных дорог (электровоза, электропоезда, в том числе их электросекций), трамваев.
Название пантографа произошло от похожего на него по форме устройства для копирования чертежей (от греч. παντ — всё, греч. γραφ — писать).
Содержание
Устройство пантографа
Пантограф имеет контактный полоз, закреплённый на подвижных устройствах — каретках. Каретки упруго закреплены на верхних рамах пантографа. Верхние рамы через систему рычагов шарнирно крепятся к нижней раме. Нижняя рама пантографа через изоляторы жёстко закреплена на крыше.
Все части пантографа находятся под полным напряжением контактной сети. Ток протекает и через шарнирные соединения пантографа, для уменьшения переходного сопротивления в соединениях и электрокоррозии все шарниры имеют гибкие медные шунты. Для подъёма и опускания пантографа на трамваях используется механический привод (например, с верёвкой в кабину) или электропривод с дистанционным управлением (на современных трамваях), на электропоездах и электровозах — пневматический.
На электровозах пантографы устанавливаются на каждой секции, но не менее двух на электровоз. То есть на односекционных электровозах — два (для избыточности). [2] На электровозах постоянного тока может устанавливаться по два пантографа на секцию, потому что более низкое, чем при переменном токе, напряжение в контактной сети обуславливает более высокие токи при трогании и разгоне. Поэтому при плохом контакте между контактным проводом и контактным полозом токоприёмника может возникать электрическая дуга, что создаёт опасность пережога контактного провода.
На электропоездах и электросекциях устанавливается по одному пантографу на моторном вагоне каждой секции. Трамваи обычно имеют по одному токоприёмнику на моторный вагон. (Но встречаются и исключения, например вагон типа 71-88Г.) Современные многосекционные трамваи при необходимости также могут комплектоваться двумя токоприемниками (по одному на каждую головную секцию).
Провод подвесной контактной сети, предназначенной для использования транспортными средствами, оборудованными пантографом, укладывают не строго вдоль пути движения, а с небольшим зигзагом. Это способствует равномерному износу контактного полоза пантографа.
Практика использования пантографа на электровозах и электропоездах
На электровозах, имеющих два или более пантографа, при движении обычно поднимают только задний по ходу пантограф (при обледенении контактной сети поднимают оба пантографа). На мощных электровозах постоянного тока, при наличии четырех пантографов на локомотив, поднимают два задних пантографа (один на передней секции, один на задней (при обледенении контактной сети поднимают все четыре пантографа). Это может быть связано с несколькими соображениями:
На многосекционных локомотивах, электропоездах и электромотрисах нет необходимости поднимать пантограф на каждой секции или моторном вагоне, так как секции соединены между собой высоковольтной шиной, проходящей по крыше или по сцепке. Поэтому поднимают лишь столько пантографов, сколько необходимо для обеспечения нормального токосъёма и безопасности контактного провода от пережога.
На мощных электровозах постоянного тока, потребляющих большой ток и имеющих более одного токоприёмника на секцию (например, ЧС200, ВЛ15, 2ЭC10 «Гранит» и «Святогор»), во время наибольшего энергопотребления (при трогании и разгоне) могут быть подняты все пантографы для обеспечения большего количества точек токосъёма во избежание пережога контактной сети. После разгона (30-50 км/ч) передние по ходу пантографы опускают.
Полупантограф
Полупантограф (название в английском языке — single arm pantograph) или асимметричный токоприемник — внешне выглядит, как половина обычного пантографа. (В РФ применяются и так называемые симметричные полупантографы – двухрычажные ТЛ-13У и ТЛ-14М, тогда как пантографами называют четырёхрычажные токоприемники). Преимущества полупантографа перед обычным пантографом таковы:
Однако есть у полупантографа и недостаток — меньшая прочность. Известны случаи, когда хозяйства, неспособные поддерживать подвижной состав и контактную сеть в надлежащем состоянии, переоборудовали полупантографы в пантографы.
Трамвайный пантограф
Если железнодорожные пантографы стали применяться уже на самых первых электрических железных дорогах, то трамвайные пантографы появились не сразу. До массового распространения трамвайных пантографов довольно широко были распространены трамваи со штанговыми и бугельным токоприёмниками. (Показательно, в частности, то, что некоторые города продолжают эксплуатировать трамваи со штанговым токоприёмником, несмотря на то, что пантограф намного надёжнее штангового приёмника.)
Пантограф против штанги
Первые трамваи с пантографами появились в США в 30-е годы. До этого в США применялся только штанговый токоприемник, использовавшийся и во многих других странах Америки и некоторых странах Европы. Но штанговый токоприемник обладает следующими недостатками:
Пантограф ото всех этих недостатков свободен. В частности:
Пантограф также симметричен относительно направления движения — допускает движение в обоих направлениях с одинаковой скоростью. Штанговый токоприемник (любой) таким свойством не обладает. То есть, и трамвай со штанговым токоприемником, и троллейбус могут достаточно быстро ехать только вперед, но назад и тот, и другой могут ехать только сравнительно медленно. Трамвай же с пантографом может одинаково быстро ехать и вперед, и назад. Последний фактор обусловливает тот факт, что практически все современные двусторонние трамваи оснащаются только пантографами (или полупантографами). Естественно, пантограф практически вытеснил штангу, и подавляющее большинство современных трамваев используют пантографы или полупантографы. Трамваи же со штанговыми токоприёмниками сохранились лишь в очень небольшом количестве городов, где они, помимо транспортной функции, вкупе с городской архитектурой выполняют декоративную функцию.
Пантограф против бугеля
Бугельный токоприемник обладает многими (но не всеми!) достоинствами пантографа. То есть, как и пантограф, бугель не нуждается в устройстве стрелок на контактном проводе и не подвержен риску схода с контактного провода. Как и при использовании пантографа, при использовании бугеля трамвайная контактная сеть получается конструктивно сравнительно простой (отсутствуют за ненадобностью стрелки на контактном проводе) и, как следствие, более надёжной. На этом фоне в континентальной Европе, сделавшей ставку на бугельный токоприёмник ещё на заре электрического трамвая как вида транспорта, преимущества пантографа перед бугелем поначалу замечены не были. Более того, достаточно долгое время (как это наблюдалось, например, в СССР) трамваи с бугелями и трамваи с пантографами эксплуатировались одновременно одними и теми же трамвайными системами. Но бугель, как и штанговый токоприемник, сравнительно трудноуправляем, — трамвайный пантограф в простейшем случае довольно легко управляется посредством простого тонкого троса, пропущенного в кабину машиниста, тогда как бугелем так управлять из кабины машиниста просто физически невозможно. Частично уравнивает шансы пантографа и бугеля дистанционное управление (с электроприводом, например), но электропривод для управления бугелем требуется более мощный, чем для управления пантографом. Также, как и штанговый токоприемник, бугель сравнительно громоздкий — в опущенном положении бугель занимает половину крыши трамвайного вагона. Сыграло свою роль и отсутствие необходимости переделки контактной сети при отказе от бугеля в пользу пантографа. В результате пантограф одержал победу и над бугелем — в настоящее время бугельный токоприёмник используют только поддерживаемые в исправном состоянии старые трамваи, используемые в большинстве случаев лишь для экскурсионных поездок, либо трамваи, работающие с контактной сетью очень плохого качества.
Автомобильный пантограф
Компания Siemens разрабатывает грузовик с гибридным двигателем, использующий пантограф. [3] Использование пантографа (в отличие от штанги в троллейбусах), не требует остановки для подсоединения/отсоединения от сети. Примечательно то, что по такой же схеме могут быть оборудованы пантографами и перспективные троллейбусы и дуобусы.
См. также
Напишите отзыв о статье «Пантограф (токоприёмник)»
Примечания
: неверное или отсутствующее изображение
Отрывок, характеризующий Пантограф (токоприёмник)
– Вы ангел, я вас не стою, но я только боюсь обмануть вас. – Николай еще раз поцеловал ее руку.
У Иогеля были самые веселые балы в Москве. Это говорили матушки, глядя на своих adolescentes, [девушек,] выделывающих свои только что выученные па; это говорили и сами adolescentes и adolescents, [девушки и юноши,] танцовавшие до упаду; эти взрослые девицы и молодые люди, приезжавшие на эти балы с мыслию снизойти до них и находя в них самое лучшее веселье. В этот же год на этих балах сделалось два брака. Две хорошенькие княжны Горчаковы нашли женихов и вышли замуж, и тем еще более пустили в славу эти балы. Особенного на этих балах было то, что не было хозяина и хозяйки: был, как пух летающий, по правилам искусства расшаркивающийся, добродушный Иогель, который принимал билетики за уроки от всех своих гостей; было то, что на эти балы еще езжали только те, кто хотел танцовать и веселиться, как хотят этого 13 ти и 14 ти летние девочки, в первый раз надевающие длинные платья. Все, за редкими исключениями, были или казались хорошенькими: так восторженно они все улыбались и так разгорались их глазки. Иногда танцовывали даже pas de chale лучшие ученицы, из которых лучшая была Наташа, отличавшаяся своею грациозностью; но на этом, последнем бале танцовали только экосезы, англезы и только что входящую в моду мазурку. Зала была взята Иогелем в дом Безухова, и бал очень удался, как говорили все. Много было хорошеньких девочек, и Ростовы барышни были из лучших. Они обе были особенно счастливы и веселы. В этот вечер Соня, гордая предложением Долохова, своим отказом и объяснением с Николаем, кружилась еще дома, не давая девушке дочесать свои косы, и теперь насквозь светилась порывистой радостью.
Наташа, не менее гордая тем, что она в первый раз была в длинном платье, на настоящем бале, была еще счастливее. Обе были в белых, кисейных платьях с розовыми лентами.
Наташа сделалась влюблена с самой той минуты, как она вошла на бал. Она не была влюблена ни в кого в особенности, но влюблена была во всех. В того, на кого она смотрела в ту минуту, как она смотрела, в того она и была влюблена.
– Ах, как хорошо! – всё говорила она, подбегая к Соне.
Николай с Денисовым ходили по залам, ласково и покровительственно оглядывая танцующих.
– Как она мила, к’асавица будет, – сказал Денисов.
– Кто?
– Г’афиня Наташа, – отвечал Денисов.
– И как она танцует, какая г’ация! – помолчав немного, опять сказал он.
– Да про кого ты говоришь?
– Про сест’у п’о твою, – сердито крикнул Денисов.
Ростов усмехнулся.
– Mon cher comte; vous etes l’un de mes meilleurs ecoliers, il faut que vous dansiez, – сказал маленький Иогель, подходя к Николаю. – Voyez combien de jolies demoiselles. [Любезный граф, вы один из лучших моих учеников. Вам надо танцовать. Посмотрите, сколько хорошеньких девушек!] – Он с тою же просьбой обратился и к Денисову, тоже своему бывшему ученику.
– Non, mon cher, je fe’ai tapisse’ie, [Нет, мой милый, я посижу у стенки,] – сказал Денисов. – Разве вы не помните, как дурно я пользовался вашими уроками?
– О нет! – поспешно утешая его, сказал Иогель. – Вы только невнимательны были, а вы имели способности, да, вы имели способности.
Заиграли вновь вводившуюся мазурку; Николай не мог отказать Иогелю и пригласил Соню. Денисов подсел к старушкам и облокотившись на саблю, притопывая такт, что то весело рассказывал и смешил старых дам, поглядывая на танцующую молодежь. Иогель в первой паре танцовал с Наташей, своей гордостью и лучшей ученицей. Мягко, нежно перебирая своими ножками в башмачках, Иогель первым полетел по зале с робевшей, но старательно выделывающей па Наташей. Денисов не спускал с нее глаз и пристукивал саблей такт, с таким видом, который ясно говорил, что он сам не танцует только от того, что не хочет, а не от того, что не может. В середине фигуры он подозвал к себе проходившего мимо Ростова.
– Это совсем не то, – сказал он. – Разве это польская мазу’ка? А отлично танцует. – Зная, что Денисов и в Польше даже славился своим мастерством плясать польскую мазурку, Николай подбежал к Наташе:
– Поди, выбери Денисова. Вот танцует! Чудо! – сказал он.
Когда пришел опять черед Наташе, она встала и быстро перебирая своими с бантиками башмачками, робея, одна пробежала через залу к углу, где сидел Денисов. Она видела, что все смотрят на нее и ждут. Николай видел, что Денисов и Наташа улыбаясь спорили, и что Денисов отказывался, но радостно улыбался. Он подбежал.
– Пожалуйста, Василий Дмитрич, – говорила Наташа, – пойдемте, пожалуйста.
– Да, что, увольте, г’афиня, – говорил Денисов.
– Ну, полно, Вася, – сказал Николай.
– Точно кота Ваську угова’ивают, – шутя сказал Денисов.
– Целый вечер вам буду петь, – сказала Наташа.
– Волшебница всё со мной сделает! – сказал Денисов и отстегнул саблю. Он вышел из за стульев, крепко взял за руку свою даму, приподнял голову и отставил ногу, ожидая такта. Только на коне и в мазурке не видно было маленького роста Денисова, и он представлялся тем самым молодцом, каким он сам себя чувствовал. Выждав такт, он с боку, победоносно и шутливо, взглянул на свою даму, неожиданно пристукнул одной ногой и, как мячик, упруго отскочил от пола и полетел вдоль по кругу, увлекая за собой свою даму. Он не слышно летел половину залы на одной ноге, и, казалось, не видел стоявших перед ним стульев и прямо несся на них; но вдруг, прищелкнув шпорами и расставив ноги, останавливался на каблуках, стоял так секунду, с грохотом шпор стучал на одном месте ногами, быстро вертелся и, левой ногой подщелкивая правую, опять летел по кругу. Наташа угадывала то, что он намерен был сделать, и, сама не зная как, следила за ним – отдаваясь ему. То он кружил ее, то на правой, то на левой руке, то падая на колена, обводил ее вокруг себя, и опять вскакивал и пускался вперед с такой стремительностью, как будто он намерен был, не переводя духа, перебежать через все комнаты; то вдруг опять останавливался и делал опять новое и неожиданное колено. Когда он, бойко закружив даму перед ее местом, щелкнул шпорой, кланяясь перед ней, Наташа даже не присела ему. Она с недоуменьем уставила на него глаза, улыбаясь, как будто не узнавая его. – Что ж это такое? – проговорила она.
Несмотря на то, что Иогель не признавал эту мазурку настоящей, все были восхищены мастерством Денисова, беспрестанно стали выбирать его, и старики, улыбаясь, стали разговаривать про Польшу и про доброе старое время. Денисов, раскрасневшись от мазурки и отираясь платком, подсел к Наташе и весь бал не отходил от нее.
Через полтора часа времени большинство игроков уже шутя смотрели на свою собственную игру.
Пантограф поезда
Пантограф – это устройство, использующееся для снятия тока с контактной сети. Качество токосъема во многом зависит от конструкции и исполнения токоприемников подвижного состава. Бугельные и штанговые токоприемники оказались несовершенными, поэтому им на смену пришли пантографы.
Устройство пантографа
У пантографных токоприеников имеется подъемный механизм, выполненный в виде шарнирного многозвенника. Для улучшения качества снятия тока могут устанавливаться аэродинамические экраны и гидравлические амортизаторы. Все части токоприемника находятся под напряжением, ток проходит через шарнирные соединения. У шарниров в соединении предусмотрены гибкие медные шунты.
Преимущества по сравнению с другими решениями
Пантограф получил массовое распространение и постепенно вытеснил штанговые и бугельные токоприемники.
Где применяется?
О внешней контактной сети
Ремонт
Работа токоприемников и полозьев осуществляется в трудных условиях. Оборудование не защищено от перепадов температуры, влажности, боковых и продольных колебаний, вибрации и аэродинамических сил. Приемник тока электровоза работает с высокими электрическими нагрузками, которые иногда достигают сотен ампер. При этом даже малейшая поломка может привести к увеличению сопротивления, появлению дуги, а также к пережогу контактного провода.
В связи с этим нужен регулярный профилактический осмотр и ремонт.