Sieć trakcyjna 3 kV DC > Konstrukcje wsporcze, podwieszanie i zygzakowanie sieci

1) Ogólna charakterystyka
Konstrukcje wsporcze to elementy ustroju sieci trakcyjnej, stanowiące podparcie i zamocowania sieci jezdnej. Do konstrukcji wsporczych zalicza się obiekty bezpośrednio przeznaczone do zamontowania sieci czyli np. słupy trakcyjne oraz obiekty, które zasadniczo spełniają inne funkcje, a przy okazji stanowią zamocowanie dla sieci. Tu można wymienić na przykład obiekty inżynierskie takie jak mosty, wiadukty, czy tunele.


Dedykowane konstrukcje wsporcze do podwieszenia sieci jezdnych


Konstrukcja zadaszeń peronowych wykorzystana do podwieszenia sieci jezdnych


Strop wiaduktu wykorzystany do podwieszenia sieci jezdnych

Rozróżnia się dwa rodzaje konstrukcji wsporczych: indywidulane i grupowe.

a) Konstrukcje wsporcze indywidualne to słupy trakcyjne, do których podwieszana jest jedna sieć jezdna jednego toru. Słupy te mogą być betonowe lub stalowe.
Rozróżnia się słupy żelbetowe (starsze konstrukcje) i strunobetonowe (nowsze konstrukcje). Słupy takie wykonywane są w specjalnych formach, w których umieszczane jest zbrojenie stalowe. Następnie forma i zbrojenie zalewana są betonem. Wadą słupów żelbetowych jest mała odporność na występujące naprężenia, przenoszone na nie z sieci jezdnej. Beton ma skłonność do kruszenia i pękania. W celu poprawy parametrów wytrzymałościowych słupów betonowych wdrożono technologię betonu sprężonego (strunowego). W takim rozwiązaniu, przed zalaniem formy betonem, napręża się pręty zbrojenia, a po zastygnięciu mieszanki zwalnia się ich naciąg. Taki zabieg powoduje wzmocnienie struktury konstrukcji, dzięki naprężonym prętom zbrojeniowym (struny). Analogicznie produkowane są podkłady torowe. Należy zauważyć, że słupy w sieciach trakcyjnych przejmują znacznie większe obciążenia niż np. klasyczne słupy sieci energetycznych. Najnowocześniejszymi rozwiązaniami w zakresie słupów strunobetonowych, są słupy o przekroju okrągłym wykonywane w technologii wirowanego betonu (ETG).
Starsze słupy betonowe mają przekrój dwuteownika natomiast te nowsze mają przekrój prostokątny lub okrągły. Ich konstrukcja jest zbieżna w kierunku od dołu do góry.
Słupy metalowe wykonywane są jako kratowe z profili ceowych lub w formie dwuteowników szerokostopowych. Te pierwsze składają się z dwóch pionowych ceowników połączonych ze sobą poprzez skratowanie wewnętrzne lub poziome płaskowniki. 

   
Słup trakcyjny betonowy o przekroju dwuteownika

 
Słupy trakcyjne betonowe o przekroju prostokąta


   
Słup trakcyjny stalowy o skratowaniu bezprzekątniowym

    
Słupy trakcyjne stalowe ze skratowaniem przekątniowym płaskownikowym (1) i prętowym (2 i 3)


   
Słup trakcyjny stalowy dwuteowy szerokostopowy


b) Konstrukcje wsporcze grupowe stosowane są w przypadku podwieszania sieci jezdnych kilku torów z reguły do siebie równoległych w szczególności w sytuacji, gdy międzytorza uniemożliwiają poprzez swój mały rozmiar ustawienia indywidualnych konstrukcji wsporczych.
Do zawieszeń grupowych zaliczamy konstrukcje wysięgnikowe, konstrukcje bramkowe oraz zawieszenia poprzeczne. Konstrukcje te składają się z profili kątowych łączonych skratowaniem, tworząc ustrój nośny w postaci słupów pionowych i dźwigarów poziomych

- Konstrukcje wysięgnikowe

    
Konstrukcje wysięgnikowe na dwa tory

   
Konstrukcje kratowe słupów nośnych

Konstrukcja wysięgnikowa składa się z metalowego słupa (przestrzenny ze skratowaniem przekątniowym), na którym spoczywa metalowy wysięgnik (również skratowany) . Do wysięgnika instaluje się pionowe wsporniki. Do wsporników mocuje się za pośrednictwem izolatorów wysięgniki sieci jezdnych. Konstrukcje wysięgnikowe stosuje się często przy rozjazdach oraz w miejscach, gdzie nie ma możliwości indywidualnego podwieszenia sieci jezdnych.

W przypadku, gdy jeden tor zostaje zlikwidowany lub, gdy nie ma możliwości postawienia słupa z wysięgnikiem w odpowiedniej odległości od osi toru (np. na peronie), to do podwieszenia sieci stosuje się powyższą konstrukcję z jednym wysięgnikiem.

 
Konstrukcja wysięgnikowa na dwa tory z podwieszeniem jednej sieci

Rozwinięciem tej konstrukcji są konstrukcje wysięgnikowe z jednym słupem nośnym od którego na odpowiedniej wysokości odchodzą dźwigary poprzeczne. Do dźwigarów podwieszane są sieci nawet czterech torów.

   
Konstrukcja wysięgnikowa z dwustronnym wysięgiem na 3 tory



- Konstrukcje bramkowe
Pozioma część bramki to stalowy dźwigar wykonany z profili kątownikowych ze skratowaniem przekątniowym. Przymocowuje się do niego wsporniki, do których zaczepione są na izolatorach wysięgniki sieci jezdnych. Dźwigar natomiast spoczywa na słupach bramki, które w większości przypadków wykonane są z profili ceowych ze skratowaniem.

   
Konstrukcje bramkowe


Konstrukcja bramkowa podczas budowy


 
Słupy konstrukcji bramkowej (profile ceowe ze skratowaniem)

   
Połączenie słupa z dźwigarem poziomym

   
Dźwigary poziome z pionowymi wspornikami mocującymi wysięgniki zawieszenia sieci jezdnych

Wysięgniki sieci jezdnych, oprócz mocowania do wsporników, moga być również mocowane do słupów bramki.
W sytuacji gdy występują tylko dwa słupy (na krańcach) to wtedy bramkę nazywa się jednoprzęsłową. Mogą występować również pośrednie słupy bramki i wtedy taką bramkę nazawywa się wieloprzęsłową.


Słup pośredni konstrukcji bramkowej

Innym przykładem konstrukcji bramkowej jest rozpięcie pomiędzy wspornikami dźwigara liny ustalającej, która jest odpowiednikiem wysięgów pomocniczych wysięgników. Do liny tej przymocowuje się odpowiednio ramiona odciągowe, które ustalają prawidłowy przebieg przewodu jezdnego w stosunku do osi toru.
Lina ustalająca jest podwieszana do dźwigara z pośrednictwem krótkich lin, które są odpowiednikami wsporników wysięgników.

   
Konstrukcja bramkowa z elastycznym zawieszeniem ustalającym



- Zawieszenie poprzeczne
Zawieszenie poprzeczne realizowane jest poprzez prostopadłe w stosunku do osi torów rozwieszenie pomiędzy słupami krańcowymi lin nośnych i ustalających zawieszenia poprzecznego, do których odpowiednio podwiesza się sieci jezdne.
Zawieszenia poprzeczne występują na PKP PLK niezmiernie rzadko. Ich funkcja jest analogiczna do konstrukcji bramkowych, jednak rozmiarem mogą być od nich o wiele większe i tym samym obejmować większą ilość torów. Ten typ zawieszenia grupowego wymaga usytuowania na krańcach o wiele solidniejszych słupów zbliżonych budową do słupów energetycznych. Pomiędzy nimi są, jak już było wspomniane, rozwieszone liny zawieszenia poprzecznego. Zawieszenia poprzeczne mogą być jednoprzęsłowe - liny zawieszenia poprzecznego są w takiej sytuacji rozwieszone tylko między dwoma słupami krańcowymi. Mogą występować również zawieszenia poprzeczne wieloprzęsłowe, w których oprócz słupów krańcowych występują również słupy pośrednie.

 
Zawieszenie poprzeczne jednoprzęsłowe (opis na powiększeniu)

 
Zawieszenia poprzeczne wieloprzęsłowe (opis na powiększeniu) 

 
Izolatory sekcjonowania podłużnego

 
Sprężyny naciągające zawieszenia poprzecznego

Do zawieszenia grupowego zalicza się również tzw. układ parasolowy, czyli indywidualną konsntrukcję wsporczą(słup), z dwoma wysięgnikami w lustrzanym odbiciu.

 
Zawieszenia parasolowe

Konstrukcje wsporcze montowane są do podłoża poprzez fundamenty. Najstarszym rozwiązaniem fundamentów betonowych było ich wykonywanie, na miejscu podczas montażu słupa poprzez tzw. metodę mokrą (wylewanie betonu do formy umieszczonej w ziemi). W wykonanym otworze gruntowym pozycjonowano słup, a następnie zalewano formę betonem. To rozwiązanie czasochłonne i nieekonomiczne. Nowszym sposobem fundamentowania jest zastosowanie fundamentów prefabrykowanych, czyli elementów betonowych, które wykonane są w wytwórni i dostarczane jako gotowe na miejsce budowy. Prefabrykaty takie mają w sobie otwór odpowiedni dla konkretnego przekroju słupa. Prefabrykat taki osadza się w ziemnym wykopie fundamentowym, a po zasypaniu i ubiciu ziemią możliwe jest osadzenie słupa w otworze prefabrykatu. Słup ustawia się w otworze, pozycjonuje i klinuje we właściwej pozycji, a następnie przestrzeń między otworem prefabrykatu, a słupem, zalewa się betonem. Po zastygnięciu betonu wykonuje się głowicę fundamentową - tzw. pryzmę czyli nadlew betonowy powyżej fundamentu, który zabezpiecza słup przed korozją. 

   
Przykładowe fundamenty prefabrykowane - prefabrykat (1) i widoczna głowica betonowa na prefabrykacie (2 i 3)

Najnowocześniejszymi fundamentami są prefabrykowane fundamenty palowe, które osadza się w gruncie poprzez ich wbijanie tzw. palownicą. Pale fundamentowe posiadają w swojej konstrukcji śruby (szpilki), do których poprzez tuleje izolacyjne przykręca się słupy, zapewniając jednocześnie ich izolacje od fundamentu (zobacz dalej opis uszynień grupowych). To zdecydowanie najszybsza metoda fundamentowania.

 
Słupy przykręcone do fundamentów palowych - 1 - słup indywidualny, 2 - konstrukcja bramkowa

 
Fundamenty palowe z widocznymi szpilkami

 
Połączenia śrubowe słupów z fundamentami palowymi (opis na 2 powiększeniu)

Powyżej wskazane fundamenty palowe stosowane są również do montażu odciągów dla słupów kotwowych, czy też  np. ekranów akustycznych przy liniach kolejowych, jak również innych obiektów nietrakcyjnych.


Słup ze starego typu fundamentem (wylewanym na mejescu) i obok nowy na fundamencie palowym

W przypadku zawieszeń poprzecznych do osadzania podpór stosowane mogą być fundamenty specjalnego typu - tzw. fundamenty czterostopowe. Spowodowane jest to wielkością słupów nośnych, które są podobne do tych stosowanych w przesyłowych sieciach energetycznych wysokiego napięcia.

W sytuacji gdy konstrukcje wsporcze pełnią rolę kotwową i stosowane są w nich odciągi, konieczne jest wykonanie odpowiednich fundamentów dla tych odciągów w celu właściwego zakotwienia ich w gruncie.


Słup kotwowy z dwoma odciągami prętowymi jednostronnymi


Odciągi prętowe przy konstrukcjach wysięgnikowych i bramkowych

 
Odciągi prętowe dwustronne - konstrukcja bramkowa z kotwieniem środkowym (1) i słup kotwowy (2)


Mocowanie odciągu prętowego do konstrukcji słupa

   
Przykładowe fundamenty i głowice fundamentów odciągów (fot. 1 - fundament palowy)

 
Fundament odciągu prefabrykowany 

 
Wspólny fundament dla słupa kotwowego i odciągu sztywnego (ława fundamentowa);
przed słupem w głowicy fundamentu widać studzienkę o przekroju okrągłym dla ruchu ciężarów kotwienia


Rama stalowa łącząca słup z odciągiem prętowym

Słupy trakcyjne, które będą pełnić rolę kotwowych odpowiednio przechyla się w przeciwnym kierunku niż kotwienie, w celu zapewnienia właściwej wytrzymałości i geometrii po zamontowaniu sieci. Dzięki takiemu rozwiązaniu zamocowanie do konstrukcji słupa kotwienia spowoduje jego naprężenie i wypionowanie w związku z zadziałaniem sił podłużnych naciągu sieci. Gdyby taki słup był osadzony pionowo, to po zamontowaniu do niego końca sieci, w wyniku generowanej przez nią siły, mógłby się pochylać zgodnie z kierunkiem działania tej siły.


Przechylenie słupa kotwoego podczas wykonywania fundamentu i jego pozycja po zamontowaniu końca sieci jezdnej

2) Uszynienie
Wszystkie konstrukcje wsporcze (zarówno żelbetowe jak i metalowe), sygnalizatory i inne urządzenia, obiekty znajdujące się przy torach są uszynione.
Uszynienie - czyli celowe połączenie z szynami toru (siecią powrotną) jest zabezpieczeniem na wypadek przebicia izolatorów wsporczych/odciągowych (między konstrukcją wsporczą, a wysięgnikiem) jak również na wypadek zetknięcia się sieci jezdnej z urządzeniami znajdującymi się przy torach na skutek oberwania się sieci. W takich przypadkach nastąpi bezpośrednie zwarcie w sieci trakcyjnej - popłynie duży prąd zwarciowy, który spowoduje zadziałanie zabezpieczeń w podstacji trakcyjnej, a tym samym wyłączenie napięcia w sieci.
Rozróżnia się uszynienia indywidualne i grupowe.

- Uszynienia indywidualne


Schemat uszynienia indywidualnego (tu: słup betonowy)

 
Przewód uszynienia biegnący po słupie betonowym i zaczepy mocujące go do wsporników wysięgnika

   
Przewód uszynienia połączony z szyną

Na torach stacyjnych / postojowych dla zwiększenia bezpieczeństwa ludzi stosuje się podwójne uszynienie konstrukcji wsporczych.

   
Podwójne uszynienie

Jak było napisane wcześniej, uszynienie dotyczy nie tylko konstrukcji wsporczych lecz również znajdujących się przy trasie kolejowej (w strefie oddziaływania sieci trakcyjnej) obiektów (sygnalizatory, obiekty inżynieryjne, wiaty, itp.)


Uszynienie semafora SBL

Przy uszynieniu obiektów inżynierskich (np. wiaduktów) nie może zostać zastosowane bezpośrednie uszynienie, to znaczy wiadukty nie mogą być połączone bezpośrednio za pomocą przewodów uszyniających z szynami. Jest to spowodowane faktem, że bezpośrednie uszynienie omawianych obiektów, które cechuje dość duża oporność elektryczna, spowodowałoby uziemienie szyn i w rezultacie doprowadziłoby do powstania prądów błądzących, które są bardzo szkodliwe dla konstrukcji metalowych - np. przyspieszają korozję. Powyższa reguła dotyczy zarówno wiaduktów metalowych, jak i żelbetowych - występuje w nich metalowe zbrojenie.
Rozwiązaniem umożliwiającym właściwe uszynienie, a zarazem odizolowanie wiaduktów od szyn są iskierniki niskonapięciowe (starsze rozwiązanie) lub omówione w dalszej części (patrz opis uszynienia grupowego) ograniczniki niskonapięciowe (nowoczesne rozwiązanie). Zasada działania iskierników polega na tym, że w momencie prawidłowej izolacji elektrycznej sieci trakcyjnej iskierniki izolują wiadukt od torów. Elementem izolującym iskiernika jest płytka izolacyjna (mikowa), która w momencie gdy napięcie przedostanie się na wiadukt zostaje przepalona i następuje bezpośrednie połączenie konstrukcji wiaduktu z szynami. Popłynie w związku z tym duży prąd zwarciowy międzybiegunowy natychmiastowo wyzwalający zadziałanie wyłączników szybkich w podstacji trakcyjnej / kabinie sekcyjnej.
Płytka izolacyjna zostaje przepalona, gdy napięcie przekroczy wartość ok. 100 V.

   
Uszynienie wiaduktu z iskiernikiem

   
Iskiernik niskonapięciowy uszynienia wiaduktu


Iskiernik niskonapięciowy na konstrukcji wiaty peronowej


- Uszynienia grupowe
Obecnie powszechnie stosuje się układ uszynienia grupowego poprzez połączenie kilku-kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu konstrukcji wsporczych przewodem, a następnie doprowadzenie przewodu do szyn. Przewód uszynienia grupowego może być poprowadzony napowietrznie po konstrukcjach wsporczych lub może przebiegać w gruncie. W uszynieniu grupowym kolejne konstrukcje wsporcze połączone przewodem uszyniającym muszą być odizolowane od fundamentów i doziemione (przy uszynieniu indywidualnym izolacji i doziemienia nie można stosować.). W omawianym typie uszynienia, w przewód uszynienia grupowego biegnący do szyn musi zostać wpięty ogranicznik niskonapięciowy. Dzięki niemu w stanie zasadniczym zasilania szyny nie są połączone z ziemią przez uziomy zamontowane na konstrukcjach wsporczych. W przypadku wystąpienia zwarcia doziemnego np. na skutek zerwania sieci, następuje zadziałanie ogranicznika, który zmieia zwarcie doziemne na zwarcie międzybiegunowe (sieć jezdna / szyny toru), powodując właściwe zadziałanie zabezpieczeń rozłączających zasilanie w podstacji trakcyjnej / kabinie sekcyjnej.
Długość odcinka uszynienia grupowego może wynosić nawet 3000 metrów.

Schemat uszynienia grupowego (słupy stalowe)
A - ogranicznik niskonapięciowy
x - lina uszynienia grupowego
y - kabel uszyniający
z - uziom
is - izolacja słupa od fundamentu

   
Przewody uszynień grupowych


Uchwyt do przelotowego prowadzenia liny uszynienia grupowego


Słup końcowy uszynienia grupowego z ogranicznikiem przepięć (opis na powiększeniu)

 
Ograniczniki niskonapięciowe TZD-2NR (zwierniki) na konstrukcji wiaduktu (1) i słupie trakcyjnym (2)


Film o zasadzie działania ograniczników niskopanpięciowych w układach uszynień


Płaskownik doziemienia (uziom) konstrukcji wsporczej




3) Podwieszanie sieci jezdnych do konstrukcji wsporczych

Sieci jezdne podwieszane są do konstrukcji wsporczych poprzez wysięgniki.

a) Wysięgniki i podwieszanie sieci skompensowanej i nieskompensowanej
Sieć jezdna łańcuchowa skompensowana i nieskompensowana podwieszana jest do konstrukcji wsporczych za pomocą obrotowych wysięgników.
Wysięgniki przymocowywane są do konstrukcji wsporczych przegubowo, co umożliwia sieci jezdnej podłużne przesuwy pod wpływem zmiany temperatur.


Podatność wysięgnika pod wpływem wzdłużnych przesuwów sieci jezdnej


W starszych sieciach trakcyjnych powszechnie stosowane są wysięgniki teownikowe. W takim rozwiązaniu dla podwieszenia sieci łańcuchowych ukośniki wykonane są z profili teowych odpowiednio spawanych. Wysięgi pomocnicze stanowią stalowe rury. Odciągi wykonane są w zależności od rozwiązania (zobacz dalej) ze stalowych drutów lub profili (teowych, ceowych lub kątowych). Wieszaki wysięgu pomocniczego to najczęściej linki stalowe (w niektórych przypadkach rurowe profile stalowe).
Ze względu na konieczność odizolowania sieci jezdnej od konstrukcji wsporczych, pomiędzy wysięgniki, a słupy, montuje się izolatory.

Schemat wysięgnika stalowego teownikowego
A - ukośnik
B - wysięg pomocniczy
C - wieszak wysięgu pomocniczego
D - odciąg ukośnika
x - izolator wsporczy
y - izolator odciągu


Wysięgnik teownikowy

W nowobudowanych i modernizowanych sieciach powszechnie stosuje się nowoczesne, modułowe wysięgniki rurowe.


Schemat wysięgnika stalowego rurowego
A - ukośnik
B - wysięg pomocniczy
C - wieszak wysięgu pomocniczego
D - odciąg ukośnika
x - izolator wsporczy
y - izolator odciągu

 
Wysięgnik rurowy 

   
Przeguby ukośników i izolatory wsporcze


Izolator odciągu ukośnika

Wysięgniki  mogą być przechylne lub nieprzechylne. Rodzaj wysięgnika zależy od typu zastosowanego odciągu ukośnika.
- Wysięgniki przechylne, czyli te z niesztywnym odciągiem ukośnika stosuje się na odcinkach prostych. Na tych odcinkach sieć prowadzona jest w układzie zygzakowym (zobacz dalej opis zygzakowania), a standardowe wysięgniki z odciągami ukośników w formie linek / prętów, zapewniają właściwą elastyczność ustroju sieci.

- Wysięgniki nieprzechylne, czyli te ze sztywnym odciągiem ukośnika (ew. wysięgu pomocniczego), stosuje się między innymi na łukach i w przęsłach naprężania (na słupach krzyżowych i krzyżowo-kotwowych). Zobacz opis kotwienia i naprężania sieci - tutaj.
W powyżej wymienionych miejscach lina nośna sieci łuku zewnętrznego, lub w przypadku przęsła naprężania ta, która biegnie w kierunku kotwienia, wywiera się poprzeczną, w kierunku konstrukcji wsporczej (słupa). Zastosowanie sztywnego odciągu ukośnika / wysięgu, powoduje, że na skutek działania tej siły ukośnik / wysięg nie może się podnieść (odchylić do góry), dzięki czemu sieć jezdna zawieszona jest na właściwej wysokości, odpowiednio względem osi toru oraz utrzymane jest jej właściwe naprężenie. Poniższy schemat ilustruje powód konieczności stosowania wysięgników nieprzechylnych w opisanych wyżej miejscach.


Wysięgniki: A - przechylne, B - nieprzechylne
x - niesztywny odciąg ukośnika
y - sztywny odciąg ukośnika
Strzałki wskazują kierunek naporu sieci jezdnej wynikający, z kierunku jej biegu

 
Wysięgnik przechylne na łuku zewnętrznym (1) i prostej (2)


 

 
Wysięgnik nieprzechylny na łuku wewnętrznym (1) oraz w przęśle naprężania (2)


Wysięgniki: przechylny i nieprzechylny na łuku (opis na powiększeniu)


Wysięgnik nieprzechylny na prostej z powodu zastosowania kotwienia środkowego


Wysięgniki o dużym wymiarze - zastosowany sztywny odciąg dla zwiększenia nośności

W przypadku zastosowania sztywnego odciągu ukośnika (wysięgnik nieprzechylny) zamiast izolatora odciągu stosuje się izolator wsporczy z przegubem.

 
Izolator wsporczy ukośnika i odciągu

 

Liny nośne w wysięgnikach teownikowych przytwierdzane są do części poziomej ukośnika za pomocą zaczepu w kształcie litery "U". W wysięgnikach rurowych natomiast liny nośne przytwierdza się pod ukośnikiem specjalnym uchwytem przelotowym.

   
Mocowanie liny nośnej do wysięgnika teownikowego

 
Mocowanie liny nośnej do wysięgnika rurowego


Przewody jezdne w sieci łańcuchowej podwieszone są do lin nośnych poprzez wieszaki. W związku z tym, w typowych przęsłach przelotowych przewody jezdne są przymocowane do wysięgów pomocniczych wysięgników za pomocą ramion odciągowych zakończonych uchwytami zaciskowymi przewodów jezdnych. Uchwyty zaciska się w rowkach przewodu jezdnego. Ramiona odciągowe służą do ustalenia położenia przewodu jezdnego w stosunku do osi toru (zygzakowanie) - nie pełnią funkcji podtrzymującej, a jedynie bardzo ważną rolę kierunkującą - przyciąganie / odciąganie przewodu jezdnego względem słupa (zobacz dalej opis zygzakowania sieci jezdnej). Obciążenia pionowe od przewodu jezdnego przenoszą wieszaki, a w efekcie lina nośna. Ramiona odciągowe są mocowane do wysięgu pomocniczego przegubowo, przez co mają zapewnioną podatność (elastyczność), która umożliwia unoszenie przewodu jezdnego pod wpływem docisku ślizgacza odbieraka prądu, przy jednoczesnym zapewnieniu prawidłowego położenia przewodu jezdnego względem osi toru.

 
Przykładowy montaż ramienia odciągowego do wysięgnika pomocniczego - połączenie śrubowe

 
Nowoczesny montaż ramion odciągowych bezśrubowy - zaczep hakowy (opis na powiększeniu)


Uchwyt zaciskowy przewodu jezdnego

   
Ramiona odciągowe do stosowania na łukach

Powyższy kształt ramion jest wymuszony pozycją ślizgacza odbieraka prądu względem ramion odciągowych podczas jazdy po łuku i zastosowanej przechyłce toru.

   
Ramiona odciągowe dla odcinka prostego

    
Ramiona odciągowe uniwersalne poprawiające i ujednolicające obciążenie przewodu trakcyjnego

 
W przypadku, gdy przewody jezdne muszą być podwieszone do wysięgu pomocniczego na sztywno (np. w przęsłach naprężania, gdy przewody kończącej się sieci biegną do kotwienia i muszą być sztywno podtrzymane na odpowiedniej wysokości), to stosuje się uchwyty stałe.

 
Podwieszenie stałe przewodów jezdnych na słupach krzyżowych przęsła naprężania

Ze względu na różne uwarunkowania dotyczące lokalizacji konstrukcji wsporczych względem torów można spotkać układy z wysięgnikami o odmiennych mocowaniach i ukształtowaniu. Poniżej przykładowe takie wysięgniki. Poniższy montaż wysięgników na konsolach stosuje się np w celu wydłużenia zasięgu wysięgnika, gdy jego konstrukcja wsporcza musi być umieszczona w większej odległości od toru niż przy klasycznym układzie. Drugim powodem stosowania konsol może być zwiększenie odległości pomiędzy izolatorami sekcjonowania poprzecznego, co pozwala na przykład, na prowadzenie prac przy jednej sieci, bez konieczności wyłączania zasilania sieci sąsiedniego toru.

   
Wysięgniki montowane do słupów przez tzw. konsole (wydłużenie wysięgników)

 
Wysięgnik o większych gabarytach ze względu na lokalizację słupa w peronie stacji (1) oraz o zmniejszonej wysokości konstrukcyjnej sieci (2)

W dalszej części omówione są rozwiązania związane z profilowaniem sieci, a więc jej podwieszaniem na różnej wysokości konstrukcyjnej i zastosowaniu zmiennej wysokości konstrukcyjnej oraz konfiguracje wysięgników w obszarze krzyżowań sieci.

b) Wysięgniki i podwieszanie sieci półskompensowanej:
W przypadku podwieszania sieci łańcuchowej półskompensowanej, czyli takiej, w której naprężaniu podlega tylko przewód jezdny stosuje się wysięgniki nieobrotowe.


Wysięgnik sieci półskompensowanej
A - ukośnik
B - wysięg pomocniczy
C - wieszaki wysięgu pomocniczego
D - odciąg sztywny ukośnika
x - izolator wsporczy wysięgu pomocniczego
y - izolator zawieszenia liny nośnej i wieszaków

W tym rodzaju sieci lina nośna jest mocowana również do ukośnika, ale ukośnik wraz z jego odciągiem są montowane na sztywno do słupa (bez podatności - obrotowości).
Wysięg pomocniczy, do którego za pomocą ramion przegubowych podwiesza się przewód jezdny jest natomiast mocowany przegubowo do słupa, a nie do ukośnika.
W wysięgnikach sieci półskompensowanej izolatory wsporcze są mocowane na przegubie łączenia słupa z wysięgiem pomocniczym.
Przez sztywne zamocowanie ukośnika i odciągu ukośnika do słupa bez izolatorów, konieczne jest zastosowanie izolatorów w uchwytach mocujących linę nośną do ukośnika i wieszak wysięgu pomocniczego do ukośnika.

   
Wysięgnik sieci półskompensowanej (1) i wysięgnik słupa krzyżowego przęsła naprężania

   
Wysięgnik sieci półskompensowanej i skompensowanej

Przewód jezdny podwieszany jest do wysięgu pomocniczego za pomocą ramion odciągowych, analogicznie jak w przypadku wysięgników obrotowych.

c) Profilowanie sieci
Jeżeli konieczne jest obniżenie wysokości zawieszenia sieci jezdnej na przykład w sytuacji, gdy sieć przechodzi pod obiektami inżynierskimi, takimi jak wiadukty, stosuje się specjalne wysięgniki umożliwiające niższe zawieszenie sieci. Obniżanie wysokości zawieszenia wiąże się ze zmniejszaniem wysokości konstrukcyjnej sieci.

Wysokość konstrukcyjna sieci - odległość pomiędzy liną nośną, a przewodami jezdnymi

Obniżanie poziomu zawieszenie sieci jezdnej musi następować zgodnie z rygorami, tak by nie została zachwiana prawidłowa współpraca odbieraka prądu na skutek zbyt gwałtownego opadania lub unoszenia się przewodów jezdnych.
Zgodnie z przyjętymi zasadami pochylenie przewodów jezdnych na trasach gdzie prędkość jazdy pociągów nie przekracza 40 km/h może dochodzić do 10 promili w stosunku do płaszczyzny toru. Na szlakach gdzie prędkości dochodzą do 100 km/h dopuszczalne pochylenie przewodów jezdnych może wynieść maksymalnie 5 promili. Przy prędkościach do 160 km/h pochylenie nie może przekroczyć 3 promili. Na trasach kolejowych przystosowanych do prędkości większych niż 160 km/h stosuje się pochylenie nie większe niż 1,5 promila.

   
Wysięgniki o normalnej wysokości konstrukcyjnej

   
Wysięgniki o zmniejszonej wysokości konstrukcyjnej


Wysięgnik o bardzo małej wysokości konstrukcyjnej


Wysięgnik o bardzo małej wysokości konstrukcyjnej przymocowany do stropu wiaduktu

   
Gdy sieć przechodzi pod niskimi obiektami, a nie jest konieczne jej podwieszenie do nich, to stosuje się tak zwane odbojnice zabezpieczające przed zetknięciem się sieci jezdnej z konstrukcją obiektu.
Rozróżnia się odbojnice elastyczne oraz odbojnice sztywne. Te pierwsze składają się z liny lub pręta rozciągniętego pomiędzy dwoma izolatorami. Izolatory zamontowane są do chronionego obiektu, pod którym przebiega sieć jezdna.
Poniższe fotografie przedstawiają przykładową odbojnicę elastyczną liną. Na linie odbojnicy oraz na linie nośnej zaciśnięte są metalowe osłony w miejscach styku.

     
Odbojnica elastyczna

Odbojnica sztywna składa się z profilu rurowego zamontowanego do izolatora. Rura stanowi oparcie sztywne dla liny nośnej sieci jezdnej. Izolator zamontowany jest do chronionego obiektu


Odbojnica sztywna

4) Prowadzenie sieci na rozjazdach
Zagadnienie sieci na rozjazdach jest bardzo szerokie, ponieważ występuje wiele różnych typów rozjazdów i dla każdego z nich jest wymagane inne prowadzenie sieci jezdnej, a co się z tym wiąże występuje wiele sposobów podwieszeń do konstrukcji wsporczych oraz lokalizacji konstrukcji wsporczych w obszarze rozjazdu. W związku z brakiem możliwości opisania wszystkich przykładów w poniższym opisie skupię się na wybranych i często spotykanych przykładach prowadzenia sieci nad rozjazdami.
Rozjazd to miejsce krzyżowania się torów różnych tras. Dlatego krzyżują się również sieci jezdne. Aby ślizgacz pantografu przechodził z przewodu na przewód bez zakłóceń i bez przerw w zasilaniu stosuje się specjalne elementy poprawiające przejazd odbieraka prądu w miejscu krzyżowania się przewodów jezdnych.


Pojedyncze (1) i podwójne (2) krzyżowanie sieci jezdnych na rozjazdach


    
Pojedyncze krzyżowanie sieci jezdnej (przykładowe podwieszenia)

 
Pojedyncze krzyżowanie sieci jezdnej półskompensowanej

 
Podwójne krzyżowanie sieci jezdnej (przykładowe podwieszenia)


Krzyżowanie z zastosowanymi dwoma wysięgnikami i dodatkowymi wysięgami pomocniczymi


W miejscu krzyżowania się przewodów jezdnych stosuje się specjalne mechaniczne połączenia rozjazdu. Rozwiązanie to ma za zadanie umożliwienie prześlizgu ślizgacza odbieraka prądu z przewodu jezdnego krzyżującego się górą z przewodem jezdnym dolnym, bez ryzyka zahaczenia o ten dolny na skutek uniesienia górnego.


Mechaniczne połączenie rozjazdu sieciowego

Bez zastosowania mechanicznego połączenia krzyżujących się przewodów jezdnych ślizgacz pantografu przesuwający się po przewodzie biegnącym górą pod wpływem docisku do sieci wypiera ten przewód jezdny, podnosząc go do góry. W związku z tym podczas dojazdu do miejsca krzyżowania się przewodów jezdnych ślizgacz zahaczyłby o przewód przechodzący dołem, który w takiej sytuacji nie byłby wypierany.

 
Mechaniczne połączenia rozjazdu sieciowego (1) i złączka zaciskowa podwójna (2)

Mechaniczne połączenie powoduje, że w powyżej opisanej sytuacji unoszą się obydwa przewody, a ślizgacz odbieraka prądu łagodnie przechodzi z jednego przewodu na drugi. Płozy ślizgacza zakończone są tak zwanymi nabieżnikami, które umożliwiają wślizganie się przewodów dochodzących z boku, jak również zabezpieczają przed ewentualnym wpadnięciem przewodu jezdnego pod ślizgacz, co doprowadziłoby do połamania odbieraka prądu i uszkodzenia sieci.

   
Nabieżnik ślizgacza odbieraka prądu

Zobacz opis kolejowych odbieraków prądu - tutaj.

Przyjęto zasadę, że przewody jezdne sieci szlakowej w rozjeździe sieciowym zawsze są tymi dolnymi, natomiast przewody sieci stacyjnej krzyżują się z nimi góra. Jest to spowodowane faktem, że torami szlakowymi jeździ więcej pociągów, które poruszają się większymi prędkościami. Po torach stacyjnych ruch odbywa się rzadziej i z mniejszymi prędkościami.

5) Zygzakowanie sieci

W celu zwiększenia trwałości części ślizgowej odbieraka prądu stosuje się tak zwane zygzakowanie sieci jezdnej, które powoduje mniej więcej równomierne ścieranie się ślizgu pantografu, gdyż przewód jezdny ślizga się na całej długości roboczej płozy ślizgacza.

   
Zygzakowanie sieci jezdnej

Do tego celu słupy trakcyjne ustawiane są na przemian raz z dłuższym wysięgiem pomocniczym i ramieniem odciągającym sieć od słupa a raz z krótszym wysięgiem pomocniczym i ramieniem odciągającym sieć do słupa.


Zygzakowanie na odcinku prostym
strzałki wskazują kierunek odsuwu sieci względem osi toru
a - 0,3 m


Słupy trakcyjne z wysięgnikami w układzie naprzemiennym - krótkie / długie

W analogiczny sposób zygzakowanie prowadzone jest na innych konstrukcjach wsporczych.


Odsuwy przewodów jezdnych od osi toru przy zabiegu zygzakowania w Polsce wynoszą na odcinkach prostych 0,3m a na łukach 0,4m.

 
Ślizgacz z podziałką odsuwu na pomiarowym pantografie (pojazd sieciowy)


Regulacja odsuwów podczas wieszania sieci jezdnej


Ze względu na przebieg zygzakowania liny nośnej w stosunku do przewodów jezdnych rozróżnia się:
a) sieci półskośne - wtedy, gdy lina nośna przebiega równolegle do osi toru (pokrywa się z nim) natomiast zygzakowany jest sam przewód jezdny.
b) sieci pionowe - wtedy, gdy przebieg przewodów jezdnych pokrywa się z przebiegiem liny nośnej,
c) sieci skośne - wtedy, gdy zygzakowane są przewód jezdny z liną nośną lecz w przeciwne strony, czyli gdy przewód jezdny jest odciągany na prawo, to lina nośna jest odciągana w lewo i na odwrót.


Rodzaje zygzakowania
1 - sieć półskośna
2 - sieć pionowa
3 - sieć skośna
- kolor zielony - lina nośna
- kolor brązowy - przewody jezdne

Na łukach zygzakowanie realizuje się samoczynne w związku z zawieszeniem sieci jezdnej na cięciwie łuku osi toru.


Zygzakowanie na łuku (cięciwy)


W przypadku gdy nie ma konieczności podwieszenia sieci jezdnej, a jedynie ustawienie jej prawidłowego przebiegu w stosunku do osi toru, zgodnie z zasadami zygzakowania zamiast wysięgników słupów trakcyjnych stosuje się odciągi sieciowe.
Odciągi moga być pojedyncze (przy małej wysokości konstrukcyjnej sieci) i podwójne (przy normalnej wysokości konstrukcyjnej sieci).

 
Odciąg sieciowe pojedyncze

 
Odciągi sieciowe podwójne


Odciąg przewodu jezdnego

6) Numeracja i kilometraż
Na konstrukcjach wsporczych umieszcza się informacje o kolejnym numerze danej konstrukcji oraz kilometrażu trasy.

       
Numer słupa / kilometraż