Sieć trakcyjna 3 kV DC > Naprężanie i rodzaje kompensacji sieci

1) Przęsła naprężania
Naprężanie sieci jezdnej jest konieczne z powodu jej pracy pod wpływem temperatur, gdyż wykonana jest z miedzi (metalu). Zgodnie z zasadami fizyki przy niskiej temperaturze przewody / liny się kurczą, a przy wysokiej rozszerzają. Dlatego sieć jezdna podzielona jest na odcinki naprężania zakończone przęsłami naprężania, czyli miejscami kotwienia, gdzie kończy się jeden odcinek i zaczyna drugi poprzez mijanie z tym pierwszym. Końce odcinków sieci jezdnych zakończone są kotwieniami. Rozróżnia się kotwienia z zastosowaniem urządzeń naprężających automatycznych (np. ciężarowe lub sprężynowe) lub kotwienia stałe - opis w dalszej części niniejszego opisu.
Poniżej schemat podziału fragmentu trasy kolejowej na odcinki naprężania sieci. Ze względu na przewody jezdne produkowane w długościach 1500 mm, taka jest też długość typowych odcinków naprężania. W zależności od układu torowego oczywiście odcinki te mogą być krótsze, a sam układ przęseł naprężania zróżnicowany (np. w miejscach krzyżowań, odgałęzień torów itp.)
Pod względem elektrycznego połączenia sieci jezdnych w przęśle naprężania, rozróżnia się przęsła zwarte, czyli z zastosowaniem kablowego mostka elektrycznego, któy przenosi napięcie z sieci kończącej się na sieć rozpoczynającą się lub izolowane przęsła naprężania, w których zasilanie sąsiednich odcinków sieci może być zwarte przez odłącznik sekcyjny - zobacz opis - tutaj.

Schemat przykładowych odcinków i przęseł naprężana na liniach kolejowych jedno i wielotorowych
do - długość odcinka naprężania
k - miejsca kotwień sieci jezdnych
x - przęsło naprężania
A - zwarte przęsło naprężania ze stałym mostkiem elektrycznym
B - izolowane przęsło naprężania z odłącznikiem sekcyjnym

 
Zwarte przęsło naprężania - ze stałym mostkiem elektrycznym


Izolowane przęsło naprężania (z odłącznikiem sekcyjnym)


W zależności od zastosowanego typu sieci, prędkości do jakiej sieć jest dostoswana, rodzaju zastosowanych konstrukcji wsporczych do podwieszenia sieci rozróżnia się różne konfiguracje przęseł naprężania. W skład przęseł naprężania wchodzą konstrukcje wsporcze pełniące role:
- kotwową, czyli do kotwienia danego odcinka sieci,
- krzyżową, czyli zapewniającą właściwe krzyżowanie się sąsiednich sieci.
W rozbudowanych układach spotkać można również konstrukcie wsporcze krzyżowo-kotwowe, czyli łączące w sobie powyżej opisane zadania. 

Najbardziej popularnym rozwiązaniem stosowanym na polskich sieciach kolejowych są przęsła naprężania z czterema konstrukcjami wsporczymi (tzw. czterosłupowe) - dwa słupy kotwowe oraz dwa słupy krzyżowe. Oczywiście przęsła naprężania, a więc i kotwienia, występują również w układach podwieszania sieci do innych konstrukcji wsporczych niż typowe słupy trakcyjne - czyli np. konstrukcje bramkowe, wysięgnikowe na kilka torów itp. Układ prowadzenia przewodów i lin nośnych jest jednak analogiczny jak w typowym przęśle słupowym.

a) Przęsła naprężania czterosłupowe (występuje na większości szlaków kolejowych):

Schemat typowego przęsła naprężania (czterosłupowe)
A - słupy kotwowe
B - słupy krzyżowe
pn - przęsło naprężania
bw - bieżnia wspólna
x - kotwienia sieci jezdnych (tu z naprężaczami ciężarowymi)




Przęsła naprężania czterosłupowe na linii dwutorowej

 
Przęsło naprężania (opis na 1 powiększeniu)

 
Słupy krzyżowe - do wysięgników podwieszone sieci rozpoczynającego i kończącego się odcinka

Ślizgacz odbieraka prądu będąc na wysokości słupa krzyżowego ślizga się po przewodzie jezdnym (przewodach jezdnych) kończącego się odcinka sieci jezdnej i nie ma kontaktu z odcinkiem sieci rozpoczynającego się odcinka (podwieszonego do słupa krzyżowego). Dalszy przejazd pojazdu trakcyjnego wzdłuż przęsła naprężania sprawia, że ślizgacz odbieraka w pewnym momencie dotyka przewodu jezdnego (przewodów jezdnych) sieci rozpoczynającego się odcinka naprężania, który na omawianym wcześniej słupie krzyżowym, był do niego podwieszony, a tym samym poderwany w stosunku do przewodu jezdnego (przewodów jezdnych) kończącego się odcinka.
Odcinek przęsła naprężania, w którym ślizgacz dotyka przewodów jezdnych obydwu sieci (kończącego i rozpoczynającego się odcinka) nazywa się bieżnią wspólną. Tam następuje przejście ślizgacza odbieraka prądu z przewodu jezdnego (przewodów jezdnych) kończącego się odcinka na przewód jezdny (przewody jezdne) rozpoczynającego się odcinka naprężania.
Przesuwający się dalej ślizgacz w pewnym momencie traci kontakt z przewodem jezdnym (przewodami jezdnymi) kończącego się odcinka sieci, które unoszą się i są podwieszone do drugiego słupa krzyżowego skąd już biegną do kotwienia.

Nie da się określić dokładnej długości bieżni wspólnej, gdyż dla każdego przęsła jest to odcinek różnej długości. Powodem tego są ruchy termiczne sieci, sytuacja terenowa, niedokładność montażu podwieszeń, a co najważniejsze, zmienność długości tego odcinka podczas przesuwu ślizgacza pantografu na skutek unoszenia przewodów jezdnych pod wpływem jego docisku.


Bieżnia wspólna podczas swobodnego zwisu i przesuwu pślizgacza odbieraka prądu


   
Krzyżowanie sieci jezdnych (bieżnia wspólna)




b) Skrócone przęsła naprężania czterosłupowe
Skrócone przęsła naprężania stosuje się w sytuacji gdy warunki terenowe uniemożliwiają zastosowania typowego przęsła naprężania (jest bardzo rzadko stosowane).
W omawianym typie przęseł naprężania skrócony zostaje odcinek pionowego krzyżowania się przewodów, a ściśle mówiąc przewody jezdne obydwu sieci pomiędzy zbliżonymi do siebie słupami krzyżowymi przebiegają na jednakowym poziomie tworząc w ten sposób bieżnie wspólną.


Schemat skróconego przęsła naprężania
A - słupy kotwowe
B - słupy krzyżowe
spn -skrócone przęsło naprężania
bw - bieżnia wspólna


Nagłe nachodzenie ślizgacza odbieraka prądu (docisk do przewodów) na odcinek przewodu jezdnego (przewodów jezdnych) dochodzących od kotwienia z powodu braku możliwości zastosowania opadania przewodów jezdnych zanim nastąpi bieżnia wspólna wymusza ograniczenie prędkości przejazdu pojazdów trakcyjnych pod skróconymi przęsłami naprężania do 75 km/h.

   
Skrócone przęsło naprężania (izolowane - z odłącznikiem sekcyjnym)

W skróconych przęsłach naprężania do regulacji biegu przewodów w płaszczyźnie poziomej mogą być stosowane specjalne ramiona odciągowe, które dodatkowo umożliwiają separację elektryczną sieci jezdnych odcinków naprężania.



 
Specjalne ramiona odciągowe na słupie krzyżowym skróconego przęsła naprężania
A - ramiona odciągowe o specjalnym kształcie
B - wieszaki ustalające ramion



c) Przęsła naprężania sześciosłupowe
Sześciosłupowe przęsła naprężania stosuje się przy sieciach jezdnych dla prędkości powyżej 120 km/h i złożonych z dwóch lin nośnych i dwóch przewodów jezdnych.
Najnowocześniejszym rozwiązaniem przęseł 6-słupowych jest zastosowanie dwóch słupów kotwoych i 4 słupów krzyżowych.


Schemat przęsła naprężania sześciosłupowego (2 kotwowe+ 4 krzyżowe)
A - słupy kotwowe
B - słupy krzyżowe
x - kotwienia: 2 x przewód jezdny, 2 x lina nośna
pn - przęsło naprężania
bw - wydłużona bieżnia wspólna

Rozmieszczenie słupów krzyżowych po 2 blisko siebie (2 pary) powoduje wydłużenie bieżni wspólnej odcinka kończącego i się i rozpoczynającego się w wyniku czego ślizgacz odbieraka prądu bardzo łagodnie przechodzi z jednego odcinka na drugi. Takie rozwiązanie znacząco wpływa na poprawę eksploatacyjną sieci i pantografów przy większych prędkościach. Jeden słup krzyżowy danej pary podtrzymuje sieć jezdną odcinka biegnącego ku lub od kotwienia, a drugi sieć jezdną odcinka przelotowego. We wcześniej omówionych przęsłach 4 słupowych odcinek sieci przelotowy jest podwieszany dopiero do wysięgnika słupa kotwowego.
Jedną z ważniejszych korzyści przęseł sześciosłupowych jest ograniczenie do minimum pociągania przez odbieraki padu łuków elektrycznych przy zmianie sieci.

 
Przęsło sześciosłupowe - słupy krzyżowe (1) i słup kotwowy (2) - opis na 1 powiększeniu

Na słupach kotwowych kotwione są za pośrednictwem niezależnych urządzeń naprężających para przewodów jezdnych i para lin nośnych. (opis w dalszej części).

Starszym typem przęsła sześciosłupowego jest rozwiązanie zbliżone do typowego przęsła czterosłupowego z różnicą polegającą na oddzieleniu od siebie kotwienia występujących podwójnie lin nośnych i przewodów jezdnych. Oprócz słupów krzyżowych (2 sztuki) i kotwowych (2 sztuki) w tym rodzaju przęseł występują również słupy krzyżowo - kotwowe (2 sztuki), czyli takie na których następuje krzyżowanie sieci oraz kotwienie.
Osobne kotwienie dla każdej pary przewód jezdny / lina nośna poprawia elastyczność sieci oraz jej współpracę z odbierakiem prądu.


Schemat przęsła naprężania sześciosłupowego
A - słupy kotwowe
B - słupy krzyżowe
C - słupy kotwowo-krzyżowe
x - kotwienie 1x przewód jezdny, 1 x lina nośna
bw - bieżnia wspólna

   
Słup krzyżowo-kotwowy (C)

2) Kotwienia sieci
W sieci trakcyjnej stosowane są dwa rodzaje kotwień: kotwienia końcowe, które występują na końcach odcinków naprężania oraz kotwienia środkowe, które jeżeli są zastosowane, występują na środku odcinków naprężania. Kotwienie środkowe zabezpiecza przed całkowitym zerwaniem i opadnięciem sieci w przypadku awarii jednego z kotwień końcowych - opada w takiej sytuacji połowa odcinka naprężania. Drugą korzyścią z zastosowania kotwienia środkowego jest podział odcinka naprężania na dwie połowy. Zabezpiecza to przed zbyt dużymi termicznymi przeciągnięciami sieci jezdnej. Poniższy schemat przedstawia przykładowe odcinki naprężania ze wskazaniem kotwień końcowych oraz środkowych.

Przykładowe odcinki naprężania z kotwieniami końcowymi i środkowymi
do - odcinek naprężania
x - przęsła naprężania z kotwieniami końcowymi odcinków
y - kotwienia środkowe

Ze względu to, że sieć jezdna znajduje się zasadniczo pod napięciem, we wszystkich kotwieniach pomiędzy składowymi sieci, a konstrukcjami wsporczymi musi być zastosowana izolacja podłużna w formie izolatorów. W tym zakresie można spotkać izolatory kotwowe ceramiczne (starsze rozwiązanie) lub nowoczesne izolatory cięgnowe, w których zastosowany jest element izolacyjny wykonany z tworzywa sztucznego. Te drugie są lżejsze i prostsze w montażu i eksploatacji.

 
Izolatory kotwowe ceramiczny

 
Izolatory cięgnowe

Gdy sieć jezdna składa się z dwóch przewodów jezdnych konieczne jest wyrównywanie ich naciągu przy kotwieniu. W tym celu na końcach przewodów jezdnych stosuje się wyrównywacz. Jest to dźwignia dwuramienna, do której końców przez specjalne uchwyty klinowe zamocowane są przewody jezdne.

   
Wyrównywacz naciągu przewodów jezdnych (opis na powiększeniu)

W kotwieniach stosuje się również ręczne naprężniki. Działają one na zasadzie śruby rzymskiej. W jej skład wchodzą dwa nagwintowane pręty połączone podłużną nakrętką. Nagwintowanie na każdej ze śrub biegnie przeciwnym kierunku (gwint lewy / prawy), co powoduje, że przy obracaniu nakrętką zgodnie z ruchem wskazówek zegara, następuje ściąganie prętów, a przy obracaniu w przeciwną stronę - ich wydłużanie. Rozróżnia się naprężniki otwarte i kryte. Dzięki tym urządzeniom można np. wykonywać okresowe regulacje naciągu. Przykład naprężników w budowie zamkniętej (krytych) dla liny nośnej i przewodów jezdnych przedstawia poniższa fotografia.

 
Naprężniki ręczne - kryte (opis na 1 powiększeniu)

a) Kotwienia końcowe
W ramach kotwień końcowych rozróżnia się kotwienia stałe oraz kotwienia z zastosowanymi urządzeniami naprężającymi.

- Kotwienie stałe
Kotwienie stałe polega na bezpośrednim zamocowaniu końców sieci jezdnej do konstrukcji wsporczych kotwowych. W efekcie tego różnice temperatury powodują zmiany naciągów i zwiększanie lub zmniejszanie zwisów sieci. W tym rodzaju sieci, w miejscach kotwień stosowane są ręczne naprężniki w postaci śrub rzymskich, które umożliwiają ręczną korekcję naciągu sieci.

   
Przykładowe kotwienia stałe (opisy na powiększeniach)


Przęsła naprężania sieci łańcuchowej z kotwieniami stałymi

- Kotwienia z urządzeniami naprężającymi
W tym rodzaju kotwień pomiędzy końcami sieci jezdnej, a konstrukcjami wsporczymi montowane są urządzenia naprężające (tzw. naprężacze). Są to mechanizmy działające na zasadzie mechanicznej przekładni siłowej, która samoczynnie reguluje i utrzymuje stały naciąg sieci jezdnej w odniesieniu do jej podłużnych ruchów termicznych. Na sieci zarządzanej przez PKP PLK SA stosowane są najczęściej naprężacze ciężarowe i rzadziej naprężacze sprężynowe (bezciężarowe).

Najpopularniejszymi urządzeniami naprężającymi, stosowanymi w polskich sieciach trakcyjnych, są urządzenia naprężające krążkowe, ciężarowe. Ich budowa polega na zastosowaniu zestawu krążków odpowiednio połączonych cięgłem linowym (lub w starszych rozwiązaniach łańcuchem), na którego końcu zawieszone są ciężary naciągające, generujące obciążenie. Cięgło linowe przechodzące przez kolejne krążki przekładni tworzy układ wielokrążka zwykłego, czyli takiego, w którym krążki połączone są cięgnem linowym jeden za drugim.
Jeżeli chodzi o ciężary to stosuje się ciężarki żelbetowe lub żeliwne o przekroju koła i masie 27 kg. Ciężarki układa się jeden na drugim, na drugim, na pręcie osadczym zakończonym na dole płytą osadczą (podstawką), uzyskując tym samym odpowiednią masę do wygenerowania potrzebnej siły naprężania. Ciężarki na pręt osadczy zakłada się je przez znajdujące się w nich specjalne wycięcia. Zestaw ciężarów porusza się po prowadnicy pionowo wzdłuż konstrukcji wsporczej w górę (zima) lub w dół (lato). W przypadku zastosowania np. 20 ciężarków dla jednego końca odcinka naprężanego ich łączna masa wynosi 540 kg. Ilość zastosowanych ciężarków zależy między innymi od typu sieci jezdnej i długości danego odcinka naprężania.

   
 
Ciężary naciągające na prowadnicy (opis na powiększeniach)


Przykładowe ciężarki zwane potocznie "dropsami"

Pręt i płyta osadcza


Prowadnice rurowe ciężarów

W zakresie przekładni wielokrążkowych stosowane są układy o przełożeniach 1:2 i najpopularniejsze 1:4.

- Urządzenia naprężające o przełożeniu 1:2 
W tym rozwiązaniu zastosowane są dwa krążki - stały i ruchomy. Pierwszy przymocowany jest do konstrukcji, wsporczej, a drugi połączony jest z końcem sieci jezdnej. Cięgło linowe lub łańcuch jednym końcem przymocowane jest do konstrukcji wsporczej, następnie przechodzi przez krążki i drugim końcem przymocowane jest do ciężarów naciągających. Poniżej przedstawiony jest schemat urządzenia naprężającego o przełożeniu 1:2.

 
Schemat urządzenia naprężającego z przełożeniem 1:2
A - krążek zamocowany do słupa
B - krążek zamocowany do sieci jezdnej
C - cięgło (tu: linowe)
D - ciężary naciągające


  
Urządzenie naprężające z przełożeniem 1:2 i cięgłem łańcuchowym

Najpopularniejszymi urządzeniami naprężającymi stosowanymi na sieci PKP PLK są naprężacze o przełożeniu 1:4, które występują w dwóch konfiguracjach. Starszego typu naprężacze składają się z czterech (po dwa na oś) krążków połączonych odpowiednio cięgłem liniowym. Jedna para krążków przymocowana jest nieruchomo do słupa, a druga para krążków połączona jest z siecią jezdną. Pomiędzy parami krążków rozpięte jest jak już było wspomniane cięgło linowe, które jednym końcem przymocowane jest do zaczepu krążków nieruchomych, a następnie przechodzi kolejno przez krążki na przemian ruchome i nieruchome i drugim końcem połączone jest z ciężarami naciągającymi.

Schemat urządzenia naprężającego z przełożeniem 1:4 (starszego typu)
A - krążki zamontowane do słupa (nieruchome)
B - krążki ruchome - sieć jezdna
C - cięgło linowe
D - ciężary naciągające
E - zabezpieczenie na wypadek zerwania cięgła

   
Urządzenie naprężające - przełożenie 1:4

   
Krążki przymocowane do słupa (stałe)

 
Krążki  po stronie sieci jezdnej (ruchome)

Poniżej przedstawione jest urządzenie naprężające o przełożeniu 1:4 stosowane powszechnie w nowobudowanych lub modernizowanych trasach kolejowych. Urządzenie składa się z dwóch zespołów krążków. Pierwszy zespół krążków (krążki większy i mniejszy zamontowane jeden za drugim) przymocowany jest do konstrukcji wsporczej. Drugi zespół krążków zamocowany jest do końca sieci jezdnej. Cięgno linowe zamocowane jest do zaczepu pierwszego zespołu krążków, a następnie przechodzi kolejno przez kolejne krążki i drugim końcem połączone jest z ciężarami naciągającymi.
Dzięki takiemu układowi krążków wyeliminowane jest ryzyko zacinania się krążków poprzez wzajemne tarcie, gdy znajdują się równolegle obok siebie jak w omówionym wcześniej, starszym rozwiązaniu naprężacza.

Schemat nowszego urządzenia naprężającego z przełożeniem 1:4
A - zespół krążków zamontowanych do słupa (nieruchome)
B - zespół krążków ruchomych - sieć jezdna
C - cięgło linowe
D - ciężary naciągające
E - zabezpieczenie na wypadek zerwania cięgła

   
Nowszego typu urządzenia naprężające z przełożeniem 1:4

   
W/w urządzenia naprężające - przed zamocowaniem sieci jezdnej

W zakresie urządzeń naprężających ciężarowych spotkać również można inne rozwiązania techniczne jak np. urządzenia naprężające bębnowe. Omawiany naprężacz składa się z bębna kołowego, wykonanego jako odlew aluminiowy ukształtowany w formie trzech kół rowkowych - jednego dużego i dwóch mniejszych. Bęben zamontowany jest podatnie przez dwa ramiona do korpusu, który z kolei przykręcony jest do konstrukcji wsporczej. W tym typie naprężacza wykorzystuje się dwa cięgła linowe. Pierwsze z nich zamocowane jest końcami do bębna kołowego i po nawinięciu na koła o mniejszej średnicy przechodzi przez uchwyt rolkowy, do którego montowana jest sieć jezdna. Drugie cięgło linowe jednym końcem jest przymocowane do dużego koła bębna kołowego, a drugim końcem połączone z ciężarami. Różnica średnic koła dużego i kół małych tworzy przełożenie siłowe 1:3.
Podłużne ruchy sieci jezdnej powodują odpowiednie nawijanie / odwijanie cięgieł na / z kół bębna. Przykładowo jeżeli następuje spadek temperatury (przewody jezdne / liny nośne kurczą się) to wtedy cięgło linowe na skutek działania sił wzdłużnych sieci, rozwija się z kół małych. Jednocześnie obraca się koło duże i nawija się na nie cięgło linowe ciężarów naciągających, podnosząc je ku górze. Poniżej schemat takiego przykładowego naprężacza o przełożeniu 1:3 stosowanego powszechnie w sieciach trakcyjnych tramwajowych, ale również kolejowych.


Schemat naprężacza z bębnem kołowym i przełożeniem 1:3
A - korpus naprężacza
B - bęben kołowy: 1 - koło duże z zębnikiem na obwodzie, 2 - koła małe
C - cięgło linowe - koła małe <=> sieć jezdna
D - cięgło linowe - koło duże <=> ciężary
E - uchwyt rolkowy do zamontowania sieci jezdnej
F - blokada (umożliwia zablokowanie naprężacza)
G - ciężary naciągające

Najnowocześniejszymi urządzeniami do kompensacji naprężeń są naprężacze sprężynowe (bezciężarowe). Naciąg sieci jest realizowany i automatycznie regulowany przez specjalny układ spiralnych sprężyn i mimośrodowych dysków prowadzących cięgła linowe. Na obudowie bębna naprężacza, znajduje się podziałka, a na dysku wskazówka, informująca o aktualnie generowanej sile naciągu. Cięgła liniowe zamocowane są z jednej strony do dysków, a drugimi końcami połączone z siecią jezdną. Poniżej schemat tego typu naprężacza, które są rzadkością na polskiej sieci kolejowej, a coraz częściej stosowane są w sieciach trakcyjnych tramwajowych.

Schemat naprężacza sprężynowego (bezciężarowego)
A - wspornik naprężacza
B - bęben
C - mimośrodowe dyski prowadzące cięgło linowe
E - sprężyna spiralna w bębnie

 
Naprężacz sprężynowy (bezciężarowy) na słupie trakcyjnym

   
Naprężacz sprężynowy (bezciężarowy) dla sieci jezdnej (opis na 1 powiększeniu)

Niezależne naprężacze sprężynowe dla liny nośnej i przewodów jezdnych

 
 
Przykładowe naprężacze bezciężarowe i ich parametry


b) Rodzaje sieci pod względem sposobów kompensacji naciągu
Kompensacja naciągu sieci służy zapewnieniu właściwego naciągu przewodów jezdnych i lin nośny przy zmianie temperatury otoczenia. Ze względu na rodzaje zastosowanych kotwień odcinków naprężania rozróżniamy trzy rodzaje sieci jezdnych:
- sieć nieskompensowaną,
- sieć skompensowaną,
- sieć półskompensowaną.

SIEĆ SKOMPENSOWANA to taka, w której pełnej kompensacji podlegają przewody jezdne i liny nośne. W zależności od typu sieci jezdnej (zobacz opis - tutaj) i związanej z tym prędkości jazdy pociągów, stosuje się kotwienia:
- wspólne dla przewodu / przewodów jezdnych i lin nośnych
- niezależne dla przewodów jezdnych i lin nośnych

Sieć skompensowana zasadniczo posiada kompensację obustronną, czyli na obydwu końcach odcinka naprężania zastosowane są samoczynne urządzenia naprężające. Typowe odcinki naprężania mają długość do 1500m. Można jednak spotkać miejsca, w których odcinki naprężania są na tyle krótkie, że ich długość nie przekracza 600 m. W takim przypadku stosuje się jednostronną kompensację odcinka naprężania. Jeden koniec odcinka naprężania zakończony jest kotwieniem z urządzeniem naprężającym, a drugi koniec zakończony jest kotwieniem stałym. Przy tej długości odcinków naprężania nie instaluje się już kotwienia środkowego, gdyż kotwienie stałe odcinka jednostronnie kompensowanego jest odpowiednikiem kotwienia środkowego.


1 - sieć skompensowana obustronnie
2 - sieć skompensowana jednostronnie
x - przęsła naprężania z kotwieniami, z wykorzystaniem urządzeń naprężających
y - przęsła naprężania z kotwieniami stałymi
z - kotwienie środkowe
do1 - długość maksymalna: 1500 m
do2 i 3 - długość maksymalna: 600 m


- Kotwienia wspólne pojedynczej liny nośnej i jednego lub dwóch przewodów jezdnych
W sieciach jezdnych składających się z jednej liny nośnej i przewodu jezdnego lub dwóch przewodów jezdnych do ich zamocowania do urządzenia naprężającego stosuje się dźwignię urządzenia naprężającego. Dźwignia ta służy do wyrównoważenia naciągu liny / przewodu (przewodów jednych) w związku z różnymi parametrami rozszerzalności termicznej tych części. Linę nośną i przewody jezdne montuje się do dźwigni z zastosowaniem ręcznych naprężników (śrub rzymskich), które pozwalają dodatkowo wyregulować naciąg.



Urządzenia naprężające do kotwienia wspólnego liny nośnej i przewodów jezdnych
A - dźwignia urządzenia naprężającego
x - izolator ceramiczny kotwowy
y - izolator cięgnowy
(izolatory pokazane przykładowo)

   
Dźwignie urządzeń naprężających

 
Urządzenia naprężające do kotwienia wspólnego liny nośnej i przewodów jezdnych

W powyższym układzie najczęściej stosuje się urządzenia naprężające o przełożeniu 1:4. Czasem, lecz bardzo rzadko, w Polsce można spotkać sieć skompensowaną, w której zamiast urządzenia naprężającego z przełożeniem 1:4 zastosowane jest urządzenie naprężające z przełożeniem 1:2. Taki wyjątek przedstawia poniższa fotografia:

   
Urządzenie naprężające z przełożeniem 1:2 w sieci skompensowanej (sieć 2xDJP/1xLN)


- Kotwienia wspólne dwóch lin nośnych i dwóch przewodów jezdnych
Gdy sieć jezdna składa się z dwóch przewodów jezdnych i dwóch lin nośnych w celu kompensacji naprężeń stosuje się rozwiązanie, składające się z dwóch dźwigni urządzenia naprężajacego, połączonych w specjalny sposób ze sobą. Pierwsza dźwignia połączona jest z krążkami ruchomymi urządzenia naprężającego analogicznie jak wcześniej. Do jej górnego zaczepu zamocowana jest za pośrednictwem izolatora i śruby rzymskiej jedna z lin nośnych sieci jezdnej. Do dolnego zaczepu przytwierdzona natomiast jest poprzez izolator druga dźwigna naprężacza. Do jej górnego uchwytu zaczepiona jest poprzez śrubę rzymską druga lina nośna sieci jezdnej. Dolny uchwyt natomiast utrzymuje poprzez śrubę rzymską i wyrównywacz dwa przewody jezdne sieci.
Opisane tutaj rozwiązanie przedstawia poniższy schemat i fotografia.

 
Urządzenie naprężające do kotwienia wspólnego dwóch przewodów jezdnych i dwóch lin nośnych
A - dźwignie urządzenia naprężającego
x - izolator cięgnowy
y - naprężniki ręczne

   
Urządzenie naprężające do kotwienia wspólnego dwóch przewodów jezdnych i dwóch lin nośnych 


- Kotwienia niezależne liny nośnej i przewodów jezdnych
Najnowszymi rozwiązaniami kotwienia sieci jest rozdzielenie kompensacji lin nośnych od kompensacji przewodów jezdnych. Poniższy przykład dotyczy sieci jezdnej, składającej się z dwóch przewodów jezdnych podwieszonych do wspólnej liny nośnej. Dla rozdzielenia kompensacji stosuje się niezależne urządzenia naprężające dla przewodów jezdnych i liny nośnej.


Kotwienie jednej liny nośnej i dwóch przewodów jezdnych przez niezależne urządzenia naprężające
x - izolator cięgnowy
y - naprężniki ręczne

 
Kotwienie liny nośnej i przewodów jezdnych przez niezależne urządzenia naprężające


- Kotwienia niezależne lin nośnych i przewodów jezdnych 
W sieciach łańcuchowych, składających się z dwóch przewodów jezdnych i dwóch lin nośnych stosuje się również niezależne urządzenia naprężające. Do jednego z naprężaczy poprzez dźwignię wyrównawczą kotwione są liny nośne, a do drugiego poprzez wyrównywacz przewody jezdne. Omawiany sposób kotwienia występuje w przęsłach sześciosłupowych na trasach z dużymi prędkościami jazdy pociągów (m.in.: CMK). Dzięki takiemu układowi zapewniona jest najlepsza elastyczność sieci w celu zapewnienia optymalnej współpracy odbieraka prądu z siecią przy jeździe z większymi prędkościami - nawet ponad 200 km/h.


Kotwienie dwóch lin nośnych i dwóch przewodów jezdnych przez niezależne urządzenia naprężające
A - dźwignia urządzenia naprężającego
x - izolator cięgnowy
y - naprężnik

 
Słupy kotwowe z niezależnymi urządzeniami naprężającymi dla dwóch lin nośnych i dwóch przewodów jezdnych 


Kotwienie liny nośnej i przewodów jezdnych sieci do niezależnych konstrukcji wsporczych (opis na powiększeniu)

W kolejowych sieciach trakcyjnych prądu przemiennego do regulacji naprężeń termicznych używa się często urządzeń naprężających o przełożeniu np. 1:2, 1:3 lub sprężynowych.
Poniższa fotografia przedstawia kompensację naprężeń węgierskiej sieci prądu przemiennego z użyciem osobnych naprężaczy o przełożeniu 1:2 dla liny nośnej i przewodu jezdnego. Sieć trakcyjna Węgierskich Kolei Państwowych MAV zasilana jest napięciem 25 kV prądu przemiennego 50Hz i składa się z jednego przewodu jezdnego i jednej liny nośnej.

   
Niezależne naprężanie liny nośnej i przewodu jezdnego z urządzeniem naprężającym o przełożeniu 1:2

   
Słup krzyżowy i w tle słup kotwowy




SIĘC PÓŁSKOMPENSOWANA
Sieć półskompensowana charakteryzuje się tym, że lina nośna jest zakotwiona na końcach odcinków naprężania kotwieniem stałym, a samoczynnemu naprężaniu (kompensacji) podlega wyłącznie przewód jezdny poprzez zastosowanie w miejscach kotwienia urządzeń naprężających najczęściej z przełożeniem 1:2.
Obecnie tego rodzaju sieci się już nie buduje, a istniejące odcinki zamienia się na sieć skompensowaną.

Schemat przykładowego odcinka sieci półskompensowanej

   
Kotwienie sieci półskompensowanej (opis na powiększeniu)

Czasem, lecz bardzo rzadko można spotkać sieć półskompensowaną, w której zamiast urządzenia naprężającego z przełożeniem 1:2 zastosowane jest urządzenie naprężające z przełożeniem 1:4.
Taki wyjątek przedstawia poniższa fotografia:

   
Urządzenie naprężające przewodu jezdnego z przełożeniem 1:4 w sieci półskompensowanej

W sieci półskompensowanej przewód jezdny podwiesza się do liny nośnej za pośrednictwem dwóch rodzajów wieszaków - wieszaków zwykłych oraz wieszaków ślizgowych. Wieszaki ślizgowe stosuje się z powodu występujących przesunięć pod wpływem zmiany temperatury przewodu jezdnego względem liny nośnej na skutek kompensacji tylko przewodu jezdnego. Wieszaki ślizgowe umożliwiają ruchy podłużne przewodu jezdnego względem liny nośnej. Instaluje się je w miejscach, gdzie pochylenie wieszaka stałego na skutek ruchów termicznych wyniosłoby ponad 30 stopni. Takie miejsca występują w środkowych częściach przęseł. Uniemożliwienie ruchu przewodu jezdnego względem liny nośnej powodowałoby zniekształcanie pod wpływem ruchów termicznych przewodu jezdnego, co doprowadzałoby do złej współpracy przewodu jezdnego ze ślizgaczem odbieraka prądu, jak również mogłoby doprowadzić do zerwania sieci.
Wieszak ślizgowy przymocowany jest na stałe do przewodu jezdnego. Na linie nośnej natomiast zamocowana jest nakładka ochronna, po której suwa się uchwyt, przymocowany do linki wieszaka.

   
Wieszak ślizgowy (opis na powiększeniu)

Sieć półskompensowana składa się w większości wypadków z jednego przewodu jezdnego i jednej liny nośnej. Rzadko można spotkać sieć półskompensowaną z dwoma przewodami jezdnymi. Lina nośna zawsze występuje pojedynczo.

SIEĆ NIESKOMPENSOWANA
To sieć, w której na końcach odcinków zastosowane są tylko kotwienia stałe. Stosowana jest przy krótkich odcinkach sieci tak by nie występowały jej zbyt duże obwisy.

c) Kotwienia środkowe
Kotwienie środkowe, jak było wspomniane, w przeciwieństwie do kotwień końcowych nie jest stosowane na końcach odcinków naprężania lecz w środku tych odcinków.

- kotwienie środkowe w sieci skompensowanej:
Polega na unieruchomieniu wysięgnika, znajdującego się w środku odcinka naprężania poprzez zastosowanie liny kotwienia środkowego rozpiętej pomiędzy wysięgnikiem (unieruchamianym), a konstrukcjami wsporczymi, znajdującymi się po prawej i lewej stronie słupa, którego wysięgnik jest unieruchamiany.


Schemat kotwienia środkowego sieci skompensowanej
A - lina kotwienia środkowego
x - izolator
y - połączenie "V"
z - kotwienie liny nośnej do wysięgnika unieruchamianego


Kotwienie środkowe sieci skompensowanej (opis na powiększeniu)

  
Słupy kotwowe kotwień środkowych (opis na powiększeniach)

   
Lina kotwienia środkowego unieruchamiająca wysięgnik

Przy wysięgnikach teownikowych linę kotwienia środkowego mocuje się do górnej części ukośnika analogicznie jak linę nośną (przez uchwyty typu "U"). Przy zastosowanych wysięgnikach rurowych linę kotwienia środkowego mocuje do liny nośnej bezpośrednio obok miejsca jej podwieszania do ukośnika.

 
Mocowanie liny kotwienia środkowego do wysięgników teownikowych (opis na powiększeniu)

 
Mocowanie liny kotwienia środkowego do wysięgników rurowych (opis na powiększeniu)

Gdy kotwienie środkowe zastosowane jest na konstrukcji wsporczej bramkowej to z jednej strony liny kotwienia środkowego mocowana jest do dźwigara bramki, czyli części poziomej konstrukcji bramkowej, natomiast z drugiej strony mocuje się je do liny nośnej sieci jezdnej skompensowanej.
Kotwienie środkowe w konstrukcji bramkowej przedstawia poniższy schemat.


Kotwienie środkowe w konstrukcji bramkowej
A - liny kotwienia środkowego
x - izolator
y - połączenia "V"

   
Kotwienie środkowe w konstrukcji bramkowej (opis na powiększeniu)

Dodatkowo przy kotwieniu środkowym w sieci skompensowanej linę nośną łączy się z przewodem jezdnym za pomocą połączenia "V". Poniższa fotografia przedstawia takie połączenie w kotwieniu środkowym w sieci skompensowanej. Połączenie to zabezpiecza przed nadmiernymi wzdłużnymi przesunięciami przewodów jezdnych względem lin nośnych.

   
Połączenia "V"


- kotwienie środkowe w sieci półskompensowanej:
W sieci półskompensowanej kotwienie środkowe ogranicza się tylko do połączenia przewodu jezdnego (ewentualnie przewodów jezdnych) z lina nośną. Nie ma konieczności rozpinania lin kotwienia środkowego tak jak to ma miejsce w sieci skompensowanej, gdyż lina nośna w sieci półskompensowanej nie podlega kompensacji i jest mocowana do sztywnych podwieszeń (zobacz opis konstrukcji wsporczych sieci półskompensowanej).


Kotwienie środkowe w sieci półskompensowanej

Poprzez zabieg naszkicowany na powyższym schemacie następuje kotwienie środkowe przewodu jezdnego, który jako jedyny podlega w sieci półskompensowanej naprężaniu. Lina nośna jest w tym rodzaju sieci odpowiednikiem lin kotwienia środkowego.



- kotwienie środkowe w sieci nieskompensowanej:
W sieci nieskompensowanej kotwienia środkowego z reguły się nie stosuje, gdyż ani lina nośna, ani przewody jezdne nie są samoczynnie naprężane. Jeżeli w omawianej sieci zastosowane jest kotwienie środkowe to jest ono analogiczne do tego z sieci skompensowanej, a jego zadaniem jest jedynie zabezpieczenie na wypadek opadnięcia sieci spowodowanego awarią kotwienia stałego na jednym z końców odcinka naprężania.