פנטוגרף רכבות

פנטוגרף הוא מכשיר המעביר זרם חשמלי מקווי חשמל עיליים להנעת רכבות הפועלות על חשמל, רכבות קלות וחשמליות. שמו של הפנטוגרף נובע מהדמיון שיש בינו לבין מכשירי פנטוגרף המשמשים להעתקת דפוס ושרטוטים.

המצאה
ממוזער|שמאל|200px|שרטוט מ-1895 המראה את הפנטוגרף בצורתו הראשונית והשטוחה בקו הרכבת בולטימור-אוהיו 
הפנטוגרף הומצא בשנת 1879 על ידי חברת סימנס והלסקה בגרמניה. ב-1895 הומצא פנטוגרף שטוח ושימש את קו הרכבת בולטימור-אוהיו. הצורה המוכרת יותר של הפנטוגרף, המכונה פנטוגרף יהלום הוצגה לראשונה ב-26 באוקטובר 1903 בקו הרכבת היוממי בין סן פרנסיסקו לאיסט-ביי, בקליפורניה. צילומי פנטוגרף זה מופיעים בתמונות מיום השירות הראשון של רכבת זו. בתחילת המאה ה-21 הייתה צורת היהלום של הפנטוגרף עדיין בשימוש בקווי רכבת פעילים, אף שהיא הולכת ונעלמת לטובת עיצובים חדשים יותר.

הפנטוגרף היווה שיפור מהותי למעבירי הכוח הרגילים ששימשו את הרכבות החשמליות עד להמצאתו, מכיוון שהוא אפשר לרכבות לנסוע במהירות גבוהה יותר מבלי שהמגע בין הרכבת לקווי החשמל המזינים אותה יתנתק.

עיצוב ה-Z
שמאל|ממוזער|200px|פנטוגרף Z חד-זרועי המשמש את קווי הרכבת של השטראסה-באהן בברלין, גרמניה
הפנטוגרף המודרני הוצג ב-1955 ונקרא חצי-פנטוגרף או פנטוגרף 'Z', על-שם האות האנגלית המדמה את צורתו. הוא פותח להתמודד עם המהירויות הגבוהות שהרכבות נדרשות לנסוע בהן ועל-מנת להקטין את השטח שפנטוגרפי היהלום תפסו על גגות הרכבת. פנטוגרפי 'Z' נפוצים בכל סוגי הרכבות בימינו, החל מרכבות מהירות ביותר וכלה ברכבות קלות הנעות בתוך הערים (כמו הרכבת הקלה בירושלים). העיצוב הנוכחי מאפשר לספק כוח לרכבת בשני כיווני הנסיעה ביעילות דומה. 

דרך פעולה
קווי הרכבת החשמליים המודרניים משתמשים בקווי מתח עיליים שמהם נמתחים חוטים המקשרים בין קו המתח לרכבת. הפנטוגרף מתנהג כקפיץ ולוחץ על קווי המתח העיליים על-מנת לספק כוח לרכבת. מסילות הרכבת עצמן משמשות כהארקה. הפנטוגרף מחליק עם תנועת הרכבת על-גבי קווי המתח ועלול ליצור גלים עומדים בקווי החשמל, אשר מורידים את המתח ומפחיתים את יעילות העברת החשמל. הדבר מונע ממערכות מסוימות להשתמש בפנטוגרפים סמוכים מדי זה לזה.

הפנטוגרף הוא היורש של עמודי-הכוח, אשר היו פופולריים במערכות הסעה קדומות יותר. עדיין נעשה שימוש בעמודי-כוח באוטובוסים חשמליים, שאינם מאפשרים שימוש בפנטוגרף עקב הצורך בגמישות יתרה ובמעגל חשמלי אחר. גם רכבות חשמליות שמסלולן כולל סיבובים חדים רבים מחייבות שימוש בעמודי-כוח, כמו הרכבת הקלה בטורונטו, אשר בקנדה.

למרות שהפנטוגרף הוא רגיש ויקר יותר מספקי כוח תחתיים (בדמות מסילה שלישית בין פסי הרכבת), הוא זה השולט בנוף התחבורה הציבורית החשמלית, מכיוון שהוא מאפשר שימוש במתח גבוה יותר. 

על-מנת שהפנטוגרף לא יתכווץ בפתאומיות ויתנתק ממקור המתח נעשה שימוש באוויר דחוס הלקוח ממערכת הבלמים של הרכבות. אוויר דחוס זה דוחף את הפנטוגרף כנגד קווי המתח או מוריד אותו כאשר יש צורך בכך. כמו כן, על-מנת למנוע מהפנטוגרף להתנתק מקו המתח כאשר מערכת הבלמים אינה מספקת לו אוויר דחוס כנדרש, הוא מחובר בעזרת תפסים לקו המתח ונאחז בו.

קישורים חיצוניים



פנטוגרף