КРОНШТЕЙН ПОДВЕСКИ КОНТАКТНОГО РЕЛЬСА

Полезная модель относится к конструкциям кронштейнов подвески токопроводящих контактных рельсов, используемых для обеспечения движения электропоездов, преимущественно в метрополитене.
Контактный рельс предназначен для осуществления скользящего контакта с токоприёмниками моторных вагонов поездов метрополитена или электровозов, расположенными на ходовых частях колёсных тележек. Назначение контактного рельса — обепечение надёжного токосъёма токоприёмником подвижного состава, исключающего нарушение контакта и разрывов цепи тока, а также искрение и дугообразование, разрушающие контактные поверхности.
В метрополитене применяют два типа контактных рельсов: боковой контактный рельс и нижний контактный рельс.
Боковой контактный рельс располагается сбоку на небольшой высоте относительно рельсовой колеи и, как правило, закрыт сверху и с боков изоляционным коробом, а электропитание снимается снизу проходящим под контактынм рельсом контактным башмаком (нижний токосъём).
Нижний контактный рельс располагается на одном уровне с ходовым путём сбоку от рельсов ходового пути или между ними, при этом изоляционные короба отсутствуют. Электропитание снимается сверху проходщим над контактным рельсом контактным башмаком (верхний токосъём).
Установку боковых контактных рельсов осуществляют при помощи опор кронштейнов, располагая их головкой вниз. Кронштейны в свою очередь крепят к шпалам. При такой подвеске контактный башмак, установленный на тележке вагона и поджимаемый пружинами вверх, скользит по головке рельса.
Основным типом кронштейна контактного рельса, используемого во всех метрополитенах крупных городов бывшего СССР является стальной швеллерный кронштейн, имеющий фарфоровую изолирующую вставку в узле крепления контактного рельса.
Например, известна конструкция кронштейна подвески контактного рельса с изолированным держателем рельса, раскрытая в патенте на изобретение РФ №2391226, опубл. 10.06.2010, МПК B60M1/30. Кронштейн состоит из Г-образной стойки, представляющей собой согнутый по радиусу под угол 90 градусов металлический профиль, узла подвески, выполненного в ввиде развернутых навстречу друг другу Г-образного держателя и Г-образного прижима контактного рельса, положение которых фиксируется крепежным элементом через совмещенное отверстие, и регулировочной прокладки, предназначенной для регулировки высоты подвеса контактного рельса.
Также известна конструкция кронштейна подвески контактного рельса, раскрытая в патенте на изобретение РФ №2281210, опубл. 10.08.2006, МПК B60M1/30. Кронштейн состоит из стойки, выполненной из двутаврового профиля, и узла подвески, выполненного в виде развернутых навстречу друг другу прижима и ответной части, входящих друг в друга и имеющих с внутренней стороны профиль, аналогичный профилю головки контактного рельса. Стойка крепится к основанию разъемным соединением, регулировочная прокладка, предназначенная для регулировки высоты подвеса контактного рельса, крепится к стойке с помощью клея.
Основным и существенным недостатком вышеуказанных известных конструкций кронштейнов подвески контактного рельса является использование в качестве основы корпуса (стойки) стального швеллера с изолирующей вставкой между контактным рельсом и удерживающими его держателем и прижимом в узле крепления контактного рельса.
При этом, крепление изолирующих элементов контактного релься на металлических кронштейнах, не заземлённых на ходовые рельсы, приводит в процессе зксплуатации к резкому снижению диэлекетрических характеристик упомянутых конструкций кронштейнов, вследствие чего возможно возгорание шпалы в месте крепления кронштейна подвески контактного рельса и, как следствие, остановка движения по всей ветке метрополитена.
Также известны конструкции кронштейнов подвески контактного рельса, выполненных из диэлектриков.
Например, известна конструкция кронштейна подвески контактного рельса фирмы REHAU ФРГ (публикация в сети Интернет по ссылке: https://www.rehau.com/ru-ru/tyagovoe-elektrosnabzhenie), изготовленного из стеклоармированного термореактивного материала.
Основным недостатком этой конструкции кронштейна подвески контактного рельса является то, что крепление контактного рельса к кронштейну осуществляют с помощью одного болта, что не обеспечивает надежность и жёсткость крепления.
Также известна конструкция кронштейна подвески контактного рельса с изолированным держателем рельса, описанная в патенте на полезную модель РФ №91033, опубл. 27.01.2010, МПК B60M7/00. Кронштейн состоит из дугообразной стойки, в верхней части которой закреплены через изолирующую прокладку прижимы-изоляторы для крепления рельса, прикрипленные к стойке болтами с гайками, удерживающие контактный рельс через изолирующую прокладку. На нижнем горизонтальном участке кронштейна расположены отверстия для закрепления и регулирования кронштейна на шпале. Дугообразная стойка и прижимы-изоляторы выполнены из электроизоляционного пластика и предпочтительно имеющие трекинг-эрозионное покрытие.
При этом, применение дугообразной формы вертикальной стойки кронштейна приводит к следующим недостаткам:
1) Не обеспечивается статичное положение контактного рельса при прохождении состава и нахождение контактного рельса в установленных пределах горизонтального перемещения.
2) Возможен выход задней стороны вертикальной стойки за пределы установленного габарита приближения оборудования к обделке тоннеля при прохождении состава.
3) В процессе эксплуатации, в условиях участков подземных тоннелей с повышенной влажностью и наличием капельных протечек между тюбингами, между болтами крепления прижимов-изоляторов и закрепленным на них рельсом возникают электропроводящие дорожки (треки) из пыли и продуктов эксплуатации пути (металлическая стружка и т.п.).
Также известна конструкция кронштейна подвески контактного рельса, раскрытая в патенте на полезную модель РФ №182002,  опубл. 31.07.2018, МПК B60M7/00. В данном техническом решении присутствуют практически все существенные признаки, известные из патента на полезную модель РФ №91033, при этом решена техническая задача повышения трекингостойкости кронштейна, снижающего ток утечки. Кронштейн выполнен в виде дугообразной детали, в верхней части которой закреплены прижимы-изоляторы для крепления контактного рельса, а на нижнем прямом участке дугообразной детали расположены овальные отверстиядля закрепления и регулирования кронштейна на шпале, дугообразная деталь и прижимы-изоляторы выполнены из электроизоляционного стеклопластика, имеют трекинг-эрозионно-стойкое покрытие, прижимы-изоляторы закреплены на дугообразной детали непосредственно с помощью болтового соединения, включающего в том числе болты и шайбы. Для регулировки усилия прижима рельса прижимы - изоляторы устанавливают через прокладки. При этом, в отличие от прототипа, прижимы-изоляторы крепят к верхней части дугообразной детали не четырьмя болтами, а двумя, расположенными по оси симметрии вертикальной плоскости кронштейна. Шайбы минимально выступают за пределы гаек, что также обеспечивает максимальное расстояние от металлического крепежа до контактного рельса. Для увеличения пути тока утечки в состав конструкции введен эластичный фартук, выполненный из листового электроизоляционного материала. Для повышения трекинг-эрозионно-стойкости на поверхность кронштейна нанесен силиконовый герметик, например Силотерм ЭП-71.
Недостатком известной конструкции кронштейна подвески контактного рельса является недостаточная жёсткость и надёжность конструкции, так как возможно выпадение регулировочных прокладок из-под кронштейна вследствие вибрации шпал, рельсов и кронштейнов при прохождении поездов.
По совокупности существенных признаков техническое решение по патенту на полезную модель РФ №182002 является наиболее близким к заявляемой конструкции кронштейна подвески контактного рельса и принято в качестве прототипа.
Технической проблемой, решаемой с помощью заявляемой полезной модели, является недостаточная жёсткость известных конструкций кронштейна подвески контактного рельса.
Техническим результатомзаявляемой полезной модели является повышение жёсткости конструкции кронштейна подвески контактного рельса.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что кронштейн подвески контактного рельса содержит балку, выполненную в виде изогнутого под углом 90 градусов П-образного профиля, образующего горизонтальную и вертикальную полки, причём к вертикальной полке при помощи стопорных болтов прикреплён нижний зажим, а к нижнему зажиму прикреплён верхний зажим, таким образом, что между нижним и верхним зажимами образовано пространство для установки контактного рельса, для этого в вертикальной полке, а также в нижнем и верхнем зажимах выполнены сквозные отверстия, предназначенные для установки в них стопорных болтов.
При этом отличительной особенностью заявляемой конструкции кронштейна подвески контактного рельса является то, что балка, нижний зажим и верхний зажим выполнены из диэлектрического композитного материала, например, из стеклонаполненного полиамида, обладающего высокими пыле- и водоотталкивающими свойствами, а также прочностью, устойчивостью к механическим деформациям (жёсткостью) и низкой горючестью.
Кроме того, для обеспечения дополнительной жёсткости конструкции П-образный профиль балки дополнительно может быть усилен при помощи рёбер жёсткости.
Также, сторона стенки вертикальной полки, обращённая к нижнему зажиму и соответственно соприкасающаяся с ней стенка нижнего зажима могут иметь насечку в виде упорной резьбы, исключающую самопроизвольное сползание нижнего зажима относительно вертикальной полки.
Также, верхняя плоскость нижнего зажима и нижняя плоскость верхнего зажима могут иметь насечку в виде упорной резьбы, исключающую взаимное самопроизвольное смещение зажимов в горизонтальной плоскости.
Дополнительно для отвода влаги с поверхности кронштейна подвески контактного рельса в горизонтальной полке балки может быть выполнено дренажное отверстие, что особенно важно при установке кронштейна в местах возможной течи воды на открытом воздухе или в тоннелях метрополитена.
Заявляемая конструкция кронштейна подвески контактного рельса поясняется на изображениях варианта его исполнения:
На Фиг. 1 показан общий вид кронштейна подвески контактного рельса;
На Фиг. 2 показан кронштейн подвески контактного рельса в разрезе по оси симметрии;
На Фиг. 3 показан верхний зажим контактного рельса;
На Фиг. 4 показан нижний зажим контактного рельса.
Кронштейн подвески контактного рельса (Фиг. 1 и 2) содержит балку 1, выполненную в виде изогнутого под углом 90 градусов П-образного профиля, образующего горизонтальную полку 2 и вертикальную полку 3, при этом к вертикальной полке 3 через сквозные отверстия при помощи стопорных болтов 4, пластины 5 и гаек 6 прикреплён нижний зажим 7 (Фиг. 1 и 4), к которому, в свою очередь, также через сквозные отверстия при помощи стопорных болтов 8, пластины 9 и гаек 10 прикреплён верхний зажим 11 (Фиг. 1 и 3).
Таким образом между нижним зажимом 7 и верхним зажимом 11 образуется пространство для установки контактного рельса 12, который зажимают между ними.
Для закрепления нижнего зажима 7 на вертикальной полке 3 в вертикальной полке 3 выполнены отверстия 13 (Фиг. 2), а для закрепления верхнего зажима 11 на нижнем зажиме 7 в верхнем зажиме 11 выполнены отверстия 14 (Фиг. 3).
В горизонтальной полке 2 также имеются отверстия 15 (Фиг. 1), предназначенные для прикрепления балки 1 к шпале при помощи путевых шурупов 16 с использованием пластины и/или шайб 17.
В горизонтальной полке 2 также может быть выполнено дренажное отверстие 18, предназначенное для отвода влаги.
Для обеспечения дополнительно жёсткости конструкции П-образный профиль балки 1 дополнительно может быть усилен при помощи рёбер жёсткости 19 (Фиг. 1 и 2).
Установку кронштейна подвески контактного рельса осуществляют следующим образом.
Балку 1 с предварительно закреплённым на вертикальной полке 3 при помощи стопорных болтов 4, пластин 5 и гаек 6 нижним зажимом 7 устанавливают на шпалу таким образом, чтобы контактный рельс 12 своей головкой лёг на внешнюю поверхность нижнего зажима 7. Затем верхний зажим 11 устанаваливают на нижний зажим 7 таким образом, чтобы профиль верхнего зажима 11 также совпал с профилем головки контактного рельса 12, после чего закрепляют верхний зажим 11 при помощи стопорных болтов 8, пластин 9 и гаек 10. Затем при помощи путевых шурупов 16 закрепляют кронштейн на шпале.
С целью проведения испытаний заявляемой конструкции был изговлен опытный образец кронштейна подвески контактного рельса. Проведённые испытания показали высокие эксплуатационные характеристики заявляемой конструкции кронштейна подвески контактного рельса, а именно отличную жёсткость и его высокие диэлектрические характеристики.