Промежуток контактного рельса с улучшенной электропроводимостью

2
Контактный рельс (КР) является токопроводом положительной полярности в тяговой сети метрополитена. На метрополитенах Российской федерации применяется система электроснабжения постоянного тока с номинальным напряжением 750 В на токоприемнике вагона. КР стандартизирован: площадь поперечного сечения - 6601 мм, электрическое сопротивление - 18,9*10**(-3) Ом/км, материал - мягкая мартеновская сталь. КР подвешивается к кронштейнам с помощью узлов крепления. На отечественных метрополитенах непосредственно для токосъема используется нижняя поверхность контактного рельса.
На рисунке 1 показан промежуток контактного рельса (КР) с улучшенной электропроводимостью за счет алюминиевых вкладышей в зоне шейки контактного рельса. К контактному рельсу (1) в зоне шейки с обеих сторон прижаты алюминиевые вкладыши (2) в виде алюминиевых планок высотой L и толщиной Н. Новшеством является то, что по длине вкладыши не превышают 4,5 м для того, чтобы вся конструкция свободно помещалась между кронштейнами, на которые подвешивается КР. Для надежного контакта с обоих концов вкладыши прижимаются болтами (4) с гайками (5) через стальные накладки (3) с размерами 100×L×B, где толщина накладок В=4 мм. В зоне отверстий и стальных накладок между вкладышами и рельсом применяется токопроводящая паста. В остальных местах прилегание КР и вкладышей не контролируется.
2
2
2
По промежутку ток протекает по трем проводникам: КР и два вкладыша. Электропроводность алюминия в 7 раз лучше электропроводности стали. Подбираем сечение вкладышей так, чтобы каждый по электропроводимости был эквивалентен КР. Подойдут вкладыши 40×24, вычитая фаску 4 мм, получаем площадь сечения 944 мм, что эквивалентно 6608 мм стали. Площадь сечения КР равна 6601 мм. Одночасовой ток для КР не превышает 5000 А и распределится между вкладышами и КР в пропорции: 1668:1665:1668. Отслеживаем, что 1668 А меньше длительно допустимого тока 1900 А для алюминиевой шины с указанным сечением.
По габаритам узлы соединения вкладышей с КР и сами вкладыши помещаются под защитным электроизолирующим коробом. Вес 1 м КР равен 51 кг. Добавочный вес 1 м двух вкладышей не превышает 6,5 кг, что составляет 12,7% и с легкостью вкладывается в запас прочности для подвеса КР на кронштейнах.
Уровень техники. Основная идея полезной модели как раз заключается в локальности промежутка КР с алюминиевыми вкладышами, в отличие от давнишней, но так и не реализованной на отечественных метрополитенах идеи КР с алюминиевыми вкладышами. Авторам известно упоминание идеи об алюминиевых вкладышах в книге «Тяговые сети метрополитенов», Е.И. Быков, Б.В. Панин, В.Н. Пупынин, Москва, 1987. Копия страницы 23 с раскрашенными вкладышами прилагается.
Биметаллический (алюминиево-стальной) КР не получил распространения ввиду технологических трудностей выполнения механического соединения рельсов из алюминия со стальной накладкой (чисто алюминиевый рельс быстро истирается), образующей поверхность токосъема: требуются большие затраты труда и плотный контакт между частями из разных металлов не обеспечивается.
Участок КР длиной 4,5 м (длина может быть любой, но 4,5 м как раз позволяют избежать проблем подвеса КР в зоне кронштейнов) с двумя алюминиевыми вкладышами выбранного сечения получает электропроводимость в три раза лучшую в сравнении с исходным участком КР.