Устройство для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена

Полезная модель относится к городскому транспорту, в частности к устройствам подачи электрической энергии с контактной сети метрополитена на электропоезд, перемещающийся по пути электродепо или выезжающий из электродепо.
Как известно, в метро для электропитания поездов используется контактный рельс, расположенный сбоку от пути, на кронштейнах. По нему скользит токоприемник, на каждом вагоне их четыре (по два с каждой стороны). В электродепо контактный рельс есть только на парковых путях, на деповских путях внутри здания депо его нет. По условиям электробезопасности, внутри здания разместить контактный рельс на том же уровне, что и на перегонах нельзя. Поэтому его размещают на высоте не менее 4 метров.
До некоторого времени снабжение электроэнергией подвижного состава метрополитена внутри депо осуществляют с помощью удочки с кареткой, которая может перемещаться по шинопроводу, смонтированному под потолком цеха и находящемуся под напряжением, превышающим 800 В. Все манипуляции с присоединением кабеля с удочкой от каретки к входу тягового двигателя и его отсоединение могут осуществляться только при отсутствии опасного напряжения на соединяемых вручную элементах. Условием безопасной работы рабочего с удочкой около движущего состава является согласованность его действий с машинистом локомотива для обеспечения синхронного движения электропоезда с кареткой, перемещаемой удочкой, что приводило к большой потере времени на перемещение подвижного состава, особенно при выходе из депо. При дефиците времени рабочие могли пренебречь требованиями инструкции и выдернуть текстолитовый патрон из гнезда, находящегося под опасным напряжением, рискуя быть пораженными электрическим током.
В последующем была создано устройство для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, содержащее две расположенные напротив друг друга щековины, связанные между собой в нижней части через втулки и промежуточный элемент, смонтированный на одной из этих втулок, колеса для опирания на верхние поверхности боковых полок контактного рельса, каждое из которых смонтировано на подшипнике на жестко закрепленной в соответствующей щековине оси, в нижней части щековины оснащены свободно вращающимися на втулках роликами для опирания на нижнюю поверхность полки контактного рельса, кронштейн вилочной формы, каждая вилка которого расположена на оси, установленной с возможностью вращения в соответствующей щековине, а ножка этого кронштейна оснащена корпусом наконечника для присоединения токоподводящего кабеля, при этом в промежуточном элементе выполнено отверстие для установки пружины поджатия бронзового башмака в сторону его контакта с нижней поверхностью полки контактного рельса, а корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля связан с промежуточным элементом, несущим бронзовый башмак, через гибкий кабель, колеса установлены на осях на подшипниках качения, а ролики установлены на втулках на подшипниках качения, щековины выполнены из стали в виде штампованных деталей постоянной толщины, промежуточный элемент выполнен из двух пластин, расположенных на расстоянии друг от друга для образования между ними зоны размещения пружины для бронзового башмака и концевыми частями вставленных в прямоугольной формы отверстия в щековинах, а указанный гибкий кабель выполнен медным и неизолированным (RU 162581, B60L 5/06, опубл. 20.06.2016 г.). Данное решение принято в качестве прототипа.
Известная контактная тележка, висящая на контактном шинопроводе (контактном рельсе), опирается на два соосных ролика (катка), что приводит к ее рысканию и раскачиванию относительно точек контакта. Так как к тележке прикреплен токоподводящий кабель, обладающий значительным весом и большой длиной, то такие рыскания тележки на контактном рельсе приводят к колебаниям этого кабеля. Кабель прикреплен розеткой к клемме тягового двигателя вагона, что приводит к передаче колебаний от кабеля на клеммное соединение при перемещении тележки. Такие динамические нагрузки негативно сказываются на целостности узла электрического соединения и могут его разрушить. Кроме того, контактный рельс составлен из отдельных частей, имеющих между собой по длине шинопровода воздушные зазора размером до 20 мм, так называемые технологические изоляционные стыки. При попадании роликов (колес) на эти стыки происходит ударное прохождение стыка и возможно заклинивание роликов на этом участке, что приводит к размыканию/прерыванию электрического соединения. Нарушение электрической цепи в этом случае происходит из-за потери контакта бронзового башмака с контактным рельсом, появлению искрения, что становится небезопасным для эксплуатации тележки.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности функционирования за счет исключения торможений при переходе технологических изоляционных стыков и обеспечения постоянного электрического контакта тележки с шинопроводом при переходе через эти стыки.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, содержащем две расположенные напротив друг друга щековины, связанные между собой в нижней части через пластину с отогнутыми краями, к которым эти щековины съемно прикреплены, колеса для опирания на верхние поверхности боковых полок контактного рельса, каждое из которых смонтировано с возможностью вращения на соответствующей щековине, связанный с указанной пластиной корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля, расположенный между щековинами промежуточный элемент, выполненный с гнездом для установки бронзового башмака и поджатый пружиной в сторону нижней поверхностью контактного рельса для обеспечения контакта бронзового башмака с нижней поверхностью полки контактного рельса, а корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля связан с промежуточным элементом, несущим бронзовый башмак, через гибкий кабель, промежуточный элемент удлиненной формы установлен между щековинами на оси с возможностью его качания вокруг этой оси, которая размещена на одном конце этого промежуточного элемента, а пружина установлена во втулке, закрепленной снаружи пластины с отогнутыми краями и поджата через отверстие в этой пластине к промежуточному элементу на другом его конце, а корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля связан с пластиной с отогнутыми краями звеньевым подвесом, при этом на каждой щековине установлено два колеса, которые на одной щековине смещены относительно колес на другой щековине в вдоль верхних поверхностей боковых полок контактного рельса.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 - общий вид устройство для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, вид сверху;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид снизу;
фиг. 3 - общий вид промежуточного элемента удлиненной формы;
фиг. 4 - вид А по фиг. 1.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция устройства подачи электрической энергии с контактной сети метрополитена на электропоезд, перемещающийся по пути электродепо или выезжающий из электродепо. В электродепо контактная сеть представлена размещенным на высоте не менее 4 м контактным рельсом на участках деповских путей внутри здания депо (по требованиям безопасности).
Устройство для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, представляет собой, по сути, контактную каретку или контактную тележку (фиг. 1 и 2), перемещающуюся по контактному рельсу 1 (фиг. 4).
Такая контактная тележка содержит раму (фиг. 1 и 2), выполненную из двух расположенных напротив друг друга щековин 2, выполненных из стали в виде штампованных деталей постоянной толщины и заданной формы, или вырезанной из металлической пластины. Расположенные напротив друг друга щековины 2 связаны между собой в нижней части через пластину 3 с отогнутыми краями. Щековины 2 прикреплены болтами (съемно) к отогнутыми краям пластины 3 и могут быть демонтированы.
Тележка оснащена колесами 4 для опирания на верхние поверхности боковых полок контактного рельса 1 (фиг. 4), каждое из которых смонтировано с возможностью вращения на соответствующей щековине. При этом на каждой щековине установлено два колеса, которые на одной щековине смещены относительно колес на другой щековине в вдоль верхних поверхностей боковых полок контактного рельса. Эти колеса выполнены методом токарной обработки заготовок из стальных дисков.
Вместо традиционно применяемой контактной тележки, висящей на контактном шинопроводе, опираясь на два соосных ролика (катка), новая тележка имеет четыре опорных ролика. Это позволяет практически исключить "эффект горизонтального рыскания" при движении и этим значительно уменьшить износ реборд роликов и кромок полки контактного рельса (шинопровода). Оси опорных роликов правой и левой сторон тележки смещены на 30 мм относительно друг друга, находясь при этом в одной плоскости, что дает возможность безударно проходить технологический изоляционный стык (воздушный зазор, примерно равный 20 мм), что исключает случаи заклинивания тележки на стыке и повышает ее долговечность.
При таком исполнении исключается заклинивание тележки на стыках, так как стык проходит только одно колесо, а остальные три остаются на ровной поверхности полок контактного рельса, что сохраняет целостным токоподвод. Кроме того, при опирании на четыре колеса исключаются рыскания тележки и передача токоподводящему кабелю колебаний.
Внутри между щековинами о спиранием на пластину 3 размещен промежуточный элемент 5 удлиненной формы (фиг. 3), выполненный с гнездом 6 для установки бронзового башмака 7 и поджатый пружиной 8 в сторону нижней поверхностью контактного рельса 1 для обеспечения контакта бронзового башмака с нижней поверхностью полки контактного рельса.
Промежуточный элемент 5 установлен между щековинами на оси 9 с возможностью его качания вокруг этой оси. Эта ось 9 размещена на одном конце этого промежуточного элемента, а пружина 8 установлена во втулке 10, закрепленной снаружи пластины 3 с отогнутыми краями и поджата через отверстие в этой пластине к промежуточному элементу на другом его конце. Во втулке закреплен болт 11, используемый для регулировки силы поджатия пружины.
Таким образом, промежуточный элемент установлен с возможностью качания на оси 9, а поджатие бронзового башмака для токосъема осуществляется на другом конце этого элемента 5. Применение системы самоустанавливающегося положения токосъемного башмака, обеспечивающей постоянное касание активной поверхности башмака к контактному рельсу (шинопроводу) всей плоскостью при любых неоднородностях пути дает возможность свести до безопасного минимума искрение контактов, что повышает безопасность эксплуатации и непрерывность процесса передачи питания вагону.
С указанной пластиной связан корпус 12 наконечника для присоединения токоподводящего кабеля. Этот корпус присоединен к нижней наружной поверхности пластины 3. Корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля связан с пластиной с отогнутыми краями звеньевым подвесом 13. Этот подвес состоит из двух колец - звеньев: одно из них прикреплено к пластине 3, другое, установленное свободно в первом, свободно связано с корпусом 12. При таком исполнении колебания токоподводящего кабеля не передаются на тележку, а движения тележки не передаются на кабель, так как любые несовпадения в перемещениях гасятся звеньевым подвесом за счет относительного перемещения/смещения звеньев.
Корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля так же связан с промежуточным элементом, несущим бронзовый башмак, через гибкий кабель 14 (в варианте на фиг. 1 и 2 таких кабеля два для гарантии токопередачи). Так же этот гибкий кабель выполняет функцию нейтрализации перемещений корпуса 12, которые могли бы передаться на колеса.
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена для метродепо. Испытания опытной партии в метродепо показали, что изделие обладает сниженным весом, легкостью перемещения по контактному рельсу без подтормаживаний и искрений, высокой технологичностью.