Узел отвода от контактного рельса токосъемного узла устройства 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 опорный 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 опорном 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 опорным 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, опорный 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 (RU 162581, B60L 5/06, опубл. 20.06.2016 г.). Данное решение принято в качестве прототипа.
В известной контактной тележке, висящая на контактном шинопроводе (контактном рельсе), башмак в виде тела параллелепипедной формы плоской стенкой постоянно прижимается к нижней поверхности контактного рельса. Это вызвано тем, что опорный элемент, несущий башмак, постоянно подпружинен в сторону контактного рельса. При подключении токоподводящего кабеля питание от этого кабеля через башмак передается системе электропитания подвижной единице в депо метрополитена. Но, для подключения этого кабеля необходимо тележку переместить из места ее стационарного хранения в подвешенном положении до подвижной единицы и после выполнения работ отвести эту тележку, перемещая ее по контактному рельсу до места ее стационарного базирования. Эти перемещения называются холостыми прокатами тележки по контактному рельсу. Во время таких холостых прокатов башмак остается (независимо от наличия токоподвода или при его отсутствии) в постоянном контакте с шинопроводом - контактным рельсом. Это приводит к износу бронзового башмака не только из-за контактного трения, но и из-за того, что 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. В этой тележке башмак в виде тела параллелепипедной формы плоской стенкой прижимается к нижней поверхности контактного рельса. При рысканиях и раскачиваниях теряется плотный контакт башмака с рельсом, что приводит к потере контакта (контакт не по поверхности, а по линии). Это объясняется тем, что башмак подпружинен к рельсу и сила упругости проходит через башмак. А при параллелепипедной форме исполнения башмак не имеет возможности подстраиваться к поверхности рельса, что приводит к неполному прижатию башмака и повышению его износа в локальных зонах (угловые участки).
В известной конструкции отсутствуют средства, позволяющие отключать токосемный узел от рельса при холостых прокатах.
В результате поиска по уровню техники не выявлены такие решения, которые позволяли бы для контактных тележек производить механический отвод токосъемного узла от контактного рельса при холостых прогонах.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационной безопасности за счет исключения постоянного электрического контакта башмака с шинопроводом при холостом ходе тележки без контакта с находящимися под напряжением элементами.
Указанный технический результат достигается тем, что узел отвода от контактного рельса токосъемного узла устройства электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, представляющего собой тележку, перемещаемую по поверхности боковых полок контактного рельса и несущую корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля к размещенному в тележке ниже контактного рельса подпружиненному опорному элементу, несущему в гнезде бронзовый башмак, выполнен в виде связанной с подпружиненным опорным элементом тяги, выведенной из корпуса наружу на сторону размещения корпуса наконечника тяги, с которой через шарнир с горизонтально расположенной осью качания связан наконечник, несущий элемент прикрепления к нему стержневого удлинителя из диэлектрического материала.
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 тележки для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, вид сверху;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид снизу;
фиг. 3 - общий вид опорного элемента удлиненной формы для размещения бронзового башмака.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция узел отвода токосъемного узла устройства подачи электрической энергии с контактной сети метрополитена на электропоезд. В электродепо контактная сеть представлена размещенным на высоте не менее 4 м контактным рельсом на участках деповских путей внутри здания депо (по требованиям безопасности). Применение в тележке устройства отвода токосъемного башмака от контактного рельса позволяет исключить истирание башмака при холостых прокатах тележки по контактному рельсу.
Устройство для электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, представляет собой, по сути, контактную каретку или контактную тележку (фиг. 1, 2), перемещающуюся по контактному рельсу (контактный рельс не показан).
Такая контактная тележка содержит раму (фиг. 1 и 2), выполненную из двух расположенных напротив друг друга щековин 1 (например, выполненных из стали в виде штампованных деталей постоянной толщины и заданной формы, или вырезанной из металлической пластины). Расположенные напротив друг друга щековины 1 связаны между собой через пластину 2 с отогнутыми краями. Щековины 1 прикреплены болтами (съемно) к отогнутыми краям пластины 2 и могут быть демонтированы. Тележка оснащена колесами 3 для опирания на верхние поверхности боковых полок контактного рельса (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 колеса. Это позволяет практически исключить "эффект горизонтального рыскания" при движении и этим значительно уменьшить износ реборд колес и кромок полки контактного рельса (шинопровода). При таком исполнении исключается заклинивание тележки на стыках, так как стык проходит только одна пара колес, а остальные 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 с опиранием на пластину 2 размещен опорный элемент 4 удлиненной формы (фиг. 3), выполненный в виде пластины с гнездом 5 для установки бронзового башмака и поджатый пружиной в сторону нижней поверхностью контактного рельса для обеспечения контакта бронзового башмака с нижней поверхностью полки контактного рельса. Опорный элемент 4 установлен между щековинами на оси 6 с возможностью его качания вокруг этой оси. Эта ось 6 размещена на одном конце этого опорного элемента, а пружина установлена во втулке 7, закрепленной снаружи пластины 2 с отогнутыми краями и поджата через отверстие в этой пластине к опорному элементу на другом его конце. Во втулке закреплен болт, используемый для регулировки силы поджатая пружины.
Опорный элемент установлен с возможностью качания на оси 6, а поджатие бронзового башмака для токосъема осуществляется на другом конце этого элемента 4. Таким образом обеспечивается постоянное касание активной поверхности бронзового башмака к контактному рельсу (шинопроводу) для обеспечения электрической связи между контактным рельсом и присоединительным штекером, размещенном на конце токоподводящего кабеля.
С указанной пластиной 2 связан корпус 8 наконечника для присоединения токоподводящего кабеля (этот кабель не показан). Этот корпус присоединен к нижней наружной поверхности пластины 2. Корпус наконечника для присоединения токоподводящего кабеля связан с пластиной с отогнутыми краями звеньевым подвесом. Этот подвес состоит из двух колец - звеньев: одно из них прикреплено к пластине 2, другое, установленное свободно в первом, свободно связано с корпусом наконечника. 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 опорным элементом, несущим бронзовый башмак, через токопроводы 9 (гибкие кабели, в представленном варианте используются два таких кабеля два для гарантии токопередачи). Так же этот гибкий кабель выполняет функцию нейтрализации перемещений корпуса 8, которые могли бы передаться на колеса. Токопроводы 9 с одного конца связаны с корпусом 8, а другими концами присоединены к башмаку.
Конструкция тележки предусматривает постоянный контакт бронзового башмака с контактным рельсом. Но в реальных условиях ее эксплуатации тележку постоянно перемещают с базы ее нахождения в период неиспользования до подвижной единицы и обратно (после проведения технологических работ). В этот период холостых прогонов тележки башмак подвергается естественному износу, что приводит к необходимости замены башмака (сокращается предусмотренный срок эксплуатации).
Для устранения последствий износа при холостых прогонах в тележке используется узел отвода от контактного рельса токосъемного узла устройства электроснабжения подвижного состава в депо метрополитена, который выполнен в виде связываемой с подпружиненным опорным элементом 4 тяги 10, выведенной из корпуса тележки наружу на сторону размещения корпуса 8 наконечника и с которой через шарнир 11 с горизонтально расположенной осью качания связан наконечник 12, несущий элемент прикрепления к нему стержневого удлинителя из диэлектрического материала. В данном случае, в пластине 2 выполнено отверстие, через которое тяга 10 свободно пропущена и имеет возможность перемещения в вертикальном направлении. Конец тяги 10 прикреплен к концевой части опорного элемента 4.
При необходимости перемещения контактной тележки по контактному рельсу при холостом прогоне оператор тянет стержневой удлинитель вниз. При этом тяга так же перемещается вниз. А поскольку тяга 10 связана с опорным элементом 4, несущим башмак, то и опорный элемент 4, сжимая пружину, опускается в сторону пластины 2. При этом башмак отходит от контактного рельса. Происходит разрыв электрической линии. В таком положении элементов контактную тележку перемещают к подвижной единице или от подвижной единицы на базу. При отпускании стержневого удлинителя под действием пружины, поджимающей опорный элемент 4 бронзовый башмак поднимается и упирается в контактный рельс, обеспечивая восстановление электрической линии.
Настоящая полезная модель промышленно применима, может быть изготовлена для метродепо.