.jpg/1280px-Electricity_(12308463104).jpg)
Воздушная линия или воздушный провод — это электрический кабель , который используется для передачи электроэнергии электровозам , электропоездам , троллейбусам или трамваям . Общий термин, используемый Международным союзом железных дорог для этой технологии, — воздушная линия . [1] Она известна под разными названиями: воздушная контактная сеть , воздушная контактная линия ( OCL ), воздушная контактная система ( OCS ), воздушное оборудование ( OHE ), оборудование воздушной линии ( OLE или OHLE ), воздушные линии ( OHL ), воздушная проводка ( OHW ), тяговый провод и контактный провод .
Воздушная линия состоит из одного или нескольких проводов (или рельсов , особенно в туннелях), расположенных над рельсовыми путями , которые повышаются до высокого электрического потенциала путем подключения к питающим станциям на регулярных интервалах вдоль пути. Питающие станции обычно питаются от высоковольтной электрической сети .
Электропоезда, которые собирают свой ток с воздушных линий, используют устройство, такое как пантограф , носовой токосъемник или контактный столб . Он прижимается к нижней стороне самого нижнего провода воздушной линии, контактного провода. Токосъемники являются электропроводящими и позволяют току течь к поезду или трамваю и обратно к питающей станции через стальные колеса на одном или обоих ходовых рельсах. Неэлектрические локомотивы (например, дизели ) могут проходить по этим путям, не влияя на воздушную линию, хотя могут возникнуть трудности с клиренсом надземной линии . Альтернативные схемы передачи электроэнергии для поездов включают третий рельс , наземное электроснабжение , батареи и электромагнитную индукцию .
Такие транспортные средства, как автобусы, имеющие резиновые шины, не могут обеспечить обратный путь для тока через свои колеса и вместо этого должны использовать пару воздушных проводов, чтобы обеспечить как ток, так и его обратный путь.
Для достижения хорошего высокоскоростного токосъёма необходимо поддерживать геометрию контактного провода в определённых пределах. Обычно это достигается путём поддержки контактного провода вторым проводом, известным какнесущий провод илицепная линия. Этот провод приближается к естественному пути провода, натянутого между двумя точками,кривой цепной линии, отсюда и использование термина «цепная линия» для описания этого провода или иногда всей системы. Этот провод прикреплен к контактному проводу через равные интервалы вертикальными проводами, известными как «капельки» или «капельные провода». Он регулярно поддерживается на конструкциях, шкивом,звеном илизажимом. Затем вся система подвергается механическомунатяжению.
По мере того, как пантограф движется под контактным проводом, углеродная вставка на верхней части пантографа со временем изнашивается. На прямом пути контактный провод слегка зигзагообразен влево и вправо от центра от каждой опоры к следующей, так что вставка изнашивается равномерно, тем самым предотвращая любые зазубрины. На кривых «прямой» провод между опорами заставляет точку контакта пересекать поверхность пантографа, когда поезд движется по кривой. Движение контактного провода по головке пантографа называется «разверткой».
Для троллейбусных столбов зигзагообразное расположение контактной линии не требуется. Для трамвайных путей применяется контактный провод без несущего троса.
Зоны депо, как правило, имеют только один провод и известны как «простое оборудование» или «троллейный провод». Когда впервые были задуманы системы воздушных линий, хороший сбор тока был возможен только на низких скоростях с использованием одного провода. Для обеспечения более высоких скоростей были разработаны два дополнительных типа оборудования:
Раньше провода-подвески обеспечивали физическую поддержку контактного провода без электрического соединения контактной сети и контактных проводов. Современные системы используют токопроводящие провода-подвески, что исключает необходимость в отдельных проводах.
Современная система трансмиссии возникла около 100 лет назад. Более простая система была предложена в 1970-х годах компанией Pirelli Construction Company, состоящей из одного провода, встроенного в каждую опору на 2,5 метра (8 футов 2 дюйма) ее длины в обрезанной, экструдированной алюминиевой балке с открытой контактной поверхностью провода. Несколько более высокое натяжение, чем использовалось до обрезания балки, дало изогнутый профиль для провода, который можно было легко обработать на скорости 400 км/ч (250 миль/ч) пневматическим сервопантографом с ускорением всего 3 g . [ необходима цитата ]
Электрическая цепь требует как минимум двух проводников. Трамваи и железные дороги используют контактную линию в качестве одной стороны цепи, а стальные рельсы — в качестве другой стороны цепи. Для троллейбуса или троллейбуса рельсы для обратного тока отсутствуют, поскольку транспортные средства используют резиновые шины на поверхности дороги. Троллейбусы используют вторую параллельную контактную линию для возврата и два троллейбусных столба , один из которых контактирует с каждым контактным проводом. ( Пантографы, как правило, несовместимы с параллельными контактными линиями.) Цепь замыкается с использованием обоих проводов. Параллельные контактные провода также используются на редких железных дорогах с трехфазной электрификацией переменного тока .
В Советском Союзе использовались следующие типы проводов/кабелей. [2] Для контактного провода использовалась холоднотянутая сплошная медь, чтобы обеспечить хорошую проводимость . Провод не круглый, а имеет канавки по бокам, чтобы к нему можно было прикрепить подвески. Размеры были (по площади поперечного сечения) 85, 100 или 150 мм 2 . Чтобы сделать провод прочнее, можно было добавить 0,04% олова. Провод должен выдерживать тепло, выделяемое дугой, и поэтому такие провода никогда не следует соединять термическими средствами.
Провод связи (или контактная линия) должен быть как прочным, так и иметь хорошую проводимость. Они использовали многожильные провода (или кабели) с 19 жилами в каждом кабеле (или проводе). Для жил использовались медь, алюминий и/или сталь. Все 19 жил могли быть сделаны из одного и того же металла или смеси металлов в зависимости от требуемых свойств. Например, стальные провода использовались для прочности, в то время как алюминиевые или медные провода использовались для проводимости. [3] Другой тип выглядел так, как будто он имел все медные провода, но внутри каждого провода был стальной сердечник для прочности. Стальные жилы были оцинкованы, но для лучшей защиты от коррозии они могли быть покрыты антикоррозионным веществом.
В Словении , где используется система 3 кВ, стандартные размеры контактного провода составляют 100 и 150 мм 2 . Контактный провод изготавливается из меди или медных сплавов сечением 70, 120 или 150 мм 2 . Меньшие поперечные сечения изготавливаются из 19 жил, тогда как большие имеют 37 жил. Две стандартные конфигурации для основных линий состоят из двух контактных проводов сечением 100 мм 2 и одного или двух контактных проводов сечением 120 мм 2 , что в сумме составляет 320 или 440 мм 2 . Для боковых путей часто используется только один контактный провод. [4]
В Великобритании и странах ЕС контактный провод обычно изготавливается из меди, легированной другими металлами. Размеры включают площади поперечного сечения 80, 100, 107, 120 и 150 мм 2 . Распространенные материалы включают обычную и высокопрочную медь, медь-серебро, медь-кадмий, медь-магний и медь-олово, причем каждый из них можно идентифицировать по отчетливым идентификационным канавкам вдоль верхней части контактного провода. Эти канавки различаются по количеству и расположению на дуге верхней секции. [5] Медь выбирается из-за ее превосходной проводимости, а другие металлы добавляются для увеличения прочности на разрыв. Выбор материала выбирается на основе потребностей конкретной системы, уравновешивая потребность в проводимости и прочности на разрыв.
Провода контактной сети находятся в механическом натяжении, поскольку пантограф вызывает механические колебания в проводе. Волны должны перемещаться быстрее поезда, чтобы избежать образования стоячих волн , которые могут разорвать провод. Натяжение линии заставляет волны перемещаться быстрее, а также уменьшает провисание под действием силы тяжести.
Для средних и высоких скоростей тросы обычно натягиваются грузами или иногда гидравлическими натяжителями. Оба метода известны как «автоматическое натяжение» (AT) или «постоянное натяжение» и гарантируют, что натяжение практически не зависит от температуры. Натяжение обычно составляет от 9 до 20 кН (от 2000 до 4500 фунтов силы ) на трос. При использовании грузов они скользят вверх и вниз по стержню или трубке, прикрепленной к мачте, чтобы предотвратить их раскачивание. В последнее время начали использоваться пружинные натяжители. Эти устройства содержат торсионную пружину с кулачковым механизмом для обеспечения постоянного приложенного натяжения (вместо изменения пропорционально удлинению). Некоторые устройства также включают механизмы регулировки жесткости пружины для простоты обслуживания.
Для низких скоростей и в туннелях, где температура постоянна, может использоваться оборудование с фиксированным окончанием (FT), при котором провода оканчиваются непосредственно на конструкциях на каждом конце воздушной линии. Натяжение обычно составляет около 10 кН (2200 фунтов силы). Этот тип оборудования провисает в жарких условиях и натягивается в холодных.
При AT непрерывная длина воздушной линии ограничена из-за изменения высоты грузов, поскольку воздушная линия расширяется и сжимается при изменении температуры. Это движение пропорционально расстоянию между анкерами. Длина натяжения имеет максимум. Для большинства оборудования 25 кВ OHL в Великобритании максимальная длина натяжения составляет 1970 м (6460 футов). [6]
Дополнительная проблема с оборудованием AT заключается в том, что если балансировочные грузы прикреплены к обоим концам, вся длина натяжения может свободно перемещаться вдоль пути. Чтобы избежать этого, анкер средней точки (MPA), расположенный близко к центру длины натяжения, ограничивает движение несущего/контактного провода, закрепляя его; контактный провод и его подвесные кронштейны могут перемещаться только в пределах ограничений MPA. MPA иногда крепятся к низким мостам или иным образом крепятся к вертикальным столбам контактной сети или опорам портальной контактной сети. Длина натяжения может рассматриваться как фиксированная центральная точка, при этом две длины половинного натяжения расширяются и сжимаются в зависимости от температуры.
Большинство систем включают тормоз, чтобы не дать проводам полностью распуститься, если провод порвется или потеряет натяжение. Немецкие системы обычно используют один большой натяжной блок (в основном храповой механизм) с зубчатым ободом, установленный на рычаге, шарнирно прикрепленном к мачте. Обычно тяга вниз грузов и реактивная тяга вверх натянутых проводов поднимают блок так, что его зубья находятся на достаточном расстоянии от упора на мачте. Блок может свободно вращаться, в то время как грузы движутся вверх или вниз по мере сжатия или расширения проводов. Если натяжение теряется, блок падает обратно к мачте, и один из его зубьев застревает в упоре. Это останавливает дальнейшее вращение, ограничивает повреждение и сохраняет неповрежденную часть провода целой, пока ее не удастся отремонтировать. Другие системы используют различные тормозные механизмы, обычно с несколькими меньшими блоками в блоке и полиспасте .
Линии разделены на секции, чтобы ограничить масштабы отключения и обеспечить возможность проведения технического обслуживания.
Чтобы обеспечить обслуживание воздушной линии без необходимости отключения всей системы, линия разбивается на электрически разделенные части, называемые «секциями». Секции часто соответствуют длинам натяжения. Переход от секции к секции называется «разрывом секции» и устанавливается таким образом, чтобы пантограф транспортного средства находился в постоянном контакте с одним или другим проводом.
Для носовых токосъемников и пантографов это делается путем прокладки двух контактных проводов рядом по всей длине между 2 или 4 опорами проводов. Новый опускается вниз, а старый поднимается вверх, позволяя токосъемнику плавно переходить с одного на другой. Два провода не соприкасаются (хотя носовой токосъемник или пантограф на короткое время контактирует с обоими проводами). При нормальной эксплуатации две секции электрически соединены; в зависимости от системы это может быть изолятор, фиксированный контакт или повышающий трансформатор. Изолятор позволяет прерывать ток в секции для технического обслуживания.
На воздушных проводах, предназначенных для троллейбусных столбов, это достигается за счет нейтральной секции между проводами, требующей изолятора. Водитель трамвая или троллейбуса должен временно снизить потребление электроэнергии до того, как троллейбусный столб пройдет через них, чтобы предотвратить повреждение изолятора дугой.
Локомотивы, оборудованные пантографом, не должны проходить через разрыв секции, когда одна сторона обесточена. Локомотив может оказаться в ловушке, но при прохождении разрыва секции пантограф на короткое время закорачивает две контактные линии. Если противоположная линия обесточена, этот переходный процесс напряжения может привести к срабатыванию выключателей питания. Если линия находится на обслуживании, может произойти травма, так как контактная линия внезапно оказывается под напряжением. Даже если контактная линия правильно заземлена для защиты персонала, дуга, образующаяся на пантографе, может повредить пантограф, изолятор контактной линии или и то, и другое.
Иногда на более крупной электрифицированной железной дороге, трамвае или троллейбусной системе необходимо запитывать различные участки пути от разных электросетей, не гарантируя синхронизацию фаз. Длинные линии могут быть подключены к национальной сети страны в разных точках и на разных фазах. (Иногда участки запитываются с разным напряжением или частотой.) Сети могут быть синхронизированы в обычном режиме, но события могут прерывать синхронизацию. Это не проблема для систем постоянного тока . Системы переменного тока имеют особое значение для безопасности, поскольку система электрификации железной дороги будет действовать как «черный ход» между различными частями, в результате чего, среди прочего, часть сети, обесточенная для обслуживания, будет повторно запитана от железнодорожной подстанции, создавая опасность.
По этим причинам нейтральные секции размещаются в электрификации между секциями, питаемыми из разных точек национальной сети, или разных фаз, или сетей, которые не синхронизированы. Крайне нежелательно подключать несинхронизированные сети. Простого разрыва секции недостаточно для защиты от этого, поскольку пантограф кратковременно соединяет обе секции. [7]
В таких странах, как Франция, Южная Африка, Австралия и Великобритания, пара постоянных магнитов рядом с рельсами по обе стороны нейтральной секции управляет установленным на тележке преобразователем на поезде, который заставляет большой электрический выключатель размыкаться и замыкаться, когда локомотив или пантографное транспортное средство многосекционного состава проезжает по ним. [8] В Великобритании используется оборудование, похожее на Автоматическую систему оповещения (AWS), но с парами магнитов, размещенных снаружи ходовых рельсов (в отличие от магнитов AWS, размещенных посередине между рельсами). Знаки на обочине пути на подходе к нейтральной секции предупреждают машиниста о необходимости отключить тяговое усилие и проехать по инерции через мертвую секцию.
Нейтральная секция или фазовый разрыв состоит из двух изолированных разрывов, соединенных встык с коротким участком линии, который не принадлежит ни одной из сетей. Некоторые системы повышают уровень безопасности за счет заземления средней точки нейтральной секции. Наличие заземленной секции в середине обеспечивает, что в случае отказа управляемого преобразователем устройства, а также отказа драйвера отключить питание, энергия в дуге, образованной пантографом при прохождении к нейтральной секции, будет отведена на землю, срабатывая выключатели подстанции, а не дуга, соединяющая изоляторы в секцию, отключенную для обслуживания, секцию, питаемую от другой фазы, или устанавливающая соединение Backdoor между различными частями национальной сети страны.
На Пенсильванской железной дороге обрывы фаз обозначались лицевой стороной позиционного светового сигнала со всеми восемью радиальными позициями с линзами и без центрального огня. Когда обрыв фазы был активным (секции контактной сети не в фазе), все огни горели. Аспект позиционного светового сигнала был первоначально разработан Пенсильванской железной дорогой и был продолжен Amtrak и принят Metro North . Металлические знаки подвешивались к опорам контактной сети с буквами «PB», созданными с помощью рисунка из просверленных отверстий.
Специальная категория фазового разрыва была разработана в Америке, в первую очередь Пенсильванской железной дорогой. Поскольку ее тяговая сеть электроснабжения была централизована и сегментирована только ненормальными условиями, нормальные фазовые разрывы, как правило, не были активными. Фазовые разрывы, которые всегда были активированы, были известны как «мертвые участки»: они часто использовались для разделения энергосистем (например, граница моста Hell's Gate Bridge между электрификациями Amtrak и Metro North ), которые никогда не были бы в фазе. Поскольку мертвый участок всегда мертв, не было разработано специального сигнального аспекта, предупреждающего водителей о его присутствии, и металлический знак с «DS» в просверленных отверстиях висел на опорах контактной сети.
Иногда в воздушных линиях могут присутствовать зазоры, при переключении с одного напряжения на другое или для обеспечения зазора для судов на разводных мостах, как более простая альтернатива для разводных воздушных рельсов. Электропоезда движутся по инерции через зазоры. Чтобы предотвратить искрение, питание должно быть отключено до достижения зазора, и обычно пантограф опускается.
Учитывая ограниченный зазор, например, в туннелях , контактный провод может быть заменен жестким контактным рельсом. Ранним примером были туннели Baltimore Belt Line , где использовался пруток П- образного сечения (изготовленный из трех полос железа и закрепленный на дереве), с латунным контактом, проходящим внутри паза. [9] Когда контактная линия была поднята в туннеле Симплон для размещения более высокого подвижного состава, использовался рельс. Жесткий контактный рельс также может использоваться в местах, где натяжение проводов нецелесообразно, например, на разводных мостах . В современных применениях очень распространено использование жесткого контактного провода в подземных участках трамваев, метро и магистральных железных дорог в туннелях, в то время как обычные контактные провода используются в надземных участках.
В разводном мосту, который использует жесткий подвесной рельс, необходимо перейти от системы контактного провода к воздушному контактному рельсу на портале моста (последняя опора тягового тока перед разводным мостом). Например, электроснабжение может осуществляться через систему контактного провода около разводного моста . Контактный провод обычно состоит из несущего провода (также называемого контактным проводом) и контактного провода в месте соединения с пантографом. Несущий провод заканчивается на портале, в то время как контактный провод входит в профиль контактного рельса на переходном концевом участке, прежде чем он заканчивается на портале. Между контактным рельсом на переходном концевом участке и контактным рельсом, который проходит через весь пролет разводного моста, имеется зазор. Зазор необходим для того, чтобы разводной мост можно было открывать и закрывать. Для соединения контактных рельсов вместе, когда мост закрыт, имеется еще один участок контактного рельса, называемый «поворотным перекрытием», который оснащен двигателем. Когда мост полностью закрыт, двигатель поворотного перекрытия приводится в действие, чтобы повернуть его из наклонного положения в горизонтальное положение, соединяя токопроводящие рельсы в концевой секции перехода и мост вместе для подачи питания. [10]
На трамвайных остановках установлены короткие контактные рельсы, как и на Combino Supra . [11]
Трамваи питаются от одного контактного провода напряжением около 500–750 В постоянного тока. Троллейбусы питаются от двух контактных проводов с одинаковым напряжением, и по крайней мере один из троллейбусных проводов должен быть изолирован от трамвайных проводов. Обычно это делается с помощью троллейбусных проводов, проходящих непрерывно через переезд, с трамвайными проводами на несколько сантиметров ниже. Рядом с перекрестком с каждой стороны трамвайный провод превращается в сплошную планку, проходящую параллельно троллейбусным проводам примерно на полметра. Другая планка, также изогнутая под углом на концах, подвешена между троллейбусными проводами, электрически соединенными сверху с трамвайным проводом. Пантограф трамвая перекрывает зазор между различными проводниками, обеспечивая ему непрерывный съем.
В месте пересечения трамвайных проводов троллейбусные провода защищены перевернутым желобом из изоляционного материала, выступающим на 20 или 30 мм (0,79 или 1,18 дюйма) ниже.
До 1946 года железнодорожный переезд в Стокгольме , Швеция соединял железную дорогу к югу от Центрального вокзала Стокгольма и трамвай. Трамвай работал на постоянном токе напряжением 600–700 В, а железная дорога — на переменном токе напряжением 15 кВ . В швейцарской деревне Оберентфельден линия Менцикен –Аарау–Шёфтланд, работающая на постоянном токе напряжением 750 В, пересекает линию SBB на переменном токе напряжением 15 кВ; раньше между двумя линиями в Зуре был похожий переход , но в 2010 году его заменили подземным переходом. Некоторые переходы между трамвайными/легкорельсовыми и железными дорогами сохранились в Германии. В Цюрихе , Швейцария, троллейбусная линия VBZ 32 имеет железнодорожный переезд с железнодорожной линией Утлиберг напряжением 1200 В ; во многих местах троллейбусные линии пересекают трамвайные пути. В некоторых городах троллейбусы и трамваи имеют общий положительный (питающий) провод. В таких случаях можно использовать обычную троллейбусную «лягушку».
В качестве альтернативы можно установить разрывы секций в точке пересечения, чтобы сделать пересечение электрически обесточенным.
Во многих городах трамваи и троллейбусы использовали троллейбусные столбы. Они использовали изолированные переходы, что требовало от водителей трамваев переводить контроллер в нейтральное положение и двигаться накатом. Водителям троллейбусов приходилось либо отпускать педаль газа, либо переключаться на вспомогательный привод.
В Мельбурне , штат Виктория, водители трамваев устанавливают контроллер в нейтральное положение и едут по инерции через секционные изоляторы, обозначенные маркировкой изоляторов между рельсами.
В Мельбурне осталось несколько переездов между электрифицированными пригородными железными дорогами и трамвайными линиями. Они оснащены механическими переключателями (переключателями) для переключения 1500 В постоянного тока контактной сети железной дороги и 650 В постоянного тока трамваев, называемых Tram Square. [12] Несколько таких переездов были разделены по уровням в последние годы в рамках проекта по удалению переездов .
В Афинах есть два пересечения трамвайных и троллейбусных проводов, на проспекте Вас. Амалиас и проспекте Вас. Олгас, а также на улицах Ардитту и Афанасиу Диаку. Они используют вышеупомянутое решение.
В Риме на перекрестке Viale Regina Margherita и Via Nomentana трамвайные и троллейбусные линии пересекаются: трамвай на Viale Regina Margherita и троллейбус на Via Nomentana. Пересечение ортогональное, поэтому типичное расположение не было доступно.
В Милане большинство трамвайных линий пересекают его кольцевую троллейбусную линию один или два раза. Троллейбусные и трамвайные провода проходят параллельно на таких улицах, как viale Stelvio, viale Umbria и viale Tibaldi.
Некоторые железные дороги использовали две или три воздушные линии, обычно для передачи трехфазного тока. Это использовалось только на железной дороге Горнерграт и железной дороге Юнгфрау в Швейцарии, Petit train de la Rhune во Франции и зубчатой железной дороге Корковадо в Бразилии. До 1976 года это широко использовалось в Италии. На этих железных дорогах два проводника использовались для двух разных фаз трехфазного переменного тока, в то время как рельс использовался для третьей фазы. Нейтраль не использовалась.
Некоторые трехфазные железные дороги переменного тока использовали три контактных провода. Это экспериментальная железнодорожная линия Siemens в Берлине-Лихтенберге в 1898 году (длина 1,8 километра (1,1 мили)), военная железная дорога между Мариенфельде и Цоссеном между 1901 и 1904 годами (длина 23,4 километра (14,5 мили)) и 800-метровый (2600 футов) участок угольной железной дороги около Кельна между 1940 и 1949 годами.
В системах постоянного тока иногда использовались двухполюсные воздушные линии, чтобы избежать гальванической коррозии металлических деталей вблизи железной дороги, например, на Chemin de fer de la Mure .
Все системы с несколькими воздушными линиями имеют высокий риск коротких замыканий на переключателях и поэтому, как правило, непрактичны в использовании, особенно при использовании высоких напряжений или когда поезда проходят через стрелки на высокой скорости.
Sihltal Zürich Uetliberg Bahn имела две линии с разной электрификацией. Чтобы иметь возможность использовать разные электрические системы на общих путях, на линии Sihltal контактный провод располагался прямо над поездом, в то время как на линии Uetliberg контактный провод располагался сбоку. Такая конфигурация использовалась до лета 2022 года, с тех пор линия Uetliberg была переведена на стандартную конфигурацию 15 кВ 16,7 Гц. [13]
Контактная сеть — это система воздушных проводов, используемых для подачи электроэнергии на локомотив , трамвай или легкорельсовый транспорт , оборудованный пантографом .
В отличие от простых воздушных проводов, в которых неизолированный провод крепится зажимами к близко расположенным поперечным проводам, поддерживаемым столбами, контактные системы используют по крайней мере два провода. Контактный или несущий провод подвешивается с определенным натяжением между линейными конструкциями, а второй провод удерживается в натяжении несущим проводом, прикрепленным к нему с частыми интервалами зажимами и соединительными проводами, известными как дропперы . Второй провод прямой и ровный, параллельный рельсовому пути , подвешенный над ним, как проезжая часть подвесного моста над водой.
Системы контактной сети подходят для высокоскоростных операций, тогда как простые проводные системы, которые менее дороги в строительстве и обслуживании, распространены на линиях легкорельсового транспорта или трамвая (трамвая), особенно на городских улицах. Такие транспортные средства могут быть оснащены либо пантографом, либо троллейбусным столбом .
Северо - восточный коридор в Соединенных Штатах имеет контактную сеть на протяжении 600 миль (970 км) между Бостоном , Массачусетс и Вашингтоном, округ Колумбия , для междугородних поездов Amtrak . Агентства пригородных поездов, включая MARC , SEPTA , NJ Transit и Metro-North Railroad , используют контактную сеть для предоставления местных услуг.
В Кливленде, штат Огайо , междугородние/легкорельсовые линии и линия тяжелого рельса используют одни и те же воздушные провода из-за городского постановления, направленного на ограничение загрязнения воздуха большим количеством паровозов, которые проходили через Кливленд между восточным побережьем и Чикаго. Поезда перешли с паровых на электрические локомотивы на железнодорожных станциях Коллинвуда примерно в 10 милях (16 км) к востоку от центра города и в Линндейле на западной стороне. Когда Кливленд строил свою линию скоростного транзита (тяжелорельсовую) между аэропортом, центром города и далее, он использовал похожую контактную сеть, используя оборудование для электрификации, оставшееся после перехода железных дорог с пара на дизель. Легкорельсовые и тяжелорельсовые пути делят пути примерно на 3 мили (4,8 км) вдоль красной (тяжелорельсовой) линии международного аэропорта Кливленда Хопкинса , синей и зеленой междугородних/легкорельсовых линий между терминалом Кливленда Union и сразу за станцией East 55th Street, где линии разделяются.
Часть Синей линии Бостона, проходящая через северо-восточные пригороды, использует воздушные линии, как и Зеленая линия.
Желтая линия на чикагском "L" использовала систему контактной подвески для западной половины маршрута, переходя на третий рельс для восточной половины. Это было прекращено в 2004 году, когда весь маршрут был переведен на третий рельс.
На полуострове Сан-Франциско в Калифорнии пригородная железнодорожная система Caltrain завершила установку контактной сети (OCS) в 2023 году в рамках подготовки к преобразованию 160-летнего коридора Сан-Франциско — полуостров Сан-Хосе в полностью электрифицированную коммерческую линию в сентябре 2024 года.
Высота воздушной линии может создавать опасность на железнодорожных переездах , где она может быть задета дорожными транспортными средствами. На подходах установлены предупреждающие знаки, сообщающие водителям о максимально безопасной высоте.
Проводка в большинстве стран расположена слишком низко, чтобы пропускать двухъярусные контейнерные поезда. В туннеле под Ла-Маншем имеется увеличенная высота контактной сети для размещения двухъярусных легковых и грузовых транспортеров. В Китае и Индии эксплуатируются линии, электрифицированные с дополнительной высотой проводки и пантографами, что позволяет пропускать двухъярусные контейнерные поезда. [14] [15] [16]
Воздушные линии могут подвергаться неблагоприятному воздействию сильного ветра, вызывающего раскачивание проводов. [17] Электрические бури могут вывести из строя электросети из-за ударов молний в системы [18] с воздушными проводами, останавливая поезда из-за скачков напряжения .
В холодную или морозную погоду воздушные линии могут покрываться льдом. Это может привести к плохому электрическому контакту между коллектором и воздушной линией, что приведет к образованию электрической дуги и скачкам напряжения. [19] Ледяные покрытия также добавляют дополнительный вес, а также увеличивают площадь поверхности, подверженной воздействию ветра, что, соответственно, увеличивает нагрузку на провода и их опоры.
Линии могут провисать в жаркую погоду, и если пантограф запутается, это может привести к обрыву. Аналогично, в очень холодную погоду они могут сжиматься и лопаться.
Установка воздушных линий электропередачи может потребовать реконструкции мостов для обеспечения безопасного электрического зазора. [20]
Воздушные линии, как и большинство электрифицированных систем, требуют больших капитальных затрат при строительстве системы, чем эквивалентная неэлектрифицированная система. В то время как неэлектрифицированная железнодорожная линия требует только уклона, балласта, шпал и рельсов, воздушная система также требует сложной системы опорных конструкций, линий, изоляторов, систем управления питанием и линий электропередач, все из которых требуют обслуживания. Это делает неэлектрические системы более привлекательными в краткосрочной перспективе, хотя электрические системы могут окупиться в конечном итоге. Кроме того, дополнительные затраты на строительство и обслуживание на милю делают воздушные системы менее привлекательными на уже существующих железных дорогах дальнего следования, таких как те, что находятся в Северной Америке, где расстояния между городами, как правило, намного больше, чем в Европе. Такие длинные линии требуют огромных инвестиций в оборудование для воздушных линий, в котором частные железнодорожные компании вряд ли будут заинтересованы, и возникают серьезные трудности с подачей электроэнергии на длинные участки воздушных проводов на постоянной основе, особенно в районах, где спрос на энергию уже превышает предложение.
Многие считают воздушные линии « визуальным загрязнением » из-за множества опорных конструкций и сложной системы проводов и кабелей, которые заполняют воздух. Такие соображения привели к замене воздушных линий электропередач и линий связи на подземные кабели, где это возможно. Проблема достигла апогея в Великобритании с проектом электрификации Great Western Main Line , особенно через Goring Gap . Была сформирована протестная группа со своим собственным веб-сайтом. [21]
Ценный медный проводник также может стать объектом кражи, как, например, на линии Лахор-Ханевал в Пакистане и на участке линии Гверу-Хараре в Зимбабве .
Первый трамвай с контактной сетью был представлен Вернером фон Сименсом на Международной выставке электричества в Париже в 1881 году : после этого события установка была демонтирована. В октябре 1883 года первая постоянная трамвайная служба с контактной сетью была на трамвае Мёдлинга и Хинтербрюля в Австрии. Трамваи имели двухполюсные контактные сети, состоящие из двух U-образных труб, в которых пантографы висели и двигались как челноки. С апреля по июнь 1882 года Сименс испытывал подобную систему на своем Electromote , раннем предшественнике троллейбуса .
Гораздо проще и функциональнее был контактный провод в сочетании с пантографом, который везло транспортное средство и прижимало линию снизу. Эта система для железнодорожного движения с однополюсной линией была изобретена Фрэнком Дж. Спрагом в 1888 году. С 1889 года она использовалась на Richmond Union Passenger Railway в Ричмонде, штат Вирджиния , став пионером в области электрической тяги.
