Kontaktledning för järnväg

Från Rilpedia

Texten från svenska Wikipedia

Överst på stolpen syns återledningen. Därunder utliggaren med dragstång och diagonalstång som lyfter bärlinan samt underst tryckstången som drar ut det lilla böjda tillsatsröret med kontakttråden åt höger. Observera att hela utliggaren är vridbar så att tråden kan längutvidgas. Över högra spåret sitter dubbla utliggare för de två trådarna i växeln.

Kontaktledningen för järnvägar utgör den ena ledaren för drivströmmen till elektriska tåg. Den andra ledaren, återledaren, utgörs av rälsen. Strömmen leds ned i järnvägsfordonet via en strömavtagare.

Funktion

• Ska utan större spänningsfall (förluster) klara erforderlig drivström för alla tåg som befinner sig på den matade sektionen. Kan röra sig om över 1000A (ett IORE malmlok drar max 840A (dubbellok) men vid återledning (bromsning) ända upp till 1200A. Ett Rc-lok 475A.
• Ska ligga på konstant höjd över rälsen (nominellt 5,5 - 5,6 m från rälsens överkant "RÖK" så att inte strömavtagaren behöver röra sig mycket. Men arbetsområdet är hela 4,8 - 6,1 m eftersom höjden kan vara lägre i tunnlar t.ex. Det betyder:
  • Att kontakttråden måste hängas upp med bärtrådar i en bärlina som i sin tur hänger ned något enligt en matematisk kedjekurva (den kurva som en kedja uppspänd mellan två punkter bildar).
  • Vara så spänd att den är i stort sett rät mellan bärtrådarna.
  • Tillåta en viss rörelse uppåt för att vara följsam mot dynamiska krafter uppåt från strömavtagaren genom ett tillsatsrör som kan röra sig 120 mm).
• Monteras zick-zack mellan ledningsstolparna så att strömavtagaren slits över hela bredden.
• Ska inte ändra dragspänningen när den temperaturutvidgas. I praktiken sektioneras tråden i längder om ca 1200m och sträcks till 10 - 15 kN av vikter upphängda över 2-skurna wireblock (ger 3 ggr vikten ~300-500 kg).
• Drivsektioner, som kan bestå av flera elektriskt hopkopplade uppspänningssektioner, ska kunna kopplas bort. Därför krävs isolatorer mellan drivsektionerna som strömavtagarna ska kunna passera utan att ljusbågar uppstår. I växlar kan de två mötande spåren tillhöra olika sektioner. I en viss punkt kan då strömavtagaren leda över ström mellan de två sektionerna och således ge en kortvarig stöt i en urkopplad sektion.

Ju högre hastighet som tillåts på banan (STH) desto starkare måste uppspänningen vara.

Komponenter

Bärtråd. Kontaktledningen har tvärsnitt som en åtta så att bärtråden kan klämmas fast om den övre delen av åttan.

• Kontakttråd. Tillverkas alltid av koppar. Profilen liknar en "åtta". Bärtrådarna fästs med två bleck som kläms ihop runt den övre delen av åttan. Den undre delen av åttan har bredare bas för att ligga väl an mot strömavtagaren. Tvärsninttsarean är vanligen 120 mm².
• Bärlina. Av koppar, eftersom den även ska hjälpa till att leda strömmen och även ska utvidgas lika mycket som kontakttråden. Bärlinan och kontakttråden har gemensam uppspänning och sträcks av samma spännanordning.
• Bärtrådar eller lits. Avståndet mellan bärtrådarna är 5-10m. Längderna är standardiserade för följa bärlinans nedhängning (kedjekurva).

Utliggare som fixerats longitudiellt med två stänger i V-form. Placeras mitt i en sektion för att utvidgningen ska ske lika åt bägge hållen

• Utliggare bestående av dragstång och diagonalrör. Bildar en isolerad triangel som lyfter bärlinan. De är fästa i stolpen eller bryggan så att de kan vrida sig longitudiellt för att följa med temperaturutvidgningarna. Mitt i en sektion är tråden ibland fixerad longitudiellt så att utvidgningen fördelas åt bägge hållen. Varannan är kort (A-utliggare) och varannan lång (B-utliggare) för att skapa zick-zack-mönstret. Vid sektionsgränser och växlar används dubbla utliggare för de två bärtrådarna som ersätter varandra mot strömavtagaren.
• Tillsatsrör. En kort och lätt bygel som själva kontakttråden fästs i (övre delen av åttan). Varannat tillsatsrör drar kontaktledningen åt ena hållet och varannan drar åt andra hållet i zick-zack-mönstret. Kontaktröret, som i sin tur är fästs i en drag/tryck-stång, tillåter att kontakttråden kan röra sig lite uppåt av strömavtagarens dynamiska krafter.
• Rälsen som återleder strömmen till matningsstationen. Se dock sug- och autotransformatorer nedan.

Transformator som tar ned hjälpkraften till 230/400V.

• Hjälpkraftledning. Vanligen 11 eller 22 kV 3-fas för att driva singnalutrustning, växlar, växelvärmare mm utmed banan.
• Ledningsstolpar alternativt bryggor. Bryggor används när det är fler än 2 spår i bredd. Stolparna är alltid jordförbundna med S-rälen som återleder strömmen från tåget. Stolparna är fästa i stora betongfundament som därmed även fungerar som jordtag för S-rälen. Avståndet mellan stolparna är vanligen 60-65 m men kan vara kortare i kurvor. Tillverkas av galvaniserat stål-fackverk, men trä förekommer t.ex.på Dalabanan och betong utomlands.

Spännanordning med 2-skuret block och vikter. Söder om Rosersberg

Spännanordning med fjäder. Riddarholmen, Stockholm

• Spännanordningar för att hålla kontakttråden spänd även när den längdutvidgas av värme. Dessa finns i ändarna av varje sektion som vanligen är 1200 m lång. Tråden löper över 2 trissor till en hängande vikt vilket ger en trådspänning på 3 ggr vikten. När sektionerna är korta kan det räcka med en fjäderspännare.

Sugtransformator. Den gröna tavlan som meddelar föraren att sänka pådraget vid passagen. Skavstaby vid 4-spåret till Arlanda.

• Sugtransformatorer alternativt spartransformatorer. Eftersom rälsen har ett visst elektriskt motstånd mot marken kan returströmen ta olika vägar genom marken. Det kallas vagabonderande strömmar. För att motverka detta används antingen sugtransformatorer (Booster Transformer eller BT-system) eller autotransformatorer (Auto Transformer eller AT-system). Se rälsåterledning. Sugtransformatorerna sitter uppe i stolpen vid var 5:e km. Autotransformatorerna vid var 10 km.

Sektionsskarv vid en sugtransformator

• Sektionsskarv krävs vid sugtransformatorerna.
• Hjälptransformatorer som transformerar ned spänningen till 230 V eller 3 x 400 V. Finns i anslutning till kiosker för styrning av växlar och signaler.

Frånskiljare som kopplar ihop/isär två sektioner.

• Frånskiljare som kopplar om drivsektioner. Kan ibland utformas så att kontaktledningen jordas när strömmen bryts.

Säkerhetsproblem

Jordsäkringskablar kläms fast mellan kontaktledningen och rälsen när reparation ska ske.

• Elektriska och magnetiska fält. Det elektriska fältet rakt under spåret är 5kV/m. Det gör att man inte får ha hus för människor närmare än 5 m från spåret. Magnetiskt fält uppstår bara från tåget när det passerar och saknar betydelse utom möjligtvis för föraren.
• Beröring av människor. Kontaktledningen och delar av utliggarna kan ha upp till 16,5 kV vilket är dödligt även utan direkt beröring. Olyckor har skett när barn klättrat upp ovanpå vagnar. När reparationer av kontaktledningen ska göras måste den kopplas ut samt säkerhetsjordas mot rälsen med en kabel som kläms fast ungefär som en startkabel, eller fästes med en kraftig magnet.
• Lossning /lastning. För att klara lyft med kranar kan delar av en bangård sakna kontaktledning. Dessutom kan en hel bangård göras strömlös för att säkra att man inte kommer för nära kontaktledningen vid godshanteringen. Vissa transporter, t.ex. av transformatorer från ABB i Ludvika, är så höga att man inkräktar på lastprofilens marginal. Man slår då av strömmen och använder diesellok. Vid spårvägen i Norrköping finns en anordning som kan hissa upp kontaktledningen för att möjliggöra höga lastbilstransporter.
• Nedrivna kontaktledningar är en relativt vanlig orsak till järnvägens kvalitetsbrister.

Referenser

• Kontaktledning. Även andra typer för tunnelbana mm.
• Elektrifierad järnväg
• Järnvägens elanläggningar. Från Banverkets banportal: 3
• Kontaktledning. Beskrivning vid järnväg.net: 7