Библиографическое описание:

Макаров М. Д., Аль-Тибби В. Х. Модернизация системы управления штангоуловителями троллейбуса // Молодой ученый. — 2016. — №6. — С. 127-131.



В статье выполнен аналитический обзор штангоуловителей различных типов и систем управления ими. Рассмотрены шаги, необходимые для модернизации существующих систем управления штангоуловителями.

Ключевые слова:механический штангоуловитель,электрический штангоуловитель,пневматический штангоуловитель, исключение ложных срабатываний.

Введение. В сфере городского электротранспорта, использующего контактную сеть, остро стоит проблема недопущения неконтролируемого перемещения токоприемных штанг (в случае их схода с троллеи контактной сети). Вышедшие из зацепления токоприемники, не имеющие устройств улавливания, представляют особую опасность для окружающих людей и транспорта. В разные годы конструкторами предлагалось несколько вариантов решения этой проблемы, но все эти решения имели серьёзные технологические и конструктивные недостатки. [1].

Изготовитель троллейбусов выдал техническое задание на проектирование уловителя токоприемника. Согласно заданию, автоматическая система должна отслеживать наличие питающего троллейбус напряжения и угол наклона токоприемника. При пропадании напряжения питания и одновременном резком увеличении угла наклона токоприемника, он должен быть опущен в горизонтальное положение и в нем зафиксирован.

Основная сложность, которую необходимо будет решать в процессе проектирования системы — съём сигнала с контактной сети высокого напряжения. Во время движения токосъёмника возникает большое количество искровых помех, которые придется отфильтровывать, как физическими, так и программными методами. Изменять алгоритм обработки данных в зависимости от скорости движения транспортного средства. [2].

Далее рассмотрим более подробно существующие конструкции токоприемников и штангоуловителей, их достоинства и недостатки.

Токоприемник — тяговый электрический аппарат, предназначенный для создания электрического контакта электрооборудования подвижного состава с контактной сетью. Токоприемники троллейбуса, как правило, имеют длину 6м и массу порядка 50 кг, что определяет серьезный момент инерции устройства и вызывает необходимость формировать профиль движения приводов управления (регулировать скорость перемещения токоприёмников на пути к заданному положению) для недопущения неконтролируемых раскачиваний токосъёмников.

Токоприемник часто называют штангой. Штанга — тип токоприёмника, представляющий собой подпружиненный вверх металлический стержень, соединяющий троллейбус с контактной сетью. На конце штанги крепится «башмак» со вставкой из композиционных материалов (графит + медь), которая подставляется под провод контактной сети. Башмак, как и сама штанга, закреплен шарнирно. В ранних конструкциях вместо башмака использовался ролик, однако позже от него отказались из-за быстрого износа и плохого качества токосъема. У троллейбуса имеется 2 штанги для 2-х проводов контактной сети (левая штанга — положительный полюс, правая — отрицательный).

Типы штангоуловителей. Для предотвращения повреждения контактной сети при сходе штанги троллейбусы и трамваи оборудуются штангоуловителями. Они могут быть механическими, электрическими, пневматическими.

Механический штангоуловитель. В 1970х годах прошлого века начали появляться троллейбусы с механическими штангоуловителями. Например, на заводе Тролза (в городе Энгельс) в 1971 году появился троллейбус ЗиУ-9, чуть позже ЗиУ-682Б, которые были оборудованы доработанным механическим штангоуловителем. Механический штангоуловитель (см. Рис. 1,2) прост по конструкции: он представляет собой катушку, на которую намотан канат, соединенный с концом штанги. В катушке есть две пружины и спусковой механизм. Первая пружина создает натяжение канатов, предотвращая их провисание. Вторая вступает в действие при срабатывании спускового механизма: при резком толчке, сигнализирующем о сходе штанги, механизм отпускает вторую пружину, и она наматывает канат на катушку, опуская штангу на крышу.

http://works.doklad.ru/images/8LssxdF91dY/m66f98127.jpg

Рис. 1. Механический штангоуловитель

C:\Documents and Settings\ru0rsdm\Desktop\trolleybus.jpg

Рис. 2. Механический штангоуловитель: 1 — механизм защелки; 2 — пружина главная; 3 — пружина натяжная; 4 — намоточный барабан; 5 — канат; 6 — защелка главная; 7 — защелка вспомогательная; 8 — пружина

Принцип работы: при соскальзывании башмака токоприемника с контактного провода канат начнет резко вращать барабан с механизмом защелок. Под воздействием центробежной силы срабатывает вспомогательная отключающая защелка, свободный конец которой зафиксируется зубом храповика, а второй конец выдвинет главную защелку из зацепления с храповиком намоточного барабана. Таким образом, освобожденный от защелок намоточный барабан под воздействием пружины, начнет вращаться, наматывая на себя канат и притягивая токоприемник к крыше троллейбуса. [3].

Электрический штангоуловитель. В электрическом штангоуловителе вместо второй пружины установлен электродвигатель. Это позволяет, во-первых, исключить ложные срабатывания на неровностях дороги, благодаря датчику напряжения, а во-вторых, опускать штанги дистанционно из кабины водителя. В связи с этим повышается безопасность троллейбуса: в случае обнаружения утечки тока на корпус можно дистанционно, не выходя из кабины (а значит, и, не подвергаясь риску попасть под напряжение) полностью обесточить троллейбус.

Устройство штангоуловителя с электромеханическим принципом работы штангоуловителя устанавливалось на троллейбусах ЗиУ (Тролза) различных модификаций, а также на машинах завода БЕЛКОММУНМАШ моделей 101, 201.

Главный минус электрического штангоуловителя в том, что необходимо получать большой момент двигателя на валу за короткий промежуток времени. Это потребует установки мощного двигателя с подводкой проводов большого сечения, либо требуется установка редуктора больших размеров. Электрический штангоуловитель. Номер патента 422214, МПК: B60L 5/30 опубликован 15.11.1984. [4,5].

Пневматический штангоуловитель. Пневматические штангоуловители устанавливаются на крыше у основания штанги. Как и электрические, они позволяют исключить ложные срабатывания и обеспечивают дистанционное опускание штанги. Кроме того, они выполняют функцию демпфера, предотвращая раскачивание контактного провода, а значит, повышая надежность токосъема и уменьшая вероятность схода штанг.

Компания «Транспортные системы» в 2014 году представила общественности первые образцы отечественных троллейбусов (см. Рис. 3–5). В троллейбусе предполагается монитор управления машиной. Часть кнопок с приборной панели устанавливается на отдельный монитор с сенсорным управлением. В темное время суток монитор будет давать отсвет на лобовое стекло и способствовать утомлению водителя, поэтому необходимо тщательно проработать все вопросы, связанные с безопасностью движения во время тестовой эксплуатации новинки. Разработчиком программного обеспечения и электрооборудования для троллейбуса стала компания «Канопус» из Златоуста, до этого известная в основном по продукции для трамвайных вагонов. Большинство комплектующих на троллейбусе — отечественного производства, но есть и системы, выпущенные иностранными фирмами. В частности, привод штангоуловителей от итальянской Camozzi, позволяющий поднимать и опускать штанги токоприемника непосредственно из кабины водителя.

Описанная система, тем не менее, имеет некоторые недостатки. Недостатки заключаются в некорректных срабатываниях штангоуловителя: когда троллейбус движется с высокой скоростью, появляются большие электрические помехи, имитирующие пропадание контактной сети; резкие колебания высоты расположения троллеи в совокупности приводят к ложным включениям штангоуловителя.

Рис. 3. Пневматический штангоуловитель итальянской фирмы «Camozzi»

Рис. 4. Сенсорная панель водителя вместо привычных кнопок

Журнал PROТРОТРАНСПОРТ страница 43 № 3 июнь 2015. [1].

http://works.doklad.ru/images/8LssxdF91dY/46915e3c.png

Рис. 5. Схема принципиальная пневматическая штангоуловителя

Описание предполагаемого принципа работы устройства. Вмомент схода штанги с контактной сети в систему управления поступают два сигнала: сигнал отсутствия напряжения 550В и сигнал с инерционного механизма, установленного на барабане механизма укладки шнура, или от концевого выключателя максимальной высоты штанги. В результате чего система управления подает напряжение на клапана 1 и 2 цилиндров вертикального перемещения, и вследствие этого штанги опускаются ниже контактной сети. Величина опускания устанавливается во времени, учитывая скорость перемещения штанг вверх и инерционность системы. После чего подается сигнал на клапан 3 цилиндра горизонтального перемещения. Штанги начинают двигаться в горизонтальной плоскости, одновременно продолжая вертикальное перемещение вниз, устанавливаются параллельно оси троллейбуса и фиксируются на определенной высоте. Для приведения системы штангоуловителя в исходное состояние необходимо обе штанги установить под лиру, при этом выключатели минимальной высоты штанг подают сигналы на блок контроллера, который отключает клапана 1, 2, 3. После возврата в исходное состояние штанги можно установить на контактный провод. Аналогично работает система при подаче сигнала принудительного съема штанг от переключателя, расположенного на пульте.

В разрабатываемой системе предполагается значительно снизить возможность ложного срабатывания системы штангоуловителя путем разработки программы сопоставляющей скорость движения троллейбуса и ускорения вертикального перемещения токоприемника. Разработка программных фильтров позволит избежать выдачи ложного сигнала о пропадании напряжения снимаемого с контактной сети.

Выводы. Разрабатываемая система позволяет:

  1. Значительно снизить возможность ложного срабатывания системы штангоуловителя;
  2. Избежать выдачи ложного сигнала о пропадании напряжения снимаемого с контактной сети;
  3. Упростить процесс ввода в эксплуатацию;
  4. Уменьшить величину подъема штанги токоприемника при ее сходе с контактной троллеи.

Литература:

  1. По материалам сайта «ProТранспорт» [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.протраспорт.рф/
  2. По материалам сайта «Тролза» [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.trolza.ru/
  3. Н. В. Богдан, Ю. Е. Атаманов, Р. Р. Джагитян, В. П. Николаев, А. И. Сафонов, Троллейбусы, устройство и техническое обслуживание. Мн., 1997, 256 с.
  4. По материалам сайта «База патентов СССР» [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://patents.su/
  5. По материалам сайта «Московский троллейбус» [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://trolley.ruz.net/
Основные термины (генерируются автоматически): контактной сети, сходе штанги, штанги токоприемника, Механический штангоуловитель, сходе штанги троллейбусы, концом штанги, Вмомент схода штанги, подъема штанги токоприемника, исходное состояние штанги, штанги дистанционно, конце штанги, пропадании напряжения, дистанционное опускание штанги, максимальной высоты штанги, основания штанги, ложного срабатывания системы, срабатывания системы штангоуловителя, возможность ложного срабатывания, выдачи ложного сигнала, управления штангоуловителями троллейбуса.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle