Штанговый токоприемник — тип токоприёмника, представляющий собой в рабочем состоянии направленную вверх штангу, соединяющую трамвай, троллейбус или вагон метрополитена с проводами воздушной контактной сети посредством токосъемной головки со сменной контактной вставкой.

Токоприемники устанавливаются на троллейбусах в шарнирных штангодержателях и могут перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Современные токоприемники должны быть рассчитаны на обеспечение надлежащего эффективного контакта с проводами верхней контактной сети при высоте подвески проводов от 4 до 6 м и отклонении оси троллейбуса от оси контактных проводов не менее 4 м в любую сторону^[1].

Троллейбусы имеют две штанги — по одной на каждый провод контактной сети (левая штанга — положительный полюс, правая — отрицательный), а трамваи — одну штангу (положительный полюс).

В отличие от пантографа и бугеля, штанга направляется контактным проводом, поэтому при проходе разветвления проводов штанга должна направляться расположенной на нём стрелкой, дистанционно переключаемой водителем из кабины.

Штанги изготовляют из изоляционного материала или металла, покрытого изоляционным материалом, обладающим повышенной механической прочностью^[1]. Чаще всего для штанг токоприемников используют стальные трубы^[2] холоднодеформированные переменного сечения из стали 30ХГСА^[3] («хромансиль») максимальным наружным диаметром 51 мм. Сопротивление изоляции токоприемников на троллейбусах должно составлять не менее 10 МОм.

В случае схода токоприемника с контактного провода токосъемная головка не должна подниматься более чем на 7,2 м над уровнем проезжей части или более чем на 1 м над проводами контактной сети и не должна опускаться ниже 0,5 м от поверхности крыши троллейбуса. Токоприемники могут быть снабжены механизмом дистанционного управления из кабины водителя, по крайней мере, на случай схода головки токоприемника с контактного провода^[1].

Токосъемная головка

На верхнем конце штанги крепится контактная (токосъемная) головка скользящего типа, так же называемая «башмаком», со вставкой из композиционных материалов (основные элементы — графит и медь), которая входит в непосредственный контакт с проводом воздушной контактной сети.

Контактная вставка — это деталь прямоугольной формы размерами около 88х24х27 мм. По всей длине вставки проходит желоб полукруглой формы для оптимального контакта с проводом. Материал вставки должен обеспечивать надежный съем максимального тока при минимальной собственной массе с достаточно высоким динамическим коэффициентом использования, представляющим частное от деления длительного тока, снимаемого одной вставкой, на ее погонную массу^[4]. Чаще всего используют угольно-графитные вставки, гораздо реже — металлические, металлические самосмазывающиеся и металлокерамические^[5].

«Башмак» можно считать эквивалентом полоза на пантографе. «Башмак», как и сама штанга, закреплен шарнирно.

В ранних конструкциях вместо «башмака» использовался ролик (роликовый токосъемник, токосъемник роликового типа), однако позже от него отказались (за исключением нескольких городов в США^{[уточнить]}) ввиду его быстрого износа и плохого качества токосъёма.

Водитель при необходимости может произвести замену контактных вставок головок токоприемников на линии.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• штанга легче (ниже приведенная масса^[4]), чем бугель или пантограф, и проще по конструкции (рамы статически определимые^[4]);
• оборудованное штангами транспортное средство имеет возможность отклоняться от осевой линии контактной сети на определённое расстояние, пропорциональное длине штанги (обычно — до 5 м в каждую сторону), что, в частности, позволяет троллейбусам совершать манёвр обгона (правда, это несущественно для трамвая, не имеющего необходимости совершать обгон);
• штанговые рамы токоприемников вновь привлекли к себе внимание в связи со стремлением сделать его малошумным^[4];
• простота подключения к двух- и многопроводной сети (существующие конструкции многопроводного токосъёма с использованием пантографа требуют значительного разнесения контактных проводов и занимают много места, поэтому применяются в основном в электропоездах и карьерных грузовиках).

Недостатки:

• штанга может сорваться с контактного провода при неправильных манёврах транспорта или неисправностях в контактной сети, либо при превышении скорости на поворотах;
• штанга устанавливается на контактный провод вручную водителем, обычно при помощи надетого на неё скользящего кольца с диэлектрическим гибким линем. Однако в последнее время получают распространение устройства для автоматизации этой операции — в частности, такие как на дуобусах;
• движение задним ходом возможно только на низкой скорости, при этом возрастает риск схода штанги с проводов контактной сети или её «задирания» вверх;
• требуется контроль за усилием подпружинивания штанги, — при слабом натяжении пружин повышается риск её срыва, а слишком сильное натяжение может привести к повреждению контактной сети.

Штангоуловитель

Для предотвращения повреждения контактной сети при сходе штанги, троллейбусы и трамваи оборудуются штангоуловителями.

Механический штангоуловитель представляет собой подпружиненную катушку, на которую намотан линь, соединенный с концом штанги. Пружина поддерживает натяжение линей, предотвращая их провисание. При резком натяжении линя, сигнализирующем о сходе штанги, срабатывает спусковой механизм, и более мощная пружина наматывает линь на катушку, опуская штангу на крышу.

В электрическом штангоуловителе функцию второй пружины выполняет электродвигатель, что позволяет исключить ложные срабатывания из-за рывков, вызванных неровностями дороги — сматывание линя канатов запускается в случае исчезновения напряжения на штанге. Кроме того, появляется возможность опускать штанги дистанционно по команде водителя, что повышает безопасность: в случае обнаружения утечки тока на корпус можно полностью отключить троллейбус от контактной сети, не выходя из кабины и не подвергаясь риску попасть под напряжение.

Пневматические и гидравлические штангоуловители устанавливаются на крыше у основания штанги. Они, как и электрические, позволяют исключить ложные срабатывания и обеспечивают дистанционное опускание штанги. Кроме того, они выполняют функцию демпфера, предотвращая раскачивание контактного провода и, соответственно, повышая надежность токосъёма и уменьшая вероятность схода штанг с контактных проводов.

См. также

• Троллей

Ссылки

• Фото и характеристики углеграфитовых вставок
• История троллейбусов — текущий дизайн токоприемника

Примечание

1. ↑ ГОСТ Р 41.36-2004 (Правила ЕЭК ООН № 36) Единообразные предписания, касающиеся сертификации пассажирских транспортных средств большой вместимости в отношении общей конструкции
2. ↑ ТУ 14-159-241-93
3. ↑ Аналогами хромансиля являются стали марок 40ХФА, 35ХМ, 40ХН, 25ХГСА и 35ХГСА.
4. ↑ ^{1 2 3 4} Михеев В. П. Контактные сети и линии электропередачи: Учебник для вузов ж.-д. транспорта. — М.: Маршрут, 2003.— 416 с. ISBN 5-89035-086-2
5. ↑ Ефремов И. С. Троллейбусы (теория, конструкция и расчет). — Изд. 3, испр. и доп.. — М.: Высш. школа, 1969. — 5000 экз. УДК 656.4.002.5(075.8)