مقاله سیستم های حمل و نقل ریلی در معادن زیرزمینی (docx) 43 صفحه
دسته بندی : تحقیق
نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحات: 43 صفحه
قسمتی از متن Word (.docx) :
پایاننامهی دورهی کارشناسیمهندسی معدنموضوع:سیستمهای حمل و نقل ریلی در معادن زیرزمینیفهرست TOC \o "1-3" \h \z \u مقدمه PAGEREF _Toc347781775 \h 1سیستم حمل و نقل ریلی هدایت شده: PAGEREF _Toc347781776 \h 1اجزاء اصلی وسائط نقلیه ریلی ، خطوط ریلی: PAGEREF _Toc347781777 \h 1چرخ- محورها: PAGEREF _Toc347781778 \h 2سیستم های تعلیق بوژی ها: PAGEREF _Toc347781779 \h 3یاتاقان های سر محورهای وسائط نقلیه ریلی: PAGEREF _Toc347781780 \h 4قلاب و تامپون واگن ها ولکوموتیو ها: PAGEREF _Toc347781781 \h 6سیستم ترمز هوایی واگن ها و لکوموتیوها: PAGEREF _Toc347781782 \h 8اصطلاحات و تعاریف مربوط به خطوط ریلی: PAGEREF _Toc347781783 \h 9دسته بندی خطوط ریلی از نظر سازه خط : PAGEREF _Toc347781784 \h 11قسمت های مختلف ریل ها: PAGEREF _Toc347781785 \h 11مشخصات ریل ها از لحاظ مواد تشکیل دهنده آن ها: PAGEREF _Toc347781786 \h 12نیروهای وارد بر ریل ها: PAGEREF _Toc347781787 \h 13سیستم های تغذیه الکتریکی در حمل و نقل ریلی: PAGEREF _Toc347781788 \h 14آشنایی با تعاریف و تجهیزات مورد استفاده در برق قدرت PAGEREF _Toc347781789 \h 14ترمز وسائط نقلیه ریلی: PAGEREF _Toc347781790 \h 20انواع مختلف سیستم های ترمز وسائط نقلیه ریلی زیرزمینی: PAGEREF _Toc347781791 \h 21پارامترهای موثر بر چگونگی دینامیک طولی سیستم حمل و نقل زیرزمینی: PAGEREF _Toc347781792 \h 24نقش ترمز و چگونگی اعمال آن در دینامیک طولی: PAGEREF _Toc347781793 \h 25متفاوت بودن سیستم ترمز واگنهای تشکیل دهنده: PAGEREF _Toc347781794 \h 25مناسب نبودن سیستم تنظیم نیروی ترمزی: PAGEREF _Toc347781795 \h 26انتقال نیرو در اهرم بندی سیستم های ترمز هوائی واگن ها: PAGEREF _Toc347781796 \h 26محاسبه نسبت اهرم بندی سیستم های ترمز هوائی واگن ها: PAGEREF _Toc347781797 \h 27محاسبه خط ترمز و وسائط نقلیه ریلی PAGEREF _Toc347781798 \h 27سیستم های تغذیه الکتریکی در حمل و نقل ریلی زیرزمینی: PAGEREF _Toc347781799 \h 36اثرات جریان های سرگردان در سیستم های حمل و نقل ریلی برقی PAGEREF _Toc347781800 \h 38مراجع: PAGEREF _Toc347781801 \h 39
مقدمه
در یکی دو دهه اخیر شاهد رشد و پیشرفتهای قابل توجه در سیستم های حمل و نقل ریلی بوده ایم. بطوریکه بی تردید می توان قرن جدید میلادی را قرن ظهور شگفتی ها و تحولات مهم خیره کننده در حمل و نقل ریلی دانست.
در سیستم های حمل و نقل ریلی جدید خطوط از نظر اندرکنش دینامیکی اهمیت بالایی دارند. نوع و کیفیت خطوط ریلی نقش مهمی در این رابطه بازی می کنند. خطوط ریلی از نظر رنج سرعت به گروه های مختلف خطوط سرعت پایین، سرعت متوسط، سرعت بالا و سرعت خیلی بالا تقسیم می شوند. باید اشاره داشت که در هر رنج سرعت الزامات و ضرورت های ویژه سیستم های کنترل از مرتبه خاصی برخوردار است. سیستم حمل و نقل ریلی سنگین معمولا به خطوط ریلی زیرزمینی و نیز خطوط هوایی اتلاق میشود.
سیستم حمل و نقل ریلی هدایت شده:
ویژگی های اصلی سیستم های حمل و نقل ریلی هدایت شده آن است که حرکت آنها اتوماتیک ، مسیرها مجزا مانند ایستگاهها حفاظت شده می باشند.
از مهمترین فاکتورهای تعیین مسیر حرکت یک سیستم ریلی قابلیت حرکت در حداکثر شیب و حداقل قوس می باشد.
اجزاء اصلی وسائط نقلیه ریلی ، خطوط ریلی:
بررسی کامل دینامیک ، مستلزم شناخت کافی از خطوط ریلی و اجزاء تشکیل دهنده آنها نیز می باشد.
خطوط ریلی از نظر ساختمان معمولا دو بخش مهم زیرسازی و روسازی را شامل می شوند. مجموعه ریل ها، اتصالات، صفحات زیر ریل ها، تراورس ها، پابندها و لایه های بالاست و زیر بالاست اجزاء روسازی را شامل می شوند. قسمت های مختلف زیر سازی نیز شامل بستر و فونداسیون می باشد. نوع وکیفیت خطوط ریلی در دینامیک حرکت وسائط نقلیه ریلی و راحتی سیر تأثیر بسیار زیادی دارد.
چرخ- محورها:
بوژی ها معمولاً دارای چند مجموعه چرخ- محور بوده که هر مجموعه خود از یک محور که دو چرخ به طور ثابت بر روی آن قرار می گیرند تشکیل می شود. سطح مدور چرخ ها از دو قسمت فلانج و قسمت مخروطی تشکیل شده است. شیب قسمت مخروطی چرخ نو معمولاً ۵ در صد در نظر گرفته می شود که البته در محدوده وسیعی تغییر می کند.در چرخ های فرسوده این شیب چندین مرتبه بیشتر یا کمتر می گردد. تأثیر این شیب بر روی سایش چرخ و ریل، ایمنی حرکت وسیله حمل و نقل، راحتی حرکت و نیروهای خزشی بین چرخ و ریل و از طرف دیگر فرمان پذیری و پایداری بوژی ها در قوس ها ودر خطوط مستقیم حائز اهمیت بسیاری است.
جهت کاهش نیروهای دینامیکی بین چرخ و ریل و راحتی حرکت در قوس هاريال گاها بوژی ها به نحوی ساخته می شوند که یک نوع حرکت شعاعی برای هر مجموعه چرخ- محور امکان پذیر باشد. در چنین حالتی محورها در داخل قاب بوژی به صورت شناور حرکت می کنند. بدین ترتیب تنش های اعمالی به قاب بوژی و نیروهای اعمالی به چرخ ها به طور قابل توجه کاهش می یابد. آرایش و ارتباط چرخ و محور در وسائط نقلیه ریلی متنوع بوده و به دو دسته کلی محرک و غیر محرک تقسیم می شوند. در این رابطه دو قاعده کلی برای معرفی آنها رعایت می گردد: اول آنکه معمولاً چرخ ها نه بطور منفرد بلکه بصورت جفتی تحت عنوان یک مجموعه چرخ- محور معرفی و مشخص می شوند. دوم آنکه چرخ- محورهای غیر محرک با عدد و چرخ- محورهای محرک با حروف نامگذاری می شوند.
فارغ از اینکه بوژی ها در تقسیم بندی کلی تحت عنوان بوژی های مخصوص واگن های باری و یا لکوموتیوها قرار می گیرند، دسته بندی عمومی تر زیر از منظر درک عملکرد آنها مناسب تر به نظر میرسد.
باری، مسافری و لکوموتیو
با قوای محرکه یا بدون قوای محرکه
سرعت بالا و سرعت پایین
تعداد محور (تک محوره، دو محوره و سه محوره)
نوع تعلیق (اولیه یا ثانویه یا هر دو)
عرض خط (استاندارد با گیج mm1435)
طریقه ساخت فریم (ریخته گری یا جوشکاری)
اتصال بوژی به واگن (با گهواره یا بدون گهواره)
فرمان پذیری و ساده بودن
کاربرد برای وسائط نقلیهکج شونده یا عادی عرض ثابت یا متغیر
سیستم های تعلیق بوژی ها:
در لکوموتیو های باری معمولاً از سیستم تعلیق اولیه با ضریب سختی کمتر واز سیستم تعلیق ثانویه با ضریب سختی بیشتری استفاده می شود. سختی کمتر سیستم تعلیق اولیه در این لکوموتیوها به این دلیل است که بار محوری یکنواخت تر روی محورها اعمال گردد. اما در مقابل، جهت جلوگیری از کاهش سختی کلی سیستم تعلیق ضریب سختی مربوط به سیستم تعلیق ثانویه بیشتر انتخاب می شود.
. از نظر دینامیک حرکت قطارها انتظارات عمومی از یک سیستم تعلیق اولیه مناسب را می توان به صورت زیر برشمرد:
سیستم تعلیق اولیه باید به گونه ای باشد که حرکت قابل قبول بوژی در خطوطی که دچار پیچیدگی وناهمواری های قابل توجه می باشند را بگونه ای تضمین کند که عدم تقارن بار محوری از حد ۶۰ در صد مقدار متوسط بیشتر نشود.
قرار دان مجموعه چرخ- محور، و لذا سیستم تعلیق اولیه، در مجاورت قاب بوژی به نحوی که نیروهای موثر کششی و یا ترمزی بصورت مناسب قابل انتقال باشند. همچنین درجات آزاذی حرکت با توجه به تحلیل دینامیکی وسیله نقلیه باید به گونه ای باشد که موجب ناپایداری وسیله نقلیه نگردد.
انعطاف پذیری قائم سیستم تعلیق اولیه باید بگونه ای باشد که براحتی قاب بوژی را از جرم چرخ- محور مجزا ساخته و تأثیر جرم های بدون فنر و نیروهای ناشی از خط را نیز کاهش دهد.
سیستم تعلیق اولیه بوژیها در انواع مختلفی طراحی شده اند. در ابتدا بیشتر از صفحات سایشی استفاده می شد که از یک طرف سایش زیاد و از طرف دیگر آزادی حرکت و تغییر شکل های زیادی که منجر به ناپایداری شدید وسائط نقلیه می گردید را به دنبال داشت. در سیستم های تعلیق جدید، جهت تأمین تعلیق قائم و جانبی مناسب از فنرهای مارپیچ دوتایی بر روی جعبه یاتاقان های سر محورها با استفاده از میله نگهدارنده استفاده می شود.
یاتاقان های سر محورهای وسائط نقلیه ریلی:
جعبه یاتاقان محورهای ماشین های ریلی وظیفه انتقال کلیه بارهای عمودی، طولی و عرضی را از قاب بوژی ها به چرخ محور و برعکس را بر عهده دارند. این یاتاقان ها در ضمن حرکت وسائط نقلیه تحت نیروهای ضربه ای، به دلیل وجود ناهمواری ها و ناسازگاری های چرخها و ریل ها قرار می گیرند. نیروهای ضربه ای به یاتاقان ها در ضمن حرکت در قوسها و در شرایط بروز هانتینگ، وابسته به میزان بار محوری و سرعت حرکت شدید بوده باعث استهلاک و کاهش شدید عمر یاتاقان ها می شود.
در گذشته بیشتر یاتاقان های لغزشی (ژورنال و صفحه ای) با آلیاژی مقاوم به سایش مثل برنز یا بابیت برای تحمل بارهای شعاعی و محوری مورد استفاده قرار می گرفته است. ولی در حال حاضر اکثراً از انواع یاتاقان های غلتشی (رولبرینگ ها) استفاده می شود. علت این امر از یک طرف اصطکاک کمتر یاتاقان های غلتشی و از طرف دیگر استهلاک کمتر، عمر بیشتر و در عین حال آسانی مونتاژ آنها می باشد.
اجزاء غلتشی یاتاقان های سر محور وسائط نقلیه ریلی از سه نوع رولبرینگ های مخروطی، رولبرینگ های استوانه ای و رولبرینگ های کروی می باشند که بصورت یک ردیفه و یا دو ردیفه (در صورت بزرگ بودن بارهای وارده) در طرفین محورها نصب می شوند. به طور کلی در انواع یاتاقان های سر محورها، از آنجا که بارهای وارده بر روی کنس (رینگ) داخلی رولبرینگ اعمال تلرانس مناسب بین قطر محور و قطر داخلی کنس رولبرینگ امکان پذیر می باشد. برای مونتاژ نیز از پرسهای هیدرولیک یا روش های سرمایش و گرمایش استفاده می شود.
نکته مهم در مورد رولبرینگ های مخروطی، این است که به علت تماس اصطکاکی لبه انتهایی ساچمه ها با لبه های کنس داخلی و با توجه به نیاز آنها به پیش بار برای کارکرد مناسب، مقاومت دورانی آنها نسبت به انواع دیگر رولبرینگ ها بالاتر است. این نوع یاتاقان ها برای استفاده در سرعت های خیلی زیاد مناسب نیستند. ولی مزیت آن ها تحمل همزمان بارهای شعاعی و محوری می باشد.
رولبرینگ های استوانه ای به علت تماس خطی ساچمه ها با کنس های داخلی و خارجی تحمل بارهای شعاعی خیلی بزرگ را دارا می باشند. همچنین با توجه به اصطکاک و مقاومت غلتشی کم می توانند در سرعت های خیلی بالا مورد استفاده قرار گیرند. مونتاژ و دمونتاژ آنها نیز با توجه به جدا شدن ساچمه ها از کنس ها نسبت به انواع دیگر آسان تر می باشد. ضعف رولبرینگ های استوانه ای در تحمل کم بارهای محوری می باشد. برای حل این مشکل راهکارهای مختلفی نظیر استفاده از کنس های داخلی و خارجی شیاردار و یا استفاده از یک یاتاقان دیگر نوع دوم برای تحمل بارهای محوری معمول است.
رولبرینگ های کروی جهت رفع محدودیت مهم رولبرینگ های مخروطی و استوانه ای یعنی عملکرد مناسب آن ها در هنگام نامیزانی نصب جعبه یاتاقان ها بر روی قاب بوژی مورد استفاده قرار گرفته است.
این رو لبرینگ ها توانایی تحمل همزمان بارهای شعاعی و محوری را داشته و در مواردی که بارها بزرگ باشند می توانند بصورت دو ردیفه نیز استفاده شوند. البته در این حالت توانایی خود میزانی خود را از دست می دهند.
معمولاً دو روش اندازه گیری دمای جعبه یاتاقان ها در حین کار و اندازه گیری ارتعاشات یاتاقان ها با استفاده از سنسورهای صوتی جهت تشخیص خرابی یاتاقان های سر محورها بکار گرفته می شود.
سازه اصلی واگن ها و لکوموتیوها از جمله قسمت ها و اجزاء مهم وسائط نقلیه ریلی بحساب می آید که از نظر مقاومت در مقابل ضربه های دینامیکی ناشی از بارها، مقاومت در مقابل نیروهای ناشی از سوانح واژگونی و خروج از خط، ... و نیروهای دینامیکی حاصل از اندرکنش واگن های متوالی حائز اهمیت است. همچنین شکل، اندازه و ویژگی های توزیع جرم سازه وسائط نقلیه ریلی تأثیر مستقیمی در رفتار دینامیکی دارد. این مسائل در رابطه با سازه لکوموتیوها اهمیت بیشتری پیدا می کند. باید توجه داشت که تغییر شکل دائمی سازه اصلی لکوموتیوها و تا حدی واگن های باری از جمله مسائلی است که بطور مستقیم و غیر مستقیم رفتار دینامیکی لکوموتیو ها را تحت تأثیر قابل توجه خود قرار می دهد.
قلاب و تامپون واگن ها ولکوموتیو ها:
تامپون های وسائط نقلیه ریلی :
از تامپون ها به منظور جلوگیری از ضربه شدید واگن های یک قطار به همدیگر هنگام ترمزگیری یا شتاب گیری استفاده می گردد. در واقع تامپون واگن ها همان کار ضربه گیر در قلاب های اتوماتیک را انجام می دهد. هر واگن دارای ۴ دستگاه تامپون می باشد که دو دستگاه آن ها در جلو و دو دستگاه دیگر در عقب واگن ها نصب می شوند. از هر چهار دستگاه تامپون واگن ها دو دستگاه آن ها تخت و دو دستگاه دیگر محدب می باشد.
تامپون ها معمولاً از دو جداره استوانه ای شکل تو خالی تشکیل شده اند که در داخل یکدیگر قرار می گیرند. یکی از این جداره ها ثابت و دیگری نسبت به آن متحرک می باشد. سطح ضربه تامپون ها نیز در دو نوع محدب و تخت می باشند.
در اکثر تامپون ها استوانه داخلی در داخل استوانه خارجی بصورت کشویی می باشد. در این حالت استوانه خارجی ثابت و استوانه داخلی متحرک است. در انتهای پوسته ثابت تامپون ها صفحه ای چهار گوش جوشکاری شده و مستقیماً با صفحه دیگری که نقش نگهدارنده تامپون را بر عهده دارد توسط پیچ و مهره به شاسی اصلی واگن متصل می گردد. اندازه قطر سپری تامپون ها بستگی به طول واگن ها دارد.
قدرت ضربه گیری با مقاومت تامپون ها در برابر ضربات بستگی مستقیم به نوع فنر آن ها دارد. در حال حاضر در رایج ترین نوع تامپون ها از فنرهای نوع حلقوی یا رینگی استفاده می شود که بتوانند حداقل دو سوم ضربات وارده را جذب کرده و دارای طول عمر بالایی باشند. در شرایط بهره برداری، سطح سپری ها بایستی آغشته به روغن باشد تا از ساییدگی آن ها جلوگیری شود. همچنین بین دو استوانه نیز باید گریسکاری شده تا حرکت تامپون ها را آسان سازد.
قلاب ها :
برای اتصال و انفعال وسائط نقلیه ریلی تشکیل دهنده قطارها به یکدیگر و جهت انتقال نیروهای فی مابین آن ها از قلاب و زنجیر کشش استفاده می شود. این اجزاء در وسط شاسی عرضی طرفین واگن ها نصب می شوند. قلاب ها به طور کلی به دو نوع قلاب های کشش معمولی و قلاب های اتوماتیک تقسیم بندی می شوند. قلاب های اتوماتیک از ساختار پیچیده تری برخوردار بوده و مهمترین وجه متمایز آن ها با قلاب های معمولی قابلیت مقاومت در برابر نیروهای فشاری است که وضعیتی مشابه با وضعیت در تامپون ها را دارند. قلاب های کشش معمولی در حالت کلی شامل میله قلاب، میله اتصال مجموعه فنر به میله قلاب و مجموعه فنر قلاب می باشند. قلاب های معمولی از نظر اتصال قلاب به مجموعه فنری به دو دسته قلاب های کشش سراسری و قلاب های کشش منقطع که در آن ها زنجیر کشش خود دو قلاب واگن را به یکدیگر متصل می کند تقسیم می کنند.
سیستم ترمز هوایی واگن ها و لکوموتیوها:
در وسائط حمل و نقل ریلی از انواع مختلف سیستم های ترمز استفاده می شود. انتخاب هر نوع سیستم ترمز نیز به فاکتورهایی مانند نیروی ترمزی مورد نیاز، وزن وسیله نقلیه ریلی، شاخص های ایمنی، قابلیت اطمینان و مسایل اقتصادی که به ساخت، تعمیرات و نگهداری مربوط می باشد بستگی دارد. بدین جهت تاکنون سیستم های ترمز مختلفی طراحی، ساخته و بکار گرفته شده و تلاش در ارتقاء قابلیت های عملکردی آن ها همچنان ادامه دارد. اندازه گیری قابلیت های یک سیستم ترمز در مقایسه با انواع دیگر براساس معیارهای مختلفی بشرح زیر صورت می گیرد.
امکان اعمال ترمز تدریجی و اضطراری
امکان انجام ترمز اتوماتیک و مستقیم
قابلیت استفاده همزمان با دیگر سیستم های ترمز
قابلیت تنظیم نیروی ترمزی متناسب با وزن واگن
قابلیت اعمال حداکثر نیروی ترمزی در یک محدوده زمانی مشخص
میزان وابستگی کمتر ماکزیمم نیروی ترمزی به سرعت حرکت وسیله نقلیه ریلی
یکنواختی مناسب ترمزگیری و آزادسازی در طول قطار
سرعت انجام ترمز و آزادسازی آن
طول عمر و مقاومت زیاد قطعات و نیز سهولت در تعمیر و نگهداری اجزاء سیستم ترمز
قابلیت بازیابی انرژی
به غیر از سیستم ترمز سایشی یا همان ترمز هوایی، لکوموتیوها و یا واگن ها ممکن است مجهز به یک سیستم ترمز غیر سایشی به نام ترمز دینامیکی نیز می باشند.
اصطلاحات و تعاریف مربوط به خطوط ریلی:
روسازی : بدنه اصلی یک خط ریلی است که وظیفه تحمل، انتقال و توزیع بار وارده از چرخ های وسائط نقلیه ریلی به بستر زیر سازی را بر عهده دارد. روسازی متداول خطوط ریلی از دو ریل ممتد و موازی، تراورس های زیر ریل، لایه بالاست و زیر لایه بالاست، ادوات اتصال ریل ها و تراورس ها، ... و عایق بندی آن ها تشکیل می شوند.
بستر یا زیر سازی آهن: بالاترین سطح زیر سازی است که روسازی راه آهن بر روی آن قرار میگیرد. .
عرض خط یا گیج: کوچکترین فاصله عرضی بین لبه های داخلی دو ریل از عمق ۱٤ میلیمتری از سطح فوقانی آن ها است. انواع رایج عرض خط عبارتند از :
عرض خط استاندارد (معمولی یا کامل) برابر ١٤٣٥ میلیمتر
عرض خط پهن (عریض) بیشتر از ١٤٣٥ میلیمتر
عرض خط متریک ١۰۰۰ تا ۱۴۳۰میلیمتر
عرض خط باریک کمتر از ١۰۰۰ میلیمتر
بار محوری: حد بالای برآیند بارهای قائم وارده از یک چرخ- محور هر وسیله نقلیه ریلی به ریل ها، در وضعیت سکون و بدون در نظر گرفتن اثرات دینامیکی آن، بار محوری نام دارد. بار محوری از تقسیم بیشترین وزن ناخالص وسیله نقلیه ریلی بر تعداد محورهای آن محاسبه می شود.
بار طولی وسیله نقلیه: بار وارده بر هر متر طول روسازی است و از تقسیم وزن ناخالص وسیله نقلیه عبوری به طول آن (از ابتدای تامپون های یک طرف تا انتهای تامپون های طرف دیگر در وضعیت آزاد) محاسبه می شود.
فراز یا شیب طولی خط: تغییر تدریجی فراز خط در امتداد آن است که از تقسیم اختلاف ارتفاع به طول متناظر با آن بدست می آید. معمولاً فراز خط بر حسب درصد یا در هزار بیان می شود.
شیب عرضی خط (دِور): اختلاف ارتفاع عرضی دو ریل نسبت به همدیگر که برای جبران یا کاهش آثار نیروی گریز از مرکز ناوگان عبوری در قوس ها منظور می شود را می گویند. دور براساس شعاع قوس، سرعت ناوگان عبوری و با توجه به مقادیر حدی شاخص بار واژگونی، خروج از خط، راحتی سفر و تنش مجاز وارده به اجزاء خط و وسائط نقلیه عبوری محاسبه می شود.
ریل ها: عناصر اصلی روسازی خطوط می باشند که حرکت چرخ های وسائط نقلیه ریلی بر روی آن ها صورت میگیرد. ریل ها اصلی ترین و آنی ترین نقش در اندرکنش خط با وسائط نقلیه را بازی می کنند.
تراورس ها: تیرهای عرضی زیر ریل در خطوط ریلی می باشند که از جنس چوب، فولاد، بتن، پلاستیک های فشرده، سرامیک یا ترکیب آن ها ساخته شده و ریل ها بر روی آن ها تثبیت می شوند. در مرتبه ای بعد از ریل ها، تراورس ها در اندرکنش دینامیکی خطوط و وسائط نقلیه حائز بیشترین اهمیت اند.
پابندها: وسایلی برای اتصال ریل ها به تراورس ها می باشند که وظیفه تثبیت ریل ها بر روی تراورس ها و جلوگیری از حرکت طولی، عرضی، دورانی و کمانش قائم و جانبی آن ها را دارند.
لایه بالاست: لایه ای از دانه های درشت سنگی یا سرباره کوره های ذوب آهن با ابعاد۲۰ تا ۶۰ میلیمتر می باشد که بعنوان یک تکیه گاه مناسب شناور برای تثبیت تراورس ها در نظر گرفته می شود.
زیر لایه بالاست: لایه میانی بین لایه بالاست و بستر خط است که از دانه های ریز شن، ماسه و خاک تشکیل شده و مانع نفوذ و فرورفتن قطعات بالاست در بستر روسازی و نیز موجب توزیع بهتر بارهای خارجی وارده بر خط و تسریع زهکشی آب باران می شود.
دسته بندی خطوط ریلی از نظر سازه خط :
خطوط با بالاست:
این نوع خطوط شامل قسمت های مختلف زیر سازی، زیر لایه بالاست، لایه بالاست، تراورس ها، پابندها و ریل هاست. استفادع از این نوع خطوط بسیار متداول بوده و عملکرد دینامیکی بسیار خوبی در راه آهن های مختلف جهان از خود نشان داده است. اگر چه هزینه تعمیر و نگهداری این نوع خطوط زیاد است ولی هزینه احداث آن ها کمتر از خطوط بدون بالاست است.
قسمت های مختلف ریل ها:
ریل ها از سه قسمت اصلی پایه ریل، تاج ریل و جان ریل تشکیل می شوند.
پایه ریل: قسمتی از ریل است که بر روی تراورس ها یا صفحات اصطکاکی زیر ریل قرار می گیرد و نیروهای عمودی و افقی (نیروهای طولی و عرضی) چرخ را به تکیه گاه های زیر آن منتقل میکند.
تاج ریل: سخت ترین قسمت ریل است که در تماس مستقیم با چرخ های وسائط نقلیه عبوری بوده و بیشترین وزن ریل را به خود اختصاص می دهد. عمده معایب و خرابیهای ریل ها مربوط به تاج آن ها است.
جان ریل: قسمت بین پایه ریل و تاج ریل می باشد که عهده دار انتقال نیروهای وارده از تاج ریل به پایه ریل میباشد. ریل ها لازم است از ویژگی ها و کیفیت مناسبی از لحاظ حرکت مناسب برخوردار باشند که به مواردی از آن ها مختصراً اشاره می شود:
توزیع جرم در سه قسمت مختلف تاج، جان و پایه باید به نوعی باشد که توزیع تنش یکنواخت مناسبی را تحت بارهای مختلف داشته باشد.
توزیع جرم در سه قسمت ریل باید به گونه ای باشد که مرکز جرم تا حد ممکن در فاصله میانی ارتفاع ریل قرار گیرد ات تنش های فشاری و کششی (برشی) ماکزیمم ناشی از خمش تقریباً هم برابری کنند.
پروفیل زیر و روی پایه ریل ها باید به گونه ای باشد که اتصال مقاوم و مناسب ادوات اتصال ریل ها به تراورس ها و یا دیگر اجزاء خود را تضمین کند.
تاج ریل باید از چنان ضخامتی برخوردار باشد تا بر اثر سایش ضخامت آن در زمان کوتاه از حداقل لازم کمتر نشود.
ریل لازم است از سختی جانبی و قائم مناسبی برخودار باشد.
پروفیل تاج ریل باید در راستای سازگاری مناسب با پروفیل چرخ از ابعاد هندسی مناسبی برخوردار باشد. معمولاً سطح تاج ریل ها دارای سه قوس به شعاع های حدود ۸۰ ، ۳۰۰ و ۸۰ میلیمتر می باشند.
سطح بالای تاج ریل و سطح جانبی داخلی آن باید در مقابل سایش غلتشی و سایش ناشی از تماس فلانج چرخ ها مقاومت و سختی خوبی داشته باشد.
عرض پایه ریل ها باید در حدی باشد که ریل ها در مقابل نیروهای واژگونی و بروز گشتاورهای دورانی ناشی از حرکت قطارها و بروز خروج از خط مقاومت نماید.
پروفیل ریل ها باید به گونه ای طراحی شود که اندازه سطح تماس چرخ و ریل در حد کافی وسیع باشد. ضمن اینکه سازگاری هندسی دینامیکی خوبی با پروفیل عرضی چرخ ها داشته باشند.
مشخصات ریل ها از لحاظ مواد تشکیل دهنده آن ها:
در حمل و نقل ریلی معمولاً از دو نوع ریل فولادی کم کربن و پر کربن استفاده می گردد. ریل نوع اول معمولاً در خطوط مستقیم و در شرایط معمولی و عادی مورد استفاده قرار می گیرد و از آلیاژی با ترکیب زیر ساخته شده است: کربن حدود ۰/۶۸ تا ۰/۵۵ درصد
منگز حدود ۰/۶۵ تا ۰/۹ در صد
سیلیکن، سولفور و فسفور هر کدام کمتر از ۰/۰۵ درصد
ریل های پر کربن بیشتر در سوزن ها، قوس ها، فرازهای شدید و محیط هایی که آلایندگی زیادی وجود دارد بکار می رود و دارای سه نوع آلیاژ مختلف بصورت زیر می باشند:
فولاد پرکربن با درصد منگنز متوسط که درصد مواد دیگر آنت بصورت زیر می باشد.
منگنز ۱/۱ تا ۱/۴ در صد
کربن ۰/۴۵ تا ۰/۵۵ در صد
سیلیکن، سولفور و فسفر هر کدام کمتر از ۰/۰۵ درصد
فولاد پرکربن با درصد منگنز بالا که در صد مواد دیگر آن بصورت زیر است.
منگنز ۱۰/۵ تا ۱۵ در صد
کربن ۰/۹۵ تا ۱/۳۵ در صد
فولاد پرکربن کروم دار که درصد مواد دیگر آن معمولاً مطابق زیر می باشد.
کروم ۰/۷۵ تا ۱ درصد
منگنز ۰/۶۵ تا ۰/۸۵ در صد
کربن ۰/۴۲ تا ۰/۵۳ درصد
نیروهای وارد بر ریل ها:
معمولاً سه نوع نیرو در ضمن حرکت به خطوط ریلی اعمال می شود:
نیروهای قائم: این نیروها به دلیل اثر بارهای قائم ناشی از وزن وسیله نقلیه در ریل ها ایجاد می شوند. اجزایی چون ریل ها و تراورس ها در مقابل نیروهای قائم معمولاً بصورت کاملاً الاستیک عمل می کنند. در مقابل تجربه نشان داده است که لایه بالاست و قسمت های زیر سازی رفتاری الاستیک- پلاستیک از خود نشان می دهند.
نیروهای قائم وارد بر ریل ها ناشی از عوامل زیر می باشند:
بار استاتیکی ناشی از وزن چرخ ها
بار دینامیکی ناشی از حرکت وسائط نقلیه
سیستم های تغذیه الکتریکی در حمل و نقل ریلی:
با برقی کردن یک خط و جایگزینی انرژی الکتریکی به عنوان منبع تأمین نیروی محرکه؛ مزایای متعددی حاصل میشود. اصلی‌ترین مزیت این جایگزینی، افزایش نسبت توان کشش به بار در مقایسه با وضعیت پیشین است. همچنین در لکوموتیوهای برقی که مجهز به تراکشن موتور هستند، افزایش یا کاهش سرعت با کارآیی بسیار بالاتری انجام میشود.
تا قبل از دهه 60 میلادی و کشف و توسعه تکنولوژی نیمه هادی ها، محدودیت های بسیار زیادی برای خطوط انتقال قدرت وجود داشت و نوع تراکشن موتورها براساس نوع خط انتقال تعیین می شد. پیشرفت های علم نیمه هادی ها کمک فراوانی به طراحی پست ها و خطوط انتقال و ظرفیت بیشتر سیستم حمل و نقل زیرزمینی ریلی نمود. امروزه در اکثر سیستم های حمل و نقل ریلی زیرزمینی جدید از این تجهیزات در طراحی پست ها و انتقال انرژی استفاده می شود.
آشنایی با تعاریف و تجهیزات مورد استفاده در برق قدرت
CT: چون جریان خطوط زیاد می باشد و نمی توان مستقیما آن را اندازه گرفت با استفاده ازاین دستگاه از جریان نمونه برداری میکنند.این دستگاه به صورت سری در مدار قرار می گیرد.همچنین برای ایزوله شدن شبکه های فشار قوی از سیستم های اندازه گیری و حفاظت از این وسیله استفاده می شود.
CVT: به موازات برقگير اين دستگاه نصب مي گردد و علت استفاده آن براي سد كننده فركانس 50 هرتز براي سيستم مخابراتي و اندازه گيري ولتاژ و محافظت براي رله ها مورد استفاده قرار مي گيرد و فرق آن باPT اين است كه پي تي فقط براي اندازه گيري و حفاظت مورد استفاده قرار مي گيرد.
PLC: روشی است که سیگنال های مخابراتی را از یک پست یا نیروگاه توسط خطوط فشار قوی ارسال کرده و در پست یا نیروگاه دیگر دریافت می کنند.
PT: چون ولتاژ خطوط زیاد می باشد و نمی توان مستقیما آن را اندازه گرفت با استفاده ازاین دستگاه از ولتاژ نمونه برداری میکنند.این دستگاه به صورت موازی در مدار قرار می گیرد.همچنین برای حفاظتی که نیاز به نمونه ولتاژ مانند رله های ولتاژی مانند رله های اندر ولتاژ یا آور ولتاژ و رله دیستانس دارد استفاده می شود.
REF رله: این رله مشابه رله دیفرانسیل می باشد و برای اتصالیهای فاز با زمین در داخل ترانس به کار می رود و به طور جداگانه در دو طرف ترانس نصب می شود.
SF6 كليد: كليدي كه در آن براي خاموش كردن جرقه ناشي از قطع و وصل از گاز خاموش كننده ای استفاده مي شود كه آن گاز SF6ناميده مي شود.
استراکچر: استراکچر پایه های فلزی که نگهدارنده تجهیزات در پست می باشند.
اونت ركوردر: دستگاهي است كه وقايع وحادثه هارادر پستها ثبت مي كند.
اينكامينگ: ورودي ترانس مي باشد. (خروجي اصلي ترانس كه كليه فيدرهاي خروجي از آن تغذيه مي شوند).
اینتر لاک: برای جلوگیری ازمانور اشتباه معمولا بین یونرها و بریکر چفت و بست مکانیکی یا الکتریکی قرار می گیرد.كه از آن به عنوان اينترلاك نام برده مي شود.
اینورتر: این دستگاه ولتاژ مستقیم را به متناوب تبدیل می کند. مورد استفاده آن برای مصارف اضطراری و پر اهمیت در پست می باشد.
برقگیر: به منظور حفاظت از شبكه در مقابل اضافه ولتاژها وتخليه آنها به زمين از برق گير استفاده مي شود .اضافه ولتاژهائي كه در شبكه ايجاد مي شوند يا ناشي از عوامل خارجي بوده نظير ساعقه ويا ناشي از اختلالات داخلي سيستم نظير– قطع ناگهان بار- سوئيچينگ- اتصال كوتاه، عدم تنظيم ريگلاتوري ولتاژ وغيره.
برقگیر در ابتدای پست وطرفين ترانس و در شبکه توزیع در ابتدای خط و در مسیر خط نصب می شود.
بریکر: کلید قدرتی است که در موقع لزوم جريان عادي شبكه ودر موقع خطا جريان اتصال كوتاه وجريان زمين را سريع قطع نمايد این کلید قطع جریان را در یک فضای عایق انجام می دهد بنابراین این کلید میتواند در زیر بار قطع کند.
پارالل کردن ترانس یا ژنراتور: یعنی موازی کردن دو ترانس فورماتور یا دو ژنراتور با هم که هدف از پارالل کردن بالا بردن ضریب اطمینان شبکه و تعدیل بار بین خطوط و ترانس ها وژنراتورها و استفاده مناسب از قدرت و ظرفیت تجهیزات می باشد.
پست: محلی که در آنجا تبدیل ولتاژ انجام گرفته یا کلید زنی صورت می پذیرد.
تپ چنجر: وسیله ای است که با تغییر دادن سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردد.این وسیله بیشتر در طرف فشار قوی ترانس نصب می شود.
ترانس مصرف داخلی: برای مصرف داخلی پست(روشنایی،شارژر،تغذیه رله ها وتجهیزات ارتباطات راه دوراز اين ترانس) استفاده مي شود.
ترانس نولساز: به منظور ایجاد نقطه نول مصنوعی و در طرف مثلث ترانس ها و حفاظت ثانویه ترانس از ترانس نولساز استفاده می شود.
ترانسفورماتور: وسیله ای است که انرژی الکتریکی توسط القاء متقابل تبديل مي كنند و می تواند ولتاژ کم را به زیاد و بالعکس تبدیل نماید.
ترمومتر: برای اندازه گیری درجه حرارت از این دستگاه استفاده می شود
استیک: وسیله عایقی است برای باز یا بستن فیوز کتد یا گراند سیار از آن استفاده می شود.
خازن: جهت بالا بردن ولتاژ،جهت جبران بار راکتیو كه در پستهاي فوق توضيع استفاده ميگردد.
خط انتقال: جهت انتقال جریان برق،جهت تبادل اطلاعات و جهت تبادل پیام با نصب سیستم PLC
ديسپاچينگ: مركز كنترل پستهاي انتقال و نيروگاهها ميباشد.(ثبت وقايع ايستگاهها،فرمان قطع و وصل، روئيت مقادير (جريان و ولتاژو...)).از وظایف آنهاست.
دیزلخانه: جهت تامين مصرف داخلي پست در زماني كه پست بي برق شده باشد.
دیفکت: در صورت به وجود آمدن اشكالي در تجهيزات جهت رفع عيب آن اين برگ تكميل و به گروه تعميرات ارجاع داده ميشود تا رسيدگي گردد و رفع عيب شود.
راکتور: به منظور کاهش ولتاژ شبکه در مواقع افزایش ولتاژ شبکه (غیر عادی شدن ولتاژ) از راکتورها که جذب کننده بار راکتیو هستند استفاده می گردد.( جهت کاهش ولتاژ).
رله استند بای: وقتی که یک اتصال زمین بر روی فیدرهای خروجی باقیمانده و حفاظت فیدرهای مذکور عمل نکند این رله به عنوان پشتیبان حفاظت ها عمل کرده و فرمان قطع را به طرف اولیه و ثانویه ترانس داده و باعث خارج شدن ترانس می شود.
رله بوخهلتس: این رله بین مخزن ترانس و کنسرواتور نصب می گردد.در اتصالی های شدید داخلي ترانس گازهای زیاد همراه با جهش روغن ایجاد شده که فشار حاصله در رله بوخهلتس باعث عملکرد رله و تریپ ترانس می شود.
رله تانک پروتکشن: برای حفاظت ترانس در مقابل اتصالی با بدنه از آن استفاده می شود.
رله جریان زمین: رله اي است که مانند رله جریان زیاد عمل می کند و اتصالیهای فاز به زمین را تشخیص داده و عمل میکند.
رله جریان زیاد: وقتی که جریان ورودی رله از ستینگ آن بالاتر رود این دستگاه بدون تاخیر فرمان لازم را صادر می کند.
رله جهتی: از جنس رله های توانی می باشند که بر اساس زاویه بین بردارهای ولتاژ وجریان عمل می کند. مانند رله جریان توان که برای جلوگیری کردن از موتوری شدن ژنراتور به کار می رود.
رله حفاظتی: دستگاهی که به طور خودکار جهت تشخیص خطا در شبکه، حس کردن خطا،نشان دادن خطا وفرمان جدا کردن بخش معیوب بکار می رود.
رله دیستانس: از لحاظ هر پست هر نقطه از شبکه دارای یک امپدلنس می باشد.که با به وجود آمدن خطا جای این نقاط در صفحه جابجا می شود باشناسایی جابجایی این نقاط می توان به خطا پی برد وآن را شناسایی کرد.این رله معمولا دارای سه ناحیه عملکرد می باشدو بر روي خطوط انتقال نصب ميگردد و نقطه اتصالي بوجود آمده بر روي خط را مشخص مي نمايد
رله دیفرانسیل: با نمونه برداری از جریانهای دو طرف ناحیه حفاظت شده و مقایسه آن با یک مقدار مشخص شده می تواند خطا را شناسایی و فرمان لازم را صادر کند.
رله ريكلوزر: اين رله بر روي خطوط نصب ميگردد تا درهنگام قطع در صورتي كه علت قطع گذرا و لحظه اي بوده بعد از مدت زمان تعريف شده روي آن فرمان وصل را به صورت اتوماتيك صادرنمايد.
رله فشار شكن: در صورتي كه فشارروغن يا گاز از حد تعريف شده بيشتر شود اين رله باعث تخليه اضافه فشار مي شود.
رله های توانی: این رله ها بر اساس توان عمل می کنند به عنوان مثال رله هایی که جهت توان را اندازه گیری می کنندیا رله هایی که توان اکتیو و راکتیو را اندازه گیری می کند.
رله کمبود ولتاژ: این رله هنگامی عمل می کند که ولتاژاز مقدار نامی پایین تر بیاید.معمولا آن را روی 80% مقدار نامی تنظیم می کنند.
يونرسر خط: جهت باز كردن خط از پست در صورتي كه جريان از روي خط برداشته شده باشد و بريكر در ايستگاه مربوطه قطع باشد.
یونر: کلید قدرتی است که برای قطع و وصل ولتاژبه کار می رود این کلید نمی تواند جریان برق را در زیر بار قطع کند.
یونر ارت: به منظور ایمنی افرادی که روی خط انتقال و تجهیزات پست کار می کنند و همچنین تخلیه بارهای باقی مانده روی خطوط در ابتدای خطوط وپست های فشار قوی از یونر ارت استفاده می شود.
یونر بای پاس: یونری است كه برای ارتباط بین دو باس بار از آن استفاده می کنند.
سیستم خنک کنندگی ترانس: جهت کاهش درجه حرارت ترانس ها و افزایش بازدهی و راندمان ترانسها از سیستم خنک کنندگی مختلفی بسته به قدرت و نوع ترانسها به کارگرفته می شود.
سیلیکاژل: جهت جلوگيري از نفوظ رطوبت به ترانس ها از سنگ سیلیکاژل استفاده می شود در حالت عادی رنگ آن آبی میباشد و در صورت تغییر رنگ آن باید تعویض گردد.
شین یا باس بار: تمام سیم ها و کابل های یک نیروگاه یا ایستگاه که ولتاژ مساوی دارند با یک شمش یا باسبار در هر فاز به هم متصل می شوند و سپس با تبدیل ولتاژتوسط ترانسفورماتور به ولتاژدیگر تبدیل و به باسبارهای دیگر منتقل می شود.
صفحات هم پتانسيل: شبكه هاي آهني هستندكه زير پاي اپراتورها در بعضي نقاط مانند زير يونرها و بريكرها براي از بين بردن ولتاژ تماس مورد استفاده قرار مي گيرد.
فالت رکوردر: دستگاهی است که برای ثپت کردن خطاهای به وجود آمده ازآن استفاده می شود.اين دستگاه خطا ها را به صورت نموداري ثبت مي كند.
فایر باکس: شامل یک جعبه می باشد جهت اتفا حريق که در داخل آن یک قرقره بزرگ و یک سر لوله با تعداد معینی لوله نواری در اندازه 20 متری وجود دارد این جعبه به صورت عمودی یا افقی نصب می شود.و بهترین فاصله برای نصب ان در داخل از کف تقریبا 70 سانتی متر است.
گیج روغن: برای نشان دادن سطح روغن ترانس از این دستگاه که بر روی ترانس نصب است استفاده می شود.
لاین تراپ: این دستگاه سیم پیچ قطوری است که با یک خازن موازی شده است و در داخل سیم پیچ استوانه شکل قرار دارد و با آن موازی است و چون خازن با سیم پیچ موازی می باشد فقط در یک فرکانس خاص بنام فرکانس تشدید جریان مینیمم می شود.اگر مقدار سلف و خازن را طوری انتخاب کنیم که فرکانس تشدید روی فرکانس کاربر بیفتد، آن وقت سیگنال های مخابراتی چون جریان خیلی کم می شود نمی تواند وارد پست شودولی برق فشار قوی (50 هرتز) چون جریانش خیلی بالا است وارد پست می شود.
مقره: برای اتصال هادی های خطوط انتقال به دکل های که دارای ولتاژ زیادی نسبت به بدنه دکل و نسبت به یکدیگر میباشند از وسایل مجزا کننده استفاده می شود.که این وسایل عمدتا به صورت مقره استفاده می شود.
میتر: دستگاهی است که برای اندازه گیری ولتاژ،جریان،بار اکتیو،راکتیو ،فرکانس و....استفاده می شود.
نمراتور برقگیر: سنجش تعداد عملکرد برق گیر را نشان می دهد که به منظور تخمین باقی مانده عمر برقگیر و تعیین محل عبور خط از نظر تعداد دفعات رعد و برق و اضافه ولتاژها از آن استفاده می شود.
گراند سیار: در مواقعی مانند کار گروه تعمیرات بر روی خطوط بعد از بی برق کردن خط ها، جهت اطمینان از بی برق بودن خط و تخلیه بارهای الکتریکی احتمالی به زمین از گراند سیار استفاده می کنند.
باطری: به مجموعه ای از سلول ها که در آنها فعل و انفعالات الکترو شیمیایی قابل رفت و برگشت صورت می گیرد باطری میگویند که هر سلول متشکل از صفحات مثبت و منفی و ماده ای بنام الکترولیت که محلول از 8 قسمت آب و 3 قسمت اسید سولفوریک غلیظ می باشد.
باطری خانه: محل قرار گرفتن باطري در پست را باطري خانه گويند.
ترمز وسائط نقلیه ریلی:
در طراحی ساخت و بهره برداری وسایط نقلیه ریلی از انواع مختلف سیستم های ترمز استفاده می شود.انتخاب نوع سیستم ترمز به فاکتور هایی مانند نیروی ترمزی، وزن وسیله نقلیه ریلی، شاخص های ایمنی و قابلیت اطمینان و مسایل اقتصادی که در طراحی و ساخت و تعمیرات و نگهداری پیش می آید بستگی دارد. بدین جهت تاکنون سیستم های ترمز مختلفی طراحی و ساخته و بکارگرفته شده و تلاش در جهت افزودن قابلیت های عملکردی آنها همچنان ادامه دارد. اندازه گیری قابلیت یک سیستم ترمز در مقایسه با انواع دیگر آن براساس معیارهایی صورت می گیرد که به تعدادی از آنها در زیر اشاره خواهد شد.
قابلیت اعمال حداکثر نیروی ترمزی در یک محدوده زمانی مشخص و کوتاه
میزان عدم وابستگی ماکزیمم نیروی ترمزی به سرعت حرکت وسیله نقلیه ریلی
سرعت انجام ترمز و آزاد سازی آن میزان یکنواختی ترمزگیری و آزادسازی از نظر رفتار دینامیکی قطار
طول عمر و مقاومت بالای اجزا و قطعات یدکی و نیز سهولت در تعمیر و نگهداری آنها
امکان اعمال ترمز تدریجی و اضطراری
امکان اعمال ترمز اتوماتیک
قابلیت تنظیم نیروی ترمزی متناسب با وزن وسایط نقلیه ریلی
قابلیت بازیابی انرژی
بر این اساس سیستم های مختلف ترمز از آغاز استفاده از حمل و نقل ریلی زیر زمینی تا به حال ساخته و بکار گرفته شده است. بسیاری از این سیستم ها به دلایل مختلفی همچون کارایی و کیفیت عملکرد نامناسب و بازدهی پایین وایمنی و عدم قابلیت کاری ناکافی و... کنارگذاشته شده و بندرت مورد استفاده قرار میگیرند. انواع سیستم های ترمز مرسوم و معمول امروزی نیز هرکدام دارای نقاط قوت وضعف زیادی می باشند. از این رو در صنعت حمل ونقل ریلی معمولا ترکیبی از سیستم های مختلف ترمز همزمان بکار گرفته می شود.
انواع مختلف سیستم های ترمز وسائط نقلیه ریلی زیرزمینی:
سیستم های ترمز سایشی:
سیستم های ترمز سایشی انواع مختلف هوایی و خلایی و هیدرولیکی را شامل می شوند. در سیستم های ترمز هوایی به دلایل زیر از هوای فشرده به عنوان سیال عامل استفاده می گردد:
هوا بعنوان سیال عامل به مقدار کافی در دسترس می باشد.
نوسانات درجه حرارت محیط تاثیر چندانی بر خواص عملکردی هوا ندارد.
هوای فشرده باعث انفجار و آتش سوزی نشده نیازی به تاسیسات حفاظتی نمی باشد.
سیستم های ترمز هوایی بر اساس نحوه عملکردشان به انواع مختلف ترمز هوایی مستقیم (غیر اتوماتیک) و ترمز هوایی غیر مستقیم (اتوماتیک) و هوایی- الکتریکی معمولی و نوع پیشرفته دسته بندی شده اند.
سیستم های ترمز هوایی مستقیم(غیر اتوماتیک):
سیستم های ترمز هوایی غیر اتوماتیک یا مستقیم ساده ترین نوع سیستم ترمز در وسائط حمل و نقل ریلی میباشد که در سال های اولیه استفاده از راه آهن توسط وستینگ هاوس ابداع شد. اجزاء اصلی این سیستم عبارتند از:
کمپرسور به منظور تامین هوای فشرده
مخزن اصلی وا برای ذخیره هوای فشرده
لوله اصلی هوا و اتصالات مربوط برای انتقال هوای فشرده به داخل سیلندرهای ترمز
کفشک ترمز برای اعمال نیروی موثر ترمزی به چرخ – محورها خواهد شد.
سیستم های ترمز هوایی غیرمستقیم(اتوماتیک):
بدلیل معایبی که برای سیستم ترمز هوایی مستقیم اشاره شد سیستم ترمز هوایی اتوماتیک در سال ۱۸۶۳ توس وستینگ هاوس ابداع و طراحی شد. سیستم ترمز غیر مستقیم علاوه بر اجزایی که یک سیستم ترمز مستقیم دارد شامل یک شیر توزیع و نیز یک مخزن کمکی هوا می باشد. مهمترین مزیت این سیستم اتوماتیک بودن آن می باشد. بدین شکل که در حالتهای غیر طبیعی و بحرانی با کاهش فشار ناگهانی فشار لوله اصلی ترمز انجام می گیرد.
سیستم های ترمزغیرسایشی:
هزینه مربوط به خسارات ناشی از سایش در صنعت حمل ونقل ریلی سیار قابل توجه می باشد. دراین رابطه سهم سایش در سیستم های ترمز قابل توجه بوده لذا جهت کاهش آن سعی در استفاده از سیستم های غیر سایشی میشود. سیستم ترمز غیر مستقیم دو نوع مختلف دینامیکی (الکترودینامیکی) و هیدرودینامیکی را شامل می شود.
سیستم های ترمز دینامیکی:
عموماً در وسائط نقلیه ریلی کشند دیزلی و برقی سیستم های انتقال قدرت و اعمال نیری کشش از نوع الکتریکی می باشد. اصول عملکرد سیستم ترمز هیدرودینامیکی: سیستم ترمز هیدرودینامیکی دارای یک موتور با پره های زاویه دار است که بر روی محور محرک خروجی جعبه دنده (که همواره مرتبط با چرخها است) قرار داده می شود. همچنین این مجموعه دارای یک استاتور پره داری که بر روی پوسته جعبه دنده صلب شده است می باشد که نقش اساسی را در اعمال ترمز بازی می کند.
سیستم های ترمز ترکیبی:
در مواردی به دلیل گستردگی و تنوع شرایط سیر و حرکت وسائط نقلیه ریلی زیر زمینی و همچنین محدودیت های عملکردی سیستمهای ترمز، ممکن است بکارگیری یک نوع سیستم ترمز جوابگوی نیازهای بهره برداری و همچنین ضرورت های ایمنی حرکت نباشد. در اینگونه موارد با توجه به نوع و شرایط حرکت معمولاً چند سیستم ترمز بصورت یک سیستم ترمز ترکیبی در کنارهم بکار گرفته می شوند در زیر به چند نوع سیستم ترمز ترکیبی متداول اشاره می شود.
سیستم های ترمز ترکیبی سایشی – دینامیکی:
سیستم ترمز دینامیکی تنها در محدوده سرعت مشخصی قابلیت اعمال نیروی ترمزی مؤثر مناسبی را دارد. بر عکس ترمز هوایی در محدوده وسیع تری ازسرعت قابلیت اعمال نیروی ترمزی مؤثری دارد اما این المنهای اصطکاکی بهره می برد خرابی این المنها موجب بالا رفتن قابل توجه هزینه های تعمیر و نگهداری خطوط و وسائط نقلیه می شود. بنابراین برای آن که پروسه ترمزگیری بالاترین بازدهی و کارایی را داشته باشد می توان از این دو سیستم ترمز بصورت تو أمان استفاده کرد. در این صورت نقاط ضعف هر یک از سیستم های ترمز توسط دیگری تحت پوشش داده می شود.
پارامترهای موثر بر چگونگی دینامیک طولی سیستم حمل و نقل زیرزمینی:
پارامترهای موثر بر چگونگی دینامیک طولی را میتوان بصورت زیر ذکر کرد.
تعداد قسمتهای تشکیل دهنده و مشخصات هندسی و جرمی و نیز مشخصات مکانیکی دینامیکی
آرایش سیستم از نظر موقعیت قرار گرفتن وسائط نقلیه مختلف
مشخصات هندسی خطوط و پروفیل های عرضی و طولی آن ها
مشخصات سیستم و چگونگی بکارگیری آن ها
نوع و مشخصات سیستم اعمال نیروی کششی موثر
نوع و مشخصات سیستم های اتصال وسائط نقلیه تشکیل دهنده
سرعت حرکت, بار محوری و چیدمان بار وسائط نقلیه و نیز چیدمان بار در طول قطار
کیفیت خطوط و شرایط محیطی
سیستم کنترل حرکت قطارها
نقش ترمز و چگونگی اعمال آن در دینامیک طولی:
نحوه اعمال ترمز بر دینامیک حرکت از نظر نیروهای دینامیکی و ضربه های بین واگنها بسیار مهم میباشند. در این رابطه نوع ترمز واگنهای مختلف تشکیل دهنده قطارها و نیز چگونگی سیستم ترمز نظر هماهنگ بودن در طول قطارها حائز اهمیت زیادی می باشد. در صورت اعمال نیروی ترمزی غیر هماهنگ به واگنهای مختلف یک قطار ممکن است شتاب و در نتیجه سرعتهای نامساوی قابل توجهی گرفته باعث بروزضربه های شدیدی فی ما بین خود بشوند.
عوامل متعددی نظیر متفاوت بودن سیستم ترمز بکار رفته در وسائط نقلیه تشکیل دهنده هر قطار تاخیر زمانی، نامناسب در انتقال سیگنال ترمز وهمچنین نامناسب بودن سیستم تنظیم نیروی ترمزی در طول قطار در ناهماهنگی سیستم ترمز قطارها موثر می باشند.
متفاوت بودن سیستم ترمز واگنهای تشکیل دهنده:
در پروسه ترمز گیری سیستمهایی که از واگنهای با سیستم های ترمز مختلف تشکیل می شوند به دلیل متفاوت بودن مشخصات کاری این سیستم ها اندرکش شدیدی بین واگنهای متوالی بوجود می آید. برای مثال در بعضی از آنها ممکن است به دلایلی قطارهای باری بصورت ترکیبی از واگن هایی با سیستم ترمز روسی و کنوری تشکیل شود. در این صورت از آنجا که در سیستم ترمز واگن های روسی زمان حصول ماکزیمم نیروی ترمزیدر حدود ۸ تا ۱۵ ثانیه و درسیستم ترمز کنوری این زمان در حدود ۲۰ تا ۳۰ ثانیه می باشد نا هماهنگی شدیدی در ترمز واگن های تشکیل دهنده قطارها ممکن می گردد. مضافاً که نیروی ماکزیمم سیلندر ترمز و نسبت اهرم بندی ترمز برای این دو نوع سیستم نیز متفاوت است.
مناسب نبودن سیستم تنظیم نیروی ترمزی:
در پروسه ترمز وسائط نقلیه ریلی جهت جلوگیری از لغزش زیاد باید نیروی ترمزی کمتر یا حداکثر مساوی نیروی چسبندگی بین چرخ و ریل باشد. در غیر اینصورت از آنجا که چرخ های قطار فلزی بوده و حالت کاملاً الاستیک چرخ های یک وسیله نقلیه جاده ای را ندارند لغزش چرخ ها بر روی ریل ها رخ داده موجب صاف شدن قسمت هایی از سطح غلتش چرخ ها می گردد. این پدیده تحت عنوان بریدگی چرخ مشهور می باشد. در یک سیکل از دوران چرخ بریده شده ضربه های دینامیکی شدیدی به چرخ و ریل وارد میشود. این گونه ضربات باعث ارتعاشات شدید در سازه های خط و واگن و در نتیجه افزایش نرخ خرابی ادوات و اجزاء تشکیل دهنده آن ها می گردد.
موارد مختصر مذکور جهت نشان دادن تاثیر بالای کیفیت عملکرد سیستم ترمز بر دینامیک طولی قطارها بصورت کلی بود. جهت بررسی دقیق و جزئی دینامیک طولی قطارها در پروسه ترمزگیری به یک مدل دینامیک طولی نیاز می باشد.
انتقال نیرو در اهرم بندی سیستم های ترمز هوائی واگن ها:
سیستم های ترمز وسائط نقلیه ریلی زیر زمینی به دو دسته کلی وابسته به چسبندگی بین چرخ و ریل و غیر وابسته به آن تقسیم می گردند. در سیستم های ترمزی غیر وابسته به چسبندگی از هیچ مکانیزم واسطه ای به منظور افزایش و انتقال نیروی ترمزی اتفاده نمی شود و نیروی ترمزی مستقیماً به خود وسائط نقلیه ریلی اعمال می شود. برعکس تقریباٌ درتمام سیستم ترمزی که بر اساس چسبندگی بین چرخ و ریل عمل می کند (بجز سیستم ترمز دینامیکی و هیدرونامیکی) از مکانیزم اهرم بندی به منظور انتقال و افزایش نیروی ترمزی استفاده می گردد.
محاسبه نسبت اهرم بندی سیستم های ترمز هوائی واگن ها:
چنانچه اتصال اهرمها به عنوان تکیه گاه اهرمها در نظر گرفته شود و از این طریق نسبت افزایش نیرو از محل سیلندرترمز تا هریک از اجزاء اصطکاکی محاسبه گردد نسبت اهرم بندی جزئی محاسبه شده نهایتاً از جمع نسبت های اهرم بندی جزئی نسبت اهرم بندی کل بدست می آید.
ضریب راندمان اهرم بندی ترمز:
آزمایشات صورت گرفته نشان داده است که مجموع نیروهای عمودی در محل کفشکهای ترمز نسبت به نیروی خروجی از سیلندر ترمز کمتر از نسبت اهرم بندی واگن بود و بعلاوه این نسبت ها در حالت توقف و حرکت وسائط نقلیه ریلی تفاوت از یکدیگر می باشند. از اینرو راندمان دینامیکی و استاتیکی سیستم اهرم بندی تعریف می گردد. از ضرب راندمان اهرم بندی در نسبت اهرم بندی نسبت افزایش نیروی واقعی در اهرم بندی بدست می آید که طراحی سیستم های اهرم بندی بر اساس این نسبت صورت می گیرد. راندمان سیستم های اهرم بندی استاندارد از فیش ۵۴۴ استاندارد UIC قابل استخراج می باشند.
محاسبه خط ترمز و وسائط نقلیه ریلی
روش کلاسیک تعیین خط ترمز (استفاده از استاندارد UIC)
روش کلاسیک تعیین خط ترمز متداول ترین روش محاسبه خط ترمز در ریلهای مختلف می باشد که در آن ضریب اطمینان بالایی در نظر گرفته می شود.
روش استفاده از روابط تجربی
روابط تجربی جهت تعیین خط ترمز وسائط نقلیه ریلی مختلف با اجام آزمایشات میدانی متعدد در شرایط بهره برداری مورد نظر بدست می آیند. طبیعی است که تعمیم آن ها برای تمامی شرایط خطای زیادی را در برخواهد داشت. مزیت این گونه روابط دقت خوب امکان استفاده از آن ها جهت مدلسازی سیر و حرکت قطارها می باشد. برای وسائط نقلیه ریلی ویژه که روابط خط ترمز مشخصی برای آن ها تعریف نشده و نیز تعمیم کد های UIC در مورد آن ها صادق نباشد استفاده از روش تجربی ضروری می گردد.
روش شبیه سازی کامپیوتری
در این روش اگر پارامترهای مؤثر در ترمزگیری به خوبی مدلسازی شوند. نتایج محاسبات دقت خوبی در حد روش های قبلی خواهند اشت. غالباً لازم است نتایج شبیه سازی با آزمایشات محدودی اصلاح شود.
تاثیر طول قطار بر خط ترمز
خط ترمز یک قطار با خط ترمز یک واگن مجزا ممکن است به دلایل مختلفی که در زیراشاره می شود متفاوت باشند.
در طول یک قطار معمولاً نیروی ترمز واگنهای مختلف به صورت هم زمان اعمال نمی شود.
در طول قطار تامپون ها با گرفتن جزئی از انرژی جنبشی قطار در کاهش خط ترمز تاثیر گذارند.
مقاومت آئرودینامیکی برای واگن های جلوئی ,میانی و انتهایی یک قطار کاهش می یابد.
اندر کش قائم و جانبی واکن های قطار بر یکدیگر و لذا بر خط ترمزقطار تاثیر گذار می باشند.
مطابق استاندارد UIC در صورتیکه طول قطار از حدود ۵۰۰ متر (برای قطارهای باری) بیشتر باشد تاثیر عوامل مذکور قابل صرف نظر کردن نمی باشد. بنابراین برای محاسبه مسافت توقف در استاندارد UIC یک ضریب تصحیح طول قطار تعریف شده است.
تعیین خط ترمز با استفاده از روابط تجربی
فرمول های تجربی متعددی برای محاسبه خط ترمز انواع مختلف قطارها ارائه شده است. با توجه به کار گیری گسترده سیستم ترمز کنور در وسائط نقلیه ریلی ابتدا فرمول های ارائه شده در رابطه با این نوع سیستم بررسی می شود و سپس روابط دیگر که جهت محاسبه خط ترمز در راه آهن های کشورهای مختلف تعریف شده اند ارائه می گردد.
فرمول های ارائه شده توسط شرکت کنور
معمول ترین سیستم ترمز در وسائط نقلیه متداول در حمل ونقل ریلی ایران از نوع هوائی اتوماتیک و ساخت شرکت کنور (KE) می باشد. این شرکت به منظور محاسبه خط ترمز وسائط نقلیه ریلی که مجهز به سیستم ترمزکنوری می باشند. فرمول هایی را ارايه کرده که بر اساس آن ها و با توجه به چگونگی تنظیم مکانیزم های در نظر گرفته شده و نیز با توجه به شرایط بهره برداری یعنی شیب خط، طول قطار ...و سرعت خط ترمز محاسبه می گردد. این روابط در زیر توضیح داده میشود.
فرمول میندن بصورت زیر برای ترمز های دیسکی و کفشکی و برای حالت ترمز (قطارهای مسافری) و حالت ترمز (قطارهای باری) به ترتیب به صورت روابط زیر ارائه شده است.
S = 3.85 v26.1 Ψ+c1λ10 ±i ×ci
S = 3.85 v26.1 Ψ+c1λ5 ±i ×ci
که در آن ها داریم :
Sخط ترمز
V سرعت حرکت قطار (کیلومتر بر ساعت)
λ درصد وزن ترمز
C1 ضریب تصحیح برای طول قطار بر اساس جدول ۳-1
ci ضریب تصحیح برای طول قطار بر اساس جدول 3-2
Ψ ضریب تابع سرعت ویژه مدل کفشک و ترمز طبق جدول 3-3
i شیب خط بر حسب در صد
مراحل استفاده از روابط کنوری فوق الذکر به ترتیب زیر می باشد.
الف : مقادیر در صد وزن ترمز برای حالت های مختلف سیستم ترمز (باری G، مسافریP و سریع السیر R) و طول قطار (تعداد محورها) شیب خط و سرعت حرکت قطار ها تعیین می گردد.
ب : مقادیر C1 و ci با توجه به جدول ۳-1 و زیر مشخص می شود.
ج : سپس با توجه به نوع مکانیزم ترمزی مورد استفاده از جدول زیر مقدار Ψ خوانده می شود.
د : با قرار دادن مقادیر فوق در رابط قبلی خط ترمز برای حالت مورد نظر خواهد آمد.
۸۰-۱۰۰۶۰-۸۰۴۸-۶۰۲۴-۴۷تا ۲۴تعداد محورحالت R/P۰/۹۲۰/۹۷۱/۰۰۱/۰۵۱/۱۰Cl۱۲۰-۱۵۰۱۰۰-۱۲۰۸۰-۱۰۰۴۰-۸۰تا۴۰تعداد محورحالتG۰/۹۰/۹۵۱/۰۰۱/۰۶۱/۱۲Cl
ci ضریب۱۰۰۹۰۸۰۷۰۶۰۵۰۴۰۳۰۲۰۱۰سرعت Km/h۰/۹۰/۹۰/۸۹۰/۸۷۰/۸۴۰/۸۱۰/۷۷۰/۷۲۰/۶۶۰/۶حالت R/P---۰/۷۵۰/۷۴۰/۷۲۰/۷۰/۶۸۰/۶۶۰/۶۴۰/۶۲۰/۶حالت G
ضریب Ψسرعت Km/hrترمز کفشکی ساده حالت مسافریترمز کفشکی دوبله حالت مسافریترمز کفشکی ساده حالت سریعترمز کفشکی دوبله حالت سریعترمز دیسکیحالت باری۱۰۰.۷۵۰.۵۰.۶۳۰.۴۰.۴۵۰.۴۱۲۰۱.۰۴۰.۷۳۰.۸۷۰.۶۰.۶۴۰.۶۱۳۰۱.۱۷۰.۸۷۱.۰۰۰.۶۹۰.۷۶۰.۷۵۴۰۱.۲۳۰.۹۷۱.۰۹۰.۷۴۰.۸۴۰.۸۵۵۰۱.۲۵۱.۰۲۱.۱۴۰.۷۶۰.۹۰.۹۲۶۰۱.۲۴۱.۰۵۱.۱۵۰.۷۷۰.۹۴۰.۹۷۷۰۱.۲۱۱.۰۶۱.۱۵۰.۹۲۰.۹۶۱.۰۰۸۰۱.۱۷۱.۰۵۱.۱۴۰.۹۶۰.۹۹۱.۰۰۹۰۱.۱۳۱.۰۴۱.۱۱۰.۹۸۱.۰۰۱.۰۰۱۰۰۱.۰۹۱.۰۳۱.۰۸۱.۰۰۱.۰۰۱۱۰۱.۰۴۱.۰۲۱.۰۴۱.۰۰۱.۰۰۱۲۰۱.۰۰۱.۰۰۱.۰۰۱.۰۰۱.۰۰۱۳۰۰.۹۶۰.۹۸۰.۹۶۰.۹۹۰.۹۹۱۴۰۰.۹۲۰.۹۶۰.۹۲۰.۹۸۰.۹۸۱۵۰۰.۹۶۰.۹۷۱۶۰۰.۹۳۰.۹۶
برای محاسبه خط ترمز با استفاده از فرمول های ذکر شده لازم است موارد زیر مد نظر قرار گیرد.
برای قطارهایی که در آن ها واگن ها از چند نوع مختلف سیستم ( R،P،G) ترمز استفاده می کنند از همان جدول بالا استفاده می شود اما ردیف مربوط به آن نوعی از وسائط نقلیه ریلی که تعدادشان در قطار بیشتر است انتخاب می شود.
در قطارهای باری سریع السیر که تعداد محور های آن ها بیش از ۱۸۰ عدد باشد مقدار Ψ مانند سیستم ترمز کفشکی ساده محاسبه می گردد.
در قطارهای مجهز به مکانیزم تسریع کننده و برای هر یک از وسایل نقلیه کششی و واگنهای حمال c1برابر با یک فرض می گردد.
در صورتی که قطار مسافری باشد (R/P) درصد وزن ترمز در حدود ۲۰ تا ۱۰۰ و در صورتی که قطار از نوع باری باشد(G) در صد وزن ترمز در حدود ۵۰ تا ۲۵۰ می باشد.
جهت اطمینان بیشتر به میزان ۱۰٪ به مقادیرمحاسبه شده از روابط قبل افزوده می گردد.
فرمول میسن
فرمول میسن از قدیمی ترین روابط در زمینه محاسبه خط ترمز قطار های مجهز به سیستم ترمز کنوری می باشد که برای سرعت های کمتر از۷۰ کیلومتر بر ساعت بصورت زیر ارائه شده است.
L=4.24 V21000 ϕ+0.0006 V2+3-i
که در آنi شیب خط (در هزار) است که برای سر پایینی مثبت و برای سر بالایی منفی در نظر گرفته می شود، ϕ ضریب اصطکاک است که برای شیب برای ۱۵٪ > i برابر با 10/0= ϕ و برای شیب ۱۵٪ < i برابر با (15 - i) 00133/0 -10/0= ϕ در نظر گرفته می شود.
فرمول پدلاک
به منظور محاسبه خط ترمز برای قطارهایی که سرعت بالاتری نسبت به حد تعیین شده در فرمول میسن (بین ۷۰ تا ۱۴۰ کیلومتر بر ساعت) دارند .
L = ϕ V21.09375 λ+0.127-0.235 i ϕ
در رابطه فوق λ نسبت نیروی موثر ترمزی به وزن کل وسیله نقلیه یا در صد وزن ترمز می باشد. همچنین بقیه پارامتر های مورد استفاده در این رابطه همانند موارد تعریف شده فرمول میندن می باشند.
تعیین خط ترمز با استفاده از شبیه سازی کامپیوتری
برای محاسبه خط ترمز قطار می توان از مدلی که برای دینامیک طولی یک قطار در حالت ترمز گیری استفاده شود. اما برای محاسبه خط ترمز برای یک واگن منفرد به روش زیرعمل می گردد .
مرحله اول :
نوشتن رابطه نیوتن در لحظه بصورت زیر :
at=Ft+ Wtme
Ftمجموع نیروهای ترمزی موثر، Wtمجموع نیروهای مقاوم در برابر حرکت قطار، meجرم دینامیکی قطار و at شتاب در لحظه می باشد.
مرحله دوم :
محاسبه سرعت در لحظه t+∆t با استفاده از شتاب در لحظه قبلی
Vt+ ∆t = Vt – at × ∆t
∆t یک بازه زمانی کوتاه سرعت در آغاز بازه زمانی و Vt+ ∆t سرعت در انتهای بازه زمانی می باشد.
مرحله سوم :
بدست آوردن سرعت متوسط در بازه زمانی
Vm=Vt + Vt+ ∆t2
مرحله چهارم :
بدست آوردن فاصله طی شده با سرعت متوسط محاسبه شده
∆t × ∆S= Vm
محاسبه مسافت طی شده تا لحظه t+∆t
S = S + ∆ S
خط ترمز قطارها و وسائط نقلیه ریلی علاوه بر نوع سیستم ترمز مورد استفاده در آن ها به نحوه عمل کردن لکوموتیوران، شرایط بهره برداری و نیز شرایط محیطی بستگی دارد. لذا مناسب است که جهت رعایت امور ایمنی، خط ترمز وسائط ترمز نقلیه ریلی با توجه به این موارد تعیین گردد.
سیستم های تغذیه الکتریکی در حمل و نقل ریلی زیرزمینی:
توسعه و بهبود شبکه‌های ریلی، از راههای گوناگون و با اجرای پروژه‌های مختلف محقق میشود. یکی از این راه‌حل ها، ارتقاء خطوط موجود راه‌آهن از طریق برقی کردن آنهاست.
با برقی کردن یک خط و جایگزینی انرژی الکتریکی به عنوان منبع تأمین نیروی محرکه؛ مزایای متعددی حاصل میشود. اصلی‌ترین مزیت این جایگزینی، افزایش نسبت توان کشش به بار در مقایسه با وضعیت پیشین است. همچنین در لکوموتیوهای برقی که مجهز به تراکشن موتور1 هستند، افزایش یا کاهش سرعت با کارآیی بسیار بالاتری انجام میشود.
برخی دیگر از مزایای برقی کردن خط به اختصار عبارتند از:
نیاز به تعداد لکوموتیو کمتر به دلیل بالاتر بودن نسبت توان کشش به بار
هزینه کمتر بهره‌برداری و نگهداری لکوموتیو و واگن
بالاتر رفتن حد سرعت
قابل ذکر است که تعیین نوع شبکه انتقال قدرت بستگی به عوامل متعددی به شرح زیر دارد.
نوع سیستم حمل و نقل
نیازها و درخواست های بهره برداری
مشخصات فیزیکی مسیر
منابع و شبکه های الکتریکی موجود در کشور
سطح تکنولوژی مورد نظر و موجود تراکشن موتورها و واگن ها (اعم از نوع کانورتر، موتور تراکشن، دستیابی به انرژی ترمزی)
تا قبل از دهه 60 میلادی و کشف و توسعه تکنولوژی نیمه هادی ها، محدودیت های بسیار زیادی برای خطوط انتقال قدرت وجود داشت و نوع تراکشن موتورها براساس نوع خط انتقال تعیین می شد. پیشرفت های علم نیمه هادی ها کمک فراوانی به طراحی پست ها و خطوط انتقال و ظرفیت بیشتر قطارها نمود. امروزه در اکثر سیستم های حمل و نقل ریلی جدید از این تجهیزات در طراحی پست ها و انتقال انرژی استفاده می شود. برا این اساس، سیستم های مختلف خطوط انتقال قدرت، پست های کششی و اجزاء مربوط به آنها مطرح شده که در این فصل توضیح داده خواهد شد.
اثرات جریان های سرگردان در سیستم های حمل و نقل ریلی برقی
معمولا برای حفاظت از خوردگی تجهیزات و بناهای مهم مثل خطوط لوله گاز و تجهیزاتی که خرابی آنها می تواند بار مالی زیادی بهمراه داشته و یا اثرات جدی و خطرناکی روی محیط اطراف بگذارد, از سیستم حفاظت کاتدی استفاده می شود. جریانهای سرگردان نه تنها قدرت استقامت تجهیزات در برابر خوردگی را کاهش می دهند بلکه در بعضی موارد فرآیند حفاظت کاتودیک را معکوس کرده و باعث تسریع خوردگی در بخش های بدون روکش و پوشش تاسیسات فلزی زیرزمینی میشوند. همچنین باعث کاهش کیفیت روکش و پوشش لوله های حفاظ شده می گردند. کابلهای قدرت و لوله های فلزی دفن شده در امتداد و در مجاورت خطوط متروی برقی نیز عملاً آسیب پذیر می باشند زیرا در معرض دریافت جریان های سرگردان زیاد ودر مدت نسبتاً طولانی قرار دارند. بطور کلی مهمترین اثرات نامطلوب جریان های سرگردان عبارتند از:
خوردگی سازه های فلزی متصل به زمین (مثل فونداسیون تجهیزات و ساختمانها) که در مسیر جریان های سرگردان قرار می گیرند.
خوردگی سازه های فلزی داخل زمین که در مسیر جریان های سرگردان قرار میگیرند.
تضعیف یا حتی معکوس کردن فرایند حفاظت کاتودیک تاسیسات فلزی زیرزمینی.
تخریب تجهیزات الکتریکی حساس مانند سلیتهای کامپیوتری و تجهیزات حفاظتی و تجهیزات مخابراتی.
تولید نویرها و رازیت های صوتی و مخابراتی.
تنها مزیت جریان های سرگردان کاهش پتانسیل ریل یا پتانسیل تماسی و در نتیجه افزایش ایمنی افراد در برابر شوکهای الکتریکی ناشی از تماس بدن با ریلهای خط متروی برقی می باشد. کاهش پتانسیل ریلها بخاطر کاهش جریان برگشتی ریلهای حرکت می باشد، زیرا بخشی ازجریان برگشتی ترن بصورت جریان سرگردان از مسیرهایی غیر از ریلهای حرکت عبور می کند. از این رو بین کاهش جریان سرگردان و افزایش پتانسیل ریلها می بایست مصالحه ای صورت گیرد زیرا این دو کمیت بور معکوس با یکدیگر متناسب بوده و کاهش جریان سرگردان باعث افزایش پتانسیل ریلها و کاهش ایمنی افراد می گردد. بنابراین لازم است کنترل خوب و مناسب برای محدود کردن جریان های سرگردان صورت گیرد تا علاوه بر کاهش خوردگی ریلها و تاسیسات مجاور و همچنین کاهش هزینه های ناشی از خوردگی ایمنی افراد در برابر خطر برق گرفتگی تامین می شود.
ایجاد خطا در سیستم های ناوبری قطارهای برقی.
تخریب عایق تجهیزات الکتریکی سیستم های برقی وعایق تاسیسات فلزی زیرزمینی.
مراجع:
[1]- نصر، اصغر، اصول و مبانی دینامیک حرکت قطارها، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد تهران، 1389، ص 49- 126.
[2]- نصر، اصغر و محمدی، سعید، اصول و مبانی سیستم های ترمز وسائط نقلیه، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر، 1389.
[4]- نصر، اصغرو تلافی نوغانی،محمد و ابویی، وحید، جریان های سرگردان و خوردگی ناشی از آنها در سیستم حمل ونقل، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد تهران، 1387.
[8]-فاطمه، قربانعلی بیک، قیمت ها و هزینه ها در صنعت ریلی، موسسه نشر پکر قزوین، 1388