Δευτέρα, 4 Μαΐου 2015

Ηλεκτροκίνηση: Αλυσοειδής γραμμή τροφοδοσίας Ηλεκτροκίνησης (Catenary) και παντογράφος (pantograph)

Παντογράφος είναι μια συσκευή που τοποθετείται στην οροφή ενός ηλεκτρικού τρένου, τραμ ή ηλεκτρικού λεωφορείου για να συλλέγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω της επαφής με εναέρια καλώδια. Συνήθως χρησιμοποιείται ένα μονό σύρμα, ενώ η επιστροφή του ρεύματος για να κλείσει το κύκλωμα γίνεται μέσω της μεταλλικής σιδηροτροχιάς. 
Ο παντογράφος που εφευρέθηκε το 1879 από τον Walter Reichel, επικεφαλής μηχανικό της Siemens & Halske στη Γερμανία .

Ο παντογράφος αποτελεί βελτίωση σε σχέση με το απλούστερο σύστημα των τρόλεϊ, κυρίως επειδή ο παντογράφος επιτρέπει στα σιδηροδρομικά οχήματα να ταξιδέψουν σε πολύ υψηλότερες ταχύτητες, χωρίς να χάσει την επαφή με τις εναέριες γραμμές μεταφοράς .
Ο πιο κοινός τύπος του παντογράφου σήμερα είναι ο τύπος "Ζ" που έχει αναπτυχθεί για να δώσει μια πιο συμπαγή κατασκευή για υψηλές ταχύτητες, Ο Louis Faiveley επινόησε αυτό το είδος του παντογράφου το 1955. Λειτουργεί με την ίδια αποτελεσματικότητα σε οποιαδήποτε κατεύθυνση της κίνησης, 
Το ηλεκτρικό σύστημα μετάδοσης για τα σύγχρονα ηλεκτρικά τραίνα αποτελείται από ένα πολύπλοκο σύστημα (γνωστό ως αλυσοειδής γραμμή επαφής). Ονομάζεται έτσι γιατί θυμίζει λίγο αλυσίδα. Αντί για ένα απλό καλώδιο που λόγω του βάρους του δεν θα ήταν επίπεδο αλλά καμπύλο (βέλος κάμψης), προσθέτουμε ένα δεύτερο καλώδιο το φέρον, 

Από το φέροντα αγωγό (Messenger wire) κρέμεται με μια σειρά αναρτήρες(dropper wires), ο αγωγός επαφής (contact wire) με στόχο ο τελευταίος να είναι σχεδόν οριζόντιος. Έτσι μπορούμε ρυθμίζοντας τους αναρτήρες να κρατήσουμε τον αγωγό επαφής στο οριζόντιο επίπεδο, σταθεροποιώντας έτσι μια βασική γεωμετρική παράμετρο στην επαφή παντογράφου, αγωγού επαφής. 
Ο σύγχρονος παντογράφος διαθέτει ένα ελατήριο και πιέζει το εξάρτημα επαφής στην κάτω πλευρά του σύρματος επαφής, προκειμένου να εξασφαλίσει την συνεχή επαφή ώστε να τροφοδοτηθούν απρόσκοπτα και χωρίς διακοπές οι ηλεκτροκινητήρες του τραίνου. 

Για την ομοιόμορφη φθορά των πεδίλων τριβής του παντογράφου η γραμμή επαφής δεν είναι ευθεία αλλά τεθλασμένη (ζικ–ζακ) σε κάθε βραχίωνα του ιστού. 
Καθώς το τρένο κινείται, ο παντογράφος που πιέζει τον αγωγό επαφής μπορεί να προκαλέσει στάσιμα κύματα στα καλώδια τα οποία διασπούν την επαφή και να υποβαθμίζουν την επαφή. Αυτό σημαίνει ότι σε κάποια συστήματα δεν επιτρέπονται διπλοί παντογράφοι. 

Στην Ελλάδα οι ηλεκτράμαξες ενώ διαθέτουν δυο παντογράφους κυκλοφορούν μόνο με τον ένα σε λειτουργία ενώ ο δεύτερος παραμένει ως εφεδρικός. Αντίθετα τα Desiro σε κανονική λειτουργία κυκλοφορούν και με τους δυο παντογράφους αναρτημένους ενώ σε περίπτωση βλάβης του ενός κυκλοφορούν με περιορισμό ταχύτητας. Σε περίπτωση διπλής έλξης δυο ηλεκτραμαξών έχουμε δυο παντογράφους αναρτημένους (έναν σε κάθε ηλεκτράμαξα), ενώ σε διπλή έλξη δυο desiro (δεκάδυμος συρμός) έχουμε αναρτημένους και τους 4 παντογράφους.

Η ανάρτηση του παντογράφου συνήθως λειτουργεί με συμπιεσμένο αέρα από το σύστημα πέδησης του οχήματος, 

Στα περισσότερα συστήματα μετρό η ηλεκτρική παροχή γίνεται με τροφοδοσία του τραίνου από μια τρίτη σιδηροτροχιά, ενώ σπανιότερα συναντάμε παντογράφους και εναέριες γραμμές ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που το δίκτυο περιλαμβάνει μεγάλα υπέργεια τμήματα σε λειτουργία. Μια τέτοια περίπτωση είναι η διαδρομή Αθήνα-Αεροδρόμιο "Ελευθέριος Βενιζέλος" όπου στο τμήμα Δουκίσης Πλακεντίας- Αεροδρόμιο, στην ίδια γραμμή του προαστιακού κυκλοφορούν τόσο ο προαστιακός, όσο και τα οχήματα του μετρό. Εκεί η τροφοδοσία γίνεται από εναέρια αλυσοειδή γραμμή μέσω παντογράφου. Προφανώς τα οχήματα του μετρό για να μπορούν να κυκλοφορούν και στο υπόγειο τμήμα τους και στη γραμμή του προαστιακού πρέπει να είναι υβριδικού τύπου με εναλλακτική δυνατότητα τροφοδοσίας είτε από εναέρια γραμμή είτε από τρίτη σιδηροτροχιά. 

Λόγω της υψηλής τάσης στην εναέρια αλυσοειδή γραμμή 25.000 Volt (ή αλλιώς 25 kVolt) ο κίνδυνος από ηλεκτροπληξία είναι μεγάλος οπότε θα πρέπει να αποφεύγουμε όχι μόνο την επαφή από τα υπό τάση τμήματα (αλυσοειδής γραμμή επαφής, κονσόλες στήριξης κλπ) αλλά θα πρέπει να βρισκόμαστε και σε απόσταση ασφαλείας τουλάχιστον 2 μέτρα από αυτά. Για την ασφάλεια όμως σε ηλεκτροδοτούμενα ιδηροδρομικά δίκτυα θα επανέλθουμε με νέα ανάρτηση. 


Πηγές:
- english wikipedia: Pantograph (transport) 

-  Alsthom Catenary and pantograph  how does it work 

- Δοκουμετζίδης Γιάννης, Κούσιος Δημήτρης, Μαλασπίνας Αλέξανδρος, Συγκοινωνιακά Έργα (Σιδηρόδρομοι Αερολιμένες), Ίδρυμα Ευγενίδου, 1980
http://www.eugenfound.edu.gr/appdata/documents/books_pdf/e_h00011.pdf

8 σχόλια:

  1. Δεν είναι δυνατή σε καμία περίπτωση η κυκλοφορία διπλού Desiro SIEMENS με 4 παντογράφους σε λειτουργία, καθώς δεν το επιτρέπει η κατασκευή των ουδέτερων ζωνών του συστήματος της ηλεκτροκίνησης.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  2. μπορείτε να πείτε κάτι για την ασφάλεια των σπιτιών μπροστά στις γραμμές του τραίνου και στα καλώδια του ηλεκτρισμού; το σπίτι μου είναι ακριβώς μπροστά και σήμερα εγκατέστησαν τις κολώνες της ηλεκτροκίνησης

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  3. http://mixanikosose.blogspot.gr/2015/05/blog-post_12.html#more

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  4. Ασφάλεια στο Ηλεκτροδοτούμενο Σιδηροδρομικό Δίκτυο
    Με αφορμή το πρόσφατο περιστατικό (8/5/2015) με τον τραυματισμό ενός νεαρού παιδιού 15 μόλις χρόνων στο Σιδηροδρομικό Σταθμό Λεπτοκαρυάς από τα καλώδια ηλεκτροκίνησης καλό θα ήταν να ξαναθυμηθούμε όλοι τους κανόνες ασφαλείας που θα πρέπει να τηρούνται.

    Στο διπλανό βίντεο βλέπουμε τις σοκαριστικές εικόνες από αντίστοιχη ηλεκτροπληξία επιβάτη που για άγνωστο λόγο (μάλλον μεθυσμένος) ανέβηκε στην οροφή αμαξοστοιχίας στην Ινδία. Ο θάνατός του επήλθε ακαριαία.

    Ακολουθεί αναφορά στα σημαντικότερα συμβάντα ηλεκτροπληξίας στο ελληνικό σιδηροδρομικό δίκτυο και τέλος μια αναφορά σε μέτρα προστασίας που θα πρέπει να τηρούμε όλοι για να αποφύγουμε ανάλογα περιστατικά στο μέλλον.
    Το ηλεκτροδοτούμενο σιδηροδρομικό δίκτυο λειτουργεί με εναλλασσόμενο μονοφασικό ρεύμα τάσης 25kvolt δηλαδή 25.000 Volt και συχνότητας 50Hz. Δηλαδή 100 φορές ψηλότερη τάση από αυτή που χρησιμοποιούμε για οικιακές χρήσεις. Πρακτικά αυτό σημαίνει ότι είναι πιο επικίνδυνο να πάθουμε ηλεκτροπληξία αφού


    το ρεύμα στα 25.000Volt μπορεί να μας χτυπήσει ακόμη και αν δεν ακουμπήσουμε αλλά απλά πλησιάσουμε στα ηλεκτροφόρα καλώδια και τα υπόλοιπα υπό τάση στοιχεία!!!

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  5. Ο ΟΣΕ με ανακοινώσεις του, ενημερώνει πολίτες και αρχές για τους νέους κανόνες ασφαλείας μετά και την επέκταση της ηλεκτροκίνησης σε κάθε νέο τμήμα που πρόκειται να ηλεκτροδοτηθεί. «Οι πάγιες εγκαταστάσεις ηλεκτρικής έλξης, σημειώνεται στην ανακοίνωση, έχουν κατασκευασθεί έτσι ώστε να μην τίθενται σε κίνδυνο, σε καμία περίπτωση, η ζωή των ατόμων ή των ζώων που ευρίσκονται στην περιοχή πλησίον της ηλεκτροδοτούμενης σιδηροδρομικής γραμμής με την προϋπόθεση να τηρούνται κανόνες» που απαριθμούνται σε μια παλιότερη δημοσιευμένη ανακοίνωση:
    "Η τάση λειτουργίας του ηλεκτροδοτούμενου σιδηροδρομικού δικτύου είναι 25.000 V – 50 Hz. Κάθε προσέγγιση στην Ηλεκτροδοτούμενη γραμμή και στις πάγιες εγκαταστάσεις αυτής καθώς και η αφαίρεση εξαρτημάτων από του πυλώνες στήριξης της εναέριας γραμμής (Γραμμή Επαφής) είναι «άκρως επικίνδυνη για την ζωή».
    ΚΑΝΟΝΕΣ ΠΟΥ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΤΗΡΟΥΝΤΑΙ
    ΑΠΑΓΟΡΕΥΕΤΑΙ :

    ΑπάντησηΔιαγραφή
  6. 1. Να ανεβαίνετε στην οροφή των αμαξοστοιχιών.
    2. Να αγγίζετε τους στύλους ή τις κατασκευές, που στηρίζουν τους εναέριους αγωγούς ηλεκτρικής έλξης (Γραμμή Επαφής).
    3. Να πλησιάζετε από αμέλεια ή εκουσίως με οποιονδήποτε τρόπο ή μέσο τη Γραμμή Επαφής (π.χ. μεταφορά αντικειμένων μεγάλου ύψους).
    4. Να αγγίζετε τις σιδηροτροχιές, τους ιστούς φωτοσημάτων ή τις άλλες μεταλλικές κατασκευές που ευρίσκονται επί της σιδηροδρομικής γραμμής και στη γύρω από αυτή περιοχή, (σε απόσταση 10 μέτρων από τη σιδηροδρομική γραμμή).
    5. Να ρίπτετε σύρματα, ράβδους ή άλλα αντικείμενα, νερό και άλλα υγρά επί της Γραμμής Επαφής.
    6. Να κυκλοφορείτε στις περιοχές των εγκαταστάσεων ηλεκτροκίνησης (υποσταθμοί, υπαίθριοι οικίσκοι, ερμάρια, κ.λ.π.).
    7. Να διέρχεστε από τις ισόπεδες διαβάσεις με οχήματα ή φορτία επί οχημάτων, ύψους μεγαλύτερου των 4,5 μέτρων ή ύψους μεγαλύτερου του αναγραφόμενου επί των οδικών πινακίδων σήμανσης των ειδικών κατασκευών περιορισμού του ανώτατου οδικού περιτυπώματος διέλευσης (θύρες περιτυπώματος).
    8. Να πλησιάζετε στους θραυσμένους αγωγούς ηλεκτρικής έλξης, οι οποίοι έχουν πέσει στο έδαφος, σε απόσταση μικρότερη των 10 μέτρων.
    9. Να αφαιρείτε εξαρτήματα ή αγωγούς από τις πάγιες εγκαταστάσεις ηλεκτρικής έλξης .
    10. Να παίζουν παιδιά στην περιοχή των στην περιοχή των πάγιων εγκαταστάσεων ηλεκτροκίνησης και στην περιοχή γύρω από την ηλεκτροδοτούμενη σιδηροδρομική γραμμή.
    11. Να πλησιάζετε τις εγκαταστάσεις ηλεκτροκίνησης (Υποσταθμούς ), σε απόσταση μικρότερη των 5 μέτρων από αυτές.
    12. Να ρίπτετε αντικείμενα, νερό ή άλλα υγρά στην περιοχή γύρω από την ηλεκτροδοτούμενη σιδηροδρομική γραμμή και στις εγκαταστάσεις της.
    13. Να έλθετε σε επαφή με κάθε μέσο με τις μεταλλικές κατασκευές που φέρουν αγωγούς για την τροφοδοσία της Γραμμής Επαφής.
    14. Να προκαλείτε από αμέλεια ή εκουσίως θραύση μονωτήρων ή κόψιμο αγωγών με τη χρήση κυνηγετικών όπλων ή με άλλο τρόπο.
    15. Να διατηρείτε μόνιμες ή προσωρινές επιφανειακές σωληνώσεις άρδευσης παράλληλες ή διασταυρούμενες με τις σιδηροδρομικές σε απόσταση μικρότερη των 10 μέτρων.
    Παρακαλούνται οι κάτοικοι των περιοχών, οι οποίες γειτνιάζουν με το ηλεκτροδοτούμενο σιδηροδρομικό δίκτυο να γνωστοποιούν άμεσα κάθε ανωμαλία ή βλάβη εξοπλισμού ηλεκτροκίνησης, που παρατηρούν,
    στα αστυνομικά τμήματα, σε άλλες Αρχές,
    στον πλησιέστερο σιδηροδρομικό σταθμό
    ή στο ρυθμιστή έλξης του Ο.Σ.Ε. Α.Ε στα τηλέφωνα: \
    2310 552264 & 599141 & 599030 για τη Βόρεια Ελλάδα (Δομοκός- Θεσσαλονίκη - Ειδομένη) και
    210 2422039 & 210 2422034 (Αθήνα- Χαλκίδα) και 27410 74505 (Κόρινθος) για τη Νότια Ελλάδα.

    ΑπάντησηΔιαγραφή
    Απαντήσεις
    1. ευχαριστώ για τις απαντήσεις σας, κατάλαβα ότι μόνο η διαμονή μπροστά στις εγκαταστάσεις ηλεκτροκινησης δεν έχει κίνδυνο αυτή καθεαυτή. Ακουσα κάποιους φόβους για την ακτινοβολία του ρεύματος ακόμα και σε απόσταση. Έχετε κάτι για αυτό;

      Διαγραφή
  7. Η τάση Ηλεκτροκίνησης είναι 25.000 Volt ac με συχνότητα 50 Hz. Δηλαδή παρόμοια με την μέση τάση του δικτύου της ΔΕΗ. Επομένως και η ακτινοβολία θα είναι ανάλογη με το δίκτυο της μέσης τάσης της ΔΕΗ.

    ΑπάντησηΔιαγραφή