На чем работает метро
Контактный рельс в метро: как это устроено и какое там напряжение?
Опубликовано 12.04.2021 · Обновлено 03.11.2021
В большинстве метрополитенов мира для передачи электрической энергии от подстанции к подвижному составу применяется не привычная для железной дороги воздушная контактная сеть, а вполне жесткий контактный рельс, оправдывающий свое название в полной мере.
Назначение и устройство контактного рельса
Контактный рельс — это жесткий токоведущий элемент, предназначенный для передачи электроэнергии к токоприемнику подвижного состава, за счет скользящего контакта.
На фото оранжевым окрашен токоприемник, скользящий по контактному рельсу снизу
Под жестким токоведущим элементом как правило понимается дополнительный рельс, однако это может быть все что угодно, главное чтобы этот элемент имел гладкую поверхность для возможности скольжения по нему токоприемника, и был жестким для возможности его крепления без дополнительных удерживающих приспособлений. Кстати, варианты крепления тоже могут быть различны: как по бокам от основного пути, так и в середине пути. Помимо крепления есть разные варианты токосъема: когда скольжение токоприемника осуществляется сверху, снизу или сбоку.
Напряжение электрического тока в контактной сети метрополитенов России — 825 Вольт выпрямленного постоянного тока, рабочим напряжением для подвижного состава является диапазон от 750 до 925 Вольт
В метрополитенах России контактный рельс расположен по бокам от основного пути для токосъема снизу, он с жестко крепится к шпалам железнодорожного пути посредством специального кронштейна, на вершине которого устанавливается изолятор, непосредственно удерживающий его. Таким образом ось контактного рельса оказывается параллельной оси пути, и если говорить о цифрах: расстояние между этой осью и ближайшим рельсом составляет 690 мм, а высота нижней (токоведущей) стороны над головкой рельса пути составляет 160 мм. Эти показатели на протяжении всей длины остаются практически неизменными.
Схема крепления контактного рельса в метрополитенах России
Достоинства применения контактного рельса
Есть множество сценариев использования контактных рельс для питания подвижных составов, начиная от поездов метро и заканчивая городским трамваем. В каждом конкретном случае проявляются те или иные сложности, по этому о достоинствах и недостатках такого способа передачи электроэнергии мы будем говорить с позиции применения в отечественном метрополитене.
Главной сложностью перед применением в метро классической контактной сети, организация которой хорошо отработана на большой железной дороге, стала борьба буквально за каждый кубический сантиметр пространства в тоннеле. Здесь и проявилось главное достоинство контактного рельса — такая технология не требует много места и габариты тоннелей остаются минимальными, ведь он занимает свободное пространство, которое невозможно занять чем-то другим, и невозможно ликвидировать.
Контактный рельс в тоннеле метро в изоляционном кожухе
Так как такая технология электропередачи не предполагает, в отличие от провода, движущихся частей, а также состоит из значительно меньшего количества элементов, если опять же сравнивать с контактной сетью, а значит и общая надежность оборудования будет выше, соответственно обслуживание будет упрощено, а ремонт удешевлен. Сплошная выгода, и почему железнодорожники не перешли на контактный рельс?*
Следующий плюс вытекает из физических свойств материалов. В метро используются рельсы изготовленные из низкоуглеродистой стали, и хоть ее положительные электрические качества заметно отстают от таковых, как например у меди, но за счет большого сечения контактного рельса, доходящего до 6600 квадратных миллиметров, его электрическое сопротивление значительно ниже, чем в контактном проводе. Отсюда, в сумме, он обладает лучшими токопроводящими свойствами, а учитывая большую площадь пятна контакта с токоприемником, и также постоянство этого контакта, возникновение электрической дуги и искрения исключено, а значит подвижной состав будет получать стабильное электропитание.
Недостатки применения контактного рельса
Однако из достоинств вытекают и недостатки. Из-за того, что сталь в силу ферромагнитных свойств обладает выраженным скин-эффектом, она не пригодна для передачи переменного тока: из-за того, что движение заряженных частиц в переменном электрическом поле будет сгруппировано в поверхностном слое данного металла, полезное сечение проводника изменится в меньшую сторону, увеличивая и электрическое сопротивление.
В воздушной контактной сети все токоведущие части расположены на значительной высоте и не представляют никакой угрозы для окружающих, а также сами остаются в «безопасности» от погодных явлений, таких как сильный снегопад. Электробезопасность диктует множество ограничений, связанных с контактным рельсом, в основном правила сводятся к необходимости обеспечить отсутствие людей вблизи токоведущего рельса под напряжением, ну и изоляцию рельса.
На станциях метро при падении пассажира на пути, предусмотрен свой алгоритм «возвращения» его обратно после снятия напряжения, для подъема на станцию через контактный рельс используют специальную лестницу. Также необходимо обеспечить 100% исключение нахождения в тоннеле людей во время движения поездов, и в российских метро для этого на всех станциях установлены специальные устройства мониторинга. В данном случае опасность заключается в токоприемниках, которые расположены по обе стороны подвижного состава. Наличие контактного рельса с одной стороны пути в тоннеле может дать забежавшему зацеперу ложное ощущение безопасности на противоположной стороне. Мало того, что движущиеся токоприемники сами по себе крайне опасные элементы конструкции, для встречи с ними в узком тоннеле, так они еще и под напряжением, если хоть один из них, на любой стороне вагона, касается контактного рельса.
Так выглядит лестница для захода с путей на станцию в метро. Лестница имеет складную конструкцию
В общем конечно есть метрополитены, в которых контактный рельс не изолирован от внешнего мира совсем никак, а электробезопасность обеспечивается исключительно организационными мерами, но в России он должен иметь изоляционный кожух (короб), а это значительно удорожает конструкцию.
Устройство контактного рельса
Контактный рельс закреплен непосредственно в фарфоровом изоляторе с полиэтиленовой прокладкой, который в свою очередь присоединяется к головке удерживающего кронштейна. Изолирующий короб крепится непосредственно на головку кронштейна. Таким образом уже на данном уровне контактный рельс остается полностью электрически изолированным проводником. Для подачи на него напряжения применяют прямое подключение провода от соответствующего энергетического фидера.
Место подключения контактного рельса к фидеру (обратите внимание, что контактный рельс на данном фото не имеет защитного короба)
Удерживающий кронштейн надежно крепиться к шпале, а его высота зависит от высоты путевых рельс. Между кронштейнами выдерживают расстояние до 5,5 метров, и это расстояние не зависит от длины рельсовых плетей (кстати длина одной плети 12,5 метров).
Теперь видится лишь одна проблема — стирание контактного башмака (который прижимается токоприемником к контактному рельсу) о частые стыки. Но бархатный путь придумали не только для людей, и для токоприемников контактные рельсы сваривают в единые плети длиной до 100 метров, с обязательным наличием температурных стыков для возможности бездеформационного расширения и сжатие плети от изменений температуры. На сварной стык обязательно приваривают несколько токопроводящих накладок, для уменьшения электрического сопротивления.
Башмак токоприемника мотор-вагона метро
Для плавного присоединения и отсоединения башмака токоприемника к контактному рельсу применяются концевые отводы. Их конструкция довольно проста, в конце отвода его высота относительно головки путевого рельса начинает повышаться, пока поверхность контактного рельса не становиться выше высоты касания башмака.
10 новых станций БКЛ открыли в Москве: где они находятся и как выглядят
Руслан Давлетшин
Мэр Москвы Сергей Собянин совместно с президентом РФ Владимиром Путиным в режиме видео-конференц-связи во вторник, 7 декабря, открыли 10 новых станций Большой кольцевой линии метро. Участок от «Мневников» до «Каховской» соединил западные районы столицы с южными. Рассказываем, где появились новые станции и как они выглядят.
«Терехово»
Это первая станция на новом участке. Расположена она в середине Мневниковской поймы, на искусственном острове, рядом с одноименной деревней, снесенной в 2020 году. Также на этом острове находится станция «Мневники», открытая в начале 2021 года.
«Терехово» будет представлять собой конструкцию на глубине 22,5 метра с двумя береговыми платформами, между которыми поезда движутся в обоих направлениях. Кроме строительства самой станции, вокруг благоустроят территорию. В этом районе пока нет плотной жилой застройки и большого количества крупных объектов.
11 сентября по участку от «Терехова» до «Давыдкова» проехали первые поезда, а 30 октября станцию подключили к электросети.
Фото: Антон Гердо / Пресс-служба мэра и правительства Москвы
«Кунцевская»
Следующая станция БКЛ расположена в районе Кунцево, в Западном административном округе столицы. В отличие от одноименных станций Арбатско-Покровской и Филевской линий метро, она находится под землей на глубине 31 метра. С ее помощью можно быстрее добраться в центр или в Строгино, Красногорск, Можайск. Это будет крупный транспортно-пересадочный узел с пересадкой в рамках трех станций метро и станции Кунцево МЦД-1.
Архитектурно «Кунцевская» практически не отличается от «Терехова». Здесь присутствуют также две береговые платформы, колонны и три пролета.
Фото: mos.ru / Официальный сайт мэра Москвы
«Давыдково»
А вот эта станция с точки зрения оформления уже не типовая, в отличие от двух предыдущих. Ее интерьеры выполнены в синем, оранжевом, бежевом и сером цветах и посвящены работникам МЧС. Помимо всего прочего, «Давыдково» стало первой станцией, построенной в Можайском районе Москвы.
Расположена она вдоль Аминьевского шоссе, рядом с улицей Инициативной. Как и «Терехово», и «Кунцево», внутри она также с двумя береговыми платформами и является объектом мелкого заложения: 33 метра.
Фото: Михаил Колобаев / Пресс-служба мэра и правительства Москвы
«Аминьевская»
Следующие несколько станций — уже с одной островной платформой, как и большинство из них в столичной подземке. «Аминьевская» позволит полноценно пользоваться метро жителям района Очаково-Матвевское. Она расположена вдоль Аминьевского шоссе на пересечении с Очаковским шоссе, рядом с проспектом Генерала Дорохова, на глубине 14 метров. Выйти из метро можно на обе стороны транспортной магистрали.
В ближайшее время здесь также появится одноименная станция Киевско-Горьковского диаметра МЦД, который пройдет через центр Москвы и соединит микрорайон Железнодорожный в Балашихе с Апрелевкой.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Максим Мишин
«Мичуринский проспект»
«Мичуринский проспект» стал четвертой станцией БКЛ, расположенной в Западном административном округе Москвы. Теперь жители района Очаково-Матвеевское могут быстрее попасть в центр и в район небоскребов «Москвы-Сити». С новой станции можно пересесть на Калининско-Солнцевскую линию метро. При этом и для второй кольцевой линии, и для желтой ветки наземный вестибюль общий.
Как сообщается на сайте Градостроительного комплекса Москвы, основным выразительным элементом станции стали потолочные конструкции с двумя чередующимися панелями со встроенными в нижнее ребро светильниками. В половине панелей, которые выполнены из светопрозрачного материала с тонким листом нержавеющей стали, вырезаны лазером китайские орнаменты. Белое стекло будет подсвечиваться спрятанными внутри светодиодами.
Сама станция является подземной и находится на глубине 19 метров, тогда как станция желтой ветки частично находится на поверхности.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Максим Мишин
«Проспект Вернадского»
Станция с таким названием уже есть в Московском метрополитене. Каких-либо архитектурных особенностей по сравнению с предшественниками у нее нет: трехпролетная, мелкого заложения, с одной платформой. Она расположена на улице Удальцова на пересечении с проспектом Вернадского на глубине 16 метров.
В плане интерьера она задумана в стиле хай-тек. Под землей пассажиры могут увидеть индивидуальный образ, основанный на сочетании геометрических форм теплого монохрома отделки потолка, пола, колонн и графически яркой темы путевой стены. В зоне пересадки этот образ переходит в такую же тему из цветного стеклянного ограждения пересадочных ходков.
Предполагается, что благодаря открытию станции улучшится транспортная доступность города для студентов и сотрудников МГУ. С «Проспекта Вернадского» на БКЛ можно пересесть на одноименную станцию Сокольнической, красной линии.
Фото: stroi.mos.ru / Комплекс градостроительной политики и строительства города Москвы
«Новаторская»
Такая же типовая станция, как и три предыдущие. Она расположена на глубине 11 метров. Отличие — в деталях интерьеров. Основной ее фишкой стал «пламенеющий» подвесной потолок. Такой эффект дает триплекс из разноформатных панелей с цветной пленкой оранжевого цвета трех оттенков.
Построили «Новаторскую» на границе Западного и Юго-Западного административных округов Москвы, рядом с улицей Новаторов и Ленинским проспектом. В шаговой доступности от нее находятся Воронцовские пруды. В перспективе здесь планируется организовать пересадку на станцию «Улица Новаторов» Троицкой линии, строительство которой началось в 2019 году.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Владимир Новиков
«Воронцовская»
Она расположена чуть южнее Воронцовского парка и одноименной усадьбы, в Обручевском районе Юго-Западного административного округа Москвы, на глубине 23 метров. Ее потолок над одной островной платформой украшен в виде Млечного Пути. В общей сложности он состоит из 11 600 тарелок. Причем впервые в истории столичного метро в отделке был использован кварцевый агломерат — искусственный камень, износоустойчивый из-за отсутствия пустот.
Что касается практического применения, то с «Воронцовской» будет организована пересадка на станцию «Калужская» Калужско-Рижской линии, что в перспективе ее разгрузит.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Владимир Новиков
«Зюзино»
Из совсем новых «Зюзино» стало последней станцией, впервые открытой в 2021 году. Станция «Каховская», замыкающая новый участок, как известно, работала в составе подземки с 1969 по 2019 год.
Будущее мчится по диаметрам: один из самых масштабных транспортных проектов отметил свое двухлетие
Она расположена на глубине 17,5 метра, и пересесть с нее на другие линии не получится. Тем не менее с практической точки зрения она улучшит транспортную доступность для жителей районов Зюзино и Черемушки, расположившись на улице Каховке и Севастопольском проспекте. Административно она принадлежит двум районам: Зюзино и Черемушки.
В плане отделки ее отличие от предшественников кроется в необычном потолке. Его украсили алюминиевые пластины разных размеров со встроенными светильниками. Благодаря этому он похож на пчелиные соты и объемные кубы. В остальном эта станция типовая, с островной платформой.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Владимир Новиков
«Каховская»
Самая старая станция из всех на БКЛ открылась после двух лет реконструкции. Когда-то ее запускали в составе Замоскворецкой линии, но затем вместе с «Каширской» и «Варшавской» выделили в отдельную ветку протяженностью 3,3 километра. Теперь их вместе включили в состав Большой кольцевой линии. Но не все сразу. Восточный участок с «Каширской» и «Варшавской» откроют позже.
«Каховская» в целом сохранила свой исторический облик. На ней только обновили облицовку и сделали станцию удобнее для маломобильных пассажиров. Также построят соединительную линию в депо «Замоскворецкое», которое будет обслуживать БКЛ.
Фото: Пресс-служба мэра и правительства Москвы / Владимир Новиков
Полностью Большая кольцевая линия метро будет готова в 2022 году. Всего она будет включать в себя 31 станцию и станет самым протяженным маршрутом подземки в мире. Его длина составит 70 километров. 18 станций уже открыты, 9 — еще предстоит открыть, а 4 («Нижегородская», «Лефортово», «Авиамоторная» и «Электозаводская») — работают в составе Некрасовской линии и позже будут включены в состав БКЛ. Таким образом, у жителей столицы появилась возможность быстрее передвигаться по городу, минуя загруженные автомобильные магистрали и не заезжая в центр. Полный круг БКЛ можно будет проехать за 90 минут.
Как устроена подземка: один день из жизни машиниста метро
Фото: m24.ru/Валерия Волошина
Уже шесть лет он работает машинистом на Сокольнической линии. И даже в нерабочее время предпочитает ездить на метро. «Надежно, быстро, да и проезд служебный для сотрудников метрополитена», – улыбаясь, говорит он. Иван Топилин – машинист второго класса. Корреспонденту m24.ru удалось увидеть, как проходит его рабочий день.
Смены машинистов метро бывают утренними, вечерними и ночными и колеблются от 5,5 до 8,5 часа в зависимости от ежемесячной нормы. В этом заключается и одна из трудностей профессии.
«Самое сложное для меня – это график работы. К нему невозможно привыкнуть. Потому что он всегда разный. Это утро и вечер, день и ночь. Приходится постоянно подстраиваться под работу», – рассказывает Иван.
Чаще всего смены меняются так: с выходного машинист выходит на вечернюю смену (может одну-две отработать), затем ночная смена, после чего ранние смены, а потом снова выходной.
Есть два места заступления на смену: депо или станция на линии. Сегодня наш герой приступает к работе в депо «Северное».
В течение смены есть строго регламентированные перерывы. В среднем перерыв длится 20–30 минут. «На определенных станциях происходит смена машинистов. После перерыва поезд возвращается на ту же станцию по другому пути, и машинисты снова меняются», – продолжает Иван Топилин.
Но важно, чтобы каждое отправление поезда происходило по графику, который висит в кабине каждого машиниста.
Бывают и различные сбои в расписании, в том числе связанные и с чрезвычайными происшествиями в метро. «О таких ситуациях тоже приходится думать. Но всегда есть какая-то уверенность в себе, что ты со всем справишься», – пояснил он.
Обязательная процедура перед каждой сменой – проход медкомиссии. Здесь измеряют пульс, давление, а также проводят алкотест. Если все в норме, машинист получает маршрутный лист и отправляется на предрейсовый инструктаж.
Главная цель инструктажа – ознакомить машиниста с новыми документами, указаниями, которые появились за время отсутствия машиниста на работе. После прохождения инструктажа машинист обязательно расписывается в маршрутном листе у машиниста-инструктора.
Далее машинист приступает к своим непосредственным обязанностям. «Если это заступление на линию, то он сменяет машиниста и ездит по линии. Если это заступление в депо, то это приемка подвижного состава и выезд из депо», – отметил Иван.
Перед выездом из депо машинист обязательно осматривает все вагоны состава.
Сегодня длина линии 32,5 километра – это 22 станции. Поездка по линии займет 50 минут. Среднесуточный пассажиропоток в 2011 году составлял 649 тысяч человек. Единственная ветка метро, не имеющая пересадок на другие линии вне Кольцевой линии.
18 января 2016 года Сокольническая линия пришла в ТиНАО с открытием станции «Румянцево», а 15 февраля того же года состоялось продление линии еще на одну станцию – «Саларьево», которая стала двухсотой станцией московского метро.
Особое место – комната отдыха. Здесь есть все необходимое для того, чтобы машинист мог расслабиться после напряженной работы: небольшая кухня, удобные диваны и кровати, профессиональное массажное кресло, соляная лампа. Здесь чаще всего проводят время машинисты ночной смены. Они работают до закрытия метрополитена. После два-три часа проводят в комнате отдыха. А утром снова выходят на линию, выезжая из депо на первых утренних поездах.
Поскольку машинисту необходимо знать трассу (все ее тонкости, расстановку светофоров и многое другое), он постоянно работает на одной и той же линии. «Но не стоит думать, что моя работа слишком монотонная», – добавляет Иван.
Смены специально делают комбинированными: полсмены машинист работает на своей линии, а после продолжает работу на подменах или маневровую работу (передвижение составов на конечных станциях). Таким образом, ему не приходится ездить восемь часов подряд по одному и тому же маршруту.
Работа машиниста одновременно сложная и интересная, ответственная и загадочная, тяжелая и увлекательная. Теперь вы знаете о ней гораздо больше.
Все права на материалы, находящиеся на сайте m24.ru, охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе об авторском праве и смежных правах. При любом использовании материалов сайта ссылка на m24.ru обязательна. Редакция не несет ответственности за информацию и мнения, высказанные в комментариях читателей и новостных материалах, составленных на основе сообщений читателей.
СМИ сетевое издание «Городской информационный канал m24.ru» зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл № ФС77-53981 от 30 апреля 2013 г.
Средство массовой информации сетевое издание «Городской информационный канал m24.ru» создано при финансовой поддержке Департамента средств массовой информации и рекламы г. Москвы. (С) АО «Москва Медиа».
Информация о погоде предоставлена Центром «ФОБОС». Информация о курсах валют предоставлена Центральным банком Российской Федерации. Информация о пробках предоставлена ООО «Яндекс.Пробки».