O sieci trakcyjnej

Trakcja to ogólne określenie rodzaju zasilania pojazdów szynowych, potocznie używane (niepoprawnie zresztą) dla określenia sieci trakcyjnej lub w szczególności przewodów trakcyjnych. Typowo na kolei wyróżnia się trakcję parową, spalinową i elektryczną. O ile lokomotywy parowe i spalinowe nie wymagają dodatkowych źródeł energii do poruszania się, to lokomotywy elektryczne mogą poruszać się tylko po torach zelektryfikowanych, czyli takich, które wyposażone są w odpowiednie urządzenia gwarantujące dopływ energii elektrycznej. Zespół urządzeń dostarczających energię elektryczną do pojazdu nazywa się siecią trakcyjną. Składa się ona z dwóch głównych elementów:
- sieci jezdnej, w postaci przewodów trakcyjnych zawieszonych na specjalnych konstrukcjach (słupach, bramkach), która doprowadza energię elektryczną z podstacji trakcyjnej do pojazdu,
- sieci powrotnej, złożonej z szyn i przewodów powrotnych, którymi prąd powraca z pojazdu do podstacji trakcyjnej.
Elementem zamykającym obwód elektryczny jest przejeżdżająca lokomotywa elektryczna.

Gąszcz słupów i przewodów jezdnych na stacji Sieradz

Prąd zasilający silniki lokomotyw elektrycznych wytwarzany jest w elektrowniach i przesyłany za pomocą sieci elektroenergetycznej do podstacji trakcyjnych w formie prądu przemiennego. Zadaniem podstacji trakcyjnej jest przetworzenie prądu przemiennego o wysokim lub średnim napięciu na prąd stały o napięciu 3 kV - taki system zasilania stosowany jest w Polsce i wielu krajach europejskich. Sieć trakcyjna w tym systemie zasilana jest dwustronnie z podstacji rozmieszczonych w odległości do 30 km od siebie, zasilanych z reguły prądem o napięciu średnim (15 - 20 kV) lub wysokim (110 kV). Wyposażenie podstacji obejmuje zespoły prostownikowe, składające się z transformatorów, prostowników i dławików wygładzających. Przetworzony prąd zostaje przekazany do górnej sieci trakcyjnej za pomocą rozdzielni prądu stałego i przewodów zasilających. 

Najważniejszym, a zarazem najbardziej skomplikowanym elementem sieci trakcyjnej jest sieć jezdna. Składa się ona z przewodów jezdnych (będących miejscem styku pantografu z siecią zasilającą), konstrukcji nośnej (lin, wysięgników), konstrukcji wsporczych (słupów i bramek) oraz osprzętu dodatkowego. Przewód jezdny wykonuje się z miedzi, która charakteryzuje się małą rezystancją, nadając przewodom charakterystyczny przekrój z wcięciami umożliwiającymi zamocowanie. Typowo sieć jezdną w Polsce konstruuje się jako łańcuchową, czyli taką, w której przewody jezdne pod napięciem podwieszone są do osobnych lin nośnych wieszakami. Takie rozwiązanie umożliwia osiągnięcie większych prędkości eksploatacyjnych, dzięki ograniczeniu zwisu i elastyczności przewodu jezdnego, które wynika ze zmniejszenia odległości między podwieszeniami (zastosowanie wieszaków w rozstawie znacznie mniejszym niż rozstaw słupów trakcyjnych). Mając na względzie rozszerzalność cieplną metali, stosuje się specjalne rozwiązania zmniejszające negatywne skutki zmiany długości elementów sieci jezdnej. Liny nośne i przewody jezdne montuje się w taki sposób, by umożliwiać im swobodną zmianę długości, zaś odpowiednią siłę naciągu zapewnia się użyciem ciężarków o swobodzie ruchu w kierunku pionowym. Sieć, w której powyższe rozwiązanie zastosowano do lin nośnych i przewodów jezdnych nosi nazwę skompensowanej, zaś gdy naprężanie dotyczy tylko przewodu jezdnego - półskompensowanej.

Sposób skompensowania sieci

 
Ciężarki naprężające (tzw. dropsy)

Obiekty umożliwiające utrzymanie lin i przewodów nad torami na określonej wysokości noszą nazwę konstrukcji wsporczych. Wyróżnić tu można słupy trakcyjne (czyli pionowe konstrukcje indywidualne z odpowiednimi wysięgnikami, wykonywane jako stalowe lub żelbetowe) oraz bramki trakcyjne (zwykle dużej rozpiętości, przechodzące nad kilkoma torami, a zbudowane z dwóch lub większej ilości słupów połączonych ze sobą poziomą belką). Konstrukcje wsporcze dzielą się na przelotowe (występujące na długości sekcji sieci) oraz kotwowe (stanowiące brzegowy fragment sekcji sieci). Z uwagi na bliskość napięcia 3 kV występującego w przewodzie jezdnym, słupy i bramki muszą być bezwzględnie zabezpieczone przeciwporażeniowo, czy to przez uszynienie (podłączenie do szyn, a przez to do sieci powrotnej) czy przez uziemienie. Elementy umożliwiające połączenie lin nośnych i przewodów jezdnych z konstrukcjami wsporczymi noszą nazwę osprzętu sieci trakcyjnej. Podstawowym elementem podwieszenia sieci jezdnej jest ukośnik (wykonywany zwykle z rur stalowych, dawniej z kształtowników), podtrzymywany przez odciąg. Osprzęt odizolowany jest od konstrukcji wsporczej za pomocą izolatorów.

Szczegół podwieszenia sieci

Z obecnością sieci trakcyjnej, a więc zelektryfikowaniem linii kolejowej, wiąże się występowanie kilku dodatkowych wskaźników z serii We, umieszczanych tylko na liniach zelektryfikowanych. Wskaźniki te mają zawsze postać rombu z białą obwódką i białym symbolem na niebieskim tle. Na stacji Sieradz znajduje się wskaźnik We4a (wskaźnik zakazu wjazdu elektrycznych pojazdów trakcyjnych). Ustawia się go 15 m przed miejscem, w które wjazd jest zabroniony i oznacza, że sieć się kończy, jest uszkodzona albo trwają przy niej prace.

Wskaźnik We4a

W rejonie przystanku osobowego Sieradz Męka umieszczone są wskaźniki We8a i We9a.

Wskaźnik We8a

Wskaźnik We9a

Wskaźnik We8a oznacza, że pojazd nie powinien pobierać prądu z sieci trakcyjnej. Ustawia się go 30 m przed miejscem, w którym nie należy pobierać prądu. Wskaźnik We9a ustawia się 200 m za miejscem, od którego wolno pobierać prąd z sieci trakcyjnej. Obecność obu tych wskaźników wynika z sekcjonowania sieci trakcyjnej. Podział na sekcje jest konieczny m.in. z uwagi na utrzymanie sieci czy konieczność naprawy uszkodzeń. Przejazd pod niektórymi izolatorami sekcyjnymi (czyli połączeniami pomiędzy poszczególnymi sekcjami sieci) musi odbywać się bez poboru energii, a więc stosuje się odpowiednie, pokazane wyżej, oznaczenia, aby poinformować o tym maszynistę.

Źródła: