16 Eksploatowanie systemów zasilania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Piotr Dubis

Eksploatowanie systemów zasilania taboru
szynowego 311[47].Z3.03

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Grzegorz Śmigielski
mgr inż. Krzysztof Bartosik

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Piotr Dubis

Konsultacja:
mgr inż. Gabriela Poloczek

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 311[47] Z3.03
„Eksploatowanie systemów zasilania taboru szynowego” zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu technik elektroenergetyk transportu szynowego.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Sieć trakcyjna

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Zasilanie sieci trakcyjnej

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4.3. Eksploatacja i naprawy sieci trakcyjnych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

4.4. Budowa sieci trakcyjnej

4.4.1. Materiał nauczania

4.4.2. Pytania sprawdzające

4.4.3. Ćwiczenia

4.4.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i umiejętności o systemach

zasilania taboru szynowego.

W poradniku znajdziesz:

−

wymagania wstępne, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
aby bez problemów opanować treści nauczania w ramach jednostki modułowej
„Eksploatowanie systemów zasilania taboru szynowego”,

−

cele kształcenia, czyli wykaz umiejętności, jakie powinieneś nabyć podczas zajęć
w ramach tej jednostki modułowej,

−

materiał nauczania, czyli niezbędne minimum wiadomości teoretycznych, wymaganych
do opanowania treści jednostki modułowej,

−

zestaw pytań przydatny do sprawdzenia, czy już opanowałeś wymagane treści nauczania,

−

ćwiczenia, podczas których będziesz doskonalił umiejętności praktyczne w oparciu
o wiedzę teoretyczną, zaczerpniętą z poradnika i innych źródeł,

−

sprawdzian osiągnięć, czyli przykładowy zestaw zadań i pytań. Pozytywny wynik
sprawdzianu potwierdzi, że dobrze wykorzystałeś zajęcia i uzyskałeś niezbędną wiedzę
i umiejętności z zakresu tej jednostki modułowej,

−

wykaz literatury.

W czasie pobytu w pracowni należy bezwzględnie zwrócić uwagę na przestrzeganie: zasad

jakie obowiązują w czasie zajęć, regulaminów, przepisów bhp i higieny pracy oraz instrukcji
przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju wykonywanych prac. Z przepisami tymi należy
zapoznawać uczniów na początku trwania nauki i należy je bezwzględnie stosować.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Schemat układu jednostek modułowych

311[47].Z3

Montaż i eksploatacja sieci zasilających

i podstacji trakcyjnych

311[47].Z3.01

Montowanie sieci i urządzeń

podstacji trakcyjnych

311[47].Z3.02

Eksploatowanie podstacji

trakcyjnych i kabin sekcyjnych

311[47].Z3.03

Eksploatowanie systemów zasilania

taboru szynowego

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować przepisy prawne dotyczące pracownika i pracodawcy w zakresie bezpieczeństwa
i higieny pracy,

−

stosować podstawowe zasady higieny i fizjologii pracy,

−

organizować bezpieczne i ergonomiczne stanowisko pracy,

−

dokonywać oceny ryzyka zawodowego na stanowisku pracy,

−

dobierać i stosować odzież ochronną oraz środki ochrony indywidualnej w zależności od
wykonywanych prac,

−

stosować procedury udzielania pierwszej pomocy w stanach zagrożenia zdrowia i życia,

−

stosować zasady ochrony środowiska,

−

korzystać z Polskich Norm, Kodeksu Pracy oraz rozporządzeń dotyczących
bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony środowiska,

−

wykonywać podstawowe pomiary elektryczne, analizować wyniki pomiarów,

−

dobrać i obrobić materiały stosowane w urządzeniach sieci zasilających i podstacji
trakcyjnych,

−

dobrać i przygotować kable, przewody oraz osprzęt do wykonywania połączeń,

−

wykonać połączenia elementów elektrycznych i mechanicznych,

−

sklasyfikować urządzenia sieci zasilających i podstacji trakcyjnych,

−

określić parametry przyczyn i skutków przepięć, przeciążeń i zwarć,

−

skorzystać z przepisów prawa energetycznego oraz z literatury i publikacji zawodowych,

−

klasyfikować urządzenia elektryczne i zasilające podstacji i sieci elektroenergetycznych,

−

rozróżniać systemy zasilania taboru szynowego,

−

sporządzać dokumentację z zakresu wykonywanych zadań,

−

użytkować komputer,

−

zorganizować stanowisko pracy oraz zaplecze budowy sieci zasilających i podstacji
trakcyjnych,

−

posłużyć się dokumentacją techniczną sieci i urządzeń podstacji trakcyjnych,

−

stosować jednostki układu SI.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

wykonać montaż, naprawy, konserwacje i regulacje sieci trakcyjnej,

−

dokonać oceny stanu urządzeń sieci trakcyjnej na podstawie pomiarów, regulacji i
przeglądów,

−

scharakteryzować sieć trakcyjną oraz określać jej parametry eksploatacyjne,

−

opracować dokumentację technologiczną i harmonogramy przeglądów oraz napraw
urządzeń zasilania elektroenergetycznego trakcji,

−

zorganizować stanowisko pracy oraz zaplecze budowy urządzeń zasilania,

−

przeprowadzić prace budowlano-montażowe związane z instalowaniem urządzeń zasilania
trakcji,

−

określić i wyeliminować przyczyny i skutki przepięć, przeciążeń i zwarć,

−

skorzystać z oprogramowania sterującego zasilaniem elektrotrakcyjnym,

−

dokonać obliczeń trakcyjnych i zużycia energii elektrycznej,

−

dokonać pomiarów parametrów urządzeń elektrycznych, w tym uziomów, instalacji
odgromowej, prób napięciowych kabli,

−

skorzystać z przepisów prawa energetycznego oraz z literatury i publikacji zawodowych,

−

posłużyć się dokumentacją techniczną urządzeń zasilania elektrotrakcyjnego,

−

przeprowadzić dokumentację z zakresu wykonywanych zadań,

−

zastosować i dobrać środki ochrony przeciwporażeniowej,

−

zastosować zasady bezpiecznej pracy, ochrony przeciwpożarowej, przeciwporażeniowej
oraz ochrony środowiska,

−

zastosować procedury postępowania dotyczące zasilania elektrotrakcyjnego w stanach
awaryjnych, zagrożenia bezpieczeństwa ruchu lub w wypadkach taboru szynowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Sieć trakcyjna

4.1.1. Materiał nauczania

Druga połowa XIX wieku nie bez powodu jest nazywana „złotym okresem kolei”. W 1850

roku, czyli zaledwie po 25 latach od chwili narodzin kolei było już 38 000 km linii kolejowych,
a w 1900 r. – 800 000 km, czyli prawie 2/3 długości obecnej sieci.

To właśnie w tym okresie wytyczono i zrealizowano największe i najważniejsze połączenia

kolejowe, w czym niemałą rolę odegrali Polacy. Bez kolei nie byłby możliwy rozwój przemysłu
pochłaniającego tysiące ton węgla, rudy i innych towarów. Dzięki kolei stwarzającej dogodne
warunki do osadnictwa zmieniał się krajobraz wielu obszarów: na dziewiczych obszarach
stepów i puszcz zaczęły powstawać osady, rozwijał się przemysł.

Kolei zaczęto stawiać coraz większe wymagania: pociągi musiały przebywać coraz dłuższe

trasy, przewozić coraz większe ładunki, musiały jeździć coraz szybciej – zatem lokomotywy
musiały mieć coraz większą moc. Źródłem mocy w parowozie jest energia ze spalania węgla.
Przemianie tej energii w energię powodującą ruch pociągu, towarzyszą ogromne straty – tylko
około 8% energii zawartej w węglu zostaje zamienione na użyteczną pracę.

Nic więc dziwnego, że jeszcze w owym „złotym okresie kolei", kiedy niepodzielnie

królował parowóz zaczęto poszukiwać jego konkurentów. Dość wcześnie zwrócono uwagę na
możliwości wykorzystania energii elektrycznej, ale od odkryć Oersteda, Ampera, Faradaya do
pierwszej lokomotywy elektrycznej musiało upłynąć pół wieku. Dopiero w 1879 r. Werner
Siemens uruchomił pociąg ciągnięty przez lokomotywę elektryczną. W tym samym czasie
parowozy osiągnęły już moce i rozmiary wzbudzające podziw. I tym olbrzymom o mocach
ponad 7500 kW (10 000 KM) miał zagrozić maleńki pojazd o mocy 4 kW, ledwo ciągnący
3 wagoniki z 18 pasażerami! W pół wieku po otwarciu pierwszej publicznej linii kolejowej
rozpoczęła się nowa karta historii kole liniowa – trakcja elektryczna. Długo jeszcze parowóz
bronił swoich pozycji i dopiero w połowie naszego wieku zdecydowanie ustąpił lokomotywom
elektrycznym, spalinowym, turbinowym. Wiele jest powodów, dla których energia elektryczna
stała się tak wygodna dla napędu lokomotyw – niektóre z tych powodów trzeba poznać.
Energię elektryczną daje się stosunkowo łatwo przetworzyć w energię ruchu, przy czym tej
przemianie nie towarzyszy żadne wydzielanie produktów ubocznych i nie ma żadnych działań
ubocznych. Ponadto charakterystyka silnika elektrycznego odpowiada potrzebom trakcji, a
sterowanie takim silnikiem jest stosunkowo proste (np. zbędne są skrzynie biegów i sprzęgła).

Najtrudniejszym do rozwiązania zagadnieniem było i jest doprowadzenie energii

elektrycznej do pojazdu. Najpowszechniej jest stosowane zasilanie za pomocą sieci trakcyjnej.
Wożenie własnej „elektrowni" jest stosowane w lokomotywach spalinowych z przekładnią
elektryczną, a lokomotywy z baterią akumulatorów lub zasilane kablem są stosowane głównie
w ruchu na terenach stacji ładunkowych, zakładów przemysłowych, kopalń. Inne sposoby
doprowadzenia energii, na przykład za pomocą fal elektromagnetycznych, są w stadium prób.

Sieć trakcyjna musi składać się co najmniej z 2 przewodów prowadzonych wzdłuż toru

w taki sposób, aby był możliwy ich ciągły styk z odbierakami energii elektrycznej
umieszczonymi na pojeździe. Zwykle jako jeden przewód są wykorzystywane szyny toru, które
muszą wtedy mieć potencjał bliski potencjałowi ziemi. W systemach zasilania prądem
trójfazowym konieczne jest prowadzenie 3 przewodów, co bardzo komplikuje konstrukcję
sieci trakcyjnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Energia elektryczna może mieć postać prądu stałego lub przemiennego jednofazowego lub

trójfazowego, o różnych napięciach i częstotliwościach. W trakcji elektrycznej wypróbowano
wszystkie systemy, ale największe zastosowanie ma prąd stały, a w ostatnim dziesięcioleciu –
prąd przemienny o częstotliwości przemysłowej.

Energia elektryczna pobierana z państwowej sieci energetycznej ma postać energii

elektrycznej prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz (w St. Zjednoczonych AP 60 Hz)
i napięciu od kilkunastu do kilkudziesięciu tysięcy woltów. Istnieje więc konieczność
dostosowania tej energii do potrzeb przyjętego systemu trakcji elektrycznej.

Przemiany energii elektrycznej odbywają się za pomocą urządzeń przetwarzających

w podstacjach trakcyjnych. Podstacje elektryczne, sieć trakcyjna oraz urządzenia do ich
sterowania składają się na system urządzeń zasilających trakcję elektryczną i stanowią ogniwo
w systemie przemian energetycznych.

Zadania urządzeń zasilania
Zadaniem podstacji trakcyjnej jest:

−

przetwarzanie energii elektrycznej pobieranej z sieci energetycznej na energię elektryczną
innego rodzaju,

−

rozdział energii elektrycznej odbieranej z sieci energetycznej i energii dostarczanej do sieci
trakcyjnej.

−

Zadaniem sieci trakcyjnej jest:

−

rozdział energii elektrycznej do poszczególnych odbiorców,

−

doprowadzanie energii elektrycznej do pojazdu na torze.

Zadania te powinny być spełnione w sposób bezpieczny, pewny i ekonomiczny.
Jakie względy decydują o wyborze rodzaju prądu i napięcia dla potrzeb trakcji

elektrycznej. Najkorzystniejszy do poruszania pojazdu trakcyjnego jest silnik prądu stałego.
Ma on najkorzystniejszą charakterystykę (zależność prędkości obrotowej i momentu od
obciążenia) i dość łatwy sposób regulacji prędkości.

Ze względu na ograniczone wymiary i bardzo trudne warunki pracy (zwykle silnik

trakcyjny jest umieszczony pod pojazdem), napięcie pracy silnika ograniczone jest głównie
wytrzymałością izolacji działek komutatora i nie przekracza 1500 V. Stosując układ dwóch
silników połączonych szeregowo uzyskuje się największe napięcie pracy 3000 V i takie jest
dotychczas najwyższe napięcie stosowane w sieciach trakcyjnych prądu stałego.

Największą trudność w zbudowaniu silnika trakcyjnego prądu przemiennego stanowiły

niepożądane zjawiska związane z komutacją. Nasilenie tych zjawisk zależy od częstotliwości
prądu i maleje z jej zmniejszaniem się. W niektórych krajach (Szwecja, Włochy) zastosowano
więc do zasilania pojazdów trakcyjnych prąd o częstotliwości zmniejszonej do 1/3 lub 1/2
normalnej częstotliwości, czyli 25 Hz lub 16 2/3 Hz.

Postęp techniczny w konstrukcji silników elektrycznych, zwłaszcza zastosowanie nowych

materiałów izolacyjnych i materiałów magnetycznych o lepszych własnościach, umożliwił
zbudowanie silnika trakcyjnego zasilanego prądem przemiennym o normalnej częstotliwości.
W ciągu wielu lat rozwoju i doskonalenia trakcji elektrycznej podejmowano próby, nieraz
nawet realizowane na krótkich liniach, zasilania lokomotyw prądem trójfazowym,
przekształcenia napięcia za pomocą skomplikowanych układów maszyn wirujących
(przekształtników faz) umieszczonych w lokomotywach i kilka innych. Obecnie praktyczne
znaczenie mają konkurujące ze sobą systemy prądu stałego i prądu przemiennego
o częstotliwości przemysłowej.

W Polsce został przyjęty i rozpowszechniony system prądu stałego o napięciach od 250 V

(koleje kopalniane), przez 550–650 V (tramwaje, trolejbusy, koleje dojazdowe), 1500 V
(koleje przemysłowe) do 3000 V (koleje główne).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przyjęcie systemu prądu stałego o napięciu 3000 V w kolejach głównych jest zasługą

pioniera elektryfikacji kolei w Polsce, profesora Romana Podoskiego, trafnie umiejącego
ocenić kierunki rozwoju trakcji elektrycznej. Ten sam system przyjęto jako podstawowy do
dalszej elektryfikacji, dzięki czemu Polska jest jednym z nielicznych krajów mających jednolity
system trakcji elektrycznej na kolejach głównych. W większości krajów są stosowane różne
systemy zasilania, realizowane zależnie od rozwoju technicznego, a nawet swoistej mody
w technice. Prowadzenie pociągów przez odcinki o różnym systemie zasilania zmusza do
wymiany lokomotyw lub budowania lokomotyw dostosowanych do pracy w różnych
systemach.

Sieć trakcyjna oprócz opisanych funkcji musi spełniać jeszcze zadanie doprowadzenia

prądu do poruszającego się pojazdu. Zadanie to jest spełniane przez przewód jezdny
i współpracujący z nim odbierak. Podstawowym warunkiem dobrego odbioru prądu jest ciągłe
i dostatecznie mocne przyleganie odbieraka (jego części roboczej zwanej ślizgaczem) do
przewodu. Najłatwiej ten warunek można spełnić w systemie zasilania trzecią szyną. W tym
systemie rolę przewodu jezdnego pełni trzecia szyna o dużej sztywności umocowana w wielu
punktach, a zatem jej część robocza może być zupełnie równą linią, a siła docisku odbieraka
dostatecznie duża.

Zupełnie inaczej wygląda to w sieci napowietrznej. Przewód jezdny o znacznie mniejszej

sztywności jest zawieszony w punktach dość odległych od siebie, niemożliwe jest więc
uzyskanie zupełnie równej linii jego części roboczej.

W czasie ruchu pojazdu odbierak nieustannie zmienia położenie, zależnie od położenia

przewodu jezdnego. Odbierak jest zbudowany z metalu, ma więc pewną masę. Podczas ruchu
pojazdu z punktu A do punktu B odbierak jest unoszony dzięki sile sprężyn działających na
jego ramiona, podczas ruchu z punktu B do punktu C na odbierak działa siła nacisku
przewodu. Wartość siły F

powodującej pionowy ruch odbieraka zależy od wartości masy

wprawianej w ruch oraz od wartości przyspieszenia. Wartość przyspieszenia zależy od różnicy
wysokości położeń odbieraka i od prędkości ruchu pojazdu.

Rys. 1. Siła działająca w układzie odbierak – trakcja [2, s. 17]

Rys. 2. Zasada konstrukcji sieci jezdnej: a – z trzecią szyną, b – z przewodem napowietrznym, 1 – szyna

zasilająca, 2 – odbierak, 3 – przewód jezdny, F – siła nacisku odbieraka [2, s. 17]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 3. Zjawiska kinematyczne współpracy odbieraka z siecią: a – powstawanie fali, b – uderzenia i odrywanie,

1 – ślizgacz odbieraka, 2 – drut jezdny, 3 – trajektoria ruchu ślizgacza [2, s. 18]

Siła powodująca ruch odbieraka zależy od masy odbieraka, pochylenia przewodu jezdnego

i kwadratu prędkości ruchu. Przy odbiorze niewielkich prądów (rzędu paruset amperów)
wystarczał lekki odbierak drążkowy. Współczesne lokomotywy pobierają prąd wartości nawet
kilku tysięcy amperów i część odbieraka współpracująca z przewodem musi mieć dostatecznie
duży przekrój. Przy dużych prędkościach konstrukcja odbieraka musi być sztywna i mocna,
będzie więc ciężka. Musi być także zapewniony duży nacisk, aby odbierak nie odrywał się od
przewodu w wyniku drgań. Jednocześnie przy dużych prędkościach wzrasta przyspieszenie
ruchu ramy odbieraka. Trzeba też dodać, że przy wzroście prędkości bardzo szybko wzrasta
natężenie pobieranego prądu, wzrost prędkości od 160 km/h do 200 km/h powoduje prawie
dwukrotne zwiększenie natężenia pobieranego prądu. Te czynniki powodują, że we
współczesnych dużych i szybkich pojazdach trakcyjnych zagadnienie odbioru prądu z sieci jest
już trudnym do rozwiązania problemem teoretycznym i konstrukcyjnym.

Śledząc pracę odbieraka zauważymy, że unosi on przewód jezdny tworząc na sieci jakby

falę. W miejscu podwieszenia następuje oderwanie ślizgacza od przewodu spowodowane
bezwładnością masy odbieraka, po czym ślizgacz uderza w przewód, odbijając się od niego.
Wszystkie te zjawiska mają bardzo szkodliwy wpływ na odbiór prądu i pracę sieci i mogą być
przyczyną rezonansowych drgań przewodu, prowadzą nawet do:

−

uszkodzeń mechanicznych sieci i odbieraka,

Rys. 4. Kształt przewodu swobodnie zawieszonego [2, s. 19]

−

odrywania się ślizgacza od przewodu towarzyszy łuk elektryczny powodujący nadtopienia
przewodu i ślizgacza,

−

uderzenia ślizgacza w przewód mogą być przyczyną odkształceń przewodu i ślizgacza.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Współpraca odbieraka z siecią, zwłaszcza przy dużych prędkościach, oraz zapewnienie

najkorzystniejszych warunków odbioru prądu z sieci są dzisiaj przedmiotem prac wielu
instytutów. Można wyróżnić dwa kierunki działań:

−

doskonalenie systemu tradycyjnego,

−

poszukiwanie nowych rozwiązań.

Stwierdzono, że rozwiązania tradycyjne odpowiednio ulepszone mogą zapewnić właściwe

warunki współpracy nawet przy prędkościach do 300 km/h. Nowe rozwiązania to głównie
odbiór bezstykowy, za pośrednictwem łuku elektrycznego, zwany roboczo odbiorem
łukowym. Doskonalenie systemu tradycyjnego polega na ulepszaniu sieci i odbieraka.
Doskonała byłaby sieć o przewodzie jezdnym zawieszonym w linii prostej i bardzo sztywnym,
nie odkształcającym się pod naciskiem odbieraka. W rzeczywistości przewód swobodnie
zawieszony układa się w linii zwanej krzywą łańcuchową.

Rys. 5. Sposoby zawieszenia przewodów sieci trakcyjnej: a – pojedyncze (płaskie), b – mostowe (poligonalne),

c – łańcuchowe [2, s. 20]

Zmniejszenie strzałki zwisu można uzyskać przez (rys. 4):

−

zmniejszenie rozpiętości przęsła,

−

zmniejszenie masy jednostkowej przewodu,

−

zwiększenie naprężenia w przewodzie lub zwiększenie siły naciągu.

Zmniejszenie rozpiętości przęsła można uzyskać przez zwiększenie liczby punktów

zawieszenia przewodu bez zwiększania liczby konstrukcji wsporczych, na przykład przez
zastosowanie zawieszeń wielokrotnych. Zwiększenie naciągu jest możliwe przez zastosowanie
materiałów o większej wytrzymałości mechanicznej, na przykład miedzi z dodatkiem kadmu.
Domieszki zwiększające wytrzymałość mechaniczną zmniejszają jednak przewodność,
zwiększając przez to spadki napięć i straty energii. Zmniejszenie masy jednostkowej przewodu
można uzyskać przez zmniejszenie przekroju przewodu lub zastosowanie materiału o większej
przewodności. Zmniejszenie przekroju jest możliwe przy zastosowaniu wyższego napięcia
w sieci trakcyjnej, dzięki czemu przy tej samej odbieranej mocy mniejsze będzie natężenie
prądu. Zastosowanie materiału o większej przewodności obecnie jest nierealne, gdyż jedynym
materiałem spełniającym te warunki jest srebro. Są wprawdzie opracowane stopy o jeszcze
większej przewodności, ale na ich praktyczne zastosowanie do budowy sieci trzeba jeszcze
poczekać.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 6. Siły działające na odbierak: Fs – siła parcia sprężyn, Fo – siła oporu ruchu w przegubach, Fb – siła

bezwładności, Fa – siła oporu powietrza [2, s. 21]

Parametrami określającymi współpracę odbieraka z siecią są:

−

pod względem elektrycznym – współczynnik naruszenia styku, określany jako iloraz czasu
przerw w odbiorze prądu i czasu pobierania prądu,

−

pod względem mechanicznym – elastyczność statyczna sieci określana ilorazem wysokości
uniesienia przewodu jezdnego pod wpływem nacisku odbieraka i siły nacisku.

Dla właściwej współpracy istotna jest nie tyle sama elastyczność, co zmiany elastyczności

w różnych punktach wzdłuż przelotu, zwłaszcza nagłe zmiany w tzw. punktach sztywnych, na
przykład w punkcie podwieszenia. Zmiany położenia drutu jezdnego wymuszają ruch
odbieraka, przy czym można rozróżnić zmiany spowodowane:

−

zwisami drutu jezdnego między wieszakami,

−

elastycznością sieci,

−

zmianą wysokości zawieszenia sieci.
Ruch odbieraka jest spowodowany działaniem sił (rys. 6):

−

naciągu sprężyn (Fs),

−

oporów ruchu (tarcia) w łożyskach (F0),

−

sił bezwładności masy ramy (Fb),

−

sił oporu aerodynamicznego (F

Przy prędkości powyżej 120 km/h istotną rolę zaczynają odgrywać siły bezwładności i siły

oporu aerodynamicznego. Własności dynamiczne odbieraków można scharakteryzować
podając wartość tzw. masy zredukowanej odbieraka (m

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7. Odbieraki prądu: a – pantograf AKP, b – pantograf pociągów linii Tokaido, c – połówkowy (Fawelai'a),

d – tzw. wiedeński, e – z odsprężynowanym ślizgaczem, g – dwuelementowe, h – dwustopniowy
(rombowy) i jego praca przy różnych wysokościach zawieszenia sieci: h1 – zakres różnic elastyczności,
h2 – zakres różnic wysokości zawieszenia, h3 – zakres zwisów drutu jezdnego [2, s. 22]

Masa ślizgacza jest uwarunkowana wartością pobieranego prądu, zaś masy ramion –

zakresem ruchu pionowych i wymaganą sztywnością konstrukcji. Zmniejszenie masy
zredukowanej można uzyskać przez zastosowanie lżejszych elementów lub przeniesienie masy
możliwie nisko. Ogromny wpływ na masę ramy odbieraka ma wymagany zakres ruchów
pionowych, zależny od różnic wysokości zawieszenia sieci. W istniejących sieciach różnica ta
wynosi około 1200 mm, a wymagany zakres ruchów odbieraka to około 1500 mm, odbierak
pantografowy spełniający ten warunek (np. typu AKP–4E, stosowany na pojazdach PKP) ma
masę zredukowaną do około 32 kg. Przy różnicach zawieszeń 500 mm (na linii, Tokaido)
i zakresie ruchów odbieraka 850 mm odbierak ma masę około 19,5 kg, a odbierak francuski
o zakresie ruchów 400 mm ma masę zredukowaną tylko 9 kg.

Przy dużych różnicach wysokości zawieszenia przewodu ramę odbieraka dzieli się na

zespoły spełniające różne funkcje: odsprężynowany ślizgacz o małej masie i ograniczonej
możliwości ruchów pionowych pracuje w zakresie zmian wysokości spowodowanych zwisami
drutu jezdnego między wieszakami i częściowo elastycznością sieci, zaś pozostała konstrukcja
pracuje w zakresie zmian wysokości zawieszenia. Jeszcze więcej można uzyskać dzieląc ramę
odbieraka na 3 podzespoły: ślizgacz pracuje w zakresie zwisów drutu jezdnego, pantograf
pracuje w zakresie różnic elastyczności, a rama dolna pracuje w zakresie różnic wysokości
zawieszenia. Rama dolna ma kilka przełożeń stałych i jej ruch jest sterowany położeniem
ramion pantografu. Odbierak skonstruowany na tej zasadzie, o zakresie ruchów pionowych
2100 mm, z dobrymi wynikami przeszedł próby przy prędkości 250 km/h na szybkim zespole
trakcyjnym, serii ER200.

Trzecim warunkiem doskonalenia odbieraków, reprezentowanym przez konstruktorów

japońskich, jest szybka, automatyczna regulacja nacisku ślizgacza na drut jezdny oraz
zastosowanie tłumików drgań.

Zasadniczą wielkością mającą wpływ na układ zasilania i konstrukcję sieci trakcyjnej jest

wartość napięcia zasilania. Wysokość napięcia określa bezpośrednio lub pośrednio liczbę
i rozmieszczenie podstacji, konstrukcję zawieszenia sieci, sposób izolacji, przekroje

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

przewodów, a nawet konstrukcję odbieraka. Prawidłowy odbiór prądu z przewodu do
odbieraka bez stosowania specjalnych środków można uzyskać do wartości kilkuset amperów.
Współczesne lokomotywy osiągają moce 8000 kW, czyli przy napięciu 3000 V pobierają
2600 A. Tak duże natężenia prądu w przewodach powodują bardzo duże spadki napięć i straty
mocy oraz sprawiają kłopoty związane z odbiorem prądu z przewodu.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie są zadania podstacji trakcyjnych?
2. Jakie są zadania stawiane sieci trakcyjnej?
3. Jakie względy decydowały o wyborze rodzaju prądu i napięcia dla potrzeb trakcji

elektrycznej?

4. Jakie siły działają w układzie odbierak – trakcja?
5. Jakie są rodzaje konstrukcji sieci jezdnej?
6. Jakie znasz sposoby zawieszania przewodów sieci trakcyjnej?
7. W jaki sposób można uzyskać zmniejszenie strzałki zwisu?
8. Jakie parametry określają współpracę odbieraka z siecią pod względem mechanicznym?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie zdjęcia fragmentu trakcji elektrycznej określ jej rozwiązanie konstrukcyjne.

Określ cechy charakterystyczne dla tego rodzaju rozwiązania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał zdjęciowy dostarczony przez nauczyciela,
2) porównać charakterystyczne elementy z danymi katalogowymi,
3) przedstawić wnioski w postaci notatki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zdjęcia trakcji elektrycznej,

−

katalogi osprzętu elektrycznego wykorzystywanego do budowy sieci trakcyjnych,

−

przybory do pisania, zeszyt.

Ćwiczenie 2

Przeanalizuj możliwości polepszenia współpracy odbieraka z siecią przez:

−

zmniejszenie zwisów,

−

zmniejszenie różnic elastyczności przewodów,

−

zwiększenie nacisku odbieraka,

−

zastosowanie zawieszeń wielokrotnych,

−

zastosowanie przewodu o większej sztywności,

−

zmniejszenie bezwładności odbieraka.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odpowiedz na pytania:

−

co daje zmiana tych parametrów?

−

jak można zmieniać te parametry?

−

jak to będzie wpływało na inne parametry?

−

jaki jest rachunek ekonomiczny przeprowadzania tych zmian?

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wykonać harmonogram kolejności analizowania kolejnych parametrów,
2) przedstawić kierunki realizacji poszczególnych założeń,
3) odpowiedzieć pisemnie na zadane pytania,
4) wyciągnąć wnioski na podstawie odpowiedzi i przedstawić je nauczycielowi.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

katalogi osprzętu elektrycznego wykorzystywanego do budowy linii napowietrznych,

−

literatura fachowa,

−

przybory do pisania, zeszyt,

−

kalkulator.

Ćwiczenie 3

Na podstawie zdjęć odbieraków prądu dokonaj ich systematyzacji. Określ cechy

charakterystyczne dla danych typów rozwiązań technicznych. Ponumeruj je w kolejności
zależnej od prędkości maksymalnej z jaką mogą one pracować.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeanalizować materiał zdjęciowy dostarczony przez nauczyciela,
2) porównać charakterystyczne elementy z danymi katalogowymi,
3) przedstawić wnioski w postaci notatki.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

zdjęcia odbieraków prądu,

−

katalogi osprzętu elektrycznego wykorzystywanego do budowy sieci trakcyjnych,

−

przybory do pisania, zeszyt.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować funkcje jakie powinna spełniać sieć trakcyjna?



2) wymienić rodzaje konstrukcji sieci jezdnych?



3) określać warunki współpracy odbieraka z siecią?



4) scharakteryzować sieć trakcyjną oraz określić jej parametry

eksploatacyjne?



5) określić przyczyny zakłóceń w pracy odbieraka z siecią?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Zasilanie sieci trakcyjnej

4.2.1. Materiał nauczania

Niezależnie od przyjętego rodzaju prądu, wysokości napięcia lub częstotliwości,

urządzenia zasilania składają się z podstacji trakcyjnych i sieci trakcyjnej. Zadania podstacji
i sieci są realizowane za pomocą urządzeń lub zespołów urządzeń.

Rys. 8. Urządzenia zasilania trakcji elektrycznej [12, s. 7]

W podstacji odbiór energii elektrycznej odbywa się poprzez przyłącze linii energetycznej.

Rozdział energii elektrycznej realizowany jest w rozdzielni energetycznej, zmiana napięcia
wykonywana jest poprzez transformator, zmiana częstotliwości poprze przetwornik.
Za rozdział energii odpowiada rozdzielnia trakcyjna. W sieci trakcyjnej przesyłanie energii
odbywa się za pomocą kabli, przewodów, a dostarczenie energii do pojazdu realizowane jest
poprzez drut jezdny i szyny.

Prąd elektryczny przetworzony w podstacji trakcyjnej jest doprowadzany do sieci

trakcyjnej za pomocą kabli (rzadziej linii napowietrznych), zwanych potocznie kablami
zasilaczy lub zasilaczami. Z przewodu jezdnego jest odbierany za pomocą odbieraka
ślizgającego się (nieraz toczącego się) po przewodzie lub szynie. Dalej obwód zamyka się
przez urządzenia elektryczne w pojeździe i sieć powrotną do podstacji.

Energia elektryczna z podstacji jest doprowadzana do sieci jezdnej w tzw. punktach

zasilania, za pomocą zasilaczy kablowych lub napowietrznych. Kabel zasilacza jest zakończony
mufą umieszczoną na słupie. Kabel i mufa są odizolowane od konstrukcji wsporczej w celu
ograniczenia prądów błądzących. Przewód zasilacza jest połączony z przewodami sieci przez
odłącznik. W niektórych wykonaniach, zwłaszcza podstacji prądu przemiennego, zasilacze są
często wykonywane w postaci bezpośrednich połączeń między rozdzielnią trakcyjną podstacji,
a przewodami sieci jezdnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W celu zmniejszenia spadków napięć, zwłaszcza w sieciach o małym przekroju lub z linami

stalowymi, stosuje się dodatkowy przewód wzmacniający (aluminiowy) prowadzony wzdłuż
sieci i łączony w każdym przęśle z przewodami sieci. Przewód wzmacniający najczęściej jest
zawieszony na dodatkowych wspornikach przymocowanych do konstrukcji wsporczych, w
innych rozwiązaniach wisi wspólnie z liną nośną.

Rys. 9. Elementy obwodu trakcyjnego: 1 – podstacja trakcyjna, 2 – kabel zasilacza, 3 – odłącznik kabla

zasilacza, 4 – sieć jezdna, 5 – szyny toru, 6 – łączniki torowe podłużne, 7 – łączniki torowe
poprzeczne, 8 – kabel powrotny [2, s. 11]

W systemie zasilania prądem stałym o napięciu 3 kV podstacje trakcyjne są zwykle

umieszczone w pobliżu dużych stacji węzłowych oraz przy szlakach co około 15–25 km.
Odcinki sieci nad torami szlakowymi, nad torami stacyjnymi, torami w stacjach postojowych
mogą stanowić wydzielone grupy i być zasilane oddzielnymi kablami z podstacji trakcyjnej.
Odcinki sieci nad torami szlakowymi między podstacjami są zasilane dwustronnie. Zasilanie
dwustronne jest korzystne m.in. ze względu na zmniejszenie spadków napięć i strat mocy.

Przepływ energii elektrycznej między sąsiednimi sekcjami jest zapewniony przez

wykonanie połączeń elektrycznych sąsiednich odcinków sieci w przęśle naprężenia.

W przypadku zastosowania liny nośnej wykonanej z materiału o dużej przewodności łączy

się ze sobą liny nośne, przewody jezdne oraz liny nośne z przewodami. Przy zastosowaniu lin
stalowych nie biorących udziału w przewodzeniu prądu wykonuje się tylko połączenia
elektryczne przewodów jezdnych.

Przewody połączeń elektrycznych w sieci z liną nośną stalową są podwieszane do liny za

pomocą izolowanych wieszaków (rys 11). Izolacja wieszaków uniemożliwia przewodzenie
prądu przez cienki przewód wieszaka i jego uchwyty, niedostosowane do przewodzenia prądu.

Przewody połączeń elektrycznych są wyginane w kształcie litery S (rys 10, 12) lub

sprężyn, co zapewnia im większą elastyczność i umożliwia przemieszczanie się łączonych
przewodów.

Według podobnych zasad są wykonywane połączenia elektryczne (rys 12) przewodów

sieci jezdnej w rozjazdach z przewodem wzmacniającym, odłącznikami sieciowymi,
odgromnikami.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 10. Punkt zasilający, przyłącze kabla i jego elementy: 1 – mechanizm napędowy odłącznika,

2 – osłona kabla, 3 – izolacyjne uchwyty kabla, 4 – kabel, 5 – mufa, 6 – płyta izolacyjna,
7 – odłącznik, 8 – połączenie elektryczne, 9 – zacisk mostkowy, 10 – zacisk z klinem [2, s. 77]

Rys. 11. Umiejscowienie w trakcji punktu zasilającego napięcia zmiennego [2, s. 77]

Rys. 12. Połączenia elektryczne: a – liny nośnej i drutu jezdnego, b i c – międzysekcyjne, d – przewodu

wzmacniającego, e – węzeł połączeń elektrycznych o bardzo dużej wytrzymałości prądowej, 1 – drut
jezdny, 2 – lina nośna miedziana, 2' – lina nośna stalowa, 3 – zacisk z klinem, 4 – zacisk równoległy,
5 – połączenie elektryczne między przewodami, 6 – połączenie elektryczne między odcinkami
naprężenia (sekcjami), 7 – zacisk mostkowy, 8 – izolator antenowy, 9 – przewód wzmacniający
[2, s. 78]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sekcjonowanie sieci

Elektryczny podział sieci jezdnej, zwany sekcjonowaniem sieci, umożliwia wyłączenie

napięcia z poszczególnych grup sieci. Na przykład w celu wydzielenia uszkodzonego odcinka,
wykonywania czynności ładunkowych, wykonywania prac na dachu pojazdu, zwykle sieć jest
dzielona elektrycznie przy obiektach zasilania i przed stacjami. Na szlakach o dużym ruchu
(odcinki podmiejskie) stosuje się, dodatkowy podział elektryczny przy przejściach
zwrotnicowych, w celu umożliwienia prowadzenia ruchu po jednym torze

Rys. 13. Zasady zasilania i sekcjonowania: a – podział elektryczny sieci w stacji i na szlaku, b – sekcjonowanie

sieci na szlaku, c – sekcjonowanie sieci w dużej stacji, d – zasilanie sieci torów stacyjnych przez
odłącznik, e – zasilanie sieci torów stacyjnych przez wyłączniki w kabinie sekcyjnej, f – zasilanie sieci
torów stacyjnych z podstacji, g – sposób zasilania i uszyniania sieci torów postojowych TS – tory
stacyjne, TL – tory lokomotywowni [2, s. 79]

Sieci nad torami stacyjnymi w większych stacjach są również podzielone w ten sposób, aby

było możliwe wyłączenie poszczególnych grup torów. Zwykle są wydzielone tory stacyjne
dodatkowe, tory ładunkowe i postojowe, tory lokomotywowni.

Sieć nad torami naprawczymi, rewizyjnymi, postojowymi, ładunkowymi może być

uszyniana za pomocą oddzielnego odłącznika lub dodatkowego styku w odłączniku sekcyjnym.

W sieciach prądu przemiennego poszczególne grupy sieci są zasilane przez odłączniki (rys

14) ze wspólnej szyny. Taki sposób zasilania zapobiega zwarciu międzyfazowemu przy
niewłaściwie wykonanych czynnościach łączeniowych, na przykład przy zamknięciu
odłączników łączących grupy torów zasilanych z różnych faz.

W celu ułatwienia obsługi odłączników sieciowych stosuje się jednolite zasady ich

numeracji. W przedsiębiorstwie PKP przyjęto system cyfrowy i następujące zasady:
1. Odłączniki sieciowe nad torami nieparzystymi mają numery nieparzyste, nad parzystymi

parzyste.

2. Odłączniki są numerowane w kolejności zgodnej z kierunkiem ruchu pociągów.
3. Przy większej liczbie odłączników o takiej samej funkcji stosuje się dodatkową cyfrę na

początku numeru.

4. Odłączniki łączące sieć torów szlakowych z siecią torów stacyjnych są oznaczone

numerami 1, 2, 3, 4 (lub 11, 12... 21, 22...).

5. Odłączniki łączące w stacji sieć torów głównych i dodatkowych parzystych i nieparzystych

są oznaczone numerem 5 (lub 15).

6. Odłączniki do uszyniania sieci są oznaczone numerem 6 (lub 16).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7. Odłączniki łączące sieć torów dodatkowych w stacji z siecią torów głównych są

oznaczone numerami 7 (17, 27) i 8 (18, 28).

8. Odłączniki łączące między sobą sieci torów dodatkowych w stacji są oznaczone numerem

9 (19, 29).

9. Odłączniki łączące ze sobą sąsiednie odcinki zasilania przy podstacji są oznaczone

numerami 101, 102, 103, 104 (wg zasad podanych w p. 1 i 2).

10. Odłączniki oznaczone numerami 10, 20, 30, 40 służą do odłączania kabla zasilacza od

sieci trakcyjnej.
Odłączniki są umieszczone na konstrukcjach wsporczych, a ich uruchamianie odbywa się z

ziemi za pomocą napędów ręcznych lub elektrycznych. Napędy mogą być sterowane
bezpośrednio przez pracownika służby zasilania, lokalnie przez pracownika stacyjnego
(np. dyżurnego ruchu) lub zdalnie przez dyspozytora z nastawni centralnej. Najczęściej są
stosowane odłączniki nożowe. Przy zasilaniu prądem stałym ze względu na bardzo duże
natężenia noże odłączników muszą mieć bardzo duży przekrój, dlatego stosuję się noże
podwójne lub nawet potrójne.

Rys. 14. Odłącznik sekcyjny jednobiegunowy 1200A: 1 – podstawa, 2 – izolator wsporczy, 3 – izolator napędu,

4 – styk ruchomy, 5 – styk stały, 6 – oś styku, 7 – osłona, 8 – umocowanie drążka napędowego [12, s. 129]

W miejscach, w których znajdują się podstacje sieć jezdna każdego toru jest podzielona na

odizolowane od siebie odcinki. Sieć jezdna każdego toru zasilana jest dwustronnie zasilaczami
sąsiadujących podstacji. W pewnych tylko przypadkach, na przykład przy końcach
zelektryfikowanych linii, sieć może być zasilana tylko jednostronnie. Przykład zasilania sieci
trakcyjnej na linii dwutorowej pokazany jest na rysunku 15.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 15. Układ zasilania sieci trakcyjnej na linii dwutorowej [12, s. 9]

Podział sieci jezdnej przy podstacjach spełnia trzy zasadnicze funkcje, a mianowicie:

−

umożliwia właściwy rozdział obciążeń między poszczególne podstacje,

−

umożliwia zabezpieczenie podstacji, sieci i taboru przed skutkami zwarć elektrycznych,

−

pozwala wyłączać z pracy poszczególne odcinki sieci (np. w razie uszkodzeń) bez
zakłócenia pracy pozostałych.

Zasilanie sieci z podstacji odbywa się przez wyłączniki szybkie nazywane wyłącznikami

zasilaczy. Wyłączniki te nie tylko umożliwiają włączanie i wyłączanie zasilania przy płynącym
w obwodzie prądzie roboczym, ale również samoczynnie wyłączają zasilanie wówczas, gdy
wielkość prądu płynącego w nim jest niebezpieczna dla urządzeń zasilania lub pojazdów
trakcyjnych.

Wyłączniki zasilaczy nastawione są na określoną wartość prądu. Jeżeli prąd płynący przez

wyłącznik przekroczy wartość nastawioną, następuje samoczynne zadziałanie wyłącznika.
Wzrost prądu płynącego przez wyłącznik ponad wartość nastawioną następuje zawsze
wówczas, gdy w obwodzie sieci trakcyjnej zdarzy się dwubiegunowe zwarcie
(np. w przypadku uszkodzenia izolacji).

Rys. 16. Sposób działania urządzeń zabezpieczających na podstacjach w razie uszkodzenia sieci jezdnej [12, s. 9]

Następuje wtedy samoczynne przerwanie prądu przez wyłącznik, a tym samym przerwanie

zasilania uszkodzonego obwodu. W przypadku przedstawionym na rysunku 16, przy
uszkodzeniu sieci na torze 1 – między podstacjami B i C, zasilanie tego toru wyłączone
zostanie samoczynnie przez wyłącznik b

i c

to znaczy przez te wyłączniki, za pośrednictwem

których jest zasilany.

Obwód powrotny prądu trakcyjnego stanowią szyny toru kolejowego, a w pewnych

przypadkach również specjalny przewód zawieszony na konstrukcjach wsporczych sieci
jezdnej. Przewód ten w odpowiednio wybranych miejscach połączony jest z szynami jezdnymi.
Stosowanie przewodu powrotnego ogranicza się wyłącznie do sieci prądu zmiennego. Spełnia
on rolę ochrony napowietrznych linii telekomunikacyjnych, chroniąc je przed zakłóceniami
indukcyjnymi natury elektrostatycznej lub elektrodynamicznej wywołanymi prądami
trakcyjnymi. Podczas przepływu prądu trakcyjnego przez szyny na drodze między miejscem, w
którym znajduje się pojazd czerpiący energię z sieci jezdnej, a miejscem przyłączenia do szyn
kabli powrotnych podstacji powstaje w szynach spadek napięcia. Szyny toru kolejowego nie są

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dobrze odizolowane od ziemi. Wskutek niskiej rezystancji izolacji istniejącej między szynami a
ziemią, oraz wskutek różnicy potencjałów, spowodowanej spadkiem napięcia w szynach,
pewna część prądu odgałęzia się od szyn i przedostaje się do ziemi. Prądy wypływają z szyn na
odcinkach mających potencjał elektryczny wyższy niż potencjał sąsiednich warstw ziemi i
wracają do szyn, które mają względem ziemi ujemny potencjał. Droga prądów w ziemi nie jest
ustalona. Dlatego też prądy trakcyjne przedostające się do ziemi nazywane są prądami
błądzącymi. Prądy błądzące, napotykając na swej drodze różne metalowe urządzenia
podziemne w postaci rurociągów wodnych, gazowych, kanalizacyjnych, kabli silno i
słaboprądowych mogą wpływać do nich i płynąć nimi na pewnej przestrzeni, a następnie
powracać do szyn. Zjawisko to jest groźne w sieci prądu stałego, ponieważ wypływaniu
prądów z podziemnych urządzeń metalowych towarzyszy proces elektrolizy, w której
elektrolitem są kwasy i sole rozpuszczone w ziemi. Wynikiem elektrolizy jest korozja
elektrolityczna, która powoduje niszczenie urządzeń podziemnych.

Wielkość prądu odgałęziającego się od szyn i wpływającego do ziemi jest zależna od

rezystancji szyn i rezystancji izolacji szyna – ziemia. Im mniejszą rezystancja dla przepływu
prądu trakcyjnego ma tor kolejowy oraz im większa jest rezystancja przejścia z szyn do ziemi,
tym mniejsze jest natężenie prądów błądzących i tym mniejszy jest stopień zagrożenia nimi
urządzeń podziemnych. Tor kolejowy, wykorzystywany jako przewód powrotny prądów
trakcyjnych, musi być odpowiednio dostosowany do tego zadania.

W celu zapewnienia dobrej izolacji między szynami a ziemią zarówno materiał, z którego

wykonane są podkłady, jak i podtorze, na którym tor jest ułożony, powinny mieć małą
przewodność. Dlatego też szyny torów zelektryfikowanych mocowane są do podkładów
drewnianych, nasyconych środkami nie zwiększającymi przewodności elektrycznej, lub
betonowych, zaopatrzonych w specjalne wkładki izolujące. Tory układane są na tłuczeniu
(który uniemożliwia zatrzymywanie się wody) w ten sposób, że tłuczeń nie styka się z szynami.

W celu zmniejszenia rezystancji drogi przepływu prądów szyny w miejscach ich

mechanicznych połączeń (na stykach) zaopatrywane są w specjalne łączniki szynowe.
Konieczność stosowania łączników szynowych wynika z niedostatecznej przewodności
śrubowych złączek szynowych. Złączki szynowe rozluźniają się pod wpływem wstrząsów,
powstających przy przejeździe pociągów, a pomiędzy nakładkami a szynami nawarstwia się
rdza o dużej rezystancji elektrycznej. Łącznik szynowy, stosowany na stykach szyn, stanowi
krótkie połączenie składające się z giętkich linek

W określonych warunkach pracy sieci trakcyjnej niektóre elementy jej konstrukcji,

normalnie nie znajdujące się pod napięciem, mogą mieć pewien potencjał w stosunku do ziemi.

Przyczyną pojawienia się potencjału na częściach połączonych z ziemią mogą być prądy

błądzące, a ściśle rozkład potencjału w ziemi nimi wywołany. W takich przypadkach wartość
potencjału nie przekracza kilkunastu, wyjątkowo kilkudziesięciu woltów. Znacznie groźniejsze
są przypadki uszkodzenia izolacji głównej i przeniesienie się na konstrukcję potencjału sieci
jezdnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 17. Obwód elektryczny przy uszkodzeniu izolacji sieci [12, s. 27]

W celu ochrony przed skutkami pojawienia się potencjału na nieizolowanych elementach,

łączy się je z siecią powrotną szynami i dlatego takie połączenie nazywa się uszynieniem.
Uszkodzenie izolacji głównej i przeniesienie się potencjału sieci jezdnej na uszynione
konstrukcje powoduje więc zwarcie i samoczynne wyłączenie danego odcinka sieci przez
wyłączniki w podstacjach.

Uszynienia konstrukcji wsporczych wykonuje się indywidualnie za pomocą prętów

stalowych połączonych z konstrukcją i szyną za pomocą spawania lub zacisków. Dłuższe
uszynienia, w celu zmniejszenia rezystancji, wykonuje się przewodem miedzianym.

Na torach stacyjnych lub liniach z blokadą samoczynną połączenie konstrukcji z szyną nie

może być wykonane w dowolnym miejscu (np. na odcinku izolowanym, na rozjeździe) i wtedy
wykonuje się uszynienia grupowe, łączące konstrukcje wsporcze poza odcinkiem izolowanym
lub do dławika. Przewody uszynień grupowych są prowadzone na wierzchołkach konstrukcji
wsporczych linką stalowo–alumimową mocowaną za pomocą specjalnych uchwytów i
zacisków. Przy skomplikowanym układzie sieci, na przykład w stacjach, uszynienia grupowe są
prowadzone w ziemi linką aluminiową w izolacji.

Elementy konstrukcji sieci mocowane do słupów betonowych są uszyniane za pomocą

przewodów (miedzianych, stalowo–aluminiowych, aluminiowych, stalowych prętów lub
płaskowników) prowadzonych po wierzchu konstrukcji. Przewody uszyniające prowadzone
wewnątrz konstrukcji betonowej mogłyby stykać się z prętami zbrojenia i w wyniku przepływu
prądów błądzących – powodować korozję zbrojenia.

Konstrukcje wsporcze ustawione w miejscach publicznych (np. na peronach) ze względu

na bezpieczeństwo osób mogących przypadkowo dotknąć konstrukcji są uszyniane za pomocą
dwóch niezależnych przewodów.

Duże konstrukcje metalowe (mosty, wiadukty, kładki) mające dobre połączenie z ziemią są

uszyniane nie bezpośrednio lecz przez iskiernik. W normalnych warunkach pracy iskiernik
odcina konstrukcję od prądów błądzących, a przy pojawieniu się niebezpiecznego potencjału
na konstrukcji następuje przebicie przerwy iskrowej i połączenie konstrukcji z szyną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Czym charakteryzuje się droga zasilania trakcji elektrycznej z uwzględnieniem wszystkich

urządzeń wchodzących w skład tej drogi?

2. Jakie są elementy obwodu trakcyjnego?
3. Jakie są korzyści płynące z sekcjonowania trakcji elektrycznej?
4. W jaki sposób numeruje się odłączniki sieciowe w trakcji PKP?
5. Jakie funkcje spełnia podział sieci jezdnej przy podstacjach?
6. Jakie elementy wchodzą w skład obwodu powrotnego?
7. Co to są prądy błądzące i jak się niweluje ich powstawanie?
8. Co to są uczynienia i jaką rolę spełniają?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Wyznacz całkowite straty energii od momentu wytwarzania je w elektrowni węglowej, aż

do momentu dostarczenia jej na oś napędową lokomotywy. Załóż określone wartości długości
poszczególnych sieci energetycznych. Weź pod uwagę wszystkie urządzenia wchodzące
w skład zasilania trakcji, jak i elementy samej trakcji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przedstawić schematycznie drogę energii od momentu wytworzenia w elektrowni do

momentu zamiany na energię mechaniczną napędzającą oś lokomotywy,

2) wyszukać w literaturze lub Internecie zanotować na schemacie sprawność poszczególnych

urządzeń,

3) przeliczyć ilość energii potrzebnej do poruszania silnikiem w lokomotywie do ilości

energii, która musi być wytworzona na tę potrzebę w elektrowni,

4) przeliczyć sumaryczne straty na wszystkich elementach pośredniczących.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

komputer z podłączeniem do Internetu,

−

literatura fachowa,

−

katalogi urządzeń trakcji,

−

przybory do pisania, zeszyt.

Ćwiczenie 2

Wykonaj fragment przyłącza zasilającego trakcje elektryczną wykonując fragment do

podłączenie linii zasilającej kablowej do odłącznika sekcyjnego jednobiegunowego. Pamiętaj o
zachowaniu podczas pracy przepisów bhp.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zdjąć na odpowiednim odcinku powłokę izolacji kabla,
2) zdjąć izolacje z żył,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3) ukształtować odpowiednio końcówki kabla,
4) prasą zacisnąć końcówki na żyłach przewodzących,
5) wykonać połączenie kabla do odłącznika.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

prasa hydrauliczna wraz z kamieniami,

−

końcówki zaciskowe dostosowane do rodzaju kabla,

−

komplet narzędzi elektromonterskich,

−

fragment kabla.

Ćwiczenie 3

Wykonaj fragment uszynienia. Przewodem miedzianym połącz konstrukcję wsporczą

z iskiernikiem.

Sposób wykonania ćwiczenia.

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zdjąć na odpowiednim odcinku powłokę izolacji przewodu,
2) przygotować miejsce przymocowania uchwytów do konstrukcji wsporczej,
3) ukształtować odpowiednio końcówki przewodu,
4) zamocować uchwyty, zaciski na konstrukcji,
5) zacisnąć prasą końcówki na żyłach przewodzących,
6) przymocować końcówki przewodu do uchwytów,
7) wykonać połączenie kabla do iskiernika.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

prasa hydrauliczna wraz z kamieniami,

−

końcówki zaciskowe dostosowane do rodzaju przewodu,

−

komplet narzędzi elektromonterskich,

−

iskiernik,

−

uchwyty, zaciski,

−

fragment przewodu.

4.2.3. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) przeprowadzić proste prace montażowe związane z instalowaniem

elementów trakcji?



2) wykonać dokumentację z zakresu prowadzonych prac?



3) posłużyć

się

dokumentacją

techniczną

urządzeń

zasilania

elektrotrakcyjnego?



4) zastosować zasady bezpiecznej pracy?



5) uzasadnić konieczność sekcjonowania sieci trakcyjnej?



6) scharakteryzować straty energii elektrycznej w trakcji?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Eksploatacja i naprawy sieci trakcyjnych

4.3.1. Materiał nauczania

Przyczyną wielu uszkodzeń sieci jest szadź i oblodzenie przewodów. Usuniecie szadzi nie

sprawia większych trudności i może być wykonane za pomocą samego odbieraka (zaleca się
wtedy jazdę z podniesionymi wszystkimi odbierakami). Oblodzenie przewodu jest w naszych
warunkach atmosferycznych znacznie rzadsze, ale jednak znacznie trudniejsze do usunięcia. W
praktyce są stosowane dwa sposoby: nagrzewanie przewodów prądem i mechaniczne
kruszenie lodu. W celu ułatwienia odpadanie lodu od przewodu stosuje się nieraz różne smary
nakładane na przewód.

Nagrzewanie przewodów prądem, stosowane najczęściej w sieciach transportu miejskiego.

Obwody są zasilane napięciem tak dobranym, aby w przewodzie uzyskać prąd o wymaganym
natężeniu. Odpowiednie rezystory, styczniki i inne urządzenia są instalowane w podstacjach
lub w małych obiektach ustawionych przy torach. Do mechanicznego kruszenia lodu stosuje
się urządzenia podobne do odbieraka, z drgającym ślizgaczem lub innymi elementami
wprawianymi w ruch i bezpośrednio współpracującymi z przewodem jezdnym.

Osobną grupę stanowią zabiegi wykonywane doraźnie, w miarę potrzeby. Są to przeglądy,

rewizje, naprawy doraźne wykonywane po stwierdzeniu niewłaściwej pracy urządzeń, po
awariach, nietypowych wydarzeniach (np. po częstych wyładowaniach atmosferycznych).
Zakres tych zabiegów wynika z zakresu zaistniałych uszkodzeń: od zwykłego sprawdzenia
urządzenia do wymiany całych zespołów (np. wyłącznika).

Po okresie pracy urządzeń odpowiadającym ich żywotności, czyli wtedy, gdy żadne

zabiegi nie mogą im przywrócić pełnej sprawności oraz po okresie noralnego zestarzenia się
urządzenia, gdy dalsza eksploatacja urządzenia (nawet zupełnie sprawnego) jest
nieuzasadniona na przykład wysokimi kosztami – są wykonywane naprawy główne (zwane
dawniej kapitalnymi remontami). Zakres naprawy głównej jest różny: od wymiany
pojedynczych urządzeń (np. zastąpienie prostownika rtęciowego prostownikiem krzemowym)
do wymiany wszystkich urządzeń łącznie z przebudową budynku.

Podstawą prowadzenia prac utrzymania sieci trakcyjnej są odpowiednie przepisy,

uzupełnione późniejszymi zmianami, zarządzeniami i wytycznymi. Zgodnie z tymi przepisami
podstawową czynnością utrzymania sieci trakcyjnej jest rewizja. Rewizja jest wykonywana co
3 lata przez brygady konserwacyjne wyposażone w wagony z pomostami lub specjalne
drabiny. Podczas rewizji są szczegółowo sprawdzane wszystkie elementy sieci i ich połączenia
(z rozmontowywaniem zacisków i uchwytów), sprawdzana prawidłowość współpracy
elementów oraz wykonywane wszelkie regulacje położenia elementów ruchomych i wymiarów
geometrycznych sieci, czyszczone i konserwowane wszystkie elementy, a o ile zachodzi
potrzeba wymienia na nowe. Wykonywane są również pomiary kontrolne geometrii
zawieszenia przewodów i zbliżeń części pod napięciem do konstrukcji uziemionych oraz
pomiary rezystancji połączeń elektrycznych.

Między rewizjami są wykonywane okresowe (w terminach określonych oddzielnymi

zarządzeniami, zwykle co 5 do 10 dni) przeglądy. Przeglądy te są wykonywane przez
elektromonterów podczas pieszych obchodów i polegają na wzrokowych oględzinach stanu
sieci jezdnej, konstrukcji wsporczych, sieci powrotnej, prawidłowości położenia odłączników,
ustawienia wskaźników We, stanu kabli zasilaczy. W sieci jezdnej zwraca się uwagę na
prawidłowość położenia wszystkich elementów ruchomych i współpracę sieci z odbierakami
(podczas przejazdów pociągów) oraz na stan izolatorów i połączeń elektrycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Zauważone nieprawidłowości i uszkodzenia są zgłaszane zawiadowcy odcinka lub o ile

grożą powstaniem uszkodzenia bezpośrednio dyspozytorowi zasilania.

W dłuższych okresach, zwykle kilkumiesięcznych, są wykonywane tzw. przeglądy

szczegółowe. Przegląd szczegółowy jest wykonywany przez brygadę konserwacyjną
wyposażoną w pojazdy z pomostami lub specjalne drabiny (do prac pod napięciem).

W zakres przeglądu szczegółowego wchodzą dokładne oględziny zarówno całej sieci i jej

współpracy z odbierakiem, jak i jej elementów oraz wykonywanie niezbędnych regulacji
i wymiany części nie gwarantujących właściwej pracy.

W miarę potrzeby, na przykład po przejeździe pociągu z uszkodzonymi odbierakami,

o silnym wietrze, po burzy z intensywnymi wyładowaniami atmosferycznymi są również
wykonywane doraźne przeglądy inspekcyjne. Przeglądy te są wykonywane przez pracowników
nadzoru technicznego (zawiadowcę, kontrolera) podczas przejazdu wagonem rewizyjnym
wyposażonym w odbierak kontrolny.

Osobną grupę czynności stanowią remonty i naprawy. Remonty w rozumieniu przepisów

są to czynności mające na celu usunięcie następstw normalnego zużycia eksploatacyjnego sieci
trakcyjnej w wyniku:

−

współpracy elementów sieci z odbierakami,

−

zmniejszenia się wytrzymałości mechanicznej przewodów,

−

starzenia się izolacji,

−

pogorszenia się stanu powłok antykorozyjnych.

Zakres remontu (cała sieć lub tylko jej elementy) i termin są ustalane komisyjnie.
Naprawy są wykonywane w celu usunięcia uszkodzenia lub innej nieprawidłowości

grożącej zwiększeniem się zakresu uszkodzenia lub innymi następstwami zagrażającymi
bezpieczeństwu osób lub prowadzeniu ruchu. Terminy napraw i ich zakres oraz niezbędne
środki (ludzi, sprzęt) ustala się komisyjnie według potrzeb.

Utrzymanie urządzeń podstacji, kabin sekcyjnych i stacji odłącznikowych odbywa się

w zasadzie według instrukcji technologicznych opracowanych przez producentów
poszczególnych urządzeń oraz według wytycznych opracowanych dla różnych typów urządzeń
i różnych obiektów. Zabiegi konserwacyjne najczęściej są prowadzone w cyklach tzw. rewizji
miesięcznych, kwartalnych, półrocznych i rocznych. Tylko wyłączniki szybkie są poddawane
oględzinom w cyklach dwutygodniowych lub nawet dziesięciodniowych. Zakres czynności
podczas rewizji okresowych sprowadza się właściwie do oględzin, czyszczenia (zwłaszcza
izolatorów), smarowania, sprawdzania połączeń śrubowych, wymiany zużytych elementów,
sprawdzania działania układów i urządzeń. Tylko podczas rewizji rocznej są otwierane
i zdejmowane osłony w celu umożliwienia dostępu do wszystkich elementów urządzeń, są
rozbierane niektóre urządzenia (np. wyłączniki mocy i ich mechanizmy napędowe) oraz są
wykonywane próby działania i pomiary kontrolne. W niektórych urządzeniach pomiary
parametrów są wykonywane w innych terminach ustalonych oddzielnie, na przykład pomiary
rezystancji uziomów (wiosną i jesienią), pomiary rezystancji izolacji kabli (podczas rewizji
półrocznych), pomiary rezystancji izolacji głównej i międzystykowej wyłączników szybkich (co
miesiąc). Prace o większym zakresie, na przykład rewizje i naprawy transformatorów, naprawy
wyłączników szybkich i ich skalowanie, wymiana zespołów prostownikowych oraz naprawy i
usuwanie skutków awarii są wykonywane przez wyspecjalizowane brygady naprawcze na
izolacji (spowodowane ukrytą wadą, starczeniem się izolacji, udarem mechanicznym,
przeskokiem).

Kolejna grupa to uszkodzenia spowodowane złą pracą wszelkiego rodzaju złącz i styków.

Zbyt mały docisk odbieraka do sieci lub oblodzenie drutu jezdnego za najczęstszą przyczyną
miejscowego przegrzania przewodu i w wyniku zmniejszenia wytrzymałości ma rozerwanie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

jako pęknięcie pod wpływem sił naciągu. Podobnie zanieczyszczenie przewodu, w zacisku (np.
spowodowane korozją) i może być przyczyną przegrzania, a nawet zupełnego przetopienia
przewodów.

Wady te są łatwe do wykrycia po powstaniu uszkodzenia, ale bardzo trudne do

wcześniejszego zdiagnozowania. Podstawowym wymaganiem jest stosowanie części
pracujących pod naprężeniem mechanicznym lub elektrycznym tylko po ich sprawdzeniu
(atestowaniu). Nieprawidłowe połączenia elektryczne (o zbyt dużej rezystancji) można wykryć
po rozebraniu zacisku lub po wykonaniu dokładnych pomiarów rezystancji (za pomocą mostka
Thomsona), co jest jednak bardzo pracochłonne, wymaga wyłączenia napięcia i wstrzymania
ruchu. Metodą prostszą i dającą dobre wyniki są oględziny zacisków podczas szronu.
Niewielkie nawet nagrzewanie się zacisku powoduje topnienie kryształków lodu i jest
widoczne nawet z ziemi. Zdalny pomiar temperatury (z wykorzystaniem promieniowania
podczerwonego) za pomocą specjalnego przyrządu umożliwia kontrolę zacisków w każdych
warunkach atmosferycznych i w każdej porze doby. Do kontroli stanu zacisków wykorzystuje
się też tzw. farby termiczne, tj. substancje zmieniające barwę w określonej temperaturze,
zwykle ok. 100°C. Pomalowanie taką farbą zacisku lub kawałka blaszki umocowanej do
zacisku umożliwia szybką i bezbłędną ocenę stanu zacisku. Do oględzin napowietrznych linii
energetycznych i sieci trakcyjnej coraz częściej są wykorzystywane śmigłowce.

Znacznie trudniejsze do zlokalizowania są uszkodzenia kabli ułożonych w ziemi.

Do niedawna jedyną skuteczną metodą było odkopywanie i rozbieranie muf i badanie stanu
izolacji poszczególnych odcinków, odcinek o złym stanie izolacji był odkopywany
i sprawdzany wzrokowo. Niewielką pomocą dającą zresztą wyniki tylko dla kabli
teletechnicznych i sterowniczych, były pomiary rezystancji lub pojemności żył kabla. Obecnie
stosowane metody, na przykład metody badania odbić fali elektromagnetycznej lub metoda
osłuchiwania umożliwiają lokalizację uszkodzenia kabla z dokładnością do części metra oraz
określenie rodzaju uszkodzenia.

Uszkodzenia w obiektach zasilania (podstacjach, kabinach sekcyjnych, stacjach

odłącznikowych) zwykle nie powodują bezwzględnej konieczności natychmiastowej naprawy,
gdyż nawet w przypadku wyeliminowania z pracy całego obiektu można zastosować zasilanie
rezerwowe z sąsiednich podstacji, ręczne sterowanie odłączników itp. Natomiast uszkodzenia
sieci jezdnej, nawet pozornie drobne urwanie wieszaka lub pęknięcie uchwytu drutu jezdnego
muszą być usuwane natychmiast, gdyż mogą powodować duże zakłócenia w ruchu.

Najczęściej uszkodzenia sieci mają przyczyny mechaniczne (np. spowodowane

uszkodzonym odbierakiem na pojeździe, wykolejeniem taboru na konstrukcje wsporcze).
Częstymi przyczynami są pęknięcia spowodowane ukrytą wadą lub osłabieniem elementu na
skutek zużycia oraz uszkodzenia. Do napraw sieci trakcyjnej przystępuje się więc natychmiast,
wykorzystując brygady tzw. pogotowia sieciowego. Zależnie od zakresu uszkodzenia może
ono być usunięte całkowicie przez brygadę posługującą się nawet lekkim pojazdem lub
drabinami, może też wymagać wielogodzinnego zamknięcia toru. Najgroźniejsze są
uszkodzenia konstrukcji wsporczych, ma przykład w wyniku wykolejenia lub najechania na nie
taboru. Zarówno konstrukcja jak i przewody opadłe na tor bardzo często uniemożliwiają wjazd
pojazdów roboczych i pierwszą czynnością staje się usunięcie przeszkody. Uszkodzone
konstrukcje wsporcze odbudowuje się w sposób prowizoryczny, z wykorzystaniem istniejącej
konstrukcji lub nawet wagonu montażowego.

Nową konstrukcję ustawia się po zorganizowaniu pracy. Do naprawy fundamentów

i wykonania nowych używa się cementu specjalnych marek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Oddział sieci
Do zadań oddziału sieci oprócz wykonywania niezbędnych prac konserwujących

i remontowych należy również wykonywanie robót inwestycyjnych i modernizacyjnych
(w ograniczonym zakresie), niezbędnych do usprawnienia ruchu pociągów lub do polepszenia
pracy urządzeń.

Na czele oddziału stoi naczelnik. Kieruje on oddziałem przy pomocy zastępcy oraz

kierowników komórek funkcjonalnych. Zadaniem komórek funkcjonalnych, działających przy
naczelniku, jest opracowywanie zagadnień związanych z działalnością oddziału. W skład
personelu oddziału wchodzą poza tym kontrolerzy, instruktorzy i dyspozytorzy.

Zadania oddziału wykonują bezpośrednio w terenie liniowe komórki wykonawcze zwane

odcinkami. Są one jednostkami wydzielonymi technologicznie i administracyjnie. W zależności
od zadań, które spełnia odcinek, rozróżnia się odcinki podstacji, odcinki sieci, odcinki
sterowania zdalnego i odcinki warsztatowe.

Działalność oddziału jest ograniczona do ściśle określonego terenu. Oddział swym

zasięgiem obejmuje 200–400 kilometrów zelektryfikowanych linii kolejowych.

Do zadań odcinków sieciowych należy:

−

obsługa i utrzymanie sieci trakcyjnej oraz sieci zasilającej,

−

wykonywanie robót inwestycyjnych i modernizacyjnych, niezbędnych do usprawnienia
ruchu pociągów,

−

nadzorowanie robót wykonywanych przez obcych wykonawców przy eksploatowanych
urządzeniach lub w ich pobliżu.

Odcinki sieci dzielą się na dwie klasy w zależności od ilości urządzeń przydzielonych do

obsługi i utrzymania. Odcinki, które utrzymują ponad 150 torokilometrów sieci trakcyjnej,
zaliczane są do I klasy, natomiast odcinki obejmujące od 100 do 150 torokilometrów sieci
zaliczane są do II klasy. Przydzielone do utrzymania linie zasilające przeliczane są przy
klasyfikacji odcinków w stosunku 3 km linii zasilających za 1 torokilometr sieci trakcyjnej.

Odcinkiem kieruje zawiadowca. Do ważniejszych zadań zawiadowcy należy:

−

zgłaszanie oddziałowi potrzeb w zakresie robót i opracowywanie planów zadań odcinka,

−

organizacja i kierownictwo wykonywanych zadań,

−

podział zadań pomiędzy brygady robocze,

−

udzielanie instrukcji podległym pracownikom,

−

kontrolowanie pracy podległego personelu,

−

kontrolowanie stanu powierzonych urządzeń,

−

zapobieganie powstawaniu uszkodzeń w urządzeniach,

−

prowadzenie gospodarki materiałowej,

−

współpraca z organami inwestycyjnymi w zakresie nadzoru nad robotami inwestycyjnymi
przy budowie sieci trakcyjnej i zasilającej, wykonywanymi na terenie odcinka przez obce
przedsiębiorstwa,

−

inicjowanie usprawnień technicznych i organizacji pracy,

−

troska o zapewnienie bezpieczeństwa i higieny pracy.

Zawiadowca kieruje odcinkiem przy pomocy zastępcy. Do pomocy w pracy

administracyjnej przydzielony jest zawiadowcy pracownik umysłowy, do którego należy
prowadzenie ewidencji pracowników odcinka, załatwianie spraw personalnych, obsługa
gospodarcza pracowników, prowadzenie dokumentacji pracy, płacy, zużycia materiałów itp.

Zadania odcinka realizowane są przez brygady robocze
Każdy odcinek ma co najmniej trzy brygady robocze do utrzymania sieci jezdnej

i zasilającej, brygadę od utrzymania sieci powrotnej oraz brygadę warsztatową. Ponieważ do
zadań brygad utrzymania sieci jezdnej i zasilającej należy nie tylko wykonywanie robót

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

konserwacyjnych, lecz i usuwanie uszkodzeń, dlatego też praca ich odbywa się zwykle
w turnusie, to znaczy obejmują one służbę jedna po drugiej. W ten sposób zachowana jest
ciągłość pracy odcinka przez całą dobę i może on w każdej chwili przystąpić do wykonywania
koniecznych prac.

Brygada składa się z brygadzisty i normowanej liczby monterów. Liczba ludzi w brygadzie

utrzymania sieci jezdnej i zasilającej zależy od planowych zadań brygady i wynosi zwykle od 6
do 10 pracowników. Brygada utrzymania sieci powrotnej oraz brygada warsztatowa pracuje
na jedną zmianę w ciągu dnia. Brygada utrzymania sieci powrotnej składa się ze spawacza oraz
z czterech pracowników do transportu sprzętu i materiałów spawalniczych. Brygada
warsztatowa składa się z 3 lub 4 rzemieślników. Zadaniem tej brygady jest wykonywanie
wszystkich prac ślusarskich, kowalskich i stolarskich.

Przy wyżej opisanej strukturze organizacyjnej liczebność załogi przeciętnego odcinka

wynosi średnio 35 pracowników.

Opisana struktura organizacji odcinka jest strukturą ramową. W pewnych przypadkach

struktura odcinka może być odmienna. Odmienność ta charakteryzuje się pracą w czasie
trwania jednej zmiany. Praca w innych okresach doby oparta jest o system doraźnego
organizowania brygad roboczych. Zapewniają to dyżury domowe pracowników. W przypadku
koniecznym, co ma miejsce przede wszystkim w razie zaistnienia awarii, pracownicy
ci stawiają się do pracy na wezwanie pracownika pełniącego dyżur w siedzibie odcinka.
Ponieważ skompletowanie brygady roboczej musi nastąpić w krótkim czasie (nie dłuższym od
30 min), opisana organizacja może być stosowana tylko wówczas, gdy większość
pracowników mieszka w pobliżu odcinka. W tym przypadku liczebność załogi odcinka jest
niższa niż przy strukturze organizacji pracy w turnusie.

Każdy odcinek ma własne gospodarstwo oraz wyposażenie techniczne. Gospodarstwo

odcinka składa się z wydzielonego terenu, na którym są urządzenia kolejowe, takie jak: własna
bocznica i rampa ładunkowa, budynek służbowo – mieszkalny oraz wolno stojące magazyny z
materiałami pędnymi i z gazami technicznymi. Typowy budynek odcinka jest budowlą
dwukondygnacyjną. Parter budynku obejmuje pomieszczenia administracyjne, pomieszczenie
dla załogi, magazyn, warsztat, kuźnię, pomieszczenia sanitarne oraz garaże dla samochodów i
spalinowych wagonów rewizyjnych. Na piętrze znajdują się mieszkania dla pracowników,
którzy muszą być stale obecni w rejonie odcinka.

Lokalizacja siedziby odcinka musi zapewniać szybką i dogodną możliwość wyjazdu

zarówno pojazdów szynowych, jak i drogowych na wszystkie kierunki linii, których sieć
trakcyjna przydzielona jest danemu odcinkowi. Dlatego też siedziby odcinków znajdują się
najczęściej na stacjach położonych w środku obsługiwanego obszaru. Podstawowym sprzętem
wyposażenia odcinka są:

−

pociąg montażowy zwany sieciowym,

−

silnikowy wagon rewizyjny,

−

samochód,

−

drezyna silnikowa,

−

drabiny służące do wykonywania prac przy sieci jezdnej.

Pociąg sieciowy nie różni się budową i wyposażeniem od pociągu montażowego,

używanego do budowy sieci. Pociąg sieciowy stosowany jest do przeprowadzania rewizji sieci,
do robót inwestycyjnych wykonywanych przez odcinek oraz do usuwania poważnych
uszkodzeń trakcji. Silnikowy wagon rewizyjny służy do wykonywania przeglądów sieci
i przeprowadzania mniejszych prac remontowych. Wagon rewizyjny wyposażony jest
w pantograf sterowany pneumatycznie służący do badania współpracy odbieraka z siecią.
Sprawdzanie tej współpracy jest umożliwione dzięki wieżyczce obserwacyjnej, wyniesionej

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ponad pomost roboczy. Wagon ten dostosowany jest do wykonywania prac pod napięciem,
dlatego też jego pomost roboczy jest odizolowany od pudła za pomocą izolatorów
ceramicznych.

Wewnątrz wagonu zainstalowany jest pomocniczy silnik spalinowy napędzający prądnicę,

która wytwarza energię elektryczną do zasilania projektorów oświetlających w nocy pomost
roboczy. Silnik ten jednocześnie służy do napędu sprężarki zasilającej narzędzia pneumatyczne,
takie jak młot, wiertarka i szlifierka.

Samochód służy do szybkiego przerzutu brygady roboczej do miejsca uszkodzenia sieci.

Jest on wyposażony w zestaw narzędzi, drobny osprzęt sieciowy oraz przystawne drabiny
składane. Możliwości wykorzystywania samochodu do likwidacji uszkodzeń sieci w dużym
stopniu są uzależnione od stanu i liczby dróg kołowych na obszarze działania odcinka.

Bardziej przydatny do tego celu jest samochód o specjalnej konstrukcji, który może

poruszać się zarówno po drogach kołowych, jak i po torach kolejowych. Po drogach bitych
samochód ten może się poruszać z szybkością 70 km/h, a po torach kolejowych z szybkością
40 km/h. Wjazd na tor kolejowy i zjazd z toru na drogę może odbywać się na każdym
jednopoziomowym skrzyżowaniu drogi kołowej z torem kolejowym.

W celu umożliwienia jazdy po szynach toru kolejowego samochód wyposażony jest w dwa

zestawy dodatkowych kół prowadzących. Na skrzyni samochodu zamontowany jest pomost
roboczy, hydraulicznie podnoszony do góry. Pojazd drogowo-szynowy oddaje wielkie usługi
wówczas, gdy uszkodzenie sieci spowodowało unieruchomienie (zatrzymanie) pociągów na
szlaku.

Drezyna silnikowa służy do transportu materiałów i sprzętu do miejsca wykonywania

robót. Głównie wykorzystywana jest ona do transportu sprzętu i materiałów spawalniczych
przy robotach związanych z utrzymaniem trakcyjnej sieci powrotnej.

Do wykonywania robót konserwacyjnych przy sieci metodą pracy pod napięciem służą

drabiny izolujące. Drabina wykonana jest z drewna nasyconego olejem transformatorowym
w celu zwiększenia wytrzymałości dielektrycznej. Drabina zamontowana jest na lekkim wózku
szynowym w celu ułatwienia jej przemieszczania wzdłuż toru w miarę postępu prac. Na
wierzchołku drabiny znajduje się niewielki pomost roboczy. Pomost ogrodzony jest barierą
ochronną. Do bariery ochronnej przyłączone są dwa łączniki bocznikujące, wykonane z
drobnożyłowej linki miedzianej o przekroju 50 mm

, które służą do elektrycznego połączenia

pomostu roboczego z siecią jezdną, co jest nieodzownym warunkiem bezpiecznego
wykonywania robót pod napięciem.

Ciężar drabiny nie przekracza 150 kg. Dzięki temu może być ona szybko zdjęta z toru dla

przepuszczenia pociągu. Wysokość drabiny wynosi 4500 mm, licząc od powierzchni tocznej
szyn jezdnych do powierzchni pomostu roboczego. Wysokość bariery ochronnej 900 mm.

Pod względem elektrycznym drabina podzielona jest na trzy części. Część górna drabiny

obejmująca pomost roboczy wraz z barierą ochronną oraz wierzchołek drabiny na długości 600
mm, licząc od pomostu roboczego – stanowi tzw. „pas napięciowy". W pasie tym znajdują się
okucia metalowe łączące wierzchołek drabiny z pomostem. Podczas wykonywania prac przy
sieci pas napięciowy znajduje się pod jej potencjałem. Wózek, na którym zmontowana jest
drabina, oraz drabina na długości 1000 mm, licząc od główki szyny, stanowi „pas uszyniony".
Ta część drabiny, w której znajdują się wszelkie części metalowe podwozia oraz okucia
łączące drabinę z podwoziem, ma potencjał szyn toru kolejowego. Część drabiny pomiędzy
pasem napięciowym a uszynieniem stanowi pas izolacji. W pasie tym nie mogą znajdować się
żadne okucia metalowe, które pogarszałyby izolację.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Dla wyraźnego zaznaczenia poszczególnych części drabiny, części metalowe w pasie

napięciowym pomalowane są lakierem koloru czerwonego, a części metalowe w pasie
uszynionym lakierem czarnym. Pas izolacji ma naturalny kolor drewna nasyconego olejem.

W celu uniknięcia konieczności transportu drabin z siedziby odcinka do miejsca pracy

każdy odcinek powinien dysponować większą ich liczbą. Drabiny powinny być rozmieszczone
w wybranych punktach obszaru obsługiwanego przez dany odcinek. Brygada robocza
posługuje się drabiną z odcinka znajdującego się najbliżej miejsca zamierzonej pracy.

Oprócz normalnych narzędzi ślusarskich odcinek wyposażony jest jeszcze w:

−

naprężacze łańcuchowe lub linowe,

−

różnego rodzaju wielokrążki,

−

śruby rzymskie montażowe oraz inny sprzęt montażowy jak: haki, uchwyty, rolki itd.,

−

liny montażowe,

−

nożyce do cięcia przewodów,

−

cęgi do zaciskania złączek wieszakowych,

−

przyrządy ułatwiające wymianę różnego rodzaju osprzętu sieciowego,

−

sprzęt spawalniczy.

Rys. 18. Zlecenie na pracę dla kierownika grupy roboczej [12, s. 240]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 19. Zlecenie na pracę dla dyspozytora sieci i zasilania [12, s. 241]

Przyrządami pomiarowymi i specjalnymi, w które wyposażony jest odcinek są induktory,

mostek do pomiaru rezystancji połączeń elektrycznych, dynamometry, mierniki do pomiaru
zużycia przewodów jezdnych, śruby mikrometryczne i lornetki polowe. Odcinek wyposażony
jest również w odpowiedni sprzęt bezpieczeństwa pracy jak: pasy ochronne, hełmy, rękawice
i półbuty dielektryczne oraz uszyniacze i uziemiacze ochronne.

Oprócz narzędzi, sprzętu i urządzeń już opisanych odcinek ma niezbędny zapas materiałów

oraz części do sieci trakcyjnej i linii zasilających. Zapas ten podzielony jest na zapas
eksploatacyjny i zapas awaryjny. Zapas eksploatacyjny służy do zabezpieczenia normalnego
bieżącego utrzymania (konserwacji) urządzeń. Zapas awaryjny zabezpiecza sprawne i szybkie
usuwanie uszkodzeń. Asortyment i wielkość zapasu awaryjnego ustalone są normatywem.
Materiały i części zapasu awaryjnego nie mogą być używane do innych celów niż do usuwania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

skutków powstających uszkodzeń. W miarę zmniejszania się zapasu awaryjnego jest on
uzupełniany w trybie ustalonym wytycznymi gospodarowania materiałami zapasu awaryjnego.

Organizacja utrzymania oraz obsługi urządzeń sieci i zasilania trakcji elektrycznej zależy w

dużej mierze od sprawnej łączności, głównie pomiędzy dyspozytorem sieci i zasilania
a brygadami roboczymi, która realizowana jest odpowiednimi rozkazami wydawanymi przez
dysponujących za pomocą urządzeń radiowych.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy, roboty przy konserwacji i naprawach sieci

trakcyjnej mogą być wykonywane dwiema metodami, a mianowicie „pod napięciem" przy
wyłączonym napięciu". Przy czynnościach wykonywanych „pod napięciem" pracownicy
dotykają się do części sieci jezdnej, które są pod potencjałem elektrycznym w stosunku do
ziemi i otaczających przedmiotów uziemionych lub połączonych metalicznie z szynami toru
kolejowego.

Praca „przy wyłączonym napięciu" ma miejsce wtedy, jeśli na czas jej wykonywania sieć

jezdna została wyłączona spod napięcia i uszyniona (połączona metalicznie z szynami toru
kolejowego). O zastosowaniu jednej lub drugiej metody pracy decydują:

−

charakter i zakres robót,

−

organizacja prac,

−

kwalifikacje personelu.

−

rodzaj sprzętu.

„Pod napięciem" pracować wolno tylko wtedy, gdy nie wymaga to zbliżania się na

odległość mniejszą niż 0,8 metra do części uszynionych lub uziemionych, a pomiędzy
częściami, przy których wykonywana ma być praca, wykluczona jest możliwość powstania
różnicy potencjałów. Ponadto „pod napięciem" pracować mogą tylko osoby posiadające
uprawnienia i dysponujące sprzętem do tego celu specjalnie przeznaczonym.

„Pod napięciem" wolno wykonywać następujące prace:

−

sprawdzanie stanu przewodów jezdnych, lin nośnych zawieszania podłużnego, uchwytów i
zacisków zamocowanych na przewodach jezdnych i linach nośnych, uchwytów
przelotowych lin nośnych w sieciach skompensowanych, uchwytów odległościowych
przewodów jezdnych, ramion odciągowych i ich uchwytów, wieszaków przewodów
jezdnych, wieszaków wysięgników pomocniczych,

−

mierzenie odsuwu przewodów jezdnych, stopnia ich zużycia i rezystancji elektrycznej
zacisków oraz końcówek połączeń elektrycznych zamocowanych bezpośrednio na
przewodach jezdnych i linach nośnych,

−

regulowanie odsuwu przewodów jezdnych i położenia wieszaków tych przewodów,

−

wymienianie wieszaków przewodów jezdnych, wieszaków wysięgników pomocniczych
w sieciach skompensowanych, linek zabezpieczenia przeciwwiatrowego oraz uchwytów
odległościowych przewodów jezdnych.

Wszystkie inne prace wymagają wyłączenia napięcia z sieci jezdnej na czas robót, jeśli

obowiązujące przepisy bezpieczeństwa pracy nie postanawiają inaczej

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Jakie są najczęstsze przyczyny uszkodzeń sieci trakcyjnej?
2. W jaki sposób walczy się z oblodzeniem przewodów trakcyjnych?
3. Jakie prace są wykonywane podczas rewizji sieci trakcyjnej?
4. Na jakie parametry sieci trakcyjnej zwraca się szczególną uwagę podczas przeglądów

sieci?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. W jaki sposób lokalizuje się uszkodzenia kabli zasilających?
6. Jakie zadania wypełniają brygady: utrzymania sieci jezdnej, sieci powrotnej i warsztatowa?
7. W jaki podstawowy sprzęt wyposażony jest odcinek sieciowy?
8. W jakich warunkach można pracować przy sieci pod napięciem?

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Podczas praktyk w brygadzie utrzymania sieci obserwuj i notuj zakresy i terminy

wykonywania zabiegów konserwacyjnych i przeglądów prowadzonych na sieci trakcyjnej.
Oceń je krytycznie i zaproponuj kryteria według cyklów dynamicznych.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z przepisami mówiącymi o przeprowadzaniu i terminach prac

konserwacyjnych i dozorujących,

2) sporządzić notatki dotyczące przeprowadzanych prac konserwacyjnych, przeglądów,
3) zgromadzić informacje o podobnych pracach wykonywanych wcześniej i o planowanych

kolejnych takich pracach,

4) zgromadzić dane porównaj z wytycznymi zgromadzonymi w przepisach, w przypadku

rozbieżności dokonaj analizy pod względem zakłóceń mogących wystąpić w pracy sieci
trakcyjnej w skutek tych rozbieżności.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

przepisy i instrukcje,

−

przybory do pisania, zeszyt.

Ćwiczenie 2

Przeprowadź badania diagnozujące stan zacisków sieci trakcyjnej za pomocą urządzenia

do zdalnego pomiaru temperatury z wykorzystaniem promieniowania podczerwonego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zapoznać się z przepisami mówiącymi o przeprowadzaniu i terminach prac

konserwacyjnych i dozorujących,

2) zapoznać się z instrukcją urządzenia do zdalnego pomiaru temperatury,
3) zanotować wskazania urządzenia dla kolejnych badanych zacisków,
4) porównać zgromadzone dane z wytycznymi zgromadzonymi w przepisach, w przypadku

rozbieżności dokonaj analizy pod względem zakłóceń mogących wystąpić w pracy sieci
trakcyjnej w skutek tych rozbieżności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

sieć trakcyjna (dworzec w mieście),

−

urządzenie do zdalnego pomiaru temperatury,

−

przepisy i instrukcje,

−

przybory do pisania, zeszyt.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wykonać montaż, naprawy, konserwacje i regulacje sieci trakcyjnej?



2) dokonać oceny stanu urządzeń sieci trakcyjnej na podstawie

pomiarów, regulacji lub przeglądów?



3) opracować

dokumentację

technologiczną

harmonogramy

przeglądów?



4) opracować dokumentację napraw urządzeń zasilania?



5) zastosować środki ochrony przeciwporażeniowej?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Budowa sieci trakcyjnej

4.4.1. Materiał nauczania

Sieć trakcyjną buduje się na podstawie dokumentacji, którą stanowi projekt techniczno –

roboczy elektryfikacji torów w danym rejonie.

Projektowanie sieci trakcyjnej opiera się na „Wytycznych technicznego projektowania sieci

trakcyjnej kolejowej prądu stałego 3 kV – WP – Mt–18", zatwierdzonych Zarządzeniem
Ministra Komunikacji.

W czasie sporządzania projektu technicznego wykonywane są niezbędne pomiary

i oględziny w terenie, dla sprawdzenia na miejscu projektowanych rozwiązań, jak również
uzgodnienia opracowań związanych z innymi branżami oraz z zainteresowanymi służbami
kolejowymi.

Najważniejszą częścią każdego projektu jest szczegółowy plan, wykonany zazwyczaj

w skali 1:1000, na którym są naniesione przebiegi sieci, ścisła lokalizacja konstrukcji
wsporczych oraz wszystkie inne dane potrzebne do wybudowania sieci. Dane te naniesione są
na planie w postaci symboli graficznych i oznaczeń umownych. Symbole graficzne sieci
trakcyjnej podane są w tablicy.

Tabela 1. Symbole słupów stosowane w trakcji elektrycznej [materiały własne]

l.p

Symbol

Oznaczenie

l.p.

Symbol

Oznaczenie

Słup stalowy

przelotowy, krata

płaska

Słup stalowy

kotwowy, krata

płaska

Słup stalowy

przelotowy, krata

przestrzenna

Słup stalowy

kotwowy, krata

przestrzenna

Bramka przelotowa

jednoprzęsłowa na

słupach z kraty

płaskiej

Bramka

jednoprzęsłowa na

słupach z kraty

płaskiej z jednym

słupem kotwowym

Bramka

jednoprzęsłowa na

słupach z kraty

przestrzennej

Bramka

dwuprzęsłowa na

słupach z kraty

przestrzennej

Zawieszenie

poprzeczne

Wysięg na słupie do

zawieszenia sieci

jezdnej

Odciąg sieciowy

Sieć jezdna

Oznaczenia na planach elementów trakcji elektrycznej [materiały własne]

l.p.

Symbol

Oznaczenie

l.p.

Symbol

Oznaczenie

Odłącznik sekcyjny

odłącznik

sekcyjny ze

stykiem

uszyniającym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odłącznik

z napędem

ręcznym

przewidziany do

motoryzacji,

np. odłącznik

numer 4

Odłącznik

z napędem

motorowym,

np. odłącznik

numer 2

Odłącznik

z napędem

ręcznym, np.

odłącznik

numer 1

Odgromnik

kondensatorowy

Przewód

wzmacniający

Uszynienie

grupowe

obwodem

podziemnym

Połączenie

elektryczne

przewodu

wzmacniającego

z siecią

Odgromnik

rożkowy

Łącznik

poprzeczny

międzytokowy

Łącznik

poprzeczny

międzytorowy

W sieciach tramwajowych oprócz słupów żelbetonowych opisanych w trakcji kolejowej

stosuje się bardzo często słupy stalowe o przekrojach: ośmiokątnym, okrągłym i dwuteowym.

Rys. 20. Słup trakcji tramwajowej

o przekroju ośmiokątnym.

Rys. 21. Słup trakcji tramwajowej

o przekroju okrągłym.

Rys. 22. Słup trakcji

tramwajowej o przekroju
dwuteowym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Symbole używane do oznaczania elementów do podziałów trakcji [materiały własne]

Wszystkie typowe lub normalnie stosowane części, podzespoły i zespoły sieci trakcyjnej

zestwione są w specjalnych albumach. Każda część, podzespół lub zespół części umieszczony
w albumie,

ma własne oznaczenie odróżniające go od innych. Oznaczenie składa się z liter

EST, ESN lub ES oraz numeru albumowego. Na planie podaje się wyłącznie oznaczenia
albumowe.

Symbol

Oznaczenie

l.p

Symbol

Oznaczenie

Rozpiętość przęsła,

np. 72 m

Numer kolejny

odcinka naprężenia

sieci, np. 2

Kotwienie sieci

skompensowanej

Kotwienie sieci

półskompensowanej

Kotwienie sieci

stałe

Izolowane przęsło

naprężenia

Przęsło naprężenia

zwarte

Przerwa powietrzna

Izolator sekcyjny

Liczba wieszaków

ślizgowych w

przęśle sieci

półskompensowanej

Punkt izolujący

Kotwienie

środkowe sieci

półskompensowanej

Kotwienie

środkowe sieci

skompensowanej

Indywidualne

uczynienie słupa

pojedyncze

Indywidualne

uszynienie słupa

podwójne

Uszynienie

grupowe obwodem

napowietrznym

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 23. Fragment planu projektu techniczno–roboczego sieci trakcyjnej [12, s. 177]

Ogólna charakterystyka robót budowy sieci trakcyjnej
Sieć trakcyjną buduje się w warunkach znacznie trudniejszych niż budowle podobnego

rodzaju. Elektryfikacji podlegają czynne linie kolejowe o dużym obciążeniu przewozowym.
Roboty elektryfikacyjne nie mogą zmniejszać przewozów i regularności biegu pociągów.
Ponieważ dla znacznej ilości prac związanych z budową sieci konieczne jest wstrzymywanie
ruchu pociągów na torach, nad którymi montuje się sieć, więc roboty mogą być prowadzone
tylko w godzinach o najmniejszym ruchu. Zasadnicze prace budowlane można wykonywać
przez 2 do 4 godzin w ciągu doby. Ograniczenie czasu wykonywania robót wymaga bardzo
sprawnej organizacji i mechanizacji najbardziej pracochłonnych prac.

Elektryfikacją kolei w Polsce zajmują się specjalne przedsiębiorstwa. Dysponują one

odpowiednim sprzętem i zapleczem technicznym, umożliwiającym budowę sieci trakcyjnej.

Proces budowy sieci trakcyjnej dzieli się na trzy oddzielne grupy robót, a mianowicie na:

−

roboty fundamentowe i ustawianie konstrukcji wsporczych,

−

roboty montażu sieci jezdnej,

−

roboty montażu uszynień i budowy sieci powrotnej.

Roboty fundamentowe i ustawianie konstrukcji wsporczych
Prace związane z wykonywaniem fundamentów składają się z następujących

podstawowych czynności:

−

wytyczanie miejsc usytuowania fundamentów,

−

kopanie dołów,

−

betonowanie lub ustawianie w wykopach fundamentów prefabrykowanych,

−

rozbieranie szalowań oraz porządkowanie terenu wokół wykonanych fundamentów.

Czas, w którym tory mogą być udostępnione do prowadzenia robót budowlanych, zależy

od gęstości ruchu, liczby torów równoległych, rodzaju urządzeń zabezpieczenia ruchu
pociągów itp. W przypadku wykonywania prac na jednym torze linii dwutorowej ruch
pociągów prowadzony jest w obu kierunkach po drugim torze. Na liniach jednotorowych
w czasie montowania sieci ruch pociągów musi być całkowicie wstrzymany. Zazwyczaj za
pomocą specjalnych koparek ustawionych na platformach kolejowych. Tam gdzie brak jest
technicznych możliwości użycia koparki lub gdy jest to nieopłacalne (np. mała liczba
wykopów), wykopy wykonywane są ręcznie za pomocą prostych narzędzi, takich jak łopaty
i oskardy. Do kruszenia podłoża w gruntach skalistych używa się zwykle narzędzi
pneumatycznych. W pewnych przypadkach, na terenach górskich, do drążenia dołów
fundamentowych używa się materiałów wybuchowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Przy wykonywaniu dołów fundamentowych ziemię z wykopów należy usuwać w taki

sposób, aby nie zanieczyszczać torów, a urobek gromadzić w miejscu nie utrudniającym pracy
urządzeniom kolejowym i nie powodującym zatrzymywania wód terenowych. W większości
przypadków, w miarę postępującego wykopywania ziemi, zachodzi konieczność
zabezpieczania wykopu przed obsuwaniem się ścian. Do ustawiania fundamentów
prefabrykowanych używa się specjalnych pociągów, które składają się z dźwigu
zmontowanego na wagonie oraz wagonów platform, służących do przewożenia
prefabrykatów. Fundamenty posadawia się w wykopach za pomocą dźwigu. Czas potrzebny na
ustawienie jednego fundamentu, wraz ze wszystkimi pracami przygotowawczymi
i zakończeniowymi wynosi przeciętnie od 4 do 5 minut.

Jeżeli fundament wykonuje się na miejscu, to mieszankę betonową przygotowuje się

ręcznie lub za pomocą betoniarki. Przy ręcznym przygotowywaniu betonu miesza się składniki
na pomoście drewnianym, ułożonym bezpośrednio przy dole fundamentowym. Jest to sposób
niewygodny, pracochłonny i powodujący stosunkowo duże straty materiału. Dlatego też
stosowany jest on tylko do wykonywania (w danym rejonie) niewielkiej liczby fundamentów,
tj. w tych przypadkach, w których używanie betoniarki jest nieopłacalne.

Po całkowitym stwardnieniu betonu lub po odpowiednim utwierdzeniu w gruncie

fundamentów prefabrykowanych przystępuje się do ustawiania i do montażu konstrukcji
wsporczych. Części dolne słupów stalowych, które zostają zabetonowane, powleka się
mleczkiem cementowym w celu ich lepszego związania z fundamentem. Słupy ustawić można
ręcznie lub za pomocą dźwigów. Ze względów bezpieczeństwa pracy nie wolno ustawiać
ręcznie słupów o ciężarze powyżej 500 kg. Również nie ustawia się ręcznie słupów
przykręcanych do fundamentu za pomocą śrub.

Słupy, które mają być ustawione ręcznie, rozwozi się uprzednio wzdłuż torów,

wyładowując je kolejno przy odpowiednich fundamentach. Po ułożeniu słupa na ziemi
równolegle do osi toru zakłada się drążki poślizgowe w otwór fundamentowy.

Ponieważ z chwilą obciążenia siecią słup podlega ugięciu wskutek swej sprężystości, przez

to większość słupów ustawia się z odchyłką. Odchyłka jest tak wyliczona, aby po zawieszeniu
sieci na słupie przyjął on położenie prawie pionowe. Odchyłkę od pionu ustala się w kierunku
od toru i liczy się ją przy wierzchołku słupa, a mianowicie:

−

słupy przelotowe i środkowe, posadowione na odcinkach prostych lub po zewnętrznej
stronie łuku i obciążone tylko z jednej strony, ustawia się z odchyłką 6 cm – dla słupów
żelbetowych ŻK i stalowych oraz z odchyłką 10 cm – dla słupów żelbetowych typu STŻ,

−

słupy żelbetowe STŻ, posadawiane wewnątrz łuku i obciążone tylko z jednej strony,
ustawia się z odchyłką 5 cm,

−

słupy kotwowe żelbetowe typu ŻK i stalowe, posadawiane na odcinkach prostych i na
łukach, ustawia się z odchyłką 3 cm.

Bramki mogą być budowane w postaci dwóch mocnych słupów trakcyjnych połączonych

belką poprzeczną. Bramki o większej rozpiętości są montowane z elementów
prefabrykowanych, bramki nietypowe są projektowane i wykonywane indywidualnie.

Maszty są wykonywane jako konstrukcje kratowe projektowane indywidualnie. Maszty

budowane w dużych stacjach, do zawieszania sieci nawet kilkudziesięciu torów osiągają
wysokość kilkudziesięciu metrów. Duże konstrukcje wsporcze są wykonywane z elementów
montowanych na miejscu budowy, łączonych dawniej nitami, obecnie spawane lub skręcane
śrubami. Są także podejmowane próby klejenia.

Konstrukcje wsporcze są zabezpieczane przed korozją za pomocą warstw ochronnych:

minii i farby, nawierzchniowej. Znacznie lepszym sposobem, ale droższym i trudniejszym do
wykonania jest cynkowanie na gorąco (przez zanurzenie w roztopionym cynku), najlepszy

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

sposób to stosowanie stali specjalnych, odpornych na korozję, na przykład stali Patinax.
Konstrukcje wsporcze są osadzane w fundamentach. Fundament jest bryłą betonową
wykonaną metodą mokrą, czyli przez wlewanie betonu do formy umieszczonej w ziemi.
Ze względu na przyśpieszenie prac coraz częściej są stosowane fundamenty prefabrykowane,
wykonywane w postaci bloków ustawianych w wykopach. Wysokość ustawienia fundamentu
musi być ściśle określona, przy czym wysokość tę mierzy się od tzw. teoretycznego poziomu
ziemi. Jest to poziom 740 mm poniżej powierzchni główki szyny mierzony w torze nowym.
Poziom główki szyny ulega niewielkim zmianom na przykład w wyniku wymiany szyn lub
podkładów, regulacji toru, a teoretyczny poziom ziemi pozostaje niezmieniony.

Konstrukcja wsporcza jest ustawiana w otworze fundamentu, klinowana w odpowiednim

położeniu i zalewana betonem. Po osadzeniu konstrukcji wsporczej na fundamencie wykonuje
się tzw. główkę, zabezpieczającą przed korozją część słupa tuż nad fundamentem, najbardziej
narażoną na niekorzystne warunki atmosferyczne. Nieraz konstrukcje wsporcze są mocowane
do fundamentów za pomocą śrub. Śruby stosuje się przy dużych konstrukcjach (wieżach,
bramkach) oraz na terenach objętych szkodami górniczymi.

Do niektórych konstrukcji wsporczych (np. słupów kotwowych) wykonuje się fundamenty

o innych kształtach, na przykład w postaci dwóch bloków, nieraz połączonych ławą
fundamentową. Niektóre fundamenty są wzmacniane stalowym zbrojeniem.

Rys. 24. Słupy trakcyjne i ich przekroje: a – stalowe ceownikowe (z wężownicą i nakładkami), b – stalowy

dwuteownikowy, c – betonowe (z betonu zbrojonego i rurowy), d – stalowe rurowe [2, s. 38]

Rys. 25. Bramki [2, s. 38]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Fundamenty: a – blokowy, b – prefabrykowany, c – linia teoretycznego poziomu ziemi, d – fundament

słupa kotwowego [2, s. 39]

Rys. 27. Etapy budowy sieci trakcyjnej: a – wiercenie otworów w gruncie, b – betonowanie fundamentów,

c – ustawianie słupów, d – sposób równoważenia obciążeń konstrukcji wsporczej, e – montaż
osprzętu, f – wywieszenie lin nośnych, (z boku, sposób usztywnienia ukośnika), g – wywieszanie
drutów jezdnych, h – naprężenie przewodów, i – montaż wieszaków i uchwytów [2, s. 230]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Montaż sieci
Prawie wszystkie prace w zakresie montażu sieci wykonywane są za pomocą

montażowych pociągów sieciowych (rys. 28). Typowy pociąg montażowy składa się z 4
wagonów krytych (z pomostami roboczymi), z wagonu zaopatrzonego w pantograf
pomiarowy oraz z platform do przewożenia przewodów. Powierzchnia pomostów roboczych
znajduje się na wysokości 4000 mm ponad główką szyny, co pozwala na wykonywanie z
poziomu pomostu wszystkich prac przy przewodach jezdnych i ich osprzęcie. Prace przy linie
nośnej wykonuje się z drabinek rozstawnych ustawianych na pomoście roboczym, a dostęp do
słupów uzyskuje się za pomocą wysuwanych pomostów bocznych. Pomosty robocze
poszczególnych wagonów połączone są w całość przejściami między wagonami.

W celu zabezpieczenia ludzi pracujących na pomostach przed spadnięciem z wagonu

wyposaża się wszystkie pomosty w składane bariery ochronne. Przejście międzywagonowe
zabezpiecza się łańcuchami. Również za pomocą łańcuchów, rozpiętych między barierami,
zabezpiecza się czoła pomostów skrajnych wagonów. Połączenie wnętrza wagonu z pomostem
zapewniają włazy przykryte klapami. Bardzo często przymocowane są (na stałe) do
zewnętrznych ścian wagonów drabinki, którymi można dostać się bezpośrednio z ziemi na
pomost roboczy. Na pomoście wagonu, z którym połączone są platformy z przewodami,
zmontowany jest kozioł z rolką, służącą do prowadzenia przewodów w czasie ich
rozwieszania.

Rys. 28. Pociąg montażowy 1, 2 – wagony platformy z bębnami, 3, 4, 5, 6 – kryte wagony z pomostami

roboczymi, 7 – wagon z pantografem pomiarowym [12, s. 190]

Montaż z użyciem pociągów rozpoczyna się od montażu wysięgów. Wysięgi montuje się

zwykle z użyciem pociągów przebiega sprawniej i szybciej, dlatego też metoda ta jest zwykle
stosowana. Wysięgi kompletuje się przed przystąpieniem do ich umocowania na konstrukcjach
wsporczych. Kompletowanie wysięgu sieci skompensowanej polega na połączeniu ukośnika z
odciągiem wysięgu i izolatorem ukośnika wysięgu. Poza tym montuje się na ukośniku jarzmo
wieszaka oraz uchwyt wysięgu pomocniczego (tylko w przypadku sieci z liną nośną stalową).

Do wysięgu sieci półskompensowanej przykręca się wieszak izolatora liny nośnej.

Umocowanie wysięgów na konstrukcjach wsporczych jest poprzedzone uzbrojeniem
konstrukcji w osprzęt, służący do połączenia wysięgów z tymi konstrukcjami. Do konstrukcji,
na których umocowane będą wysięgi sieci skompensowanej, przykręca się jarzma odciągów
wraz z izolatorami odciągowymi oraz wsporniki ukośników wysięgu. Dla sieci
półskompensowanej przykręca się do słupów uchwyty wysięgów pomocniczych. Elementy te
mocują pracownicy (bezpośrednio na słupach) w miejscach uprzednio ustalonych (zależnie od
wysokości zawieszenia sieci i jej wysokości konstrukcyjnej).

Po uzbrojeniu konstrukcji przystępuje się do umocowania wysięgów. W razie użycia

pociągu montażowego wysięgi podaje się na słupy wprost z pomostu roboczego. Pracownik
znajdujący się na słupie łączy odciąg wysięgu z izolatorem odciągu, a izolator ukośnika ze
wspornikiem ukośnika lub, w przypadku wysięgu stałego sieci półskompensowanej, przykręca
go do konstrukcji wsporczej za pomocą śrub hakowych.

Przy montażu wysięgów bez użycia pociągu montażowego wciąga się je na słupy blokiem

przymocowanym do specjalnego wysięgnika montażowego, który na ten czas jest przykręcony

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

do wierzchołka słupa. Dwóch pracowników wciąga na słup (stojąc przy jego podstawie)
wysięg przywiązany w środku ciężkości do linki przerzuconej przez blok. Trzeci pracownik
(znajdujący się na słupie) łączy wysięg ze słupem.

Wysięgi sieci skompensowanej unieruchamia się do czasu zawieszenia przewodów

w położeniu prostopadłym do osi toru.

Zawieszenia poprzeczne mogą być montowane dwoma sposobami. Pierwszy z nich polega

na rozwieszaniu i montażu zawieszeń za pomocą drabin i pociągów. Sposób ten jednak
wymaga wstrzymania ruchu na wszystkich torach, nad którymi w danym momencie montuje
się zawieszenie. Dlatego też sposobem tym można pracować wyłącznie przy montażu
zawieszeń o nieznacznej rozpiętości, tzn. obejmujących niewielką liczbę torów.

W drugim sposobie, przed przystąpieniem do właściwego montażu, rozwiesza się

pomiędzy wieżami liny stalowe, na których umocowuje się specjalną platformę montażową.
Platforma ta może być przesuwana wzdłuż lin (zawieszona jest na rolkach bieżnych) za
pomocą dwóch lin konopnych, ciągniętych przez robotników znajdujących się u podnóża wież.
Ruchy pionowe (w górę i w dół) może wykonywać platforma dzięki wielokrążkowi, za
pośrednictwem którego umocowana jest do rolek bieżnych.

Przy tego rodzaju rozwiązaniu monter pracujący na platformie może nie tylko przeciągać

liny nośne i ustalające zawieszenia poprzecznego bez konieczności wstrzymywania ruchu
pociągów, lecz ma praktycznie dostęp do wszystkich miejsc w płaszczyźnie pionowej
montowanego zawieszenia, co w dużym stopniu ułatwia i przyspiesza montaż. Przewody
rozwiesza się zasadniczo z użyciem pociągów montażowych i tylko w wyjątkowych
przypadkach robi się to bez pociągu, tzn. z drabin ustawionych na ziemi.

Istnieją dwie metody rozwieszania przewodów. Pierwsza polega na umocowaniu

przewodu do początkowego słupa kotwowego i rozwijaniu go w kierunku słupa kotwowego
przeciwległego końca odcinka naprężania (rys. 29). Przy drugiej metodzie wydziela się ze
składu pociągu platformę z bębnami, ustawia się ją przy słupie kotwowym początkowym,
a przewody rozwiesza się wzdłuż toru, ciągnąc ich końce pociągiem (rys. 30). Normalnie
przewody rozwiesza się metodą pierwszą. Metodę drugą stosuje się wówczas, gdy zachodzi
konieczność krzyżowania wywieszanych przewodów z przewodami sieci już istniejących.

Rys. 29. Metoda zawieszania przewodów przy zastosowaniu poruszającej się platformy z bębnem [12, s. 195]

Rys. 30. Metoda zawieszania przewodów przy zastosowaniu nieruchomej platformy z bębnem [12, s. 195]

Wywieszanie przewodów rozpoczyna się zawsze od wywieszenia liny nośnej. Na końcu

liny nawiniętej na bęben zakłada się uchwyt montażowy. Przy metodzie uchwyt montażowy
łączy się za pomocą uchwytu D ze śrubą montażową, przymocowaną liną montażową do
wierzchołka słupa kotwowego. Przy metodzie linę wyciąga się wzdłuż pomostów wagonów
roboczych i mocuje się ją zaciskiem do pomostu pierwszego wagonu za lokomotywą.

Po wykonaniu opisanych czynności uruchamia się pociąg, który jedzie w kierunku

przeciwległego słupa kotwowego. Pociąg porusza się z szybkością około 5 km/h. W czasie

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ruchu pociągu rozwija się z bębna lina, przy czym obroty bębna tak reguluje się za pomocą
hamulca szczękowego, aby nie tworzyły się zbyt duże jej zwisy. W każdym punkcie
zawieszenia linę zabezpiecza się przed wypadnięciem z rolki, za pomocą przetyczki
przewleczonej przez otwory w uchwycie rolki.

Po rozwieszeniu liny nośnej przystępuje się do zawieszenia przewodów jezdnych. Przy

zawieszaniu tych przewodów postępuje się w sposób podobny, jak przy rozwieszaniu liny
nośnej. Przewody kotwi się prowizorycznie do słupów kotwowych poniżej punktu zakotwienia
liny nośnej i w odległości zbliżonej do wysokości konstrukcji sieci. Przewody rozwija się bez
zatrzymywania pociągu, który jedzie z szybkością równą około 5 km/h. Przewody zawiesza się
do liny nośnej w odstępach około 10 m za pomocą wieszaków montażowych, wykonanych z
drutu stalowego o średnicy 5 mm.

W sieci z dwoma przewodami jezdnymi stosuje się jednoczesne zawieszanie obu

przewodów rozwijając je z dwóch oddzielnych bębnów. Przewód jezdny sieci
półskompensowanej naciąga się wstępnie z siłą równą około 800 kg, a przewody sieci
skompensowanej z siłą około 400 kg.

Następną fazą jest montaż zakotwień krańcowych. Przed przystąpieniem do wykonywania

kotwień uzbraja się słupy kotwowe w konstrukcje do kotwienia przewodów. W odcinkach
naprężanych jednostronnie wykonuje się w pierwszej kolejności kotwienie stałe. Śruby
rzymskie kotwień montuje się w stanie całkowicie rozkręconym. Po zmontowaniu kotwienia
stałego demontuje się cały osprzęt, za pomocą którego przewody były zakotwione
prowizorycznie.

Kotwienie krańcowe ciężarowe sieci skompensowanej montuje się w sposób następujący.

Najpierw, w celu uniknięcia różnicy wysokości zawieszenia ciężarów naprężających
w stosunku do wysokości określonej dla danej temperatury, doprowadza się naciąg
przewodów do wielkości naciągu zastosowanego dla danego rozwiązania sieci. W tym celu
między zacisk montażowy (umocowany na linie nośnej) a słup wpina się naprężacz łańcuchowy
z dynamometrem, po czym zwiększa się stopniowo naciąg liny do chwili, w której dynamometr
wskaże żądaną wielkość. W dalszej fazie montażu zakłada się na końce przewodów uchwyty
końcowe.

Montaż uszynień
Przy montażu uszynień indywidualnych wykonuje się (w pierwszej kolejności) rowki

w torowisku do ułożenia prętów uszyniających. Następnie w rowki te wkłada się pręty
uszyniające, odpowiednio wyprofilowane i zaizolowane. Każdy pręt łączy się jednym końcem
za pomocą zacisku ze stopką szyny, drugim zaś do uszynianej konstrukcji. Końcową
czynnością jest zasypywanie prętów i porządkowanie torowiska.

Przewody uszynienia grupowego podziemnego montuje się w taki sam sposób, jak pręty

uszynień indywidualnych. Tam gdzie przewody mają biec w kanalizacji, po wykonaniu robót
ziemnych (rowków) układa się korytka, a dopiero później przewód. Zarówno pręty uszynień
indywidualnych, jak i przewody uszynień grupowych łączy się z uszynianymi konstrukcjami w
taki sposób, aby widoczne były miejsca połączeń.

Przewody uszynienia grupowego napowietrznego montuje się tak, jak przewody

wzmacniające z tym, że rolki montażowe przywiązuje się drutem wiązałkowym bezpośrednio
do konstrukcji wsporczych w pobliżu ich wierzchołków. Przewody stalo-aluminiowe
o przekroju 70 mm

napręża się wstępnie siłą około 650 kg. I tak na przykład przy

temperaturze montażu + 20°C zwis przewodu w przęśle o rozpiętości 40 m powinien wynosić
26 cm, w przęśle 52 m – 40 cm, w przęśle 60 m – 50 cm itd.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Montaż łączników szynowych
Montaż łączników szynowych polega na przyspawaniu we wszystkich miejscach styków

szyn zelektryfikowanych torów łączników szynowych podłużnych oraz na ułożeniu
i przyspawaniu w miejscach wskazanych w projekcie łączników szynowych poprzecznych
międzytokowych i międzytorowych oraz łączników w rozjazdach.

Spawanie, a właściwie luto-spawanie, łączników w torze odbywa się za pomocą tlenu

i acetylenu. Jako spoiwa używa się normalnie miedzianych prętów o średnicy ok. 4,5 mm. Jako
topnika używa się „Cupro-gaz" w postaci proszku.

Próby odbiorcze sieci trakcyjnej
Po wykonaniu wszystkich robót budowlano-montażowych, przeprowadza się próby

odbiorcze przed oddaniem sieci trakcyjnej do eksploatacji. Próby odbiorcze wykonywane są
komisyjnie przez przedstawicieli służb eksploatacyjnych, służby inwestycyjnej oraz
przedsiębiorstwa robót montażowych. Próby odbiorcze obejmują sprawdzenie wykonania sieci
zgodnie z dokumentacją oraz próby elektryczne i mechaniczne.

Sprawdzenie wykonania sieci polega na oględzinach całej trasy torów, na których

wybudowana sieć podlega odbiorowi. Należy stwierdzić, czy sieć wykonana jest zgodnie
z dokumentacją techniczną i czy jakość montażu gwarantuje prawidłową pracę urządzeń.

Próby elektryczne obejmują próbę izolacji sieci jezdnej, próbę izolacji sekcjonowania,

pomiar rezystancji połączeń elektrycznych, pomiar rezystancji uszynień słupowych oraz pomiar
rezystancji łączników szynowych podłużnych i poprzecznych.

Próbie izolacji poddaje się całą odbieraną sieć, przy czym w zależności od warunków

lokalnych próba może być rozłożona na dowolną liczbę prób częściowych, obejmujących
poszczególne odcinki odbieranej sieci.

Przy próbie izolacji sekcjonowania napięcie przykłada się pomiędzy przewody jednego

odcinka sekcyjnego, uszyniając przewody odcinka drugiego.

Przeprowadzanie prób izolacji ma na celu wyeliminowanie izolatorów uszkodzonych oraz

sprawdzenie zgodności układów sekcjonowania. Natomiast celem pomiarów wszelkiego
rodzaju rezystancji połączeń elektrycznych jest sprawdzenie jakości wykonania tych połączeń.
Rezystancja zacisków prądowych w połączeniach elektrycznych sieci jezdnej nie może być
większa od rezystancji właściwej odcinka o długości 0,5 m tego z przewodów połączonych,
który ma najmniejszy przekrój. Rezystancja uszynienia indywidualnego mierzona między
konstrukcją wsporczą a szyną toru, do którego wykonane jest uszynienie, nie może
przekraczać wartości 0,01 Ω. Rezystancja połączeń szynowych podłużnych, mierzona
pomiędzy łączonymi szynami, nie może być większa od wartości rezystancji odcinka szyny
o długości 1,5 m.

Rezystancja połączeń szynowych poprzecznych mierzy się między dwoma połączonymi

tokami szyn tego samego toru lub różnych torów w przypadku zastosowania poprzecznych
łączników szynowych międzytorowych. Rezystancja połączenia nie powinna przekraczać
wartości rezystancji odcinka szyny o długości 20 m. rezystancja połączeń elektrycznych sieci
jezdnej sprawdza się na dwóch dowolnie wybranych połączeniach każdego rodzaju na każde
20 torokilometrów odbieranej sieci, lecz ogólna liczba badanych połączeń nie może być
mniejsza niż 6. Rezystancja uszynień sprawdza się na jednym uszynieniu na każde
5 torokilometrów sieci, co najmniej jednak na 5 sztukach.

Rezystancja połączeń szynowych mierzy się w 0,5% ogólnej liczby zmontowanych

łączników podłużnych (lecz nie mniej jak w 10 sztukach) i w dwóch połączeniach
poprzecznych każdego 10 – kilometrowego odcinka toru. W przypadku otrzymania ujemnych
wyników prób dla całości lub części pomiarów rezystancji, pomiary przeprowadza się dla
podwójnej liczby elementów badanych. Ujemny wynik prób uzyskany z obu pomiarów łącznie,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

dla liczby przekraczającej 10% elementów badanych, dyskwalifikuje wykonanie sprawdzanej
części sieci.

Do prób mechanicznych sieci zalicza się: sprawdzenie współpracy pantografu z siecią,

pomiary skrajni i odstępów elektrycznych, pomiary profilu i wysokości zawieszenia sieci,
sprawdzenie działania napędów odłączników oraz próby mechaniczne przyspawania łączników
szynowych podłużnych.

Sprawdzenie prawidłowości współpracy sieci z pantografem wykonuje się podczas

przejazdu wagonu wyposażonego w pantograf pomiarowy o nacisku statycznym równym
12 kg. Szybkość przejazdu powinna wynosić około 20 km/h. Współpraca sieci z pantografem
powinna odbywać się w sposób nie powodujący wstrząsów i kołysania pantografu lub sieci.

Jednocześnie z kontrolą prawidłowości współpracy sprawdza się odsuw drutów jezdnych,

odstępy elektryczne pomiędzy częściami sieci pod napięciem i pantografem, a budowlami
uziemionymi i uszynionymi, wysokość zawieszenia sieci i jej profilowanie. Wszystkie mierzone
wielkości muszą być zgodne z projektem technicznym.

Skrajnię budowli sieci trakcyjnej sprawdza się podczas przejazdu specjalnego wagonu-

skrajni wzdłuż zelektryfikowanych torów.

Sprawdzenie działania napędów przeprowadza się przy wszystkich odłącznikach zarówno

z napędem ręcznym, jak i silnikowym. Podczas sprawdzania działania kontroluje się
prawidłowość ryglowania napędu w położeniach krańcowych, zamknięcie skrzynki napędowej
i prawidłowość wykonania oznaczeń.

Mechaniczne próby jakości przyspawania łączników szynowych podłużnych wykonuje się

na dowolnie wybranych łącznikach, stanowiących około 3% ogólnej liczby zainstalowanych,
lecz nie mniej niż 20 sztuk. Próba ta polega na przyłożeniu siły o wielkości 20 kg, do końca
dźwigni (drążka) o długości 40 cm, opartej o dolną krawędź stopki szyny i wsuniętej w pętlę
łącznika. Wielkość przyłożonej siły kontroluje się za pomocą dynamometru. Podczas próby nie
powinno nastąpić oderwanie łącznika ani jego uszkodzenie (pęknięcie lub odkształcenie
miejsca spoin łącznika).

W przypadku uzyskania ujemnych wyników prób przeprowadzonych z całością lub częścią

badanych łączników należy przeprowadzić powtórnie próby z podwójną liczbą dowolnie
wybranych łączników.

Ujemny wynik prób uzyskany z obu badań, wykonany dla ilości przekraczającej 25%

badanych łączników, dyskwalifikuje całość sieci powrotnej.

Przy przeprowadzaniu wszystkich prób odbiorczych, o ile wynik ich był dodatni, lub po

usunięciu spostrzeżonych usterek, podlegający odbiorowi odcinek sieci odbiera się
protokolarnie od przedsiębiorstwa montażowego i przekazuje się go do eksploatacji.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Na jakiej podstawie dokonuje się budowy sieci trakcyjnej?
2. Na jakie grupy dzieli się proces budowy sieci trakcyjnej?
3. Dlaczego słupy montuje się z odchyłką od pionu?
4. Jakie zadania spełnia konstrukcja wsporcza?
5. Jakie stosuje się rodzaje fundamentów pod słupy trakcyjne?
6. W jaki sposób zabezpiecza się pracujących na pomostach pociągów sieciowych?
7. W jaki sposób montuje się wysięgi w sieci skompensowanej?
8. Jakie są metody rozwieszania przewodów?
9. W jaki sposób przeprowadza się kotwienie ciężarowe sieci skompensowanej?
10. Jakie parametry sprawdza się podczas prób odbiorczych sieci?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Korzystając z Internetu zapoznaj się rodzajami pociągów sieciowych będących na

wyposażeniu PKP. Wyszukaj firmy produkujące takie pociągi z całej Europy. Spróbuj dotrzeć
do dokumentacji technicznej tych jednostek. Na podstawie zdjęć określ jakie zadania spełniają
poszczególne elementy tych pociągów. Wydrukuj zdjęcia i opisz je.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wyszukać informacje w Internecie,
2) wydrukować zdjęcia,
3) przypisać numery poszczególnym elementom pociągu sieciowego,
4) stworzyć legendę opisującą zakresy czynności realizowane przez dany człon pociągu

sieciowego,

5) przedstawić kompletny dokument.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

komputer z podłączeniem do Internetu wraz z drukarką,

−

przybory do pisania, zeszyt.

Ćwiczenie 2

Określ wszystkie zagrożenia jakie mogą powstać w trakcie montażu trakcji elektrycznej.

Wskaż metody zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia wypadku. Dobierz odpowiednie
środki ochrony.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) opisać warunki montażu poszczególnych elementów linii,
2) wskazać występujące zagrożenia w trakcie budowy linii,
3) określić czynniki zwiększające prawdopodobieństwo wystąpienie wypadku,
4) dobrać środki ochrony indywidualnej.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

katalogi sprzętu ochronnego,

−

przybory do pisania, zeszyt,

−

zdjęcia lub filmy z placu budowy linii.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Na modelu linii trakcyjnej, wskaż wszystkie elementy odpowiedzialne za utrzymanie

drutów jezdnych na odpowiedniej wysokości. Ustal kolejność montażu wszystkich elementów
linii.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) odnaleźć na zdjęciu, ukośnik, odciąg, wieszak, izolator ukośnika, izolator odciągu, wysięg,

ramiona odciągu, wieszak pomocniczy, drut jezdny, lina nośna, przewód uszyniający itp.,

2) wykonać szkic i opisać wszystkie elementy,
3) sprawdzić poprawność w katalogach problemów z nazewnictwem,
4) opisać zadania jakie realizuje każdy ze zidentyfikowanych elementów.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

model linii trakcji elektrycznej (lub zdjęcia linii),

−

katalogi elementów wykorzystywanych w budowie trakcji elektrycznej,

−

przybory do pisania, zeszyt.

Ćwiczenie 4

Wykonaj montaż wybranego fragmentu trakcji elektrycznej na rozciągniętej linie nośnej

zamontuj fragment ok. 2 m drutu jezdnego profilowanego z zachowaniem przepisów bhp.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) zamontować izolatory, ukośniki, odciągi,
2) zamontować linę nośną,
3) założyć wieszaki liny nośnej pomocniczej,
4) zamontować wieszaki przewodu jezdnego,
5) zamontować przewód jezdny,
6) wypoziomować przewód jezdny,
7) wykonać kontrolę poprawności montażu.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

lina nośna ok. 2 x 5 m,

−

wieszaki liny nośnej pomocniczej ok. 10 szt.,

−

wieszaki przewodów jezdnych ok. 10 szt.,

−

zestaw narzędzi elektromonterskich,

−

drut jezdny profilowany ok. 4 mb,

−

3 komplety: ukośnik, odciąg, izolatory, wraz z elementami mocującymi,

−

ścianka treningowa z zainstalowanymi hakami i kotwami, do których przykręcane będą
zawieszenia linii,

−

elementy kotwienia sieci,

−

rękawice, kaski, osprzęt asekuracyjny,

−

instrukcja do ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) zorganizować stanowisko pracy oraz zaplecze budowy urządzeń

zasilania?



2) przeprowadzić

prace

budowlane

montażowe

związane

z zainstalowaniem urządzeń zasilania trakcji?



3) dokonać pomiarów parametrów urządzeń elektrycznych, uziomów,

instalacji odgromowej, prób napięciowych kabli?



4) zastosować zasady bezpiecznej pracy, ochrony środowiska?



5) zastosować

procedury

postępowania

dotyczące

zasilania

elektrotrakcyjnego w stanach awaryjnych?



6) zastosować

procedury

postępowania

stanach

zagrożenia

bezpieczeństwa ruchu?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań. Do każdego zadania dołączone są 4 możliwości odpowiedzi.

Tylko jedna jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej rubryce

znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie
ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6. Jeśli udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, odłóż to zadanie na później

i wróć do niego, gdy zostanie Ci wolny czas.

7. Na rozwiązanie testu masz 45 min.

Powodzenia!

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. W Polsce jako standard został przyjęty system zasilania taboru kolejowego napięciem

a) zmiennym 3000 V.
b) stałym 3000 V.
c) stałym 1500 V.
d) zmiennym 3000 V i 25 Hz.

2. Ruch odbieraka nie jest spowodowany działaniem sił

a) naciągu sprężyny.
b) bezwładności masy ramy.
c) wywołanych zmianami temperatury.
d) oporu aerodynamicznego.

3. Jeżeli lokomotywa poruszająca się po polskich szlakach pobiera moc 9000 kW przez

odbierak płynie prąd równy
a) 300 A.
b) 3000 A.
c) 30 kA.
d) 326.3 A.

4. Najniższa dopuszczalna wysokość zawieszenia przewodów jezdnych w trakcji kolejowej

w Polsce wynosi
a) 6.12 m.
b) 5.60 m.
c) 4.90 m.
d) 4.25 m.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. Podstacje trakcyjne w systemie zasilania prądem stałym 3 kV umieszczone są w pobliżu

dużych stacji węzłowych oraz przy szlakach co
a) 30 do 40 km.
b) 40 do 50 km.
c) 15 do 25 km.
d) 4 do 12 km.

6. Uszynienie jest to połączenie

a) wszystkich elementów metalowych znajdujących się w pobliżu torów z szyną w celu

ochrony przed porażeniem.

b) torów z celką minusową podstacji.
c) toków ze sobą w celu zmniejszenie rezystancji sieci powrotnej.
d) sieci jezdnej z zasilaczem.

7. W odłącznikach stosuje się noże podwójne lub potrójne ze względu na

a) dużą bezwładność napędów.
b) bardzo duże prądy łączeniowe.
c) lepsze chłodzenie styków.
d) możliwość zamykania pojedynczych noży w zależności od obciążenia.

8. Obwód powrotny prądu trakcyjnego stanowią

a) grunt w którym posadowione są słupy trakcyjne.
b) szyny toru kolejowego, specjalny przewód zawieszony na konstrukcji wsporczej.
c) podkłady betonowe wraz ze zbrojeniem.
d) sondy uziemiające.

9. Prądom błądzącym w ziemi towarzyszy groźne zjawisko

a) adhezji.
b) komutacji.
c) zwarcia.
d) elektrolizy.

10. Przyczyną wielu uszkodzeń sieci jest

a) nasłonecznienie sieci trakcyjnej.
b) wpływ opadów atmosferycznych.
c) szadź i oblodzenie.
d) promieniowanie ultrafioletowe.

11. Rewizja sieci trakcyjnej jest wykonywana co

a) 4 lata.
b) 3 lata.
c) 5 lat.
d) po wykryciu uszkodzeń.

12. Przeglądy sieci trakcyjnej przeprowadza się co

a) 20 – 30 dni.
b) 30 – 40 dni.
c) 5 – 10 dni.
d) nie częściej niż co dwa tygodnie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Przegrzewanie się elementów sieci trakcyjnej najprościej można obserwować gołym okiem

a) w nocy.
b) podczas pojawiania się szronu.
c) podczas porannej rosy.
d) podczas opadów deszczu.

14. Odcinki sieciowe klasy I utrzymują

a) do 50 torokilometrów sieci trakcyjnej.
b) ponad 150 torokilometrów sieci trakcyjnej.
c) od 100 do 150 torokilometrów sieci trakcyjnej.
d) do 50 do 100 torokilometrów sieci trakcyjnej.

15. Pod napięciem można pracować gdy zakres prac nie wymaga zbliżania na odległość

mniejszą niż
a) 2 m.
b) 0.8 m.
c) 0.6 m.
d) 0.4 m.

16. Przedstawiony symbol w dokumentacji trakcji przedstawia

a) bramkę jednoprzęsłową na słupach z kraty przestrzennej.
b) bramkę przelotową jednoprzęsłowa na słupach z kraty płaskiej.
c) zawieszenie poprzeczne.
d) odciąg sieciowy.

17. Przedstawiony symbol w dokumentacji trakcji przedstawia

a) słup stalowy kotwowy, krata przestrzenna.
b) słup stalowy przelotowy, krata przestrzenna.
c) słup betonowy kotwowy, krata przestrzenna.
d) słup stalowy kotwowy. krata płaska.

18. Przedstawiony symbol w dokumentacji trakcji przedstawia

a) zabezpieczenie zwarciowe.
b) wyłącznik uziemiający.
c) odłącznik sekcyjny.
d) odłącznik sekcyjny ze stykiem uszyniającym.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19. Proces budowy sieci trakcyjnej dzieli się na trzy oddzielne grupy robót

a) roboty fundamentowe i ustawianie konstrukcji wsporczych, roboty montażu sieci

jezdnej, roboty montażu uszynień i budowy sieci powrotnej.

b) roboty przygotowawcze, prace inżynieryjne, prace montażowe.
c) prace projektowe, prace monterskie, prace odbiorcze.
d) prace ziemne, prace montażowe, prace pomiarowe.

20. Słupy żelbetowe typu STŻ przelotowe i środkowe. posadowione na odcinkach prostych

lub po zewnętrznej stronie łuku i obciążone tylko z jednej strony. ustawia się z odchyłką
a) 2% od pionu.
b) 10 cm.
c) równą szerokości słupa przy podstawie.
d) 2 cm od pionu.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ..........................................................................................

Eksploatowanie systemów zasilania taboru szynowego

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Razem

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Czapla J, Seruga W.: Trakcja elektryczna w transporcie. WKŁ. Warszawa 1990
2. Dąbrowski T.: Sieci i podstacje trakcyjne. WKŁ, Warszawa 1986
3. Dziuba W.: Sieć powrotna i prądy błądzące. Wyd. Instytutu Elektrotechniki,

Warszawa 1995

4. Głowacki K., Onderka E.: Sieci trakcyjne. Wyd. PiT, Kraków 2002
5. Grad J.: Aparaty i urządzenia elektryczne. Ćwiczenia. WSiP, Warszawa 1996
6. Januszewski S., Sagan T., Szczucki F., Świątek H.: Eksploatacja urządzeń elektrycznych i

energoelektronicznych. ITE, Radom 2000

7. Jarosz T., Siemiński T.: Odbieraki prądu i ich współpraca z siecią. WKŁ, Warszawa 1989
8. Kacejko L.: Pracownia elektryczna, t.II. Maszyny, urządzenia i napęd. ITE, Radom 1993
9. Kościug K., Maciszewski Z.: Naprawa maszyn i urządzeń elektrycznych taboru

kolejowego. WKŁ, Warszawa 1980

10. Przepisy budowy urządzeń elektroenergetycznych. Wydawnictwa Przemysłowe WEMA,

Warszawa 1995

11. Ustawa – prawo energetyczne wraz z aktami wykonawczymi
12. Normy, przepisy i instrukcje branżowe