เมื่อฉันดูวิดีโอรถไฟความเร็วสูงฉันมักจะเห็นการระเบิดของไฟฟ้าใกล้ด้านบนหรือเกิดขึ้น ทำไมถึงเกิดขึ้น? ฉันรู้ว่าAcelaทำมันได้มากมาย แต่รถไฟความเร็วสูงอื่น ๆ ก็มีเช่นกัน

มีหลายปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อสิ่งนี้:

• ที่ความเร็วสูงมีโอกาสสูงที่การคัดลอกขาดการสัมผัสกับสายโซ่: ที่ความเร็วสูงกว่าการกระแทกในลวดทำให้เกิดการเดินที่รุนแรงมากขึ้นซึ่งอาจเกินขีดความสามารถในการหยุดการคัดลอก
• รถไฟความเร็วต่ำก็สามารถแสดงข้อมูลได้เช่นกัน
• รถไฟความเร็วสูงมักจะใช้ไฟฟ้าแรงสูง (15 หรือ 25 kV) ซึ่งมีความสามารถในการข้ามระยะทางไกลกว่าแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า (เช่น 1500 V) ที่ใช้ในรถไฟรุ่นเก่า

จุดที่การคัดลอกของรถไฟฟ้าจะสัมผัสกับสายรถเข็นสร้างหนึ่งในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและท้าทายที่สุดสำหรับผู้ผลิตชิ้นส่วนรางและวิศวกรทดสอบเพื่อทำความเข้าใจให้คาดการณ์และปรับปรุงเพียงอย่างเดียว

สำหรับรถไฟที่จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพแผ่นคัดลอกจะต้องรักษาการสัมผัสอย่างต่อเนื่องกับสายรถเข็นที่ถูกระงับจากระบบโซ่ ทว่าสายไฟเหล่านี้และโครงสร้างการสนับสนุนของพวกมันนั้นมีความแข็งตามแนวดิ่งแตกต่างกันตามส่วนที่กำหนด ระบบโซ่คดเคี้ยวซิกแซกในช่วง 30 ถึง 100 เมตรเพื่อป้องกันการเซาะร่อง แรงที่คัดลอกจะใช้กับลวดจะต้องอยู่ในช่วงที่กำหนดไว้อย่างดี (70N ถึง 120N) หากต่ำเกินไปการสูญเสียการติดต่อจะส่งผลให้เกิดการตื่นขึ้นซึ่งไม่เพียงทำให้รถไฟสูญเสียพลังงาน แต่ยังทำให้สายรถเข็นและแถบสัมผัสเสียหายโดยผ่านการแกะสลักและความร้อนสูงเกินไป หากแรงสูงเกินไปแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจะลดลงตามลวดและแถบสัมผัสก่อนกำหนด

การให้ปริมาณที่เหมาะสมของแรงนั้นต้องมีการเคลื่อนที่ในแนวดิ่ง แต่เมื่อรถไฟเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สูงขึ้น pantographs จะสูญเสียความสามารถในการตอบสนองอย่างเหมาะสม แม้ในขณะที่ลวดรถเข็นแบนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้มันจะราบเรียบเฉพาะเมื่อมันแขวนอยู่ที่ไม่ถูกรบกวน เมื่อเครื่องคัดลอกยกลวดความผิดปกติที่เกิดขึ้นจะสร้างคลื่น หากมียกมากเกินไป pantograph จะสร้างรูปคลื่นที่มีขนาดใหญ่กว่าซึ่งทำให้เกิดปัญหาในการติดต่อกับรูปแบบต่อไปที่ลงมา

ลวดโซ่ไม่ได้นิ่ง : จะได้รับการย้ายไปรอบ ๆ โดยรถไฟและตามลม

โดยทั่วไปเมื่อมีการคัดลอกวิ่งใต้ catenary มันตั้งค่าการรบกวนเหมือนคลื่นที่เดินทางลงสายด้วยความเร็วที่กำหนดโดยความตึงเครียดในสายและมวลต่อความยาวหน่วย เมื่อรถไฟเข้าใกล้ความเร็ววิกฤตินี้เครื่องคัดลอกจะจับกับสิ่งรบกวนทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในแนวดิ่งขนาดใหญ่ที่เป็นอันตรายของสายไฟรวมถึงการหยุดชะงักของการสัมผัส ความเร็วสูงสุดของรถไฟจะถูก จำกัด ด้วยความเร็ววิกฤตของโซ่ ปัญหานี้เป็นศูนย์กลางของการทดสอบเนื่องจากต้องการทดสอบชุด 325 ที่ความเร็วสูงกว่าความเร็ววิกฤตของโซ่ TGV มาตรฐาน

มันเป็นเพราะแรงดันสูงยังคงก่อให้เกิดการเชื่อมต่อเมื่อหน้าสัมผัสแยกจากกันเนื่องจากความผิดปกติ (ชน ฯลฯ ) ระหว่างรายชื่อและลวด

ในขณะที่คนอื่นโพสต์ช่องว่างชั่วคราวระหว่างคัดลอกและตัวนำค่าใช้จ่ายเป็นส่วนหนึ่งของคำตอบ แต่นั่นไม่ใช่เรื่องราวที่สมบูรณ์ อีกปัจจัยใหญ่คือมอเตอร์ของรถไฟเป็นภาระอุปนัยที่ซับซ้อนอย่างจริงจังสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อวงจรถูกขัดจังหวะ

เมื่อมีการหยุดชะงักของวงจรที่มีโหลดอุปนัยกระแสไฟฟ้าผ่านการโหลด ไม่สามารถไปที่ศูนย์ทันที แต่กระแสยังคงไหลผ่านโหลดสร้างกระแสแรงดันที่จุดหยุดชะงัก (พลังงานพิเศษที่จะทำเช่นนี้จริง ๆ แล้วมาจากการโหลดแบบเหนี่ยวนำ) แรงดันไฟฟ้าเพิ่มสูงขึ้นอย่างกระทันหันจนกระทั่งเกิดการพัง (เช่นส่วนโค้ง) หนึ่งอาร์คเกิดขึ้นแรงดันไฟฟ้าลดลง แต่ต้องการแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าในการคงสภาพอาร์คไว้เนื่องจากพลาสมามีความนำไฟฟ้ามากกว่าอากาศที่อุณหภูมิปกติ

กระแสที่ไหลสำหรับรถไฟความเร็วสูงโดยทั่วไปจะสูงกว่าคู่ความเร็วต่ำมากดังนั้นแรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาเมื่อวงจรถูกขัดจังหวะจะสูงขึ้น

แรงในการคัดลอกคือ 15-40 ปอนด์, 60 ปอนด์ที่ด้านนอก (7-18 กิโลกรัมสูงสุด 30 หรือมากกว่านั้น)

รถเข็น (ติดต่อ) ลวดทำจากทองแดงหรือทองแดงที่เป็นของแข็งโดยทั่วไป 4/0 ถึง 400kcmil (107-200mm ^ 2) ด้วยสาย messenger เหล็ก (โซ่) ลวดของ 3 / 8-1 / 2 "(10-13mm ) เส้นผ่านศูนย์กลางลวด messenger ได้รับการสนับสนุนทุก 100-200 ฟุต (30-60m) และรองรับลวดติดต่อทุก 6-10 '(2-3m) ดังนั้นลวดติดต่อมีอิสระที่จะลุกขึ้นแม้กระทั่งเท้า (0.3m) ) เมื่อรถไฟแล่นผ่านมักจะมีแถบกันโคลงเพื่อป้องกันไม่ให้เคลื่อนที่ไปด้านข้าง แต่มีอิสระที่จะเคลื่อนที่ในแนวตั้ง

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วความผิดปกติใด ๆ ในสายเชื่อมต่อหรือวิธีแขวนลวดอาจทำให้คัดลอกและลวดแยกออกจากกันชั่วครู่หนึ่ง

การกระทำของคลื่นในสายสามารถทำให้เกิดการแยกชั่วขณะ การเคลื่อนที่ของลวดหรือรถไฟที่เพียงพอสามารถทำให้ลวดเลื่อนออกไปสู่ ​​"แตร" โค้งของแผ่นคัดลอก

src

ความผิดปกติในพื้นผิวที่วิ่งของคัดลอกอาจทำให้เกิดแรง โดยทั่วไปจะมีภาพประกอบทองแดงหรือบรอนซ์แทรกอยู่ ความเสียหายทางกายภาพไปยังภาพนิ่งหรือเพียงจุดที่ถูกไฟไหม้จากแรงดันอาจทำให้ลวดขาดการสัมผัส

นอกจากนี้คัดลอกมักจะมีสองสไลด์ก่อนและหลังและคัดลอกมีทั้งการเชื่อมโยงหรือสปริงที่แข็งแกร่งเพื่อให้ระดับ หากมีการเชื่อมโยงใด ๆ ที่มีผลผูกพันหรือเสียหรือฤดูใบไม้ผลิเหนื่อยหรือแตกมันอาจไม่ได้ระดับและอาจนั่งบนส้นเท้าหรือนิ้วเท้าของมันทำให้การติดต่อที่ไม่ดี

แน่นอนว่าเกิดจากกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าอาจยังคงอยู่อย่างต่อเนื่องผ่านอาร์ค (แนวโน้มที่เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้ามีแนวโน้มมากขึ้นในระบบไฟฟ้าแรงสูงที่ใช้ในรถไฟความเร็วสูง) - อย่างไรก็ตามการเคลื่อนไหวทางอากาศความเร็วสูงมีแนวโน้มที่จะดับอาร์ค . พูดคุยเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้าแหลม!

มันไม่เกี่ยวกับแรงดัน * แต่เกี่ยวกับกระแส

* แรงดันไฟฟ้าของสาย

เมื่อวงจรกระแสสูงถูกขัดจังหวะ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งวงจรเหนี่ยวนำ) ส่วนโค้งจะเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัสที่แตกออก กระแสไฟฟ้าสูงจะยังคงอยู่ในอาร์ค: ความร้อนแบบโอห์มมิกเปลี่ยนอากาศเป็นพลาสมาในขณะที่พลาสมาทำกระแสไฟฟ้า มันเป็นพื้นฐานของการเชื่อมอาร์คซึ่งใช้แอมป์หลายร้อยแอมป์ที่แรงดันไฟฟ้าต่ำถึง 20V

การเชื่อมด้วยความเร็วสูง 5,000 fps (ภาพระยะใกล้, มองเห็นโปรยลงมา)

แม้แต่รถรางไฟฟ้าแรงดันต่ำ (ปกติคือ 600-800V) ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วในการเดินก็สามารถสร้างแรงกระตุ้นและประกายไฟที่จุดพักในโซ่ในขณะที่รถไฟใต้ดินก็ทำเช่นเดียวกันกับระดับรางไฟฟ้า

ประกายไฟใต้ดิน New York Snowstorm 2017

เนื่องจากความต้องการกระแสสูงประกายไฟส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อรถไฟเร่งความเร็ว (เช่นหยุดนิ่ง) หรือเมื่อดึงพลังงานจำนวนมากเพื่อรักษาความเร็วสูง แต่พวกเขาไม่เคยเกิดขึ้นเมื่อกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว เหมือนกัน.

ในการทำงานที่ความเร็วต่ำสิ่งนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่เมื่อมีการหยุดพักการติดต่อกับระบบลวดรองเท้าจากภายนอกเช่นโดยช่องว่างทางกายภาพที่แยกวงจรต่าง ๆ หรือการปนเปื้อนจากน้ำแข็งหิมะหรือใบไม้

ในการใช้งานความเร็วสูงนอกเหนือไปจากความเร็วต่ำทั้งหมดการหยุดพิเศษถูกสร้างขึ้นโดยการคัดลอกกระโดดในความผิดปกติของโซ่เหมือนกับรถบรรทุกออฟโร้ด บางส่วนของความผิดปกติเหล่านี้ได้รับการแนะนำให้รู้จักกับตัวคัดลอก: ใครจะนึกภาพคัดลอกบนโซ่ในฐานะนักกายกรรมคว่ำ - บนกายกรรม แทนที่จะเป็นแรงโน้มถ่วงที่กระทำกับกายกรรมลงคัดลอกผลักโซ่ขึ้นไปทางสปริงดังนั้นระบบทั้งหมดจึงกระโดดขึ้นและลงเมื่อผ่านจุดระงับ

เมื่อฉันดูวิดีโอรถไฟความเร็วสูงฉันมักจะเห็นการระเบิดของไฟฟ้าใกล้ด้านบนหรือเกิดขึ้น ทำไมถึงเกิดขึ้น?

มีช่องว่างในการสัมผัสอิเล็กตรอนที่ยิงผ่านช่องว่างทำให้อากาศกลายเป็นพลาสมาและสลายอากาศ เนื่องจากอากาศเป็นพลาสมามันสามารถทำกระแสได้สิ่งนี้เกิดขึ้นที่ประมาณ 3kV / mm ดังนั้นคุณจึงรู้ว่ามีแรงดันไฟฟ้าเกี่ยวข้อง

อีกปัจจัยคือโปรไฟล์ค่าใช้จ่ายจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมากขึ้นด้วยความเร็วสูง ลวดติดต่อไม่ได้อยู่ในระยะทางที่แน่นอนจากรถไฟตลอดเวลา

คัดลอกจะถูกปรับใหม่อย่างต่อเนื่องเพื่อใช้แรงดันคงที่ในลวดติดต่อ แต่ที่ความเร็วสูงที่ไม่เกิดขึ้นเร็วพอ เมื่อความดันของลวดสัมผัสไม่เพียงพอจะทำให้เกิดการชนขนาดเล็กเพียงเล็กน้อยเพื่อส่งสัญญาณคัดลอกลงไปสองสามมม. เพื่อสร้างส่วนโค้งที่มองเห็นได้

สำหรับการอ้างอิงรถไฟแรงดันต่ำสามารถสร้างส่วนโค้งที่มองเห็นได้ค่อนข้างดี (แรงดันไฟฟ้าต่ำมักชดเชยด้วยความจริงที่ว่ามันเป็น DC) ถ้ามันไปเร็วพอหรือลวดสัมผัสอยู่ในสภาพที่ไม่ดี