Loading

Sieć trakcyjna kolei francuskich

mgr inż. Tadeusz Siemiński
st. radca w Dyrekcji Trakcji

"Trakcja i Wagony" Nr.4/1981

UKD:621.332.3(44)

Koleje francuskie stosują w sieci trakcyjnej dwa systemy prądu — stały 1,5 kV i zmienny 25 kV 50 Hz (rys. 1).Dla sieci prądu stałego 1,5 kV są budowane dwa rodzaje półskompensowanego zawieszenia podwójnego; pierwszy stanowi sieć o przekroju normalnym złożonym z dwóch przewodów jezdnych z miedzi twardej (2x107 mm2), z liny nośnej brązowej (116 mm2) i liny nośnej pomocniczej z miedzi twardej (104 mm2) — np. linia Bordeaux-Montauban, a drugim jest sieć o przekroju wzmocnionym, obejmująca dwa przewody jezdne z miedzi twardej (2x150 mm2), linę nośną brązową (116 mm2) i linę nośną pomocniczą z miedzi twardej (143 mm2) — np. linia Paryż — Lyon (rys. 2). W sieci o przekroju normalnym naciąg ogólny wynosi 49100 N (2x12500 N + 18200 N + 5900 N), zaś przy wzmocnionym 66100 N (2x17500 N -f- 23000 N + + 8100 N). Używano również lin stalowo-alu-miniowych, np. na linii kolejowej Prawy Brzeg Rodanu (odcinek Givors — Nimes) sieć trakcyjna składa się z dwóch przewodów jezdnych z miedzi twardej (2x507 mm2), liny nośnej stalowo-aluminiowej (288 mm2) i liny nośnej pomocniczej stalowo-aluminiowej (178 mm2). W sieci o przekroju normalnym stosuje się, w zależności od potrzeb, jedną lub dwie liny wzmacniające stalowo-aluminiowe (288 mm2). Na niektórych liniach eksploatowany jest jeszcze starszy rodzaj sieci, tj. zawieszenie pojedyncze (lekkie) z przewodem jezdnym miedzianym (107 mm2) i liną nośną z brązu (65 mm2).

Rys. 1. Sieć zelektryfikowanych linii kolejowych we Francji

 

Dla sieci prądu zmiennego 25 kV 50 Hz stosuje się sieć skompensowaną uelastycznioną typu Y, składającą się z przewodu jezdnego z miedzi twardej (107 mm2), liny nośnej z brązu (65 mm2) i linki uelastyczniającej Y o długości 10 m. Naciąg sieci wynosi 20000'N (10000 N + 10000 N), a w wersji zmodernizowanej dla dużych prędkości jazdy do 260 km/h — 22000 N (12000 N + 10000 N). Na kolejach francuskich długość przęseł zawieszenia wynosi 60 -63 m.Na rysunku 3 przedstawiono rozwiązania wysięgnika pomocniczego i ramion odciągu sieci prądu zmiennego, charakteryzujące się bezśru-bowym (hakowym), łatwo rozbieralnym połączeniem przyspieszającym znacznie montaż i demontaż elementów. Interesującym rozwiązaniem jest urządzenie naprężające z blokadą ruchu ciężarów naprężających, działającą w przypadkach zerwania się przewodów (rys. 4). W momencie zerwania przewodu koło raptownie opadnie i oprze się o ząb, uniemożliwiający dalsze opadnięcie i obrót koła. Działanie tej blokady ogranicza zakres uszkodzenia sieci.
Na budowanej i elektryfikowanej w systemie 25 kV prądu zmiennego linii kolejowej szybkiego ruchu Paryż — Lyon (Paris — Sud-Est) — dla prędkości maksymalnych do 280 km/h zastosowano sieć trakcyjną skompensowaną typu Y o następujących parametrach: przewód jezdny (107 mm2) krzemowo-brązowy z naciągiem 14000 N; lina nośna z brązu (65 mm2) z naciągiem 14000 N; linka uelastyczniająca Y o długości 15 m z naciągiem 4000 N o wysokości konstrukcyjnej 1,4 m; odległość między wieszakami 4,5 m; zwis wstępny (montażowy) — 60 mm; największa długość przęsła zawieszenia -63 m; oddzielne kotwienie krańcowe liny nośnej i przewodu jezdnego; wysokość zawieszenia przewodu jezdnego — 4,9 m; uszynienie sieci grupowe napowietrzne. Na wybranych odcinkach wywiesza się linkę wzmacniającą.

Technologia budowy sieci

Aby zapoznać się z procesem technologicznym budowy sieci trakcyjnej na kolejach francuskich, celowe jest poznanie dwóch różnych technologii zrealizowanych na dwóch liniach. kolejowych (rys. 5). Technologie te różniły się od siebie wskutek przyjęcia odmiennych założeń elektryfikacyjnych dla każdej z tych linii. Dla linii Bordeaux — Montauban (200 km) zaplanowano cykl inwestycyjny trzyletni, ze średnią wydajnością robót. 5,5 km na miesiąc oraz,, przy pracy na linii około 2,5 godz. dziennie. Linię Prawego Brzegu Rodanu (265 km) ujęto w cyklu dwuletnim, ze średnią wydajnością robót prawie 2 razy większą, tj. 11 km/miesiąc i pracą na linii około 5 godz./dzień.

Elektryfikacja linii Bordeaux — Montauban

Aby właściwie wykorzystać przyznane, stosunkowo krótkie, zamknięcia torów, przedsiębiorstwo „Stowarzyszenie Budowy Linii Elektrycznych" (SCLE) skoncentrowało takie rodzaje prac, jak: wiercenie otworów fundamentowych, ustawianie konstrukcji wsporczych, betonowanie na mokro i inne w bliskich sobie strefach — w ramach ogólnego frontu robót wynoszącego zaledwie 3-H-4 km. W ten sposób stworzono możliwości zmniejszenia czasów dojazdu pociągów roboczych.
Linia kolejowa została podzielona na 10 odcinków budowy o długości 20 km każdy. W środku każdego odcinka na stacji kolejowej u-tworzono bazę pomocniczą (BP) z pociągami roboczymi. W bazie pomocniczej przeprowadzano codzienne zaopatrywanie pociągu fundamentowego w surowce (cement, wodę, kruszywo) oraz cotygodniowe zaopatrywanie innych pociągów roboczych w osprzęt i materiały przywożone w sobotę rano specjalnym pociągiem gospodarczym z bazy głównej (BG). Baza główna była usytuowana mniej więcej w połowie elektryfi-kowanej linii. Centralne usytuowanie bazy pomocniczej, w stosunku do odcinka budowy, pozwalało na większą operatywność działania w sytuacjach nieprzewidzianych (awaryjnych). Personel budowy obejmował 110 pracowników przedsiębiorstwa i 32 pracowników kolei SNCF. Stanowiło to 26 pracowników na kilometr jw ciągu miesiąca.

Wiercenie otworów fundamentowych

Do wiercenia otworów fundamentowych przedsiębiorstwo stosowało 2 koparki mechaniczne, dwuosiowe, z napędem kół przystosowane do jazdy po szynach kolejowych na drodze bitej kołowej oraz po poboczu.płaskim toru. W strefach, gdzie należało „odzyskiwać" wybraną ziemię, tzn. bez rozrzucania jej (wszczególności na torach stacyjnych), koparka była ustawiona na wagonie-platformie. Wybrana ziemia z otworów była wtedy składowana na wagony-platformy. Koparka wykonywała w terenie normalnym 30 otworów dziennie.

Rys. 2. Sieć trakcyjna podwójna-wzmocniona prądu stałego 1,5 kV zastosowana na odcinku Paryż — Lyon

 

Roboty słupowe

Konstrukcje wsporcze przeznaczone do ustawienia w ciągu tygodnia były dowożne w każdą sobotę rano z BG do BP. Pociąg z konstrukcjami (słupowy), wyjeżdżający codziennie z BP do pracy, składał się: z wagonu motorowego, 2 wagonów-platform ze słupami oraz wagonu-platformy z żurawiem drogowym umożliwiającym transport poziomy i pionowy słupów. Ogółem ustawiono 8600 konstrukcji wsporczych z wydajnością 50 szt./dzień.

Roboty fundamentowe

Roboty fundamentowe wykonywał pociąg fundamentowy z wagonami-zbiornikami o ogólnej pojemności 80 m3, który umożliwiał ustawianie na mokro 30 fundamentów dziennie. Przed podjęciem pracy w danym dniu, poprzedniego dnia wieczorem pociąg był załadowany kruszywem i cementem w bazie pomocniczej.

Rys. 3. Wysięgnik pomocniczy i ramiona odciągu sieci prądu zmiennego 25 kV 50 Hz

Kruszywo było dowożone ciężarówką do BP i transportowane mechanicznie do wagonów-zbiorników za pomocą łatwo rozbieralnego przenośnika. Cecha rozbieralności ułatwiała stosunkowo szybkie jego transportowanie między bazami pomocniczymi. Cement z ciężarówki na wagon transportowano za pomocą pompy tłoczącej i giętkiego połączenia rurowego. Automatyczne dozowanie surowców pozwalało uzyskać 1200 litrów betonu/min. Jeden metr sześcienny betonu zawierał 0,2 Mg cementu portlandzkiego „250" lub „325", 400 litrów piasku, 800 litrów żwiru o granulacji 63-40 lub grysu 25-M6 i ok. 160 litrów wody. Ciężar bloku betonowego wynosił 2,2 Mg.

Rys. 4. Urządzenie naprężające sieci trakcyjnej prądu zmiennego 25 kV 50 Hz

a — szkic ogólny,
b — zasada działania,
c — szkic ogólny z zasadą blokady ruchu ciężarów naprężających

Pociąg fundamentowy obsługiwało trzech pracowników, a oprócz tego 1 pracownik zajmował się wyrabianiem „szklanki" betonowej fundamentu, zabezpieczającej podstawę słupa przed korozją.
Zgodnie z przyjętymi ustaleniami, badanie próbek betonu przeprowadzano co miesiąc. W toku pracy zużyto ogółem 30000 m3 betonu.

Zbrojenie konstrukcji wsporczych (wyposażenie w elementy dodatkowe)

Konsole (wysięgi) z wspornikami i odciągami zakładano na słupy sieci metodą ręczną, wykorzystując dwa zespoły 4-osobowe dysponujące bardzo prostymi środkami w postaci wyc ą-garki, liny (powróz) itp. Wydajność pracy wyniosła 30 uzbrojonych słupów/dzień.

Wywieszanie przewodów trakcyjnych

Pociąg przeznaczony do wywieszania przewodów składał się: z wagonu motorowego, wagonu-platformy z pomostem roboczym podnoszonym hydraulicznie oraz z wagonów z bębnami przewodów. Bębny z przewodami, przewidzianymi do wywieszenia w danym tygodniu pracy, były przywożone z bazy głównej do bazy pomocniczej pod koniec poprzedniego tygodnia. Bębny do przerobienia w danym dniu były przeładowywane w bazie pomocniczej z wagonu-platformy na wagon z bębnami pociągu przeznaczonego do wywieszania przewodów. Operacja przeładunkowa odbywała się za pomocą łatwo rozbieralnego dźwigu o napędzie elektrycznym.
Linkę nośną główną i ewentualnie linkę wzmacniającą (w przypadku jej zastosowania) zakładano na rolki i uchwyty na 2 dni. Nasi ęp-nie przy użyciu specjalnego przyrządu z ramieniem pionowym i 3 małymi rolkami wywieszano linkę nośną pomocniczą oraz 2 przewody jezdne. Potem były montowane wysięgniki i odciągi z ramionami odciągu. Aby przyspieszyć płynięcie materiału, przewody jezdne po wywieszeniu zostały poddane naciągowi 18000 N (naciąg stosowany -12500 N). Po upływie 48 godzin zwalniano naciąg przewodów do wielkości 12500 N.
Wydajność pracy ukształtowała się w postaci wywieszenia odcinka naprężenia sieci o długości ok. 1500 m w ciągu 2 dni. Ogólne zużycie . przewodów miedzianych wyniosło 1900 Mg, zaś przewodów stalowo-aluminiowych — 400 Mg.

Wieszakowanie

Podobnie, jak przy uzbrajaniu słupów, przedsiębiorstwo zastosowało klasyczne środki w postaci drabin rozstawnych z pomostami roboczymi przetaczanych po szynach. Pięć brygad 3-osobowych używając 5 drabin montowało wieszaki i wpinało ramiona odciągowe w przewody jezdne — w przerwach ruchu pociągów odbywało się to poza normalnie przyznanymi zamknięciami torów. Wydajność pracy była rzędu 1000 m/dzień.

Prace końcowe (regulacyjne)

Sieć regulowały 3-osobowe brygady przy użyciu drabin, a montaż połączeń prądowych wykonywano za pomocą przenośnych pras hydraulicznych. Wydajność prac końcowych i regulacyjnych wynosiła 1000 m sieci/dzień.

Baza główna (BG)

Obszar bazy głównej zajmował 5 ha. Cały o-sprzęt i materiały, nadsyłane przez dostawców, , były odbierane formalnie przez pracowników kolei SNCF, a następnie przejmowane przez wykonawcę praedsiębiorstwo.

 

  Linia kolejowa Bordeaux Linia kolejowa Prawego
Brzegu Rodanu
Pociąg do drążenia otworów
fundamentowych
Pociąg słupowy
Pociąg fundamentowy
Zbrojenie słupów
Wywieszanie przewodów
jezdnych
Sprzęt do wieszakowania
Sprzęt do prac końcowych
regulacyjnych

Rys. 5. Rodzaje sprzętu zastosowanego w pracach elektryfikacyjnych na dwóch liniach kolejowych

Personel przedsiębiorstwa segregował osprzęt i sporządzał karty montażowe. Powyższe przygotowania osprzętu na tydzień miały drobiazgowy charakter, np. na konstrukcjach wsporczych poza numerem oznaczano miejsca zamocowania elementów osprzętu oraz zwisy przewodów.
Poszczególne elementy uzbrojenia słupa (wysięgi, odciągi, uchwyty), włącznie z najdrobniejszym osprzętem, takim jak trzpienie i zawleczki łączono w podzespoły i zespoły znacząc je numerem słupa. Osprzęt śrubowo-sworzniowy był demontowany w bazie, a następnie zabezpieczany smarami i ponownie montowany. W następnym tygodniu tak przygotowany osprzęt był montowany w toku prac elektryfikacyjnych.
Właściwy i sprawny tok robót elektryfikacyjnych był warunkowany w decydującym stopniu dokładnym przygotowaniem osprzętu sieciowego w bazie głównej i załadowaniem go na wagony w ściśle określonym porządku. Pociąg z osprzętem sieciowym opuszczał w każdą sobotę rano bazę główną i odjeżdżał do bazy pomocniczej. W tym samym czasie, ale w kierunku odwrotnym, puste wagony innego pociągu odjeżdżały z bazy pomocniczej do bazy głównej.

Elektryfikacja linii Prawego Brzegu Rodanu

Zadanie to zostało powierzone Przedsiębiorstwu Przemysłowemu i Przedsiębiorstwu Braci Drouard (prywatne). Linię kolejową o długości 265 km podzielono na 3 odcinki budowy o długości 113 km, 112 km i 40 km.
Przyznane długie zamknięcia torów (z wariantem 2,5-3,5 godziny) i duża ustalana wydajność średnia robót (11 km/miesiąc) narzuciły konieczność zastosowania nowoczesnego, w dużym stopniu zmechanizowanego, sprzętu. Więk-' sze odstępy między bazami, w stosunku do poprzedniej technologii, wydłużały czas dojazdu pociągów roboczych, powodując ponadto przerwy w ruchu pociągów. Oprócz bazy głównej (stałej) zorganizowano trzy dodatkowe bazy, przemieszczane w miarę przesuwania się strefy robót, w taki sposób, aby strefy działania pociągów roboczych nie przekraczały 50 km. Bazy służyły do: kompletnego zaopatrzenia fundamentowego pociągu roboczego, załadowywania osprzętu sieciowego na wagony przy użyciu specjalnych podajników mechanicznych oraz garażowania różnych specjalistycznych pojazdów roboczych.
Cały osprzęt i materiały były zgromadzone w bazie głównej, a następnie po dokładnym przygotowaniu i sklasyfikowaniu rozdzielane raz w tygodniu na odpowiednią bazę pomocniczą.
Ilostan personelu roboczego wynosił 300 pracowników przedsiębiorstwa i 100 pracowników kolei francuskich. Wskaźnik zatrudnienia był więc równy 36 pracowników na 1 kilometr w ciągu miesiąca.

Wiercenie otworów fundamentowych

Aby uzyskać dużą wydajność pracy oraz odpowiedni wymiar i kształt dołów, zastosowano 2 rodzaje maszyn (koparek), a mianowicie: koparkę Poclain 60 do dołów o średnim wymiarze i Poclain 90 do dołów o największych wymiarach (szczególnie pod kotwienia sieci trakcyjnej). Wagon motorowy ciągnął wagon z koparką samojezdną oraz 4 wagony-platformy, na których wóz ek-wy wrotka przemieszczał się przewożąc ziemię (rys. 5). Wydajność pracy koparki była rzędu 45 otworów/dzień.

Roboty słupowe 

Pociąg z konstrukcjami wsporczymi (słupami) składał się z żurawia samojezdnego poruszającego się po szynach oraz z dwóch wagonów platform ze słupami (po jednym wagonie z obu stron żurawia).
Wszystkie słupy w liczbie 225 szt. (45 szt. na dzień) — niezbędne do ustawienia w ciągu danego tygodnia — były przygotowane w bazie głównej w tygodniu poprzednim, a następnie ładowane na wagony-platformy i przewożone do bazy pomocniczej w sobotę rano. Dwa pociągi robocze (jeden do wiercenia otworów, drugi — słupowy) i jeden pociąg do betonowania znajdowały się w bazie głównej lub dodatkowej. Następnie były one zestawione w jeden pociąg zbiorowy, który wyjeżdżał każdego dnia rano do wyznaczonych działań. Każdy pociąg wyznaczone działanie wykonywał osobno. Wieczorem, po zakończonej pracy, ponownie je zestawiano w jeden pociąg i tak wracał do bazy, gdzie zastępowano próżne wagony-platformy wagonami z załadowanymi słupami, zaś wagony załadowywane ziemią wybraną z otworów zastępowano wagonami próżnymi.

Roboty fundamentowe

Pociąg z wytwarzanym automatycznie betonem, o ogólnej pojemności 150 m3, składał się z wagonów-zasobników na kruszywo, jednego wagonu z cementem i jednego wagonu-cysterny z wodą oraz wagonu z ugniataczem (miesza-czem) i kabiną sterowniczą. Pociąg załadowywano wieczorem w bazie, gdzie kruszywo luzem było uprzednio dostarczane ciężarówką, a następnie ładowane do wagonów-zasobników za pomocą ładowarki mechanicznej.
Cement składowano w 1 silos (zasobnik) o pojemności 90 Mg. Pociąg napełniano w ciągu sześciu godzin. Wydajność mieszacza (ugniata-cza) — 1000 litrów/40 s pozwalała otrzymać 140 m3 betonu na dzień.

Prace zbrojenia słupów

Ten rodzaj pracy został zmechanizowany. Pociąg zbrojenia słupów składał się z wagonu motorowego z platformą podnoszoną o napędzie hydraulicznym i żurawiem wysuwanym teleskopowo, a przeznaczonym do transportu pionowego konsoli i odciągów. Osprzęt (wysięgi), przewidziany do montażu w ciągu tygodnia pracy, znajdował się na dwóch wagonach-platformach doczepipnych do wagonu motorowego. Pociąg przyjeżdżał wieczorem do stacji znajdującej się najbliżej miejsca pracy. Wydajność pracy osiągnęła wielkość 60 uzbrojonych słupów/dzień.

Wywieszanie przewodów trakcyjnych

Pociąg do wywieszania przewodów składał się z dwóch wagonów z bębnami (ogółem 12 bębnów), ciągnionych przez żuraw samojezdny torowy z zainstalowaną gondolą. Personel składał się: z dźwigowego, trzech pracowników montujących i pracownika regulującego (hamującego) ruch bębnów. Wydajność wywieszania wynosiła 3 odcinki naprężenia sieci, tj. 4500 m w ciągu dwóch dni.
Pociąg załadowywano bębnami na stacji (z wykorzystaniem trzeciego toru). Żuraw z gondolą usytuowany na torze środkowym chwytał pełne bębny z wagonu-wywrotki znajdującego się na jednym z torów i ładował je na wagon z bębnami, stojący na trzecim torze. Wagon-wywrotki były załadowywane bębnami raz na tydzień w bazie głównej lub pomocniczej.
W toku prac dwie liny nośne (zasadnicza i pomocnicza) były jednocześnie rozwijane i wywieszane na rolkach. W 24 godziny po wywieszeniu rolki zdejmowano, a linkę nośną mocowano do zacisków uchwytów wysięgu, zaś linkę pomocniczą podwieszano na hakach do uchwytów linki nośnej. Te dwie operacje wykonywano przy użyciu dwóch pociągów. Przed wywieszaniem przewodów jezdnych wieszaki zakładano między linę nośną a pomocniczą oraz wieszaki pomocnicze z ramionami odciągowymi przymocowanymi do rury wysięgnika. Wywieszanie przewodów jezdnych wykonywano na podwójnych hakach (roboczych) zawieszonych na lince pomocniczej, dając pierwotnie naciąg wstępny 19000 N zamiast stosowanego 12500 N, aby przyspieszyć pełzanie materiału. Następnie, po wyregulowaniu naciągu do 12500 N, urządzenia naprężające — które były zablokowane uprzednio przy naciągu 19000 N były odblokowywane.

Wieszakowanie

Pociąg ciągniony pojazdem motorowym był złożony z 5 wagonów z platformą roboczą podnoszoną (front robót ponad 70 metrów).
W tym samym czasie, w którym instalowano wieszaki między linką nośną i pomocniczą, instalowano także wysięgniki pomocnicze z ramionami odciągowymi przymocowanymi x wzdłuż rury wysięgnika. W trakcie drugiego przejazdu pociągu ustawiono ramiona odciągu, po uprzednim ustawieniu zagiętych wieszaków (strzemiączkowych), między przewód jezdny i linkę pomocniczą.Na platformie pracowało 20 pracowników z wydajnością pracy równą 2000 m sieci/dzień..

Regulacja i prace końcowe

Prace te wykonywano przy zastosowaniu drabin z dwoma brygadami roboczymi; wydajn )ść pracy była rzędu 1500 m/dzień.

Baza główna

Obszar bazy zajmował 3,5 hektara. Materiały były odbierane przez SNCF i przejmowane oficjalnie przez przedsiębiorstwo elektryfikacyjne (analogicznie jak w poprzednim opisie technologii). W bazie przygotowywano: niezbędne materiały do budowy, słupy, zbrojenie konsoli (wysięgów) i produkcję wieszaków itd.
Porównując obie technologie daje się zauważyć, że przedsiębiorstwa dysponujące nowoczesnym zmechanizowanym sprzętem stosują go przy robotach elektryfikacyjnych, tam gdzie jest to uzasadnione ekonomicznie.
W sytuacjach, gdzie nie ma takiej potrzeby np. ze względu na mniejszą założoną wydajność pracy jest wykorzystywany sprzęt tradycyjny klasyczny o mniejszym stopniu zmechanizowania.
Znamienne jest stosowanie w różnych technologiach robót elektryfikacyjnych wprawdzie w ograniczonym zakresie drabin kołowych rozstawnych z pomostami roboczymi.