Una línea aérea o cable aéreo, se utiliza para transmitir la energía eléctrica para tranvías, trolebuses y trenes a una distancia desde el punto de suministro de energía. Es conocido indistintamente como

Sistema aérea de contacto Equipos de la línea aérea Equipos de arriba Cableado aéreo o líneas aéreas Catenaria Trolley alambre

En este artículo se utiliza la línea aérea término genérico. Este es también el término utilizado por la Unión Internacional de Ferrocarriles.

La línea aérea está diseñada en el principio de uno o más cables aéreos o rieles situados sobre las vías del ferrocarril, planteadas con un alto potencial eléctrico de conexión con estaciones de alimentación a intervalos regulares. Las estaciones de alimentación generalmente son alimentados a partir de una red eléctrica de alta tensión.

Los trenes eléctricos que recogen su actual desde un sistema de línea aérea utilizan un dispositivo tal como un pantógrafo, colector de arco, o trole. El dispositivo presiona contra la parte inferior del alambre más bajo de un sistema de línea aérea, el hilo de contacto. Los colectores de corriente son eléctricamente conductores y permiten que la corriente fluya a través para el tren o tranvía y de vuelta a la estación de alimentación a través de las ruedas de acero en uno o ambos carriles de rodadura. Los trenes eléctricos pueden pasar a lo largo de estas vías sin afectar a la línea aérea, aunque puede haber problemas con el espacio superior. Sistemas de transmisión de energía eléctrica alternativa para los trenes son el tercer carril, fuente de alimentación a nivel del suelo, las baterías, y la inducción electromagnética.

Este artículo no cubre el frenado regenerativo, donde los motores de tracción actúan como generadores a retardar el movimiento y la potencia de retorno a la sobrecarga.

Construcción

Para lograr una buena captación de corriente de alta velocidad, es necesario para mantener la geometría del hilo de contacto dentro de límites definidos. Esto se consigue normalmente mediante el apoyo del hilo de contacto desde arriba por un segundo alambre conocido como el alambre de mensajero o catenaria. Este alambre se aproxima a la trayectoria natural de un alambre tendido entre dos puntos, una curva catenaria, por lo tanto el uso de la catenaria para describir este cable o, a veces todo el sistema. Este cable está unido al hilo de contacto a intervalos regulares por medio de cables verticales conocidos como goteros o laminillas. El cable mensajero es compatible con regularidad en las estructuras, por una polea, un vínculo o abrazadera. Todo el sistema se somete a continuación a una tensión mecánica.

A medida que el hilo de contacto hace contacto con el pantógrafo, el inserto de carbono en la parte superior del pantógrafo está desgastado. Yendo alrededor de una curva, el alambre "recta" entre los soportes hará que el hilo de contacto para cruzar sobre toda la superficie del pantógrafo como el tren viaja alrededor de la curva, causando un desgaste uniforme y evitando cualquier muescas. En vía recta, el hilo de contacto se zigzagueando ligeramente a la izquierda y la derecha del centro en cada soporte

sucesivas de manera que el pantógrafo se desgasta uniformemente. El movimiento del hilo de contacto en la cabeza del pantógrafo se llama el 'sweep'.

El zigzag de la línea aérea no es necesaria para los tranvías con troles o trolebuses.

Áreas Depot tienden a tener sólo un único cable y se conoce como un equipo sencillo. Cuando los sistemas de líneas aéreas fueron concebidos primera, buena captación de corriente era posible sólo a bajas velocidades, el uso de un solo cable. Para permitir velocidades más altas, se desarrollaron otros dos tipos de equipos:

Equipos de cosido utiliza un cable adicional en cada estructura de soporte, terminado en cada lado del alambre de mensajero.

Compuesto equipo utiliza un segundo cable de soporte, conocido como el auxiliar, entre el cable mensajero y el hilo de contacto. Cuentagotas apoyan el auxiliar del cable mensajero y goteros adicionales apoyan el hilo de contacto de la auxiliar. El cable auxiliar puede estar construido de un metal resistente al desgaste más pero menos conductora, el aumento de la eficiencia de transmisión de potencia.

Cables cuentagotas tradicionalmente sólo ofrecen apoyo físico de la catenaria, y no se unen a la catenaria en contacto con los cables eléctricos. Los sistemas actuales utilizan goteros portadores de corriente, lo que elimina la necesidad de cables separados.

El sistema de transmisión actual se originó hace unos 100 años. Un sistema más sencillo se propuso en la década de 1970 por el Construction Co Pirelli que consta de un solo alambre incrustado en cada soporte de 2,5 metros de su longitud en una viga de aluminio extruido recortado con la cara de contacto de alambre expuesto. Con una tensión algo mayor que la utilizada antes de sujetar el haz produjo un perfil desviada para el alambre que podría ser fácilmente manejado a 250 millas por hora por un servo neumático pantógrafo con sólo 3 aceleraciones G.

Para tranvías a menudo hay sólo un hilo de contacto y sin cable mensajero.

Donde hay espacio limitado para dar cabida a los sistemas de suspensiones de alambre, tales como en túneles, el alambre de arriba puede ser sustituido por rieles en el techo rígido. Esto se hizo cuando la línea aérea fue criado en el túnel Simplon para acomodar los vehículos ferroviarios más altos. Un carril aéreo rígida también puede ser utilizado en lugares donde tensar los cables es poco práctico, por ejemplo en los puentes móviles.

Líneas aéreas paralelas

Un circuito eléctrico requiere al menos dos conductores. Los tranvías y ferrocarriles utilizan la línea aérea ya un lado del circuito y los rieles de acero como el otro lado del circuito. Para un trolebús no hay carriles para enviar la corriente a lo largo de-los vehículos utilizan neumáticos de goma y la superficie de carretera normal retorno. Los trolebuses utilizan una segunda línea aérea paralela para la vuelta, y dos carro-polos, un contacto entre cables de tendido eléctrico. El circuito se completa mediante el uso de los dos cables. Cables aéreos paralelas también se utilizan en los ferrocarriles equipados con tres fases de CA de electrificación de trenes, que es un sistema raro hoy en día.

Tensado

Catenarias se mantienen a una tensión mecánica debido a que el pantógrafo provoca oscilaciones mecánicas en el alambre y la onda debe viajar más rápido que el tren para

evitar la producción de ondas estacionarias que podrían causar la rotura de cables. Tensión de la línea hace que el viaje olas más rápido.

Para velocidades medias y altas, los cables suelen tensarse por medio de pesos o de vez en cuando por tensores hidráulicos. Cualquiera de estos métodos se conoce como auto-tensor, o tensión constante y asegura que la tensión en el equipo es prácticamente independiente de la temperatura. Las tensiones son típicamente de entre 9 y 20 kN por cable. Cuando se utilizan los pesos, que se deslizan hacia arriba y hacia abajo en una varilla o tubo conectado al mástil, para evitar que los pesos se balancee.

Para bajas velocidades y en los túneles, donde las temperaturas son constantes, equipo de terminación fija se puede utilizar con los cables terminados directamente sobre las estructuras en cada extremo de la línea aérea. Aquí la tensión es generalmente de aproximadamente 10 kN. Este tipo de equipo se hundirá en los días calientes y tensos en los días fríos.

Cuando se utiliza AT, hay un límite a la longitud continua de la línea aérea que puede ser instalado. Esto es debido al cambio en la posición de los pesos con la temperatura como la línea aérea se expande y contrae. Este movimiento es proporcional a la longitud de la tensión, es decir, la distancia entre los anclajes. Esto conduce al concepto de la longitud máxima tensión. Para la mayoría de equipos de 25 kV OHL en el Reino Unido, la longitud máxima tensión es 1.970 m.

Una cuestión adicional con AT equipo es que, si los contrapesos de equilibrado están unidos a ambos extremos, toda la longitud de la tensión será libre de moverse a lo largo de la pista. Para corregir este problema, un ancla de punto medio, cerca del centro de la longitud de la tensión, restringe el movimiento del cable mensajero de anclaje, el hilo de contacto y sus ganchos de suspensión sólo puede moverse dentro de los límites de la AMP. AMP a veces se fijan a los puentes bajos, de lo contrario, que se anclan a los típicos postes de catenaria verticales o soportes de catenaria portal. Por lo tanto, un tramo de tensión puede ser visto como un punto central fijo, con las dos longitudes de media tensión expandiéndose y contrayéndose con la temperatura.

Mayoría de los sistemas generales incluyen un freno para detener los cables de desentrañar por completo deben rotura de hilo o tensión perderse por cualquier otra razón. Sistemas alemanes suelen utilizar una sola polea grande tensado con una corona dentada, montado en un brazo articulado al mástil. Normalmente, el tirón hacia abajo de los pesos y la reactiva hacia arriba tire de los cables tensados, levanta la polea por lo que sus dientes están bien lejos de una parada en el mástil. La polea puede girar libremente, mientras que los pesos se mueven hacia arriba o hacia abajo según el contrato cables o se amplían. Si un cable se rompe o se pierde la tensión de lo contrario, la polea se repliega hacia el mástil, y uno de sus dientes debe quedar apretado contra el tope. Esto detiene la rotación adicional, limita el daño, y mantiene la parte no dañada del cable intacto hasta que pueda ser reparado. Otros sistemas utilizan otros mecanismos de frenado, por lo general con varias poleas más pequeñas en un bloque y la disposición tackle.

Breaks

Salto de sección

Para permitir el mantenimiento de las secciones de la línea aérea sin tener que apagar todo el sistema, el sistema de la línea aérea se divide en partes separadas eléctricamente

conocidas como secciones. Secciones menudo corresponden con longitudes de tensión como se describió anteriormente. La transición de una sección a otra se conoce como un salto de sección y está configurado de modo que pantógrafo de la locomotora está en contacto continuo con el alambre.

Para los coleccionistas de proa y pantógrafos, esto se hace por tener dos hilos de contacto corren lado a lado en una longitud de unos cuatro soportes del cable: una nueva caída hacia abajo y la vieja se levanta, permitiendo que el pantógrafo para transferir fácilmente de uno a otro. Los dos cables no se toquen. En el servicio normal, las dos secciones están conectadas eléctricamente pero esto se puede dividir para su mantenimiento.

En los cables aéreos diseñados para troles esto se hace por tener una sección neutra entre los cables, lo que requiere un aislante. El conductor del tranvía o trolebús debe desconectar la alimentación cuando el trole atraviesa, para evitar daños arco al aislador.

Locomotoras pantógrafo equipadas nunca pueden ejecutar a través de un salto de sección cuando un lado se desactiva. Por supuesto, la locomotora se convertiría atrapado, pero a medida que pasa el salto de sección, el pantógrafo se cortocircuitar brevemente las dos líneas catenarias juntos. Si la línea de frente se desactiva, esta tensión puede transitoria interruptores de suministro viaje. Si la línea está en mantenimiento, se puede producir una lesión personal como la catenaria se activa bruscamente. Incluso si la catenaria está correctamente conectada a tierra, el arco generado a través del pantógrafo probablemente causar daños en el pantógrafo, el aislador catenaria, o ambos.

Sección Neutro

A veces, en un tren, tranvía o trolebús sistema electrificado más grande, es necesario para alimentar las diferentes áreas de la pista de diferentes redes eléctricas, la sincronización de las fases de las cuales no pueden ser garantizados. Puede haber mecanismos para tener las rejillas sincronizadas de forma normal, pero los acontecimientos pueden causar desincronización. Esto no es problema para los sistemas de CC, pero, para los sistemas de CA, que es altamente indeseable para conectar dos rejillas sin sincronizar. Un simple salto de sección es suficiente para protegerse contra esto como el pantógrafo conecta brevemente ambas secciones.

En su lugar, se utiliza una sección o fase de descanso neutral. Este consta de dos saltos de sección espalda con espalda para que haya una sección corta de la línea aérea que no pertenece a ninguna red. Si se sincronizan las dos redes de este tramo de línea está activado y los trenes pasan a través de él con normalidad. Si los dos materiales no están sincronizadas, la sección de aislamiento de corto está desconectado de los suministros, dejándolo eléctricamente muerto, asegurándose de que las dos redes no se pueden conectar el uno al otro.

La pérdida repentina y, a continuación, la reconexión a la oferta con respecto a la sección neutra podría causar daños a la locomotora si se corriente de la red - por lo signos especiales se establecen para advertir a la tripulación. Cuando se pierde la sincronización y la ruptura fase está sin corriente, operadora del tren debe poner el regulador en punto muerto y la costa a través de un salto de sección de fase aislada.

En el ferrocarril de Pennsylvania en los Estados Unidos, cortes de fases se indican con una cara de señales luz de posición con las ocho posiciones radiales ocupados por las

lentes y no de luz central. Cuando la fase de descanso estaba activo, se encendieron todas las luces. La luz de aspecto de la señal posición fue concebido originalmente por el ferrocarril de Pennsylvania, pero fue continuado por su sucesor Amtrak y ha sido adoptado por el Metro Norte. Signos de metal también se colgaron de la catenaria apoya con las letras PB creado por un patrón de agujeros perforados.

En algunos países, como Francia, Sudáfrica y el Reino Unido, imanes permanentes, situados al lado de los carriles a cada lado de la sección neutra operan un transductor bogie montado en el tren que hace un gran interruptor eléctrico para abrir y cerrar cuando la locomotora o vehículo pantógrafo de una unidad múltiple de los pasa.

Sección Dead

Una categoría especial de descanso fase también se ha desarrollado en la práctica estadounidense, principalmente por el ferrocarril de Pennsylvania. Desde la red de energía de tracción se realiza de forma centralizada, y sólo segmentado por las condiciones anormales, saltos de fase no eran normalmente activa. Por otra parte, se rompe la fase que siempre se activaron llegaron a ser conocidos como los Artículos Muerto. Eran a menudo para separar límites entre los sistemas de potencia, lo que nunca estar en-fase. Desde una sección muerta es, por definición, siempre muertos, ningún aspecto especial de la señal fue desarrollado para advertir a los ingenieros de su presencia. Una señal de metal sencillo con DS en letras perforado hoyos fue colgado de los soportes de catenaria.

Cruces

 cables de trolebús aisladas a través de

Los tranvías obtienen su poder de un solo cable aéreo en unos 500 a 750 V, mientras que los trolebuses obtienen su poder de dos cables aéreos en una tensión similar. Debido a que, al menos uno de los cables de trolebuses debe estar aislado de los cables de tranvía. Esto por lo general se resuelve mediante los cables de trolebuses se ejecutan continuamente a través del cruce, con los conductores de tranvía unos pocos centímetros más bajos. Cerca de la salida de cada lado, el alambre se funde en una barra sólida que corre paralela a los cables de trolebuses durante aproximadamente medio metro. Otro bar similar en ángulo en sus extremos se cuelga entre los cables de trolebuses. Este está conectado eléctricamente al cable por encima de tranvía. Pantógrafo del tranvía de puente entre los diferentes conductores, dotándolo de una recolección continua.

Cuando el alambre de tranvía cruza, los cables de trolebuses están protegidos por un canal invertido de material que se extiende 20 o 30 mm por debajo de aislante.

Hasta 1946, no había un paso a nivel en Estocolmo entre el ferrocarril al sur de la estación central de Estocolmo y una línea de tranvía. El tranvía operado 600-700 V DC y el ferrocarril de 15 kV CA. En la localidad suiza de Suhr, el tranvía WSB operando a 1200 V DC cruzó la línea de SBB a 15 kV AC. Algunos cruces entre tranvía/metro ligero y los ferrocarriles son todavía existente en Alemania. En Zürich, Suiza, la línea de trolebús VBZ 32 tiene un paso a nivel con la 1200 V DC tren para montar Uetliberg, en muchos lugares en la ciudad, las líneas de trolebuses cruzar el tranvía. En algunas ciudades, los trolebuses y tranvías han compartido el mismo cable positivo. En tales casos, una rana normal de trolebús se puede utilizar.

Otro sistema que se ha utilizado es para coincidir saltos de sección con el punto de cruce de modo que el cruce es eléctricamente muertos.

Australia

Muchas ciudades tenían tranvías y trolebuses que ambos utilizan el actual colección de trole. Ellos usaron cruces aisladas que requieren los conductores de tranvía para poner el controlador en punto muerto y la costa a través. Conductores de trolebuses tenían que cualquiera levante el pie del acelerador o cambie a alimentación auxiliar.

En Melbourne, Victoria, los conductores de tranvía poner el regulador en punto muerto y la costa a través de aisladores de sección, indicada por las marcas de aislante entre los rieles.

Melbourne tiene cuatro pasos a nivel entre ferrocarriles electrificados de cercanías y líneas de tranvía. Tienen disposiciones de conmutación complejas para separar el 1500 V DC por encima de la vía férrea y los 650 V DC de los tranvías, llamada plaza superior. Las propuestas se han presentado que ver a estos cruces grado separados o las rutas de tranvía desviados.

Grecia

En Atenas, hay dos cruces entre el tranvía y los cables de trolebuses, en Vas. Avenida y Vas Amalias. Olgas Avenue, y al Ardittou Street y Athanasiou Diakou Street. Ellos usan la solución antes mencionada.

Desde la apertura del sistema de tranvía en el verano de 2004, los tranvías y trolebuses en la dirección de Pagrati comparten el mismo carril exclusivo, a unos 400 metros de largo, en el extremo derecho de Vas. Olgas Avenue, con tranvía y trolebús cables de lado a lado por encima de un estrecho carril de la carretera. Los cables de trolebuses estaban en el extremo derecho de la vía, fuera de los pantógrafos de los tranvías. Conductores de trolebuses fueron obligados a conducir muy lentamente debido a que los polos de la carretilla se extendieron a sus límites. Un cambio de ruta para los trolebuses se llevó a cabo a mediados de 2005, poniendo fin a este acuerdo.

Italia

En Milán, la mayoría de las líneas de tranvía de la ciudad que entre por la línea de trolebús circular una o dos veces, por lo que los cruces entre tranvía sobrecarga y los cables de trolebuses son bastante comunes. Trolebuses y cables de tranvía corren paralelas en algunas calles, como viale Stelvio y Viale Tibaldi.

Varias líneas aéreas

Hay y eran algunos ferrocarriles que utilizan dos o tres líneas aéreas, por lo general para llevar la corriente a los trenes de tres fases. Hoy en día, corriente trifásica de CA se utiliza sólo en el Ferrocarril de Gornergrat y Jungfraujoch tren en Suiza, el Petit train de la Rhune en Francia, y el Corcovado Cremallera en Brasil, hasta 1976, se utiliza ampliamente en Italia. En estos ferrocarriles, los dos conductores de las líneas aéreas se utilizan para dos fases diferentes de la corriente alterna trifásica, mientras que el carril se utilizó para la tercera fase. No se utilizó el neutral.

Algunos trifásica AC ferrocarriles utiliza tres cables aéreos. Estos eran una línea de ferrocarril experimental de Siemens en Berlín-Lichtenberg, en 1898, el ferrocarril militar entre Marienfelde y Zossen entre 1901 y 1904 y una sección de 800 metros de longitud de un tren de carbón cerca de Colonia, entre 1940 y 1949.

En los sistemas de CC, las líneas aéreas bipolares se utilizan a veces para evitar la corrosión galvánica de piezas metálicas cerca de las vías del tren, como en el Chemin de fer de la Mure.

Todos los sistemas de múltiples líneas aéreas tienen la desventaja de alto riesgo de cortocircuitos en los cambios y por lo tanto tienden a ser poco práctico en uso, especialmente cuando se utilizan tensiones elevadas o cuando los trenes circulan a través de los puntos a alta velocidad.

El Sihltal Zürich Uetliberg Bahn opera dos líneas de ferrocarril con diferentes electification. Para poder utilizar diferentes sistemas eléctricos en rutas compartidas, la línea Sihltal tiene alambre de arriba a la derecha por encima del tren, mientras que la línea de Uetliberg tiene sobrecarga de alambre un poco hacia un lado.

Catenaria

La catenaria es un sistema de cables aéreos utilizados para abastecer de electricidad a una locomotora, tranvía o tren ligero, que está equipado con un pantógrafo.

A diferencia de los cables aéreos simples, en el que el alambre no aislado está unido por medio de abrazaderas a crosswires estrechamente espaciados soportados por postes, sistemas de catenaria utilizan al menos dos cables. La catenaria o cable mensajero se cuelga a una tensión específica entre las estructuras de línea, y un segundo alambre se mantiene en tensión por el cable mensajero, que se le atribuye a intervalos frecuentes por las abrazaderas y los cables de conexión. El segundo hilo es recto y nivelado, paralela a la vía férrea, suspendido sobre ella como la calzada de un puente de suspensión es sobre el agua.

Instalaciones de cables simples son comunes en tren ligero, sobre todo en las calles de la ciudad, mientras que los sistemas de catenaria más caros son adecuados para operaciones de alta velocidad.

El Corredor Noreste de los Estados Unidos tiene catenaria sobre los 600 kilómetros entre Boston, Massachusetts y Washington, DC para la alta velocidad de Amtrak Acela Express y otros trenes. Agencias de trenes suburbanos como MARC, SEPTA, NJ Transit, Metro-Norte utilizan la catenaria para proporcionar servicio local.

En Cleveland, Ohio las líneas ferroviarias interurbanas/luz y la línea de ferrocarril convencional utiliza los mismos cables aéreos, debido a una ordenanza municipal que pretende limitar la contaminación del aire de la gran cantidad de trenes de vapor que pasa a través de Cleveland entre la costa este y Chicago. Los trenes cambian de vapor para locomotoras eléctricas aéreas de catenaria en los Rail Yards Collinwood a unos 10 kilómetros al este del centro de la ciudad y de manera similar a Linndale en el lado oeste. Cuando Cleveland construyó su línea de tránsito rápido entre el aeropuerto, el centro y más allá de ella emplea tecnologías catenaria similares que utilizan los ferrocarriles, y eran capaces de utilizar equipos de electrificación del ferrocarril que queda después de ferrocarriles cambiaron de vapor de las locomotoras diesel. Luz y pesados sistemas de tránsito público ferroviario trackage acción por cerca de 3 kilómetros a lo largo de la línea de Cleveland Hopkins International Airport Rojo, Azul

y Verde interurbano/líneas de metro ligero entre Cleveland Union Terminal y justo después de la estación de la calle 55 Este, donde las líneas diferentes.

Parte de la Boston, Massachusetts Línea Azul a través de la periferia noreste utiliza líneas aéreas.

Altura

La altura del cableado aéreo puede ocasionar riesgos en los pasos a nivel, donde pueda ser golpeado por los vehículos de carretera. Las señales de advertencia son colocados en los enfoques de pasos a nivel electrificadas, asesoramiento automovilistas de la altura máxima permitida salvo el cruce particular.

El cableado en la mayoría de los países es demasiado bajo como para permitir trenes de doble estiba de contenedores. El túnel del Canal tiene una línea aérea de altura ampliada para dar cabida coche de doble altura y los transportistas de camiones. India propone una red de carga de sólo líneas que es casi seguro que ser electrificados con el cableado de mayor altura y pantógrafos.

Problemas con equipos aéreos

Equipos de la línea aérea puede verse afectada por los fuertes vientos, con lo que los cables y el cese de todos los trenes. Tormentas de alimentación también pueden derribar el poder con la caída de rayos en sistemas con cables aéreos, deteniendo así los trenes si hay una subida de tensión.

Instalación de equipos de la línea aérea puede requerir la reconstrucción de las estructuras de puentes para proporcionar un espacio eléctrico distancia de seguridad.

Historia

En 1881 el primer tranvía con las líneas aéreas fue presentada por Werner von Siemens en el eléctrico Exposición Internacional de París 1881, pero la instalación se retiró después de ese evento. En octubre de 1883, el primer servicio de tranvía permanente con las líneas aéreas se inició el tranvía Mdling y Hinterbrhl en Austria. Estos tranvías tenían líneas aéreas bipolares, compuesto por dos tubos en U, en la que los pantógrafos colgaban y corrieron como lanzaderas. Entre abril y junio de 1882, Siemens había probado un sistema similar en su Electromote, un percursor principios de los trolebuses.

Mucho más simple y más funcional fue un cable aéreo en combinación con un pantógrafo soportado por el vehículo y se prensa en la línea de abajo. Este sistema, para el tráfico ferroviario con una línea unipolar, fue inventado por Frank J. Sprague en 1888 - Desde 1889, fue utilizado en el tren de pasajeros Unión Richmond en Richmond, Virginia. Ese fue el inicio del consumo en todo el mundo de la tracción eléctrica.