Khi tôi xem video về các chuyến tàu cao tốc, tôi luôn thấy các vụ nổ điện ở gần đỉnh, hoặc vũ trang. Tại sao điều đó xảy ra? Tôi biết rằng Acela làm điều đó rất nhiều nhưng các tàu cao tốc khác cũng có nó.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến điều này:

• ở tốc độ cao , khả năng cao hơn là phương pháp đo tốc độ mất liên lạc với dây xích: ở tốc độ cao hơn, sự va chạm trong dây dẫn đến một chuyến du ngoạn dữ dội hơn có thể vượt quá khả năng đình chỉ của máy đo tốc độ.
• Tàu cao tốc cũng có thể hiển thị vũ trang.
• tàu cao tốc thường sử dụng điện áp cao (15 hoặc 25 kV), có khả năng phát điện trên khoảng cách xa hơn so với điện áp thấp hơn (ví dụ 1500 V) được sử dụng trong các tàu cũ.

Điểm mà máy đo tốc độ của tàu điện tiếp xúc với dây xe đẩy tạo ra một trong những môi trường phức tạp và thách thức nhất để các nhà sản xuất thành phần đường sắt và kỹ sư kiểm tra hiểu, chứ đừng nói đến dự đoán và cải thiện.

Để các đoàn tàu hoạt động hiệu quả, máy sao lưu phải duy trì liên lạc thường xuyên với dây xe đẩy được treo từ các hệ thống dây xích. Tuy nhiên, các dây và cấu trúc hỗ trợ của chúng thể hiện độ cứng dọc khác nhau dọc theo bất kỳ phần nào. Hệ thống dây xích ngoằn ngoèo trong khoảng thời gian 30 đến 100 mét để ngăn chặn rãnh. Lực áp dụng cho máy đo áp suất cho dây phải nằm trong phạm vi được xác định rõ (70N đến 120N). Nếu quá thấp, mất liên lạc dẫn đến việc buộc, điều này không chỉ khiến tàu mất điện mà làm hỏng dây xe đẩy và thanh tiếp xúc thông qua việc khắc và quá nóng. Nếu lực quá cao, ma sát dẫn đến làm mòn dây và thanh tiếp xúc sớm.

Cung cấp một lượng lực thích hợp đòi hỏi chuyển động dọc thay đổi. Nhưng khi các đoàn tàu di chuyển với tốc độ cao hơn, các máy sao chép sẽ mất khả năng phản ứng thích hợp. Ngay cả khi dây xe đẩy càng phẳng càng tốt, nó chỉ phẳng khi treo không bị xáo trộn. Khi thước sao nâng dây, biến dạng kết quả tạo ra một sóng. Nếu có quá nhiều sự nâng cao, thì máy sao chép sẽ tạo ra một dạng sóng lớn hơn nhiều, gây ra các vấn đề tiếp xúc cho máy quay tiếp theo đi xuống.

Các dây xích không phải là cố định : nó được di chuyển xung quanh bằng cách xe lửa và gió.

Nói chung, khi một máy sao lưu chạy bên dưới dây xích, nó sẽ tạo ra một nhiễu giống như sóng truyền xuống dây với tốc độ được xác định bởi lực căng trong dây và khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài. Khi một đoàn tàu tiến đến tốc độ quan trọng này, máy sao lưu bắt kịp sự xáo trộn, dẫn đến sự dịch chuyển dọc lớn nguy hiểm của dây cũng như gián đoạn tiếp xúc. Tốc độ tối đa của tàu sau đó bị giới hạn bởi tốc độ tới hạn của dây xích. Vấn đề này là trọng tâm của các lần chạy thử, vì mong muốn thử nghiệm bộ 325 ở tốc độ cao hơn tốc độ tới hạn của dây xích TGV tiêu chuẩn.

Đó là do điện áp cao vẫn gây ra kết nối khi các tiếp điểm tách biệt do sự không đều (va đập, v.v.) giữa tiếp điểm và dây.

Như những người khác đã đăng, một khoảng cách tạm thời giữa máy đo góc và dây dẫn trên cao là một phần của câu trả lời, tuy nhiên đó không phải là câu chuyện hoàn chỉnh. Yếu tố lớn khác là động cơ của tàu là một tải cảm ứng , làm phức tạp nghiêm trọng những gì xảy ra khi mạch bị gián đoạn.

Khi có sự gián đoạn của mạch có tải cảm ứng, dòng điện qua tải không thể về 0 ngay lập tức. Thay vào đó, dòng điện tiếp tục chảy qua tải, tạo ra sự tăng vọt điện áp tại điểm gián đoạn. (Năng lượng bổ sung để làm điều này thực sự đến từ tải cảm ứng.) Điện áp tăng đột ngột cho đến khi xảy ra sự cố (ví dụ như hồ quang). Một vòng cung đã hình thành, điện áp giảm, nhưng cần ít điện áp hơn để duy trì hồ quang vì plasma dẫn điện tốt hơn không khí ở nhiệt độ điển hình.

Dòng điện chạy cho tàu cao tốc thường sẽ cao hơn nhiều so với các đối tác tốc độ thấp của chúng, do đó điện áp phát triển khi mạch bị gián đoạn sẽ cao hơn.

Lực lượng trên một máy đo phóng xạ là 15-40 pounds, 60 pounds ở bên ngoài. (7-18kg, tối đa 30 hoặc hơn).

Dây xe đẩy (tiếp xúc) được làm bằng đồng hoặc đồng nguyên khối, thường là 4/0 đến 400kcmil (107-200mm ^ 2), với dây truyền tin bằng thép (dây xích) 3 / 8-1 / 2 "(10-13mm) ) đường kính. Dây messenger được hỗ trợ cứ sau 100-200 feet (30-60m) và nó hỗ trợ dây tiếp xúc cứ sau 6-10 '(2-3m). Vì vậy, dây tiếp xúc có thể tự do vươn lên dù chỉ một chân (0,3m ) khi tàu đi qua. Nó thường có một thanh ổn định để giữ cho nó không di chuyển ngang nhưng có thể tự do di chuyển theo chiều dọc.

Như đã thảo luận, bất kỳ sự bất thường nào trong dây tiếp xúc, hoặc trong cách treo, có thể khiến cho ống lồng và dây tách ra trong giây lát.

Hành động sóng trong dây cũng có thể gây ra một sự tách biệt nhất thời. Đủ dây hoặc chuyển động tàu có thể làm cho dây di chuyển ra trên "sừng" cong của ống phóng.

src

Sự bất thường trong bề mặt chạy của máy sao chép cũng có thể gây ra sự cố. Thông thường có các slide bằng đồng hoặc đồng; thiệt hại vật lý đối với một slide hoặc chỉ đơn giản là một điểm bị đốt cháy từ vũ trang có thể làm cho dây bị mất liên lạc.

Ngoài ra, một pantograph thường có hai slide, fore và aft, và pantograph có liên kết hoặc lò xo mạnh để giữ cho nó ngang. Nếu có bất kỳ liên kết ràng buộc hoặc bị hỏng hoặc một lò xo mệt mỏi hoặc bị hỏng, nó có thể không được cấp và có thể đi trên gót chân hoặc ngón chân của nó, gây ra tiếp xúc kém.

Các arcing tất nhiên là do hiện tại. Dòng điện có thể duy trì liên tục qua hồ quang (xu hướng tỷ lệ thuận với điện áp, nhiều khả năng trên các hệ thống điện áp cao được sử dụng trong đường sắt tốc độ cao) - tuy nhiên chuyển động không khí tốc độ cao có khả năng dập tắt hồ quang, cắt đứt năng lượng cho tàu trong giây lát . Nói về gai điện áp!

Đó không phải là về điện áp *, đó là về dòng điện.

*đường dây điện áp

Khi một mạch dòng cao bị gián đoạn (đặc biệt là một mạch cảm ứng), một vòng cung được hình thành giữa các tiếp điểm bị phá vỡ. Dòng điện cao sau đó duy trì hồ quang: gia nhiệt ohmic biến không khí thành plasma, trong khi plasma dẫn dòng điện. Đó là cơ sở của hàn hồ quang, sử dụng hàng trăm ampe ở điện áp thấp đến 20V.

Hàn ở tốc độ cao 5000 khung hình / giây (vòng cung cận cảnh, có thể nhìn thấy được)

Ngay cả các xe điện điện áp thấp (thường là 600-800V) di chuyển với tốc độ đi bộ cũng tạo ra các lực và tia lửa điện tại các điểm dừng trong dây xích, trong khi tàu điện ngầm cũng làm như vậy ở cấp độ của đường sắt điện.

Tia lửa điện ngầm | Bão tuyết New York 2017

Do yêu cầu cao, tia lửa xảy ra chủ yếu khi tàu đang tăng tốc (ví dụ từ trạng thái dừng) hoặc khi nó có nhiều năng lượng để duy trì tốc độ cao, nhưng chúng không bao giờ xảy ra khi nó dừng ở mức nhàn rỗi, mặc dù điện áp là tương tự.

Trong hoạt động tốc độ thấp, điều này xảy ra chủ yếu khi một sự phá vỡ tiếp xúc được đưa vào hệ thống giày dây bên ngoài, ví dụ như bởi một khoảng cách vật lý ngăn cách các mạch khác nhau hoặc do ô nhiễm từ băng, tuyết hoặc lá cây.

Trong hoạt động tốc độ cao, ngoài tất cả các tốc độ thấp, các quãng nghỉ thêm được tạo ra bằng cách quay vòng trên các bất thường của dây xích, giống như một chiếc xe tải địa hình có bánh xe bay trong giây lát khi nó va chạm quá nhanh. Một số trong những điều bất thường đó được giới thiệu bởi chính máy sao chép: người ta có thể tưởng tượng ra máy ghi hình trên dây xích như một cú nhào lộn lộn ngược trên dây đeo. Thay vì trọng lực tác động lên acrobat hướng xuống dưới, pantograph đẩy dây xích lên trên qua một lò xo, vì vậy toàn bộ hệ thống nhảy lên xuống khi đi qua các điểm treo.

Khi tôi xem video về các chuyến tàu cao tốc, tôi luôn thấy các vụ nổ điện ở gần đỉnh, hoặc vũ trang. Tại sao điều đó xảy ra?

Có một khoảng trống trong tiếp xúc, các electron bắn xuyên qua khe hở biến không khí thành plasma và phá vỡ không khí. Bởi vì không khí là plasma, nó có thể dẫn dòng điện, điều này xảy ra ở khoảng 3kV / mm để bạn biết có một số điện áp liên quan.

Một yếu tố khác là hồ sơ dòng trên cao thay đổi nhanh hơn nhiều ở tốc độ cao. Dây tiếp xúc không phải ở cùng một khoảng cách chính xác từ đường sắt mọi lúc.

Máy đo góc được điều chỉnh liên tục để tạo áp lực không đổi lên dây tiếp xúc, nhưng ở tốc độ cao, điều đó không xảy ra đủ nhanh. Khi áp lực lên dây tiếp xúc không đủ, một vết sưng nhỏ là tất cả những gì cần thiết để gửi ống kính xuống một vài mm, tạo ra một vòng cung có thể nhìn thấy.

Chỉ để tham khảo, các tàu điện áp thấp cũng có khả năng tạo ra các cung khá rõ ràng (điện áp thấp hơn thường được bù bởi thực tế là DC), nếu chúng đi đủ nhanh hoặc dây tiếp xúc có hình dạng xấu.