·       پانتوگراف

لکوموتیوهای برقی و یا واگنهای موتوردار، اتوبوس برقی و تراموا همگی دارای پانتوگراف می باشند و بوسیله پانتوگراف انرژی الکتریکی از شبکه هوائی به دیناموها در لکوموتیو می رسد، کیفیت حرکت پانتوگراف در زیر شبکه بالاسری در اصل بستگی به ساختمان و نوع پانتوگراف و سیستم شبکه بالاسری دارد. پس لازم است متخصصین امور شبکه های هوائی در مورد پانتوگراف اطلاعات دقیق و کافی داشته باشند، چون یک خط برقی ایده آل، داشتن یک شبکه در هر شرائط جوی است.

پانتوگراف از چهار قسمت اساسی تشکیل می یابد:

1-ساختمان اصلی پانتوگراف که در روی چهار متره در پشت بام لکوموتیو به لکوموتیو بسته می شود.

2-سیستم محرکه پانتوگراف که از آلیاژ سبک تهیه می شود.

3-بلبرینگ و بازوهای متحرک و سیستم تغذیه پانتوگراف

4-کلاهک پانتوگراف که از یک یا دو صفحه گرافیتی تشکیل شده که بوسیله سیمهای افشان به سیستم تغذیه اتصال می گردد.

انواع پانتوگرافها از لحاظ مشخصات فنی در جدول شماره 2 نمایش داده شده است.

مشخصات فنی پانتوگراف مدل 3 پی را مورد بررسی قرار می دهیم.

قسمت 9 و 8 که از لوله های فولادی تشکی شده و بوسیله والها به قسمت اصلی بسته شده است حرکت تمام اداوات محرکه پانتوگراف بصورت همزمان توسط والها انجام می یابد، قسمت 10 اهرمهای جفتی و قسمت 16 لوله های مفصلی که از آلیاژ سبک ساخته شده و به دو رام مونتاژ شده و با قرار گرفتن در زیر قطعات چند ضلعی هدایت شونده که در عکس همدیگر قرار می گیرند و قسمتهای 1 و 3 فنرهای مورد نیاز جهت انجام کار مکانیکی و قسمت 4 سیلندر و سیستم اهرمی می باشند.

زمانی که بر اثر فشار اتمسفر پانتوگراف به حالت خوابیده در می آید فنرهای شماره 1 در حالت کشیده قرار می گیرند، اما امکان بلند شدن پانتوگراف وجود ندرد به همین منظور از دو فنر شماره 3 که به اهرمها بسته شده اند و اتصال آنها به قسمت 7 برای بلند شدن پانتوگراف لازم است که هوای فشرده شده را به داخل سیلندر 4 هدایت تا فنرهای شماره 3 بلند می شوند و تأثیرات آنها روی اهرم 5 و 7 می تواند پانتوگراف را بلند کند.

کلاهک پانتوگراف دارای انواع مختلف می باشد.

انواع آنها عبارت است از:

مس، پلاتین، و ذغالی.

کلاهکهای مسی و پلاتینی دارای مقاومت الکتریکی کمتر هستند و فقط در محل کنتاکتی (محل تماس) ایجاد سوختگی می نماید. ولی کلاهک ذغالی یا گرافیتی به علت مقاومت بیشتر نمی تواند به راحتی جریان مورد نیاز لکوموتیو را از خود عبور دهد و باعث تولید حرارت و سوختگی کنتاکت می شود به همین خاطر از این کلاهک ها در خطوطی که دارای آمپر کمتری است استفاده می شود و در شبکه های با جریان متناوب نیز از این نوع کلاهک استفاده می شود ولی در شبکه های با جریان مستقیم که دارای جریانی بیشتر از 1500 آمپر از کلاهکهای ذغالی استفاده نمی شود.

نیاز اساسی احساس شده در شبکه کنتاکت بالاسری و تأمین انرژی بدون وقفه لکوموتیوها بوسیله پانتوگراف تأمین انرژی لکوموتیو در صورتی بدون وقفه تأمین می شود که مابین شبکه هوائی و پانتوگراف فاصله وجود نداشته باشد، چون این عمل ایجاد قوس الکتریکی در میان شبکه و پانتوگراف نموده و باعث بوجود آمدن نقطه جوش در سیم کنتاکت می شود و این نقطه جوش ها لغزندگی در پانتوگراف را بوجود آورده و باعث می شود که در اثر لغزنده شدن پانتوگراف عمل تغذیه لکوموتیو بوسیله پانتوگراف بصورت تناوب انجام یابد طبیعی است که این عمل باعث کاهش نیروی لکوموتیو شده و ایجاد شوکهای الکتریکی به سیستم داخلی لکوموتیو و به ایستگاه های کشش ضررهای جبران ناپذیر بوجود می آورد و از طرفی در اثر ایجاد قوس الکتریکی مداوم در مسیر مابین سیم کنتاکت و پانتوگراف هر دو گرم شده و سیم کنتاکت در اثر گرم شدن از حالت اولیه به طرف بالا کشیده می شود و یک حالت کمانه ای بوجود می آید که شبکه را از حالت نرمال خارج کرده و باعث تخریب شبکه می شود، پس بنابراین در مرحله اول به این موضوع باید توجه و دقت بیشتری گردد تا از ایجاد قوس الکتریکی در زیر شبکه در هر شرائطی ممانعت نمود کیفیت عالی پانتوگراف را در زیر شبکه می توان با دو حالت آزمایش کرد تا در موقع حرکت در زیر شبکه بتواند پستی و بلندی ارتفاع شبکه را از سطح ریل که در اثر کیفیت بد خط ریلی بوجود می آیند جبران نمایند، ‌حالت الاستیسیته آن باید بصورتی باشد که با عکس العمل مکانیکی سریع این حالت را خنثی نماید، اگر پانتوگرافی از این لحاظ کیفیت عالی نداشته باشد باعث شکسته شدن ذغال و یا پاره شدن سیم کنتاکت می گردد و اگر پانتوگرافی از هر لحاظ در کیفیت عالی باشد می تواند در هر مکان و شرائط جوی تنش های ایجاد شده در شبکه را جبران نماید معمولاً تنش های شبکه به پانتوگراف در زیر شبکه از 40 تا 200 کیلوگرم نیرو می باشد، حالت الاستیسیته پانتوگراف را می توان با فرمول زیر در هر نقطه تعیین نمود.

حالت الاستیسیته شبکه 

بلند شدن سیم کنتاکت در موقع عبور پانتوگراف

نیروی وارده از طرف پانتوگراف به سیم 

هر قدر شکم فاصله دو پایه کم باشد به همان اندازه شبکه مرغوب تر می باشد و در موقع عبور پانتوگراف از زیر این شکم اختلال جریانی یا اختلال حالت الاستیسیته بوجود نمی آید، اگر شکم سیم زیاد باشد نیروی وارده از طرف پانتوگراف افزایش می یابد در نتیجه تنش در سیم کنتاکت افزایش می یابد و باعث نوسانات سیم کنتاکت می گردد و تعیین حالت نرمال شکم سیم در فاصله دو پایه بستگی به تعیین فاصله دو پایه از یکدیگر دارد،

تغییر فاصله دو پایه بستگی دارد به عوامل ذیل:

1-سیستم و نوع شبکه بالاسری

2-نوع پانتوگراف

3-فاصله دو پایه از یکدیگر و نیروی کشش سیمها در آن محل

4-تتنش سیم کنتاکت

5-میزان سرعت قطارها در محل فوق

هر قدر اندازه فلش (شکم سیم) بیشتر باشد حالت متساوی بودن بلند شدن سیم کنتاکت در موقع عبور پانتوگراف از زیر آن از میان می رود و کیفیت حرکت پانتوگراف در زیر شبکه پائین می آید.

در سیم کشی های زنجیره ای شکم سیم بوسیله تارها تقسیم شده و در نتیجه مشکل ارتعاش سیم حل می شود در شکل زیر مقایسه شکم در شبکه ساده و زنجیره ای آمده است.