E09.01 - Geschiedenis van de bovenleidingsystemen in Nederland - Vorige | Volgende - E09.03 - Masten en portalen
Onder redactie van: BeneluxSpoor.net / Auteur: Jan Willem Penris
>>>> In bewerking door Fred. 26-2. 19:13 uur. <<<<<
E09.02-01
Foto: www.rijnmond.nl/
Onderhoud aan de bovenleiding
In deze rubriek bespreken we de functie van de bovenleiding, de Pantografen, spanningssoorten, draagconstructie, de ophanging en de Rijdraad.
Functie.
De bovenleiding heeft een tweetal functies:
- De onderste helft (Rijdraad) heeft als doel op elke willekeurige plaats boven het spoor elektriciteit toe te kunnen voeren aan een elektrisch tractievoertuig. De energieafname komt tot stand door een Pantograaf (soms abusievelijk ‘stroomafnemer’ genoemd) die langs de 'Sleepleiding' sleept.
- De bovenleiding als geheel dient voor energietransport, alle stroom die wordt gebruikt, wordt dan ook aangeleverd via de bovenleiding.
De 'Sleepleiding', hierna te noemen: 'Rijdraad' is dubbel uitgevoerd. Deze Rijdraden lopen parallel aan elkaar. De achterliggende gedachte hierbij is, het vergroten van het raakvlak tussen het schuitje van de Pantograaf en de Rijdraad. De relatief lage spanning zorgt voor een hoge stroom, dus hoe meer contact er tussen deze twee is, des te minder kans er is op doorbranden van de Rijdraad bij wegrijden onder slechte omstandigheden.
Op de Lijn HS - Amsterdam heeft men korte tijd geëxperimenteerd met twee soorten ‘zigzag’ ophanging. De ene was degene die we nu bij NS aantreffen, twee draden op gelijke afstand van elkaar, parallel lopend over de hele afstand. De andere was dat beide draden bij het ene ophangpunt bij elkaar kwamen en bij het volgende ophangpunt ongeveer 60 cm. uit elkaar verwijderd waren.
Met beide soorten werd tegelijkertijd geëxperimenteerd, de ene op de Lijn HS - Amsterdam en de andere soort de andere kant op. Tijdens de oorlog heeft men de parallelafstand verminderd tot 2 cm., thans bedraagt de afstand 4 cm. en lopen de draden parallel. De maximum uitslag mag tot 45 cm. uit het hart van het spoor bedragen, maar dit komt maar heel weinig voor.
De normale huidige ‘Zigzag’ over één ‘veld’ (Dit is de afstand tussen twee masten) bedraagt ongeveer 60 cm., dus maar 30 cm. aan beide zijden ‘Hart Spoor’.
Pantografen.
Even wat getallen: de schuitjes van de Pantografen zijn uitgerust met drie koolstrippen waarvan de twee buitenste ongeveer 100 cm. lang zijn en de binnenste +/- 50 cm. bij een breedte van 3 cm.
Het raakvlak van de Rijdraad met de koolstrippen is dan in het ongunstigste geval: 4 (strippen) X 3 cm. X 2 (rijdraden) X 2 mm. = ongeveer 4,8 cm². Als u dan nagaat dat de trein soms met 130 Km. per uur rijdt met dit kleine raakvlak tussen de bovenleiding en de koolstrippen van de Pantograaf, dan komt het wel eens voor dat er minder contact is dan men wel zou willen. In dat geval ontstaan er dan ook vonken.
E09.02-02
Tekening: Jan Willem Penris
Pantograaf
Spanningssoorten.
We onderscheiden twee soorten tractiespanning: Gelijkspanning en Wisselspanning.
Op de standaardtrajecten werkt men met Gelijkspanning. Bij de HSL werkt men met Wisselspanning.
Daar de verschillende spanningssoorten ook andere constructies vereisen, bedacht men voor deze soorten ook een andere bovenleiding. Hoe hoger de spanning, hoe lager de stroom en dus hoe dunner (lees: lichter) de constructie zou kunnen zijn.
De 10.000 Volt constructie zoals eerst werd toegepast op de Hofpleinlijn, bestond dan ook slechts uit één Rijdraad! Er was wel een hulpdraagkabel die vlak boven de Rijdraad hing, maar in het geheel was de constructie toch lichter dan wat we nu kennen van de (eerst 1500 Volt) nu 1800 Volt bovenleiding.
De eerstgenoemde constructie komt nog voor bij de SNCF op sommige 1500 Volt trajecten. De NMBS gebruikt een soortgelijke constructie, maar dan met twee rijdraden. Dan is er nog de Trambovenleiding waar het eigenlijk allemaal mee begonnen is. Het zal niemand verbazen dat er verschil zit tussen bovenleiding die geschikt is voor 100 - of voor 140 Km. per uur.
Draagconstructie.
Om de draden boven de baan te kunnen hangen, bedacht men diverse draagconstructies.
De diversiteit van de masten hangt een beetje samen met de tijd waarin deze zijn ontworpen en geplaatst. Logisch, als men bedenkt dat er bijvoorbeeld rond 1930 weinig geld was, en wat later in de tijd, weinig goed materiaal voor handen bleek te zijn.
In rubriek E09.03 - Masten en portalen worden de verschillende types masten en portalen besproken. Hier beperken we ons tot een beschrijving van het hoe en waarom van een draagconstructie.
Als men uiteindelijk de Rijdraad boven het spoor heeft hangen, dient deze ook een beetje recht te hangen. Daarvoor gebruikt men z.g. afspaninrichtingen. Deze bestaan uit een stelsel van katrollen waar de Rijdraad overheen loopt, met een gewicht aan beide uiteinden van de Rijdraad. Ook van dergelijke afspaninrichtingen bestaan meerdere soorten en typen. Zie hiervoor rubriek E09.xx. Als door de warmte (of de kou) de draad van lengte veranderd, zorgt het gewicht ervoor dat de Rijdraad strak blijft staan.
Het gaat er uiteindelijk om, dat de Rijdraad niet gaat doorhangen tussen de masten.
Aan beiden uiteinden van een dergelijke (dubbele) Rijdraad vindt u dan meestal ‘gestapelde’ gewichten die samen toch gauw ongeveer 1000 tot 1500 kilo wegen. De lengte van de (één) Rijdraad is meestal ergens tussen de 1000 en 1500 meter, soms zijn ze korter maar meestal niet langer, daar de uitzettingscoëfficiënt dan een te grote rol gaat spelen. Dit heeft een grote invloed op de draden die de Rijdraad omhoog houden. Deze worden doorgaans aan de mast gemonteerd, zonder afspaninrichting.
Bij de nieuwste varianten van de NS bovenleiding wordt overigens wel gebruik gemaakt van zogenaamde ‘dubbele afspaninrichtingen’. Hierbij worden zowel de Rijdraad als de draagkabels afgespannen.
Ophanging.
Hier gaat het puur om de Rijdraad. De Tramophanging is een enkele draad die met een klem aan de dwars op de Rijdraad gespannen kabel is bevestigd. Ook werden hier wel palen met uithouder gebruikt, e.e.a. is te zien op bijvoorbeeld het diorama "Conradkade" van de HSM zoals dat indertijd op Rail-2000 heeft gestaan. Hoge masten met uithouders en kabels. Als de Tram langzaam rijdt kan de ‘beugel’ de draad gemakkelijk volgen, tot ongeveer 20 Km per uur een redelijk goede situatie. Gaat de Tram echter sneller rijden dan komt de Beugel ter hoogte van de ophangpunten (uithouders aan de masten, zo U wilt) net niet tegen het hoogste punt. Hij kan door de snelheid eigenlijk de draad niet volgen. Dit zorgt voor een stukje ‘niks’ en dat geeft vonkvorming omdat de stroomkring heel even onderbroken is. Om maar te zwijgen van het stoten van de motor, wat een onregelmatige gang van de Tram tot gevolg heeft. De Rijdraad werd normaliter gewoon ergens vastgemaakt en vervolgens werd er verder nooit meer iets mee of aan gedaan.
E09.02-03
Foto: HSM - Hollandsch Spoor Modelbouwgroep
Den Haag - Conradkade
Een hele verbetering was dan ook de Kettingophanging. Hierbij maakte men gebruik van een draagkabel die op vaste punten aan uithouders bevestigd werd en waarvan de ‘Hangdraden’ de Rijdraad ‘ondersteunden’. Zeg maar rustig: 'naar boven trok'. Door nu de draad bij een gemiddelde temperatuur op te hangen kon de draad nog behoorlijk horizontaal hangen. Als de temperatuur echter opliep of daalde dan daalde/steeg daarmee ook de Rijdraad i.v.m. het uitzetten/krimpen van de ‘Hangdraden’. Deze constructie kon ongeveer snelheden tot 100 Km per uur aan, maar daarboven hield het gewoon op. Door nu in de knik van de ophanging (u weet wel, er staat dan een mast met uithouder waar e.e.a. aan bevestigd is) een soort Hulpdraagkabel te monteren (Y-stuk) werd de knik onder de mast beduidend kleiner en kon men deze Rijdraad wel tot Max 140 Km. per uur gebruiken (mits er aan beide zijden natuurlijk gebruik werd gemaakt van afspanning d.m.v. gewichten) De bewuste Y-draad is gemiddeld ongeveer 18 meter lang. Dit systeem met vaste ophangpunten op elke dwarsbalk is het meest voorkomende in Nederland. Uiteraard zijn er diverse uitzonderingen, maar deze hebben meestal betrekking op de te rijden snelheid op het bewuste baanvak!
Rijdraden.
De rijdraden hangen gemiddeld ongeveer 5.50 meter + BS ( = bovenkant spoorstaaf). Bij de nieuwere constructies is dit nog iets lager, namelijk rond de 5.30 meter. De doorsnede van de rijdraden bedraagt per draad 100 mm², de draagkabel heeft een doorsnede van 150 mm². Nemen we een dwarsdoorsnede van de hele bovenleiding op een willekeurig punt dan hangt er toch ongeveer 500 mm². Deze bestaat dan uit één draagkabel (150 mm²), één versterkingskabel (ook 150 mm²) en twee rijdraden van ieder 100 mm²).
Meer informatie:
Kijk voor meer informatie op de website van Jan Willem Penris.
Klik hiervoor op:
Kijk verder op:
E09.01 - Geschiedenis van de bovenleidingsystemen - Vorige | Volgende - E09.03 - Masten en portalen
