ALGEMEEN

3 november 2005

Functie

De bovenleiding heeft een tweetal functies:

1. 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 stroomafnemer die langs de “Sleepleiding” sleept.

2. De bovenleiding als geheel dient voor energietransport, alle stroom die wordt gebruikt, wordt ook aangeleverd via de bovenleiding.

De “Sleepleiding”, hierna te noemen “Rijdraad” is dubbel uitgevoerd. Deze rijdraden lopen parallel aan elkaar. De achterliggende gedachte hiervan is het vergroten van het raakvlak tussen het schuitje van de stroomafnemer en de rijdraad. De relatief lage spanning zorgt voor een hoge stroom, dus hoe meer contact er tussen deze twee is hoe minder kans er is op doorbranden van de rijdraad bij wegrijden onder slechte omstandigheden.

Op 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 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, maar komt maar heel weinig voor. De normale huidige ‘Zigzag’ over één ‘veld’ (is tussen twee masten) bedraagt ongeveer 60 Cm, dus maar 30 aan beide zijden Hart Spoor.

Stroomafnemers

Even wat getallen: de schuitjes van de stroomafnemers zijn uitgerust met drie koolstrippen waarvan de twee buitenste ongeveer 100 Cm lang zijn en de binnenste +/- 50 Cm bij een breedte van 0,30 Cm. Het raakvlak van de rijdraad op de koolstrippen is dan in het ongunstigste geval: 4 (strippen) X 0,30 Cm X 2 (rijdraden) X 2 Mm = zo’n 4,8 Cm². Als je dan nagaat dat de trein zich soms met 130 Km per uur langs deze kleine oppervlakte verplaatst, dan komt het wel eens voor dat er minder contact is als men wel zou willen en dan ontstaan er ook vonken.

Soorten

Daar de verschillende Spanningssoorten ook andere constructies eisen, bedacht men voor deze soorten ook 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 hetgeen 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 en het zal niemand verbazen dat er verschil zit tussen bovenleiding die geschikt is voor 100 - of voor 140 Km per uur. Het verschil in deze met de Tram bovenleiding is wel heel erg groot.

Draagconstructie

Om deze draden nu boven de baan te kunnen hangen bedacht men diverse draagconstructies, de diversiteit van de masten hangt een beetje samen met de tijd waarin deze ontworpen en geplaatst. Logisch als je bedenkt dat er b.v. rond 1930 weinig geld was en wat later in de tijd, weinig goed materiaal voor handen bleek. Een overzichtje van de masten is in de maak en zal in de index terug te vinden zijn. Globaal gaat het in dit stukje om een inzicht in het hoe en waarom.

Als men uiteindelijk de rijdraad boven het spoor heeft hangen dient deze ook een beetje recht te hangen en daarvoor gebruikt men z.g. afspaninrichtingen. Deze bestaan uit een soort katrollen waar de rijdraad overheen loopt met een gewicht aan het uiteinde (en natuurlijk zijn er daar ook verschillende soorten en typen in). Als nu door de warmte (of de kou) de draad van lengte veranderd, zorgt het gewicht ervoor dat de rijdraad strak blijft staan. Een beetje verkeerd omschreven, want uiteindelijk gaat het er alleen om, dat de rijdraad niet gaat doorhangen tussen de masten. Aan beiden uiteinden van zo’n (dubbele) rijdraad vindt je dan meestal ‘gestapelde’ gewichten die samen toch gauw zo’n 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 als het ware omhoog houden. Deze zijn in tegenstelling tot wat er meestal van gedacht wordt, boven op iedere mast als vast punt gemonteerd. Enkele draagconstructies uitgezonderd natuurlijk.

Ophanging

Hier gaat het puur om de rijdra(a)d(en). De Tramophanging is een enkele draad die met een klem aan de dwars op de rijdraad gespannen kabel is bevestigd, zie hiervoor project Rotterdam van de HSM-groep. Ook werden hier wel palen met uithouder gebruikt, waarvan een voorbeeld is te zien op de Conradkade van de zoals deze op Rail-2000 heeft gestaan. Hoge masten met uithouders en kabels. Als de Tram langzaam rijdt kan de ‘beugel’ de draad gemakkelijk volgen, tot zo’n 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 en het enorm slijten van de bovenleiding daar. De rijdraad werd normaliter gewoon ergens vastgemaakt en vervolgens werd er verder nooit meer iets mee- of aangedaan.

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 trekt. 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 zakte/steeg daarmee ook de rijdraad i.v.m. het uitzetten/krimpen. 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 zo’n 18 meter lang. Dit systeem met vaste ophangpunten op elke dwarsbalk is het meest voorkomende in Nederland. Bij veel hitte of kou, komt het wel voor dat een bovenbalk van de mast hierdoor aardig tordeert, waardoor ook de masten zelf soms even uit het lood staan. Tenminste zo lijkt het. Uiteraard zijn er verschillende uitzonderingen, maar deze hebben meestal betrekking op de te rijden snelheid op het bewuste baanvak! Men kan meteen herkennen of er op een bepaald baanvak hard gereden mag worden. De uithouders worden dan om en om slechts aan één rijdraad bevestigd. Dit is gedaan om het harde punt bij deze uithouders wat minder star te maken. Omgekeerd blijken er bij overwegen twee keer zoveel hangdraden gebruikt worden, dit voor meer stevigheid. Ook bij stations welke in een boog liggen wordt dit toegepast.

Bij de nieuwere systemen zoals op de Schiphollijn zijn de uithouders ook beweegbaar naar de zijkant, dit om de rek met de rijrichting wat mee te kunnen opvangen. Door het met hoge snelheid schuiven van het schuitje langs de draad ‘schuift’ deze ook op in de rijrichting.

Rijdraad

De rijdraden hangen gemiddeld zo’n 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 100Mm² welke ongeveer 4 centimeter uit elkaar hangen. De draagkabel heeft een doorsnede van 150 Mm². Nemen we een dwarsdoorsnede van de hele bovenleiding op een willekeurig punt dan hangt er toch zo’n 500 Mm². Deze bestaat dan uit één draagkabel (150 Mm²), één versterkingskabel (ook 150 Mm²) en twee rijdraden van ieder 100 Mm²), Gemiddeld gewicht per strekkende meter is ongeveer 5 à 6 kilo. De eerdere ophanging van de rijdrad was met klemmen op de draad, waaraan dan direct de hangdraad bevestigd was. Deze verbinding maakte dan direct contact met de hangdraad maar was een starre. De nieuwere hebben een oog waar de kabel eerst doorheen gehaald wordt en dan vervolgens in een klem vast gezet. Het uiteinde wordt dan weer onder een van beide moeren waar de klem mee aan de draad zit vastgezet. (zie tekening). Deze is naderhand makkelijker te corrigeren in hoogte.

Masten

Zal ik kort over zijn, een artikel over de masten en de diversiteit hierin is in de maak, helaas moeten er daarvoor tekening omgezet worden en dat is iets wat me nog niet is gelukt. Dus, er wordt aan gewerkt!!

................Word Vervolgd