Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12701-1:2019 (IEC 60494-1:2013) về Ứng dụng đường sắt - Thiết bị gom điện - Đặc tính kỹ thuật và phương pháp thử - Phần 1: Thiết bị gom điện trên các phương tiện đường sắt tốc độ cao

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 12701 - 1 : 2019

IEC 60494 - 1 : 2013

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - THIẾT BỊ GOM ĐIỆN - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ - PHẦN 1: THIẾT BỊ GOM ĐIỆN TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO

Railway applications - Pantographs - Characteristics and tests Part 1: Pantographs for main line vehicles

Lời nói đầu

TCVN 12701-1 : 2019 hoàn toàn tương đương với IEC 60494-1:2013.

TCVN 12701-1: 2019 do Cục Đăng kiểm Việt Nam biên soạn, Bộ Giao thông vận tải đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ tiêu chuẩn TCVN 12701 : 2019 Ứng dụng đường sắt - Thiết bị gom điện - Đặc tính kỹ thuật và phương pháp thử gồm hai phần:

- TCVN 12701-1: 2019, Phần 1: Thiết bị gom điện trên các phương tiện đường sắt tốc độ cao.

- TCVN 12701-2: 2019, Phần 2: Thiết bị gom điện trên các phương tiện đường sắt đô thị và đường sắt nhẹ

ỨNG DỤNG ĐƯỜNG SẮT - THIẾT BỊ GOM ĐIỆN - ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ - PHẦN 1: THIẾT BỊ GOM ĐIỆN TRÊN CÁC PHƯƠNG TIỆN ĐƯỜNG SẮT TỐC ĐỘ CAO

Railway applications - Pantographs - Characteristics and tests Part 1: Pantographs for main line vehicles

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các đặc tính kỹ thuật lắp ráp chung được áp dụng cho thiết bị gom điện, để thu nhận dòng điện từ đường dây điện trên cao. Tiêu chuẩn này cũng quy định các thử nghiệm mà thiết bị gom điện phải thực hiện, không bao gồm bộ cách điện.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các thử nghiệm chịu điện áp, được thực hiện trên thiết bị gom điện lắp đặt trên mui phương tiện, Nếu không có yêu cầu khác được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp, có thể sử dụng sự phối hợp cách điện theo IEC 62497-1.

Tiêu chuẩn này không áp dụng cho các thiết bị gom điện được sử dụng trên các hệ thống đường sắt đô thị và đường sắt nhẹ: các thiết bị gom điện loại này được xem xét trong TCVN 12701-2 (IEC 60494-2).

2  Tài liệu viện dẫn

Tiêu chuẩn này viện dẫn các tài liệu sau. Đối với các viện dẫn có năm, chỉ áp dụng phiên bản được viện dẫn. Đối với các viện dẫn không có năm, áp dụng phiên bản mới nhất (bao gồm mọi bổ sung sửa đổi).

TCVN 10935-1 (EN 50126-1), ứng dụng đường sắt - Quy định và chứng minh độ tin cậy, tính sẵn sàng, khả năng bảo dưỡng và độ an toàn (RAMS) - Phần 1: Các yêu cầu cơ bản và quy trình chung

TCVN 11852 (IEC 60850), Ứng dụng đường sắt - Điện áp cấp trong hệ thống động lực kéo.

TCVN 11853 (IEC 60913), Ứng dụng đường sắt - Các tổng thành cố định - Hệ thống đường dây điện điện kéo tiếp xúc trên cao.

TCVN 12699 (IEC 61373), Ứng dụng đường sắt- Thiết bị đầu máy, toa xe - Thử nghiệm chấn động và rung động

IEC 60077 (tất cả các phần), Railway applications - Electric equipment for rolling stock - Part 1: General service conditions and general rules (Ứng dụng đường sắt - thiết bị điện trên phương tiện giao thông đường sắt - Phần 1: Các điều kiện khai thác và nguyên tắc chung)

IEC 62278 (tất cả các phần), Railway applications - Specification and demonstration of reliability, availability, maintainability and safety (RAMS) (Ứng dụng đường sắt - Quy định và chứng minh độ tin cậy, tính khả dụng, khả năng bảo dưỡng và độ an toàn (RAMS))

IEC 62486, Railway applications - Current collection systems - Technical criteria for the interaction between pantographs and overhead line (to achieve free access) (Ứng dụng đường sắt - Hệ thống thu nhận dòng điện - Chỉ tiêu kỹ thuật tương tác giữa thiết bị gom điện và đường dây điện trên cao)

IEC 62498-1, Railway applications - Environmental conditions for equipment - Part 1: Equipment on board rolling stock (Ứng dụng đường sắt - Các điều kiện môi trường của thiết bị - Phần 1: Thiết bị trên tàu)

IEC 62499, Railway applications - Current collection systems - Pantographs, testing methods for carbon contact strips (Ứng dụng đường sắt - Hệ thống thu nhận dòng điện - Thiết bị gom điện, phương pháp thử dải tiếp xúc carbon)

EN 50317, Railway applications - Current collection systems - Requirements for and validation of measurements of the dynamic interaction between pantographs and overhead contact line (Ứng dụng đường sắt - Hệ thống thu nhận dòng điện - Các yêu cầu về thẩm định và đo đạc tương tác động lực học giữa thiết bị gom điện và đường dây điện trên cao)

3  Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này, áp dụng các thuật ngữ sau.

3.1  Tổng quan

3.1.1  Nhà cung cấp (supplier)

Đơn vị sản xuất thiết bị gom điện.

3.1.2  Khách hàng (customer)

Đơn vị vận hành hoặc Nhà cung cấp phương tiện.

3.1.3  Thiết bị gom điện (pantograph) (Xem Hình 1)

Thiết bị thu nhận dòng điện từ một hoặc nhiều dây tiếp xúc, được tạo thành từ bộ phận bản lề được thiết kế để cho phép đầu lấy điện di chuyển theo phương thẳng đứng.

[IEC 60050-811:1991, 811-32-02]

3.2  Thiết kế.

Bảng 1 - Các định nghĩa thiết kế

Chú thích: Sơ đồ trong Hình 1 chỉ là ví dụ và không loại trừ các loại thiết bị gom điện khác (ví dụ: dạng kim cương).

Hình 1 - Thuật ngữ thiết bị gom điện

3.3  Các đặc tính kỹ thuật chung

3.3.1  Điện áp định mức (rated voltage)

Điện áp mà thiết bị gom điện được thiết kế để thực hiện chức năng.

3.3.2  Dòng điện định mức, phương tiện ở trạng thái đứng yên (rated current, vehicle at standstill)

Giá trị trung bình của dòng điện chạy qua thiết bị gom điện trong 30 phút ở trạng thái đứng yên.

3.3.3  Dòng điện lớn nhất, phương tiện ở trạng thái đứng yên (maximum current, vehicle at standstill)

Giá trị lớn nhất của dòng điện chạy qua thiết bị gom điện ở trạng thái đứng yên trong thời gian cho trước.

3.3.4  Dòng điện định mức, phương tiện ở trạng thái chuyển động (rated current, vehicle running)

Khả năng chuyển tải dòng điện liên tục của thiết bị gom điện.

3.3.5  Lực tiếp xúc tĩnh (static contact force)

Lực thẳng đứng hướng lên trên do đầu lấy điện tác dụng vào đường dây điện trên cao.

3.3.6  Lực tiếp xúc tĩnh danh nghĩa (nominal static contact force)

Giá trị chuẩn quy định của lực tiếp xúc tĩnh.

3.3.7  Lực tiếp xúc tĩnh trung bình (mean static contact force)

Giá trị trung bình thực tế của lực tiếp xúc tĩnh.

Chú thích 1: giá trị này được đánh giá như sau: Lực tiếp xúc tĩnh được đo liên tục trong phạm vi làm việc trong quá trình vận hành nâng lên (F_r) và hạ xuống (F_l). Theo quy ước, lực tiếp xúc tĩnh trung bình tại mọi điểm sẽ bằng

3.3.8  Lực tiếp xúc tĩnh chuẩn (target static contact force)

Lực hướng lên được đo tại chiều cao làm việc chuẩn của thiết bị gom điện khi thiết bị gom điện được nâng lên với tốc độ 0,05 m/s trong cùng điều kiện như khi sử dụng thực tế.

3.3.9  Lực nâng trung bình tổng (total mean uplift force)

Lực thẳng đứng được đo tại đầu lấy điện, do phần sau không chạm vào đường dây điện tiếp xúc.

3.3.10  Lực tiếp xúc tổng (total contact force)

Lực tổng hợp giữa đầu lấy điện và đường dây điện tiếp xúc trong quá trình chạy tàu.

3.3.11  Lực giữ (housing force)

Lực được tác dụng thẳng đứng vào đầu lấy điện để giữ toàn bộ thiết bị gom điện ở vị trí giữ.

3.4  Ký hiệu và viết tắt

4  Các yêu cầu kỹ thuật

4.1  Yêu cầu chung

Tất cả các đặc tính kỹ thuật chung được đưa ra trong quy định kỹ thuật của khách hàng. Các điều kiện môi trường được xác định trong IEC 62498-1, trừ khi có các quy định kỹ thuật khác, khách hàng phải quy định kiểu loại môi trường.

4.2  Khổ giới hạn

Thiết bị gom điện ở vị trí giữ và vị trí vận hành phải phù hợp với khổ giới hạn được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng hoặc phải phù hợp với IEC 62486.

4.3  Độ mở rộng của thiết bị gom điện

Quy định kỹ thuật của khách hàng phải nêu rõ các giá trị liên quan đến các bộ phận từ 3.2.10 đến 3.2.13 trong Bảng 1. Khi không có quy định kỹ thuật trong các tài liệu đấu thầu, khi thiết bị gom điện được nâng lên hoặc hạ xuống, hành trình của đầu lấy điện trong toàn bộ phạm vi làm việc phải nằm trong khoảng ± 50 mm theo phương dọc, và trong khoảng ± 10 mm theo phương ngang tương ứng với phương thẳng đứng.

4.4  Các giá trị về điện

Các điện áp cung cấp của các hệ thống kéo dẫn được quy định trong IEC 60850.

Quy định kỹ thuật cũng phải nêu rõ khoảng thời gian và các giá trị điện áp bất thường trong quá trình vận hành và giữ thiết bị gom điện.

Các giá trị được xác định trong 3.3.2 đến 3.3.4 phải được đưa ra trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

4.5  Các yêu cầu về lực

Dung sai lực tiếp xúc tĩnh đo được trong quá trình nâng và hạ phải nằm trong phạm vi được xác định theo Phụ lục A, trừ khi có các dung sai lớn hơn được thỏa thuận giữa người sử dụng và nhà cung cấp.

4.6  Độ cứng vững theo phương ngang

Khi lực ngang được tác dụng lên một phần của khung đỡ đầu lấy điện ở vị trí vận hành phía trên, sai lệch không được vượt quá giá trị quy định trong 6.6 và không xuất hiện biến dạng vĩnh cửu.

4.7  Đầu lấy điện

4.7.1  Chiều dài

Phải sử dụng chiều dài được xác định trong IEC 62486, nếu không được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

4.7.2   Chiều rộng

Chiều rộng đầu lấy điện phải được xác định theo loại hệ thống treo, số lượng dải tiếp xúc và các đặc tính kỹ thuật của hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao.

4.7.3  Biên dạng đầu lấy điện

Phải sử dụng biên dạng bên ngoài và độ nghiêng cho phép lớn nhất của đầu lấy điện quy định trong IEC 62486, nếu không được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

4.7.4  Dải tiếp xúc

Nếu không được quy định trong IEC 62486, vật liệu dải tiếp xúc, dòng điện lớn nhất ở các trạng thái đứng yên và trạng thái vận hành phải được quy định trong quy định kỹ thuật khách hàng. Nếu có thể áp dụng, khuyến nghị các phương pháp thử nghiệm theo IEC 62499.

4.8  Hệ thống vận hành

Nhà cung cấp phải lắp đặt và xác định hệ thống vận hành.

Nếu không được khách hàng quy định, hệ thống vận hành phải được thiết kế để đảm bảo có thể ngắt điện với đường dây điện tiếp xúc trong vòng 3 s tạo ra khoảng cách cách điện nhỏ nhất ở trạng thái đứng yên và khi chuyển động dưới tốc độ tối đa của thiết bị kéo.

Lực giữ phải ngăn không cho thiết bị gom điện tự nâng lên từ vị trí giữ ở tất cả các tốc độ cho tới tốc độ lớn nhất của phương tiện.

Lực giữ có thể được thỏa thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp. Có thể đưa ra các quy định thay thế để lắp đặt thiết bị giữ phía dưới.

4.9  Thiết bị ngắt tự động (ADD)

Chỉ lắp thiết bị ngắt tự động khi khách hàng có yêu cầu. ADD phải phát hiện được tác động hoặc hư hại xuất hiện với dải tiếp xúc gây ra các hư hại sau đó với hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao. Các tác động hoặc hư hại đối với các bộ phận khác của đầu lấy điện như mốc có thể được ADD phát hiện, nếu được khách hàng quy định.

Khi thiết kế, phải tính tới các đặc tính kỹ thuật sau:

- Thời gian phản ứng ADD;

- Hư hỏng ADD dẫn tới điều kiện an toàn;

- Có chế độ tự thử nghiệm ADD trong xưởng;

- Độ tin cậy của ADD;

- Tính toàn vẹn của thiết bị gom điện sau khi ADD làm việc.

Hệ thống ADD phải được thiết kế để đảm bảo các hư hại nhỏ của dải tiếp xúc xuất hiện trong khai thác thường ngày không làm cho hệ thống ADD hoạt động.

ADD phải không được gây ra thêm các hư hỏng khác cho thiết bị gom điện.

4.10  Khối lượng thiết bị gom điện và lực trên mui phương tiện

Nhà cung cấp phải quy định khối lượng của thiết bị gom điện khi có hoặc không có bộ phận cách điện và lực lớn nhất tại mọi điểm cố định. Ngoài ra, Nhà cung cấp phải quy định tất cả các thông số liên quan để có thể tính toán lực lớn nhất tại mọi điểm cố định.

4.11  Bảo vệ chống lại ăn mòn

Quy định kỹ thuật liên quan đến các yêu cầu ứng dụng và loại bảo vệ chống ăn mòn phải được đưa ra trong quy định kỹ thuật.

5  Ký hiệu

Tối thiểu phải ký hiệu các hạng mục sau trên thiết bị gom điện:

• Tên của Nhà cung cấp;

• Số Serial của thiết bị gom điện;

• Loại thiết bị gom điện;

• Tháng và năm sản xuất.

6  Thử nghiệm

6.1  Loại thử nghiệm

6.1.1  Tổng quan

Có 4 loại thử nghiệm:

• Thử nghiệm kiểu loại;

• Thử nghiệm xuất xưởng;

• Thử nghiệm điều tra;

• Thử nghiệm kết hợp.

Các thử nghiệm trên được mô tả trong 6.1.2 đến 6.1.5.

Phụ lục B tổng hợp các thử nghiệm phải được tiến hành.

6.1.2  Thử nghiệm kiểu loại

Tiêu chuẩn này phân biệt mô hình cơ bản của thiết bị gom điện với mô hình được trích dẫn của cùng loại thiết bị gom điện. Mô hình trích dẫn có thể tích hợp các sửa đổi so với thiết kế cơ bản mà phải được xem xét trong các thử nghiệm kiểu loại liên quan hiện có. Miễn là mọi thay đổi này có thể được chứng minh tối thiểu bằng thiết kế cơ bản thông qua việc tính toán hoặc trải nghiệm vận hành ít nhất 2 năm trên các tuyến đường vận hành, và có các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu bằng với các yêu cầu mà mô hình cơ bản được thiết kế.

Các thử nghiệm kiểu loại phải được thực hiện trên một mẫu thiết bị có thiết kế cho trước.

Phải xem xét thiết bị của Nhà cung cấp hiện tại có thỏa mãn các thử nghiệm kiểu loại và có miễn trừ các thử nghiệm này nếu như Nhà cung cấp đưa ra được các báo cáo có xác nhận của các thử nghiệm kiểu loại đã được thực hiện trên cùng thiết bị được chế tạo trước đó.

Các thử nghiệm kiểu loại bổ sung phải được yêu cầu nếu được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng và sau khi thỏa thuận với Nhà cung cấp.

6.1.3  Thử nghiệm xuất xưởng

Các thử nghiệm xuất xưởng phải được thực hiện để xác nhận các đặc tính của sản phẩm tương ứng với các đặc tính đo được trong quá trình thử nghiệm kiểu loại. Các thử nghiệm xuất xưởng phải được Nhà cung cấp thực hiện trên từng thiết bị. Đối với các thiết bị nhất định, sau khi thỏa thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp, các thử nghiệm xuất xưởng có thể được thay thế bằng các thử nghiệm lấy mẫu (các thử nghiệm được thực hiện trên một số thiết bị lấy ngẫu nhiên trong lô sản phẩm).

6.1.4  Thử nghiệm điều tra

Các thử nghiệm điều tra là các thử nghiệm đặc biệt, mang tính bổ sung và được thực hiện đối với một đối tượng để thu thập các thông tin bổ sung. Các thử nghiệm này chỉ được yêu cầu nếu được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

Việc chấp nhận thiết bị không được phụ thuộc vào các kết quả của các thử nghiệm điều tra này.

6.1.5  Thử nghiệm kết hợp

Các thử nghiệm kết hợp là các thử nghiệm đặc biệt và bổ sung, và chỉ có thể được thực hiện trong một môi trường vận hành. Các thử nghiệm này phải tính tới loại phương tiện được sử dụng, tốc độ của nó và hướng di chuyển. Các thử nghiệm này phải được thực hiện trên đường và/hoặc đường dây điện trên cao được xác định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

Các thử nghiệm này áp dụng cho cả các mô hình thiết bị gom điện cơ bản và trích dẫn.

6.2  Các thử nghiệm chung

6.2.1  Kiểm tra bằng mắt (thử nghiệm xuất xưởng)

Thiết bị gom điện phải được lắp ráp hoàn chỉnh.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Các linh kiện điện và cơ giới của thiết bị gom điện phải không bị lỗi vật lý và phải được thực hiện xử lý bề mặt (xem 4.11).

6.2.2  Khối lượng (thử nghiệm kiểu loại)

Thiết bị gom điện phải được lắp ráp hoàn chỉnh.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Khối lượng của thiết bị gom điện phải phù hợp với khối lượng đã cam kết như được quy định trong 4.10.

6.2.3  Kích thước

Kích thước của thiết bị gom điện (bao gồm dung sai) như được quy định trong bản vẽ phải được xác nhận bằng các thiết bị đo phù hợp.

Tối thiểu, phải thực hiện các phép đo sau:

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Các kích thước phải nằm trong các dung sai được quy định trong bản vẽ.

6.2.4  Nhận dạng (thử nghiệm xuất xưởng)

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Ký hiệu phải phù hợp với các yêu cầu mô tả trong Điều 5.

6.2.5  Kiểm tra chức năng của ADD (thử nghiệm kiểu loại)

Thử nghiệm phải được thực hiện đối với 2 trường hợp nâng thiết bị gom điện:

• Ở chiều cao vị trí vận hành phía trên;

• Ở chiều cao bằng 20 % phạm vi làm việc trên vị trí giữ.

Sau khi thiết bị gom điện được nâng lên tới độ mở rộng được xem xét, ADD phải được kích hoạt bằng cách mô phỏng hư hỏng. Mô phỏng phải được thực hiện bằng cùng tín hiệu vật lý như trong vận hành thực tế. Thời gian phản ứng phải được đo từ lúc phát ra tín hiệu cho tới khi đạt chiều cao 20 cm dưới độ mở rộng được xem xét.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Thời gian phản ứng phải bằng hoặc nhỏ hơn 1 s. Phải không có hư hại đối với kết cấu thiết bị gom điện.

6.2.6  Kiểm tra chức năng của ADD (thử nghiệm xuất xưởng)

Thiết bị gom điện phải được nâng lên cho tới các độ mở rộng xác định trong 6.2.5 và sau đó ADD phải được kích hoạt bằng cách mô phỏng hư hại.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

ADD phải có tác động.

6.3  Thử nghiệm vận hành

6.3.1  Đo lực tiếp xúc tĩnh ở nhiệt độ môi trường (thử nghiệm xuất xưởng)

Nếu có lắp giảm chấn, giảm chấn này phải được tháo ra.

Lực tiếp xúc tĩnh phải được đo giữa vị trí vận hành phía trên và vận hành phía dưới trực tiếp dưới hệ thống treo đầu lấy điện trong chu trình nâng và hạ liên tục ở tốc độ 0,05 m/s ± 10 %.

Thiết bị đo, bao gồm đo tải, xử lý tín hiệu và ghi lại dữ liệu phải có độ chính xác của hệ thống nhỏ hơn 3 %.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Lực đo được phải thỏa mãn 4.5.

6.3.2  Kiểm tra hệ thống vận hành thiết bị gom điện (thử nghiệm xuất xưởng)

Thiết bị gom điện phải được kết nối với toàn bộ hệ thống vận hành. Thử nghiệm phải được thực hiện ở nhiệt độ môi trường và ở áp suất khí nén định mức hoặc điện áp định mức trong trường hợp hệ thống vận hành bằng điện.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Phải duy trì được lực nâng êm dịu, ổn định cho tới chiều cao làm việc lớn nhất, không bị chấn động gây ra hư hại.

Quá trình nâng từ chiều cao giữ đến chiều cao làm việc lớn nhất phải trong thời gian không quá 10 s từ thời điểm thiết bị gom điện bắt đầu nâng.

Quá trình hạ từ mọi vị trí chiều cao trong phạm vi làm việc phải được thực hiện với điểm bắt đầu ổn định. Quá trình hạ phải không bị chấn động gây ra hư hại.

Quá trình hạ cần từ chiều cao làm việc lớn nhất phải được thực hiện trong thời gian không quá 10 s từ thời điểm thiết bị gom điện bắt đầu hạ.

6.3.3  Thử nghiệm điều kiện khí hậu khi vận hành (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

Các thử nghiệm được mô tả trong 6.3.2 phải được thực hiện ở các giới hạn nhiệt độ và độ ẩm được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng. Nếu các giá trị không được quy định, các thử nghiệm phải được thực hiện ở -25 °C và +40 °C, độ ẩm môi trường xung quanh.

Các thử nghiệm trên, ở các giới hạn nhiệt độ phải được thực hiện ở các giá trị áp suất khí hoặc điện áp tối thiểu và tối đa được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Trong và sau khi thử nghiệm, thiết bị gom điện phải vận hành phù hợp với chỉ tiêu chấp nhận đưa ra trong 6.3.2.

6.3.4  Đo lực tiếp xúc tĩnh trung bình ở nhiệt độ môi trường (thử nghiệm điều tra)

Nếu có giảm chấn, thử nghiệm được mô tả trong 6.3.1 phải được lặp lại khi có giảm chấn.

6.4  Thử nghiệm độ bền

6.4.1  Quá trình nâng/hạ (thử nghiệm kiểu loại)

6.4.1.1  Vận hành giữa chiều cao giữ và vị trí vận hành trên

Thiết bị gom điện được lắp đầu lấy điện có khối lượng lớn nhất được thiết kế cho loại thiết bị gom điện đó phải được vận hành liên tục 10000 lần nâng và hạ, từ chiều cao giữ đến vị trí vận hành trên. Trong 500 lần vận hành đầu và cuối cùng, thiết bị gom điện phải nâng đến độ mở rộng lớn nhất khi nguồn cấp cho hệ thống vận hành (khí hoặc điện) ở giá trị tối thiểu đưa ra trong bộ tiêu chuẩn IEC 60077. Nếu quy định kỹ thuật của khách hàng yêu cầu số lần vận hành khác, khi đó thử nghiệm và yêu cầu chấp nhận phải theo thảo thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp.

Chú thích: Số lần nâng hạ 10000 được lấy từ giả thiết về thời gian trung bình vòng đời, ngày vận hành trong một năm và số lần nâng và hạ trong một ngày.

6.4.1.2  Vận hành trong phạm vi làm việc

Thiết bị gom điện có đầu lấy điện trong cùng điều kiện như mô tả trong 6.4.1.1 phải được vận hành liên tục 75000 lần nâng và hạ trong phạm vi làm việc với tốc độ 0,1 m/s (nếu có lắp giảm chấn thì phải tháo ra).

Chú thích: Số lần nâng hạ 75000 được lấy từ giả thiết về “di chuyển lên và xuống” dọc theo đường dây điện tiếp xúc trong thời gian vòng đời của thiết bị gom điện.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Sau khi thử nghiệm, tất cả các thông số phải được điều chỉnh về các giá trị danh nghĩa.

Phải không có mài mòn bất thường. Thiết bị gom điện phải đáp ứng các yêu cầu trong 6.3.1 và 6.3.2.

Phải không biến dạng hoặc nứt gãy.

6.4.2  Hệ thống treo đầu lấy điện (thử nghiệm kiểu loại)

Hệ thống treo đầu lấy điện phải được thử 1,2 x 10⁶ chu trình liên tục trong toàn bộ phạm vi làm việc thiết kế của thiết bị. Thử nghiệm này phải được thực hiện ở tần số tối thiểu 0,5 Hz.

Chú thích: Tần số 0,5 Hz lấy từ giả thiết về tốc độ của thiết bị gom điện và phạm vi mở của đường dây điện tiếp xúc.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Phải không có mài mòn bất thường: thiết bị gom điện phải đáp ứng các yêu cầu trong 6.3.1 và 6.3.2.

Phải không biến dạng hoặc nứt gãy.

6.4.3  Khả năng chịu rung động

6.4.3.1  Yêu cầu chung

Thiết bị gom điện và mọi bộ phận lắp kèm (điện và/hoặc khí nén) phải có khả năng chịu được rung động và chấn động theo các yêu cầu thử nghiệm trong IEC 61373.

6.4.3.2  Đo tần số hướng ngang tự nhiên của thiết bị gom điện (F₀)

Phải đo tần số hướng ngang tự nhiên (F₀) khi thiết bị gom điện được mở đến 75 % vị trí vận hành trên, tác dụng lực ngang 300 N tác dụng vào chốt xoay đầu lấy điện để thả cần từ vị trí hiện có, đưa thiết bị vào trạng thái dao động tự nhiên.

6.4.3.3  Các thử nghiệm rung động theo hướng ngang (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

Thiết bị gom điện lắp đầu lây điện có khối lượng lớn nhất được thiết kế sao cho thiết bị gom điện đó phải được lắp đặt bộ phận cách điện trên bàn rung động gây ra các rung động hình sin, rung động này có biên độ và tần số có thể điều chỉnh được theo hướng ngang. Khi thực hiện thử nghiệm này, tần số của bàn phải nhỏ hơn 10 % tần số dao động tự nhiên hướng ngang.

Biên độ dao động của bàn phải được điều chỉnh tạo ra gia tốc (Γ) bằng 7 m/s² ở chốt xoay đầu lấy điện khi độ mở rộng bằng 75 % vị trí vận hành trên.

(Giá trị này lấy từ công thức:

Γ = 0,7 . g. F₀² / (F₀²- 1)              (1)

Trong đó

F₀ là tần số tự nhiên hướng ngang của dao động, tính bằng Hz và F₀ > 3 Hz).

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Sau 10⁷ chu trình, phải không có sự suy giảm hoạt động của thiết bị gom điện. Thiết bị gom điện phải đáp ứng các yêu cầu trong 6.3.1 và 6.3.2.

6.4.3.4  Thử nghiệm rung động thẳng đứng (thử nghiệm điều tra)

Thiết bị gom điện có thiết bị vận hành thông thường và có đầu lấy điện tương ứng với hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao sẽ được sử dụng phải được lắp đặt trong một hệ thống tạo ra rung động hình sin theo phương thẳng đứng. Hệ thống này phải có độ cứng vững tối thiểu gấp 10 lần tổng độ cứng vững của hệ thống treo đầu lấy điện. Lực tiếp xúc tĩnh do thiết bị gom điện tác động vào hệ thống và độ mở rộng của nó phải được thỏa thuận với khách hàng.

Mức tăng tần số tối đa phải là 0,02 Hz/s trong dải từ 0,5 Hz đến 10 Hz và 0,1 Hz/s trong dải 10 Hz đến 50 Hz. Biên độ rung động hình sinh phải được thỏa thuận giữa Nhà cung cấp và khách hàng hoặc phải gần với giá trị mà tại vị trí đó sẽ mất lực tiếp xúc.

Phải tiến hành thử nghiệm lần đầu với hệ thống ở giữa dải tiếp xúc và sau đó là ở giới hạn dao động.

Phải ghi lại biến thiên lực tiếp xúc thành hàm tần số và biên độ của hệ thống

6.5  Khả năng chịu chấn động (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

Phải thực hiện thử nghiệm dưới đây, trừ khi có thỏa thuận khác giữa người sử dụng và Nhà cung cấp.

Thiết bị gom điện phải được nâng ở lực tiếp xúc tĩnh danh nghĩa và được buộc bằng dây giữa chốt xoay đầu lấy điện và khung cơ sở ở chiều cao 75 % vị trí vận hành trên. Tác dụng lực 300 N theo phương vuông góc với chốt xoay đầu lấy điện, sau đó ngắt kết nối đột ngột (Hình 2). Thử nghiệm này phải được thực hiện 3 lần theo cả 2 chiều thẳng đứng.

Hình 2 - Nguyên tắc thử nghiệm

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Thiết bị gom điện phải không có sự suy giảm hoạt động.

6.6  Thử nghiệm độ cứng vững theo phương ngang (thử nghiệm kiểu loại)

Thiết bị gom điện phải được mở rộng đến vị trí vận hành trên.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Khi tác dụng lực 300 N liên tiếp vào một phía của bộ phận khung đỡ đầu lấy điện, khi đó chuyển vị phải nhỏ hơn hoặc bằng 30 mm ở mỗi bên.

Sau khi tác dụng lực, phải không có biến dạng vĩnh cửu.

6.7  Thử nghiệm độ kín khí

6.7.1  Tổng quan

Áp dụng thử nghiệm sau nếu hệ thống vận hành là loại khí nén.

6.7.2  Thử nghiệm độ kín khí của thiết bị khí nén lắp trên thiết bị gom điện (thử nghiệm xuất xưởng)

Thử nghiệm phải được thực hiện ở nhiệt độ môi trường xung quanh, kiểm tra độ kín của thiết bị khí nén lắp trên thiết bị gom điện (ngoại trừ bộ điều áp).

Phải liên kết thiết bị gom điện với bình khí nén có dung tích bằng với dung tích thiết bị khí nén lắp trên thiết bị gom điện. Toàn bộ hệ thống sau đó được nạp đầy đến áp suất vận hành danh nghĩa.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Áp suất trong bình phải không giảm quá 5 % áp suất ban đầu sau 10 phút.

6.7.3  Thử nghiệm độ kín khí ở điều kiện khí hậu (thử nghiệm kiểu loại)

Phải sử dụng bình khí nén như mô tả trong 6.7.2 trong thử nghiệm này. Thử nghiệm phải được thực hiện ở các nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng. Nếu không quy định nhiệt độ, thử nghiệm phải được thực hiện ở -25 °C và ở +40 °C.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Áp suất trong bình phải không giảm quá 5 % áp suất ban đầu sau 10 phút.

6.8  Đo mức độ tự do của đầu lấy điện (thử nghiệm xuất xưởng)

Mức độ tự do của đầu lấy điện phải được thỏa thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp. Hành trình và độ quay phải được đo trong phạm vi làm việc.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Biên độ độ tự do phải phù hợp với các giá trị thỏa thuận. Phải không có trở ngại cơ giới nào.

6.9  Đo lực giữ (thử nghiệm kiểu loại)

Lực giữ thiết bị gom điện không có hệ thống khóa được đo bằng cách nâng chậm chốt xoay đầu lấy điện. Giá trị phải được đo bằng một thiết bị đo gắn cố định vào chốt xoay đầu lấy điện, tại đây sẽ có lực tác dụng thẳng đứng hướng lên.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Lực đo được phải thỏa mãn các yêu cầu 4.8.

6.10  Lực nâng trung bình tổng (thử nghiệm kết hợp)

Thiết bị gom điện phải được giữ với đầu lấy điện theo phương ngang, và không tiếp xúc với hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao.

Giá trị của lực nâng trung bình tổng là tổng các lực đo được tại mỗi dải tiếp xúc (hoặc nhóm các dải tiếp xúc).

Chiều cao của đầu lấy điện phải mang tính đặc trưng cho chiều cao danh nghĩa và tối thiểu của tuyến vận hành. Nếu không có sẵn đường có chiều cao danh nghĩa, khi đó phải thực hiện thử nghiệm với thiết bị gom điện được giữ ở khoảng cách thỏa thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp.

Không thẩm định các giá trị dưới các điều kiện thời tiết xấu: mưa lớn, tốc độ gió trên 8 m/s.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Lực nâng tổng trung bình phải phù hợp với 4.5 ở dải chiều cao vận hành được quy định với tốc độ lớn nhất cho trước và theo cả 2 hướng di chuyển.

6.11  Thử nghiệm lấy điện (thử nghiệm kết hợp)

Tương tác động học giữa thiết bị gom điện và đường dây điện trên cao phải được đánh giá bằng hệ thống đo theo EN 50317 với tốc độ cho trước theo cả 2 chiều di chuyển trong một khu đoạn đặc trưng của hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Phải không vượt quá các giới hạn đưa ra trong IEC 62486 hoặc quy định kỹ thuật của khách hàng.

6.12  Thử nghiệm gia nhiệt dòng điện

6.12.1  Thử nghiệm gia nhiệt: dòng điện định mức và lớn nhất, phương tiện ở trạng thái đứng yên (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

Thiết bị gom điện phải được kết nối với mạch điện có nguồn cấp trong 30 phút cấp dòng điện bằng với dòng điện định mức ở trạng thái đứng yên và ngay sau đó là dòng điện bằng với dòng điện lớn nhất trong 30 s khi phương tiện ở trạng thái đứng yên.

Thử nghiệm phải được thực hiện với mạng dẫn điện có tiết diện mặt cắt ngang giống 90% mặt cắt ngang của đường dây điện tiếp xúc danh nghĩa. Dải tiếp xúc phải ở trạng thái “như mới” nhưng phải được tạo hình để mô phỏng sự mài mòn ban đầu. Lực tiếp xúc giữa dải tiếp xúc và dây tiếp xúc phải là lực tiếp xúc tĩnh danh nghĩa.

Trong quá trình thử nghiệm, nhiệt độ của dây tiếp xúc phải được đo gần nhất có thể với điểm tiếp xúc.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Nhiệt độ của dây tiếp xúc phải không vượt quá nhiệt độ xác định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

6.12.2  Thử nghiệm gia nhiệt: mô phỏng phương tiện đang chuyển động (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

Mục đích là để xem xét liệu kết cấu thiết bị gom điện có khả năng truyền dòng điện định mức khi phương tiện đang chuyển động mà không có hư hại.

Phải kết nối thiết bị gom điện không có dải tiếp xúc với mạch điện có nguồn cấp cấp 50 % dòng điện định mức thu được trong quá trình vận hành trong 1 giờ, và ngay sau đó là dòng điện bằng với dòng điện định mức khi phương tiện đang vận hành trong 5 phút.

Trong thử nghiệm này, nguồn cấp phải được nối với tổng các điện trở shunt kết nối dải tiếp xúc với đầu/khung lấy điện.

Trong quá trình thử nghiệm, nhiệt độ và dòng điện theo thời gian phải được ghi lại ở các mặt cắt quan trọng.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Phải không có biến dạng hoặc tăng nhiệt bất thường ở bất kỳ bộ phận nào của thiết bị gom điện.

Phải không có hư hại do việc truyền dòng điện qua ổ bi, chốt xoay và điện trở shunts.

6.12.3  Thử nghiệm hiện trường (thử nghiệm kết hợp)

Mục đích là xem xét đầu lấy điện có truyền tải được dòng điện định mức, khi phương tiện ở trạng thái đang vận hành mà không có hư hại.

Thử nghiệm phải được thực hiện khi thiết bị gom điện được lắp đặt trên mui của đầu máy kéo tàu trên tuyến và với tải điện theo quy định kỹ thuật của khách hàng.

Trong quá trình thử nghiệm này, nhiệt độ và dòng điện theo thời gian ở dải tiếp xúc và ở các khu vực chính của đầu lấy điện phải được ghi lại. Chỉ cho phép đánh giá đối với nhiệt độ lớn nhất bằng cách gắn thêm các tấm chỉ thị nhiệt độ.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Phải không có dấu hiệu của hiện tượng quá nhiệt trên mọi bộ phận của đầu lấy điện.

6.13  Kiểm tra hệ thống vận hành ở tốc độ lớn nhất (thử nghiệm kết hợp)

Thiết bị gom điện phải được hạ thấp xuống ở tốc độ lớn nhất. Đo thời gian từ khi xuất lệnh hạ cần tới thời điểm dải tiếp xúc hạ xuống khoảng cách cách điện nhỏ nhất so với đường dây điện tiếp xúc.

Thử nghiệm phải được thực hiện theo cả 2 hướng di chuyển. Có thể sử dụng các tài liệu sau làm tham chiếu về khoảng cách cách điện tối thiểu:

• IEC 60913, Bảng 2 - Độ hở dẫn điện, cột “tĩnh”:

• Quy định kỹ thuật của khách hàng.

Tiêu chí chấp nhận thử nghiệm:

Nếu không được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng, thời gian phải là 3 s hoặc thấp hơn.

7  Kế hoạch kiểm tra

Kế hoạch kiểm tra nên phù hợp với TCVN ISO 9001.

8  Độ tin cậy

8.1  Tổng quan

Quy định kỹ thuật về độ tin cậy phải được thỏa thuận giữa Nhà cung cấp và khách hàng hoặc theo bộ tiêu chuẩn TCVN 10935-1 (EN 50126-1).

8.2  Quy định kỹ thuật

Quy định kỹ thuật về độ tin cậy phải bao gồm các định nghĩa và phân loại hư hỏng, các điều kiện mong đợi về vận hành và tuổi thọ vận hành mong muốn. Đối với thiết bị gom điện, các loại hư hỏng chủ yếu bao gồm:

• Loại A: Hư hỏng của thiết bị gom điện gây ra hư hại đối với hệ thống đường dây điện tiếp xúc trên cao;

• Loại B: hư hỏng làm thiết bị gom điện không thể hoạt động được;

• Loại C: hư hỏng khác nhưng phương tiện vẫn hoàn thành hành trình.

Độ tin cậy có thể tính bằng Khoảng cách giữa các lần hư hỏng (MDBF), riêng biệt cho các loại A, B và C.

8.3  Chứng minh độ tin cậy trong khai thác

Việc chứng minh độ tin cậy của thiết bị gom điện trong khai thác phải được khách hàng giám sát phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 10935-1 (EN 50126-1).

9  Bảo trì

9.1  Kết cấu

Tuổi thọ thiết kế của kết cấu thiết bị gom điện (khung, khung cơ sở) và hệ thống vận hành phải là 12 x 10⁶ km hoặc 30 năm, tùy điều kiện nào đến trước, trừ khi có các giá trị khác được thỏa thuận giữa khách hàng và Nhà cung cấp.

Kết cấu và hệ thống vận hành có thể bao gồm các bộ phận có khả năng hao mòn có tuổi thọ thiết kế thấp hơn. Nếu không có quy định khác trong quy định kỹ thuật của khách hàng, tuổi thọ thiết kế của những bộ phận có thể hao mòn này phải tối thiểu bằng 2 x 10⁶ km hoặc 5 năm, tùy điều kiện nào đến trước.

9.2  Kết cấu đầu lấy điện

Kết cấu này bao gồm đầu lấy điện, chốt xoay đầu lấy điện và điện trở shunt kết nối. Tuổi thọ thiết kế phải được xác định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

9.3  Khả năng bảo trì

Tất cả các ổ bi phải dễ dàng thay thế và bề mặt của chúng phải không nằm trong tổng thành chính.

Đầu lấy điện phải dễ dàng tháo lắp khỏi khung thiết bị gom điện.

Dải tiếp xúc phải dễ dàng tháo bỏ khỏi đầu lấy điện.

Mức độ ghi chép bảo trì phải được xác định trong quy định kỹ thuật của khách hàng.

Tuổi thọ thiết kế và khả năng bảo trì phải được chứng minh bằng tính toán hoặc trải nghiệm vận hành trong ít nhất 5 năm.

MỤC LỤC

1  Phạm vi áp dụng

2  Tài liệu viện dẫn

3  Thuật ngữ và định nghĩa

3.1  Tổng quan

3.2  Thiết kế

3.3  Các đặc tính kỹ thuật chung

3.4  Ký hiệu và viết tắt (Symbol and abbreviations)

4  Các yêu cầu kỹ thuật

4.1  Yêu cầu chung

4.2  Khổ giới hạn

4.3  Độ mở rộng của thiết bị gom điện

4.4  Các giá trị về điện

4.5  Các yêu cầu về lực

4.6  Độ cứng vững theo phương ngang

4.7  Đầu lấy điện

4.8  Hệ thống vận hành

4.9  Thiết bị ngắt tự động (ADD)

4.10  Khối lượng thiết bị gom điện và lực trên mui phương tiện

4.11  Bảo vệ chống lại ăn mòn

5  Ký hiệu

6  Thử nghiệm

6.1  Loại thử nghiệm

6.2  Các thử nghiệm chung

6.3  Thử nghiệm vận hành

6.4  Thử nghiệm độ bền

6.5  Khả năng chịu chấn động (thử nghiệm kiểu loại bổ sung)

6.6  Thử nghiệm độ cứng vững theo phương ngang (thử nghiệm kiểu loại)

6.7  Thử nghiệm độ kín khí

6.8  Đo mức độ tự do của đầu lấy điện (thử nghiệm xuất xưởng)

6.9  Đo lực giữ (thử nghiệm kiểu loại)

6.10  Lực nâng trung bình tổng (thử nghiệm kết hợp)

6.11  Thử nghiệm lấy điện (thử nghiệm kết hợp)

6.12  Thử nghiệm gia nhiệt dòng điện

6.13  Kiểm tra hệ thống vận hành ở tốc độ lớn nhất (thử nghiệm kết hợp)

7  Kế hoạch kiểm tra

8  Độ tin cậy

8.1  Tổng quan

8.2  Quy định kỹ thuật

8.3  Chứng minh độ tin cậy trong khai thác

9  Bảo trì

9.1  Kết cấu

9.2  Kết cấu đầu lấy điện

9.3  Khả năng bảo trì

Phụ lục A: Dung sai lực tiếp xúc tĩnh

Phụ lục B: Danh mục các thử nghiệm

Phụ lục C: Các hạng mục được quy định trong quy định kỹ thuật của khách hàng

Phụ lục D: Dung sai lực tiếp xúc tĩnh ở Nhật Bản