El colector de proa es uno de los tres dispositivos principales que se utilizan en los tranvías para transferir la corriente eléctrica desde los cables superiores al tranvía inferior. Si bien en su día fue muy común en la Europa continental , fue reemplazado por el pantógrafo o el poste del tranvía , que a su vez fue reemplazado posteriormente por el pantógrafo.
Cuando el inventor alemán Ernst Werner von Siemens concibió por primera vez el colector de proa a finales de la década de 1880, el inventor estadounidense Frank J. Sprague de Virginia acababa de patentar su sistema de recolección de corriente mediante postes de trolebús a partir de un cable aéreo . Para evitar contravenir esta patente, la empresa Siemens se vio obligada a diseñar su propia y única forma de recolección de corriente, es decir, el colector de proa. El colector de proa fue utilizado por primera vez por la empresa eléctrica Siemens en sus primeros tranvías eléctricos a finales de la década de 1880 o principios de la de 1890. El sistema de tranvía eléctrico de Hobart , el primero de su tipo en el hemisferio sur , inaugurado en 1893, utilizó vagones Siemens con colectores de proa muy antiguos. Muchos otros sistemas de tranvías de Europa continental y algunos británicos, incluidos Leeds y Glasgow, también utilizaron este método.
El colector de proa es uno de los métodos más simples y confiables de recolección de corriente que se utilizan en los tranvías. Las primeras versiones eran simplemente barras de acero o alambre de calibre muy grueso dobladas en forma rectangular y montadas con el lado largo hacia abajo en el techo del tranvía. Luego, el colector se elevaba mediante un resorte, de modo que su borde superior presionara contra el alambre que estaba encima. Ese borde superior está hecho de una varilla de acero de 1 pulgada (o más) de ancho, mecanizada para tener una sección transversal en forma de arco; esa sección transversal inspiró el nombre. Esta varilla en forma de arco se conoce como la "placa colectora" y, en modelos posteriores, puede tener hasta varias pulgadas de ancho. La polaridad positiva se recoge en la proa, mientras que la otra polaridad está en los rieles; esto es por motivos de seguridad. A diferencia de muchos postes de trolebús, el colector de proa normalmente no tiene una base giratoria (una excepción fue en Roma, donde todo el conjunto podía girar), sino que está fijado centralmente al techo del tranvía.
Después de 1900, los métodos de armazón simples mencionados anteriormente fueron reemplazados gradualmente por métodos más complejos y sofisticados, pero el modo general de operación permaneció igual. Los cambios de diseño son más notorios en los sistemas en los que se usaban vagones de dos y de un piso en el mismo sistema. Los tranvías de un piso generalmente tienen colectores altos y de construcción liviana con marcos complicados para soportar la pesada placa colectora de acero fundido, mientras que los vagones de dos pisos generalmente tienen colectores más pesados con marcos menos complicados.
Para mantener un buen contacto eléctrico, el colector de proa debe ejercer una presión bastante fuerte sobre el cable que se encuentra encima, por lo que se utiliza un sistema complejo de resortes o pesos para asegurar un buen contacto eléctrico. El cable en sí debe estar tensado y mantenerse lo más plano posible, un requisito que comparten tanto los colectores de proa como los pantógrafos .
Los rieles de acero sobre las vías actúan como retorno eléctrico .
Lo correcto es montar el colector de proa de tal manera que el borde superior de la placa del colector se eleve varios centímetros por encima del cable cuando el marco del colector esté en posición vertical. Por lo tanto, el colector generalmente se inclina en sentido contrario a la dirección de desplazamiento; cuando llega el momento de desplazarse en la dirección opuesta, el colector debe inclinarse. Para que esto suceda, el cable aéreo debe elevarse varios centímetros en los lugares donde se inclinan los arcos, como terminales y desvíos. Esta operación generalmente se logra mediante cuerdas y poleas. El colector se pliega a una posición horizontal cuando el carro no está en uso.
Algunos de los primeros vagones no tenían medios para hacer girar la proa. Se pensaba que esto sucedería automáticamente cuando el tranvía comenzara a viajar en sentido contrario, pero coleccionistas como estos fracasaron.
La mayoría de los tranvías soviéticos (de los cuales algunos todavía se encuentran en uso en los estados sucesores de la URSS) no tenían medios para hacer girar las proas. Estos tranvías eran de "un solo extremo" y no estaban diseñados para circular en ambos sentidos. Algunos tranvías, como el tranvía KTV-55-2, tenían dos colectores de proa para circular en ambas direcciones.
El colector de proa tiene menos partes móviles que el mástil de trole, pero es más pesado y a veces más complicado de construir. La construcción de cables aéreos para colectores de proa es más sencilla que el cableado de postes de trole. Como los colectores de proa no tienen montajes giratorios, el colector no puede saltar del cable o seguir el equivocado en las intersecciones, como a veces hacen los postes de trole. Por lo tanto, no son necesarios "ranas" y guías aéreas para postes de trole con colectores de proa. Sin embargo, los colectores de proa son mucho más ruidosos que los postes de trole.
Los cables aéreos para los colectores de proa están más tensos que para los postes de los trolebuses, y las secciones rectas están "escalonadas", es decir, el cable no corre completamente recto por la línea central de la vía, sino que zigzaguea ligeramente a lo largo de una pequeña distancia. Esto distribuye el desgaste a lo largo de la placa colectora del colector de proa y extiende la vida útil del colector. Los cables aéreos también están "escalonados" para los pantógrafos, por lo que los sistemas pueden reemplazar los colectores de proa con pantógrafos en los tranvías sin modificar la catenaria.
Además de en algunos tranvías antiguos, los colectores de proa todavía se utilizan en algunos sistemas de tranvía de la antigua Unión Soviética, por ejemplo, en Kazán , Minsk y Dzerzhinsk .
En la Isla de Man , la implementación del Ferrocarril de Montaña Snaefell es inusual en el sentido de que el cable aéreo está flojo y libre para colgar en una catenaria . Se utilizan colectores de arco Hopkinson para evitar problemas con los postes de los carros en caso de fuertes vientos en la ruta montañosa [1] ; la línea Snaefell también utiliza un riel Fell para frenar. Cada vagón tiene dos colectores de arco rígidamente verticales, con un cable flojo sobre ellos que hace contacto por su propio peso. Los colectores no son lo suficientemente altos como para hacer contacto con el cable en sus puntos de suspensión. Están lo suficientemente separados, en relación con el espaciado de los postes, de modo que mientras uno está fuera de contacto con el cable, el otro está en la mitad del tramo y hace buen contacto. Los colectores solo se pueden bajar desatornillando los pernos a nivel del techo, mientras la energía está apagada. Esta incapacidad para aislarlos obstaculizó fácilmente la lucha contra el incendio cuando el vagón 5 se incendió en 1970. [ cita requerida ]
Al principio, también se utilizaron colectores similares en el cercano y ligeramente anterior Ferrocarril Eléctrico Manx . Al principio, dieron problemas con el mal contacto, por lo que se desarrolló el sistema de cable flojo. Un cable tensado generalmente proporcionaba un buen contacto, pero se rompía cuando el colector pasaba por el poste. Aflojar el cable y levantarlo deliberadamente del colector en los postes permitía que su peso proporcionara un contacto confiable sobre el otro colector, espaciado para estar en el punto medio entre los postes. En los primeros años, en 1900, se utilizó un colector revisado. Se colocó un pequeño marco de arco con bisagras sobre los montantes fijos, lo que proporcionaba un contacto elástico. [2] Sin embargo, los colectores de arco no duraron y fueron reemplazados por postes de trole.