Содержание
Введение
Данныедля трассировки контактной сети на перегоне
1. Питаниеи секционирование контактной сети перегона
2. Определениесечения проводов контактной сети и выбор типа подвески
2.1 Определениеминимального экономического сечения контактной сети в медном эквиваленте
2.2 Расчетсреднего числа поездов
2.3 Выбортипа контактной подвески
3. Расчётнагрузок на провода цепной подвески
4. Расчётдлины пролётов между опорами контактной сети на перегоне
5. Механическийрасчёт анкерного участка
6. Расчёти подбор типовых опор контактной сети
7. Экономическаячасть
8. Безопасностьи экологичность проекта
9. Специальнаячасть проекта
Заключение
Список литературы
Введение
Контактная сеть – сложное техническое сооружение электрифицированныхжелезных дорог.
Устройства контактной сети и воздушных линий требуют постоянного вниманияи грамотной технической эксплуатации, своевременного выполнения всех видовремонтных работ для обеспечения безопасности движения поездов и обслуживающегоперсонала.
В соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорогРоссийской Федерации, конструкции контактных подвесок должны соответствоватьтребованиям, обеспечивающим пропуск пассажирских поездов со скоростью движения 140 км/ч и учитывать возможность перспективного повышения скоростей движения на отдельных направленияхдо 160-200 км/ч.
В последние годы реализуется программа обновления устройств электроснабжения,в том числе контактной сети. Предусматривается внедрение современныхтехнических средств, гарантирующих дальнейшее повышение надежности работыустройств электроснабжения и их экономической эффективности.
При проведении обновления контактной сети широкое применение на сетижелезных дорог находят контактная подвеска КС-160 постоянного и переменноготока, новые типы опор, изоляторов, арматуры и другие изделия повышеннойнадежности.
Строительство и модернизация контактной сети должно производится потиповым проектам КС-160. До завершения разработки всех модификаций контактныхподвесок КС-160 должны применяться действующие типовые решения.
Типовые проекты и узлы должны согласовываться с Трансэлектропроектом иутверждаться Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «Российскиежелезные дороги».
Модернизация контактной сети производится для обновления основных фондов,восстановления ресурса постоянных элементов и повышения технических показателейконтактной подвески.
Основные цели проведения модернизации:
— повышение ресурса основных элементов и их сближение для созданияпредпосылок при последующей эксплуатации проведения комплексных видов капитальногоремонта;
— повышение надежности и устойчивости работы за счет применения изделий иузлов с улучшенными свойствами;
— снижение расходов на обслуживание за счет исключения или увеличенияпериодичности работ по диагностике, осмотрам, ремонту;
— увеличение срока службы контактного провода за счет повышенияпоказателей качества токосъема;
— на основе анализа работы контактной сети устранение причин нарушений вработе контактной сети вследствие не учета при проектировании местныхособенностей климатических условий, состояния земляного полотна,инженерно-геологических условий и обеспечение устойчивости опор контактнойсети;
— учет изменений в процессе эксплуатации состояния и положения пути,устранение нетиповых узлов, доведение основных параметров контактной подвескидо установленных нормативными документами.
Контактная подвеска состоит из постоянных и переменных элементов. Кпостоянным элементам относятся опоры и анкеры, жесткие и гибкие поперечины,несущие и рессорные тросы, усиливающие и питающие провода, поддерживающиеконструкции, компенсирующие устройства, изоляция, арматура и оборудование.
Замена постоянных элементов производится после повреждений или прикапитальном ремонте вследствие накопления недопустимых дефектов, а также примодернизации из-за выработки ресурса. К переменным элементам относятсяконтактные провода, струны, замена которых производится в зависимости отстепени износа. Модернизацию производят, если на участке постоянные элементы контактнойсети выработали более 75% нормального срока службы (ресурса) и понизили болеечем на 25% несущую способность или допустимые нагрузки.
При модернизации производится полное обновление всех постоянных элементовконтактной подвески по типовым проектам контактной подвески для скоростейдвижения до 160 км/ч (КС-160).
По показателям качества токосъема контактная подвеска должна обеспечиватьскорости движения до 160 км/ч. Замена контактных проводов производится в зависимостиот степени их износа.
Решение по оставлению в работе или замене опор, установленных прикапитальном ремонте, принимается при проектировании в зависимости отвозможности их использования в подвеске КС-160 и от разбивки места установкиопор.
Решение о проведении модернизации и конструкция контактной подвескисогласовывается с Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД».
Данные для трассировки контактной сети на перегоне
Входной светофор станции 210 9+26
Начало кривой R1, центр справа по ходу км 211 5+20
Конец кривой 211 8+10
Начало кривой R2, центр слева по ходу км 212 4+50
Конец кривой 212 6+80
Начало кривой R3, центр справа по ходу км 213 2+10
Конец кривой 213 3+90
Начало кривой R4, центр слева по ходу км 213 9+03
Конец кривой 214 0+90
Начало кривой R5, центр справа по ходу км 215 0+10
Конец кривой 215 2+50
Начало кривой R6, центр слева по ходу км 215 4+90
Конец кривой 215 7+55
Начало кривой R7, центр слева по ходу км 216 5+90
Конец кривой 216 9+50
Начало кривой R8, центр справа по ходу км 217 3+80
Конец кривой 217 6+80
Начало кривой R9, центр слева по ходу км 217 8+30
Конец кривой 217 9+80
Начало кривой R10, центр справа по ходу км 218 1+50
Конец кривой 218 6+00
Начало кривой R11, центр слева по ходу км 218 6+50
Конец кривой 218 9+50
Эксплуатационная длинаперегона 14,65 км. Развернутая длина контактной сети 34,95 км.
Имеются негабаритные опоры с габаритом от 2750 до 3000 мм в количестве 11 штук, длины пролетов не соответствуют радиусам кривых 55 пролетов, полностьюнарушена изоляция анкерных оттяжек от анкеров, нарушена изоляция спусковзаземления от опоры, таблица 1.
Удельная повреждаемость на данном перегоне за последние 5 лет составляет– 2,24.
Первоначальная стоимость составляет – 5947850,7 рублей, остаточнаястоимость составляет – 5110637,9 рублей.
Текущие затраты эксплутационных расходов за 5 последних лет составляют –3110000 рублей.
Таблица 1 — Дефектная ведомость состоянияконтактной сети перегонаНаименование Количество
Нормативный срок службы,
лет
Фактический срок службы,
лет Фактическое состояние 1. Несущий трос ПБСМ-95 34,95 км 40 48
Требует замены по превышению срока службы.
Снижение сечения проводов из-за коррозии более 15% общего сечения проводов. 2. Контактный провод МФ-100 34,95км 50 48
Состояние рабочей поверхности к/провода соответствует 3-му классу (ухудшенное).
Износ к/провода. 3. Усиливающий провод А-185 8 км 45 48 Снижение сечения провода вследствие обрыва проволок и коррозии. 4. Линия ДПР АС-35 15,2 км 45 48 Коррозия провода. Сечение провода не соответствует нагрузкам, необходимым для тяги поездов. 5. Железобетонные опоры 577 шт 40 48
Требуют замены по превышению нормативного срока службы;
74 опоры имеют наклон 3%. Правка невозможна из-за отслаивания бетона опор и наличия сетки мелких трещин.
46 опор – дефектные. 8. Оттяжки 55 шт 40 48 Коррозия металла. Требует замены по превышению нормативного срока службы. 9. Консоли 566 шт 50 48 Коррозия металла. 10. Электрические соединители Окисление металла, вследствие этого потеря проводом сечения и рабочих свойств, а так же необходима установка дополнительных соединителей. 11. Зажим стыковой контактного провода КС-059 Подстрахованы шунтами.
12. Изоляторы:
ФСФ-70 263 шт ____________ VKL-27,5 261 шт Согласно указания ЦЭ МПС №601 от 06.01.2001г. запрещена установка. ПС-70 1995 шт ____________ ПФ-70 4929 шт Необходима замена на ПС-70 13. Анкера 55 шт 40 48 Коррозия металла. Требуют замены по превышению нормативного срока службы. 37 анкеров – наклонные.
1. Питание и секционирование контактной сети перегона
На электрифицированных железныхдорогах электроподвижной состав получает электроэнергию через контактную сеть оттяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобы обеспечиватьнадежную защиту от токов короткого замыкания.
В системе переменного тока электроэнергияв контактную сеть поступает поочередно от двух фаз напряжением 27,5 кВ и возвращаетсятакже по рельсовой цепи к третьей фазе. Чередование питания производят для выравниваниянагрузок отдельных фаз энергоснабжающей системы.
Как правило, применяют схему двухстороннегопитания, при которой каждый находящийся на линии локомотив получает энергию от двухтяговых подстанций.
Исключение составляют участки контактнойсети, расположенные в конце электрифицированной линии, где может быть примененасхема консольного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции и постовсекционирования. Устраиваются вдоль электрифицированной линии изолирующие сопряжения,и каждая секция получает электроэнергию от разных питающих линий (продольноесекционирование).
При продольном секционировании,кроме разделения контактной сети у каждой тяговой подстанции и поста секционирования,выделяют в отдельные секции контактную сеть каждого перегона и станции с помощьюизолирующих сопряжений. Секции между собой соединяются секционнымиразъединителями, каждая из секций может быть отключена этими разъединителями.
На контактной сети участковпеременного тока у тяговых подстанций монтируют два изолирующих сопряжения с нейтральнойвставкой между ними.
Это вызвано тем, что секции, разделенныенейтральной вставкой, питаются от разных фаз и даже кратковременное соединение ихмежду собой, например, через токоприемник, проходящий по изолирующему сопряжению,недопустимо. В данной схеме питания и секционирования тяговая подстанция Чукша фидераконтактной сети Фл4 и Фл5 питает перегон с восточной стороны станции,находящейся за изолирующим сопряжением, которое разделяет пути станции от перегонавоздушными промежутками В, Г .
На фидерах установлены секционныеразъединители Л-4, Л-5 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.
Главные пути станции питаются черезфидер Фл3 и мачтовые разъединители Л-31, Л-32 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормальнозамкнутые.
Два разъединителя В и Г питаютнейтральную вставку при правильном движении, с моторными приводами на ТУ. При неправильномдвижении нейтральная вставка запитывается через разъединители В, Г с ручнымиприводами. Все четыре разъединителя нормально разомкнуты.
С востока перегон питается оттяговой подстанции ст.Огневка фидерами контактной сети Фл-1 и Фл-2. На фидерах установленысекционные разъединители Л-1, Л-2 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.
При поперечном секционированиина станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают ихот главных путей через секционные разъединители, которые при необходимости могутбыть отключены. Секции контактной сети на соответствующих съездах между главнымии боковыми путями изолируют секционными изоляторами. Этим достигается зависимоепитание каждого пути и каждой секции в отдельности, что облегчает устройство защитыи дает возможность при повреждении или отключении одной из секций осуществлять движениепоездов по другим секциям.
2. Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа подвески,сечения питающих и отсасывающих линий
Система электроснабжения электрифицируемойжелезной дороги должна обеспечивать планируемые размеры движения, пропуск требуемогочисла поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами движения.При этом размещение тяговых подстанций, их мощность и сечение проводов контактнойподвески должны обеспечивать заданные размеры движения при соблюдении допускаемогоуровня напряжения на токоприемниках ЭПС, температуры нагрева проводов и возможностизащиты от токов КЗ и тяговой сети. Установление оптимального, наиболее целесообразногов техническом и экономическом отношении варианта системы электроснабжения производитсяна основании технико-экономических расчетов.
Перечисленные требованияизложены в нормах технологического проектирования электрификации (НТПЭ). Исходяиз этих требований, при выборе типа контактной подвески следует стремиться ктому, чтобы ее сечение было возможно более близким к экономическому.Одновременно сечение проводов контактной сети должно быть не менее минимальногодопустимого по току (по нагреву).
Сечение проводов контактнойсети может считаться выбранным окончательно только после проверки его подопустимой потере напряжения.
Техническая характеристикаучастка:
-двухпутный участок переменноготока U = 25000 В;
-схема питания двухсторонняя приполном параллельном соединении путей;
-расстояние между тяговыми подстанциямиL = 47 км;
-максимальная пропускная способностьучастка N0= 144 пар поездов;
-заданная пропускная способностьучастка в сутки: Nпас = 15 пар поездов, N гр = 55 пар поездов;
-вес локомотива: P пас =115 т, P гр = 200 т;
-вес состава поезда: Qпас =1200 т, Q гр = 6100 т;
-скорость движения поездов; Vпас = 90 км / час; V ГР = 80 км/ час;
-величина руководящего подъема;I р = 18 %;
-тип рельсов Р -65;
-коэффициенты /> kн= 1,35; kт = 1,15;
-на участке предусматриваетсямагистральное плюс пригородное интенсивное движение электропоездов;
-конструктивная высота подвескиh м = 1,8 м;
-на путях перегона принятькомпенсированную подвеску ПБСМ-95+МФ-100+АС-185;
-минимальная температура t mih= — 45 о С;
-максимальная температура tmax= + 40 о С;
-нормативная скорость ветрамаксимальной интенсивности Vн =29 м / с;
-скорость ветра при гололеде Vг =17,9 м/с;
-толщина корки гололеда Ьг=5 мм;
-температура при максимальнойскорости ветра t v max= + 5 о С;
-температура при гололеде tг = -5 оС;
-гололед цилиндрической формыс удельным весом 0,9 г/ см.
2.1 Определение минимальногоэкономического сечения контактной сети в медном эквиваленте
Находим удельный расход электроэнергиина тягу по формуле:
а = 3,8 ( i э + w ср ), Вт .- ч ./ т. – км. (1)
где 3,8 — коэффициент,учитывающий средние потери электроэнергии в контактной сети, на тяговыхподстанциях и расход на собственные нужды электровоза, они определены опытнымпутем;
i э — величина эквивалентного подъема которая взависимости от величины руководящего подъема может быть определена для приблизительныхрасчетов по таблице, %;
wср — среднее удельное сопротивление движению поезда в при среднейтехнической скорости, эту величину в зависимости от типа поезда и его техническойскорости, кг/ т.
Для подстановки в эту формулу потаблице определяем соответствующее заданному i р = 5 % значение:
/>.
Определяем значения среднего удельногосопротивления движению поезда wс р .
Соответствующие заданным типампоездов и их техническим скоростям движения, для пассажирского поезда с весом составаQ п ас = 1200 т., приVпас = 90 км /час, W српас =3.7кг/ т.
Из формулы (1) следует:
а пас = 3,8 ( 0,2 +3,7 ) = 19,5 Вт – ч/т- км;
агр = 3,8 ( 0,2 +2,1 ) = 16,21 Вт-ч/т-км.
Находим суточный расход электроэнергиина движение всех поездов по фидерной зоне по формуле:
/>,(2)
где L — длина фидерной зоны, км;
Рпас; Ргр — заданный вес локомотива, пассажирского или грузового, т;
Qпас.;Qгр — заданный вес поезда, пассажирского илигрузового, т;
Nпас.; Nгр. — заданное число пар поездовв сутки;
а пас; а гр. — удельный расход электроэнергии на тягу, Вт-ч/т-км брутто.
Из формулы (2) следует:
А сут.= 2* 16,21 (200+6100)* 55*47*10-3+2*19,5*(115+1200)*15*47*10-3= 564,131*103кВт-ч.
Определяем суточные потери энергиив проводах фидерной зоны от движения всех поездов.
Схема питания – двухсторонняя приполном параллельном соединении контактных подвесок путей двухпутного участка:
/> , (3)
где rэк — сопротивление 1 км проводов контактной сети фидерной зоны, Ом/км; U — среднее расчетное напряжение вконтактной сети, кВ.
При переменном токе расчетноенапряжение в контактной сети заменяется расчетным значением выпрямленногонапряжения, приведенного к стороне высшего напряжения трансформатораэлектровоза:
U = Ud= Uн* 0,9 = 25000 * 0,9 = 22500В.
Суммарное время занятия фидернойзоны всем расчетным числом поездов за расчетный период (24 часа) с учетом графиковыхстоянок внутри фидерной зоны.
/>, (4)
где Nпас, Nгр — заданное число пар поездов всутки;
V пас, Vгр — заданные средние участковые скорости поездов.
Из формулы (4) следует:
/>
Суммарное время потребления электроэнергиивсем расчетным числом поездов за расчетный период (за 24 ч) при проходе фидернойзоны:
/>, (5)
где /> - заданный коэффициент,отношение времени хода поезда по участку питания ко времени его хода под токомпо этому участку.
Из формулы (5) следует:
/>ч.
Следует иметь ввиду, что при расчете∆Асут, для участков переменного тока, вместо величины А2сутнеобходимо подставлять (kd * Асут)2, где kd — условныйкоэффициент, представляющий отношение действующего значения переменного тока квыпрямленному, принимается kd=0,97.
Тогдаиз выражения (3):
/>
Определяем годовые потериэнергии в проводах фидерной зоны от движения всех поездов:
/> (6)
где kД — коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нуждыподвижного состава и на маневры,
kД= 1,02 – при магистральном движении;
k3 — коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии в зимнихусловиях на увеличение сопротивления движению, k3= 1,08.
Из формулы (6) следует:
/>.
Находим удельные потери за годв проводах данной фидерной зоны:
/>. (7)
Из формулы (7) следует:
/>.
Определение минимального экономическогосечения контактной сети путей рассматриваемой фидерной зоны:
/> .(8)
Из формулы (8) следует:
/>.
Определяем минимальное экономическоесечение проводов контактной сети в медном эквиваленте по каждому из главных путей:
/>. (9)
Из формулы (9) следует:
контактный электрифицированный железный дорога анкерный
/>.
Выбор (проверка) сеченияпроводов контактной сети по допустимому нагреванию.
Находим расчетную максимальнуюнагрузку на 1 км:
/>. (10)
Из формулы (10) следует:
/>.
2.2 Расчет среднего числапоездов
Находим среднее число поездов,одновременно находящихся на фидерной зоне при полном использовании пропускной способностилинии:
/>. (11)
Из формулы (11) следует:
/>.
Находим коэффициент эффективности:
/>. (12)
Из формулы (12) следует:
/>.
Определяем максимальный эффективныйток фидера:
/> (13)
где С — коэффициент учитывающийсхему питания, С =2 так как питание двухстороннее.
Из формулы (13) следует:
/>.
2.3 Выбор типа контактной подвески
По расcчитаномусечению S1эм(мин) = 197,08 мм2принимаем в соответствии с таблицей 11 стандартное сечение цепной подвески переменноготока ПБСМ – 95 + МФ – 100+А-185, Sn =249,34 мм2.
Сопоставляем полученную величинуIэ max = 2046.15А с допустимой по нагреванию нагрузкой для принятого типа подвески ( таблица11).
Для подвески ПБСМ – 95 + МФ –100+А-185, Sn =249,34 мм2, Iдоп = 3275 А.
Так как Iэmax = 2046,15 А
Проверка выбранного сечения контактнойподвески по потере напряжения.
Допускаемая наибольшая потеря напряженияв тяговой сети переменного тока:
∆Uдоп = Uш — Uдоп, В (14)
где Uш — напряжение, поддерживаемое на тяговых шинах подстанций за счет стабилизирующих устройств,В;
Uш — при переменномтоке принимаем 27200 В;
Uдоп — припеременном токе принимаем 21000 В;
Uдоп — допустимоеминимальное напряжения на пантографе электровоза.
∆Uдоп = Uш — Uдоп = 27200 – 21000 = 6200 В.
Расчетная величина потери напряженияв тяговой сети:
/> (15)
где СI= 8, СII = 1 — при схеме двухстороннего питания;
ZITC-сопротивление двухпутного участка.
Сопротивление тяговой сетипеременного тока, при контактной подвеске ПБСМ – 95 + МФ – 100+А-185 и Р – 65 находимпо таблице 14:
ZITC= 0,124 Ом/км, U = 22500 В.
Суммарное время занятий фидернойзоны максимальным расчетным числом поездов Nоза сутки:
/>, (16)
Из формулы (16) следует:
/>.
Определяем напряжение тяговой сети∆Uтс по формуле:
/>.
Так как ∆Uтс=3601,6 В
Выбор сечения питающих и отсасывающихлиний и числа проводов.
Исходя из требования, что сечениепитающих и отсасывающих линий должно выбираться по нагреву, находим:
/> . (17)
Из формулы (17) следует:
/>.
Число проводов А-185 в отсасывающейлинии определяется по формуле:
/> , (18)
где Iэ.max п/ст. — наибольший эффективныйток подстанции, который приближено (считая вторую фидерную зону данной подстанциианалогичной заданной) может быть найден по формуле:
/>, (19)
где k — коэффициент,учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; С=2, так как питание двухстороннее.
Из формулы (19) следует:
/>.
Тогда число проводов А-185 в отсасывающейлинии находим из (18):
/>.
Округляя до целого числа, принимаемв каждой питающей линии по 3 провода А – 185 из соображений надежности; в отсасывающейлинии 10 проводов А – 185.
3. Расчет нагрузок на провода цепной подвески
Распределенная нагрузка несущеготроса g н/т = 0,759 даН/м.
Распределенная нагрузкаконтактного провода g к/п = 0,873 даН/м.
Распределенная нагрузка струн изажимов g стр = 0,05 даН/м.
Полная вертикальная нагрузкана трос при отсутствии гололеда:
g пров = g н/т+ g к/п + g стр ,(19)
где /> — нагрузка отсобственного веса несущего троса, Н/м;
/> — то же, но от контактногопровода, Н/м;
/> — то же, но от струн изажимов, принимаем равным один Н/м.
Вертикальная нагрузка согласно(19):
g пров = 0,759 +0,873 + 0,05 = 1,682 даН/м.
Установим расчетную толщину стенкигололеда, вн =5 мм, диаметр ПБСМ – 95, d = 12,5 мм, для этого k1г = 0,99, kIIг=1.
Расчетная толщина стенки гололеда:
вт = k1г * kIIг* вн = 0,99 * 1 * 5 = 4,95 мм.
Округляем эту величину до ближайшейкратной 5, т.е., 10 мм; для дальнейших расчетов принимаем вт = 10мм.
Нагрузка на трос от весагололеда:
g1гт= 0,0009 П * вт (d + вт ) =0,0009 * 3,14 * 10 (12,5 + 4,95) = 0,49даН/м.
Нагрузка от веса гололеда наконтактный провод определим, исходя из:
вк = 0,5 * вт =0,5 * 4,95 = 2,19 мм.
Средний расчетный диаметрконтактного провода:
/> (20)
где H- высота сечения провода, мм;
А — ширина сечения провода, мм.
Диаметр контактного провода согласно (20):
/>.
g1гк= 0,0009 П * вк (dк/п + вк )= 0,0009 * 3,14 * 5 (12,305 + 2,19) = 0,204 даН/м.
Нагрузка от веса гололеда напровода цепной подвески (гололед на струнах не учитываем):
g1г= g1гт + g1гк= 0,49 + 0,204 = 0,697 даН/м.
Полная вертикальная нагрузкана трос при гололеде:
g1пров+ g1гк = 1,682 + 0,697=2,379даН/м.
Расчетные скоростные напоры:
Uн = 29 м/сек; Uг =17,9 м/сек; Uр = Uн * kIв; при kIв = 1
Uр = 29 * 1 = 29м/сек.
Горизонтальную нагрузку на троспри максимальном ветре по формуле:
/> (21)
Горизонтальная нагрузка на троссогласно (21):
/>
Горизонтальная нагрузка на трос,покрытый гололедом:
/> (22)
Горизонтальная нагрузка натрос покрытый гололёдом согласно (22):
/>
Горизонтальную нагрузку на контактныйпровод при максимальном ветре определяем по формуле:
/> (23)
где /> — диаметр контактного провода,мм.
Согласно выражению (23):
/>1,25*17,9*12,305/1600=3,08даН/м.
Нагрузка при гололедеопределяется по формуле:
/>. (24)
Согласно выражению (24):
/>.
Суммарная нагрузка на трос примаксимальном ветре определяем по формуле:
/>.(25)
Согласно выражению (25):
/>.
При гололеде с ветромопределяем по формуле:
/>.(26)
Согласно выражению (26):
/>
4. Расчет длины пролетов между опорами контактной сети на перегоне
Выбор расчетного режимасравниваем с ветровыми нагрузками на контактный провод:
РКvmax> РКГ;
3,08> 0,417.
За расчетный режим принимаем режимmax ветра.
Определяем длину пролета при РЭ=0:
/> (27)
где РК — ветроваянагрузка на контактный провод для расчетного режима, даН/м;
В к доп =500мм(0,5м)-выносконтактного провода от оси пути, мм;
YК — прогиб опоры на уровне крепления контактного провода принимается 0,01м.
Определяем эквивалентнуюнагрузку Рэ по формуле:
/> (28)
где Т — натяжение несущеготроса, принимаем Т=1800кг;
Р т — ветроваянагрузка на н/трос для расчетного режима, даН/м;
l — предварительно найденный пролет, м;
hu — высота седла h u =0,16 м;
q T — результирующая нагрузка на несущий трос длярасчетного режима, даН/м;
Y — прогиб опоры на уровне крепления троса YТ=0,015м;
gк/п — вес контактного провода, даН/м;
С — длина струны, м.
Длина струны, определяется поформуле:
/> (29)
где h — конструктивная высота подвески, м;
q — вес проводов цепной подвески, даH/м;
То — натяжениетроса при беспровесном положении контактного провода принимается То =1600кг.
Открытое ровное место:
UН= 29 м/с, kв = 1,15.
UР= UН ´ kв =29 ´ 1,15 =33,35 м/с.
Согласно выражению (24):
/>.
Согласно выражению (25):
/>.
Согласно выражению (26):
/>.
Определяем длину пролета при РЭ= 0, ¡К =0,015 согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета Рэ=0.651 согласно (27):
/>
Окончательно принимаем длинупролета = 56 м.
Расчет длин пролетов на насыпи:
UН= 29 м/с, kв = 1,25.
UР= UН ´ kв =29 ´ 1,25 = 36,25 м/с.
Находим нагрузку на н/т врежиме max ветра согласно (24):
/>.
Находим нагрузку на к/п врежиме max ветра согласно (25):
/>
Результирующая нагрузка на н/тпри max ветра согласно (26):
/>.
Определяем длину пролета при РЭ= 0, К = 1000 ¡К= 0,015.
Тmax= 1800 согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,543 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета = 44 м.
Расчет длин пролетов длявыемки:
UН= 29 м/с, kв = 0,95.
UР= UН ´ kв =29 ´ 0,95 = 27,55 м/с.
Находим нагрузку на н/т врежиме max ветра согласно (24):
/>.
Находим нагрузку на к/п врежиме max ветра согласно (25):
/>
Результирующая нагрузка на н/тпри max ветра согласно (26):
/>
Определяем длину пролета при РЭ= 0, ¡К =0,01 ¡К =0,015 согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,035 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета = 59 м.
Расчет длин пролетов длякривой R1 = 800 м:
UН= 29 м/с, kв = 1,15.
UР= UН ´ kв =29 ´ 1,15 =33,35 м/с.
Находим нагрузку на н/т врежиме max ветра согласно (24):
/>.
Находим нагрузку на к/п врежиме max ветра согласно (25):
/>
Результирующая нагрузка нанесущий трос при max ветра согласно (26):
/>.
Определяем длину пролета при РЭ= 0, ¡К =0,015 ¡Т =0,022 согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,028 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета 53 м.
Определяем длину пролета длякривой R2 = 1100 м согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭсогласно (28):
/>
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,08 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета = 58 м.
Определяем длину пролета длякривой R3 = 550 м согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭсогласно (28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,019 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета = 48 м.
Определяем длину пролета длякривой R4 = 400 м согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭсогласно (28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,007 даН/м согласно (27):
/>
/>.
Окончательно принимаем длинупролета = 43 м.
Расчет длин пролетов длякривой R5 = 520 м.
Определяем длину пролета при РЭ= 0, ¡К =0,015 ¡Т =0,022 согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,009 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно длину пролетапринимаем 45 м.
Расчет длин пролетов длякривой R6 = 410 м согласно (27):
/>.
Определяем нагрузку РЭ согласно(28):
/>.
Согласно выражению (29):
/>.
Уточняем длину пролета при РЭ= 0,0007 даН/м согласно (27):
/>.
Окончательно принимаем длинупролета 43 м.
Все полученные данные сводим втаблицу 2.
Таблица 2 – Длины пролетов наперегоне Торея-ОгневкаМесто расчета
Длина пролета при РЭ =0
Длина пролета с учетом РЭ Окончательная длина пролета Перегон Открытое ровное место 54,4 м 56,1 м 56 м Насыпь 44,4 м 44,6 м 44 м Выемка 58,5 м 59,1 м 59 м
Кривая
R1 = 800 м 53,66 м 53,9 м 53 м
Кривая
R2 = 1100 м 58,87 м 59,3 м 58 м
Кривая
R3 = 550 м 49,45 м 48,25 м 48 м
Кривая
R4= 450 м
/>43,25 43,2 43
Кривая
R5=520 м 45,2 47,1 45
Кривая
R6= 410 м 39,6 43,9 43
5. Механический расчет анкерного участка компенсированной цепной подвески
Основной целью механического расчетацепной подвески является составление монтажных таблиц.
Расчетный эквивалентный пролетопределяется по формуле:
/>,(30)
где /> - длина пролета, м;
/> -длина анкерного участка, м;
N — число пролетов.
Эквивалентный пролет дляпервого анкерного участка перегона согласно (30):
/>=64,5м.
Устанавливается исходныйрасчетный режим, при котором возможно наибольшее натяжение несущего троса. Дляэтого определяется величина критического пролета:
/>м, (31)
где Z/> - максимальное приведенноенатяжение подвески, Н;
W/>,W/> - приведенные линейныенагрузки на подвеску соответственно при гололеде с ветром и при минимальнойтемпературе, Н/м;
/> - температурныйкоэффициент линейного расширения материала провода несущего троса 1/С/>.
Приведенные величины Z/> и W />для режима «X»:
Z/>=/>, (32)
W/>=/>. (33)
При отсутствии горизонтальных нагрузокq/>=g/> и выражениедля W/> приметвид:
W/>=/>, (34)
При полном отсутствии дополнительныхнагрузок g/>=g/> и тогда приведеннаянагрузка будет определяться по формуле:
W/>=/>, (35)
где q/>, g/> - соответственно вертикальнаяи результирующая нагрузка на несущий трос в режиме «X»,Н/м; К — натяжение контактного провода, Н; Т/>-натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода, Н; F/>-конструктивный коэффициент цепной подвески.
/> , м (36)
/> (37)
Величина С в выражении дляопределения /> означает расстояние от осиопоры до первой струны (для подвески с рессорным тросом обычно от 8-10м).
У компенсированной цепнойподвески контактный провод имеет возможность перемещения при изменении его длиныв пределах анкерного участка за счет наличия компенсации. Несущий трос такжеможно рассматривать как свободно закрепленный провод. Потому что поворотгирлянд подвесных изоляторов и применение поворотных консолей дают емуаналогичную возможность.
Для свободно подвешенныхпроводов исходный расчетный режим определяется сравнением эквивалентного и критическогопролетов, сравнением критической и максимальной нагрузок.
Если эквивалентный пролетменьше критического, то максимальное натяжение несущего троса будет приминимальной температуре, а если эквивалентный больше критического, то натяжениемаксимальное будет возникать при ветре с гололедом.
Проверку правильности выбора исходногорежима осуществляется при сравнении результирующей нагрузки при гололеде с критическойнагрузкой.
Критический пролет дляанкерного участка пути перегона:
/>=81,06м.
Так как L/>=81,6 м > L/>= 64,5 м, то максимальное натяжение несущего троса будет при минимальной температуре.
Определение температуры беспровесногоположения контактного провода при скоростях движения 120 км/ч.
/>, (38)
где /> - коррекция на отжатие контактногопровода токоприемником в середине пролета.
При одиночном контактном проводе:
/>=5-10С/>,
t/>=-38 С/>;
t/>=37 С/>;
/>=1С/>.
Согласно выражению (43):
/>=-1,5 С/>.
Натяжение несущего троса при беспровесномположении контактного провода определяется при условии, когда F/>=0 (для рессорных подвесок),по формуле:
/>, (44)
А/>=/>, (45)
/>.(46)
Здесь величины с индексом«1» относятся к режиму максимального натяжения несущего троса, а синдексом «0» – к режиму беспровесного положения контактного провода.С индексом «Н» относятся к материалу несущего троса, например Е/> — модуль упругостиматериала несущего троса. Задаваясь несколькими значениями Т/> и воспользовавшисьлинейной интерполяцией, определим значение этого натяжения, которое точно соответствуетранее выбранной температуре t/>.
Натяжение разгруженного несущеготроса:
/>, (47)
где
А0=/>. (48)
/>,(49)
где gн — нагрузка от собственного веса несущего троса, Н/м.
Значение А0 = А1,по этому вычислять А0 нет необходимости. Задаваясь различными значениямиТPX, определим температуры tX.По результатам расчетов построим монтажные кривые.
BР=/>. (50)
Стрелы провеса разгруженного несущеготроса при температурах tXв реальных пролетах LI анкерного участка:
FPX(i) = />,(51)
Т/>р= 6500,7500…12500,
tP(Т/>р)= А1+/>, (52)
Согласно выражению (51):
FP40(Т/р)=/>,
FP65(Т/р)=/>,
FP70(Т/р)=/>.
Натяжение нагруженного несущеготроса при изменении температуры:
/>, (53)
/>=3,765*109.
/> , (54)
Стрелы провеса нагруженного несущеготроса:
FX(i)=/>, (55)
WX(I)=qX*/> , (56)
ZX(i)=TX+ФX(i)*K, (58)
/>, (59)
/>. (60)
Из формулы (55) следует:
/> ,
/> ,
/>.
Расчеты натяжения несущего тросапри режимах с дополнительными нагрузками производятся по формуле, где величины синдексом (x) относятся к искомому режиму (гололеда с ветромили ветер максимальной интенсивности). Полученные результаты наносятся на график.
/> , (61)
Примем натяжение несущего тросав режиме ветра с гололедом равным TВГ=18710Н
tВГ=/> С0, (62)
/>, (63)
Анкерный участок перегона.
Согласно выражению (45):
А1=-15-/>=83,566.
Согласно выражению (46):
B0=/>=3,327*109.
Согласно выражению (47):
/> C0.
Очевидно, что принятое значениеT0. Повторим расчет увеличив T0:
T0=1,192*T0,
T0=1,192*12524,112=14928,742 Н,
/>,
BР=/>,
BР=/>.
Примем ТР=12500 Нсогласно выражению(54):
/>,
/>.
При ТР=11500 Н:
/>.
При ТР=10500:
/>.
При ТР=9500 Н:
/>.
При ТР=8500 Н:
/>.
При ТР=7500 Н:
/>.
При ТР=6500 Н:
/>.
Стрелы провеса загруженного несущеготроса при температурах tX в реальных пролетахLi анкерного участка.
Рассчитаем три характерных пролета(65,44,40 м) согласно выражению(55):
FPX(i)=/>,
Т/>р=9500,10500…16500,
tP(Т/>р)=А1+/>,
FP40(Т/р)=/>,
FP44(Т/р)=/>,
FP65(Т/р)=/>.
По результатам расчетов строятсязависимости стрелы провеса от температуры и монтажные таблицы. Все расчётысводим в таблицу 3.
Таблица 3 — Зависимость стрел провеса от температуры
Т/X 9500 10500 11500 12500 13500 14500 16500
tp(T/X) 21,01 12,912 5,066 -2,622 -10,19 -17,67 -25,09
FP40(Т/р) 0,182 0,157 0,139 0,124 0,112 0,103 0,094
FP44(Т/р) 0,22 0,19 0,168 0,15 0,136 0,124 0,114
FP65(Т/р) 0,479 0,415 0,367 0,328 0,297 0,271 0,249
/>
Рисунок 1 — Монтажная кривая
Натяжение нагруженного несущеготроса при изменении температуры согласно выражению (54):
/>=3,765*109.
При ТX =11000:
/>;
/>36,163 С0.
При ТX =12000:
/>24,056 С0.
При ТX =13000:
/>13,051 С0.
При ТX =14000:
/>2,844 С0.
При ТX =15000:
/>-6,769 С0.
При ТX =16000:
/>-15,933 С0.
При ТX =17000:
/>-24,75 С0.
Стрелы провеса нагруженного несущеготроса согласно выражению (55):
/>
/>
/>.
По результатам расчетовстроятся зависимости стрелы провеса нагруженного несущего троса от температуры.Все расчёты сводим в таблицу 4.
Таблица 4 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x) 36,163 24,056 13,051 2,844 -6,769 -15,93 -24,75
T’x 11000 12000 1300 14000 15000 16000 17000
Fp40(Tx)
6,884*
10-3
6,369*
10-3
5,928*
10-3
5,546*
10-3
5,212*
10-3
4,918*
10-3
4,655*
10-3
Fp44(Tx)
7,527*
10-3
6,976*
10-3
6,503*
10-3
6,094*
10-3
5,734*
10-3
5,416*
10-3
5,133*
10-3
Fp65(Tx) 0,011 0,01
9,509*
10-3
8,96*
10-3
8,474*
10-3
8,041*
10-3
7,652*
10-3
/>
Рисунок 2 — Монтажная кривая
Расчеты натяжения несущего тросапри режимах с дополнительными нагрузками производятся по формуле, где величины синдексом (x) относятся к искомому режиму (гололеда с ветромили ветер максимальной интенсивности). Полученные результаты наносятся награфик.
Согласно выражению(61):
/>=1,059*1010.
Примем натяжение несущего тросав режиме ветра с гололедом равным TВГ=18710Н согласно выражению (62):
tВГ=/>-19,732 С0.
Cогласновыражению(63):
/>=3,765*109.
Примем натяжение несущего тросав режиме ветра максимальной интенсивности равным TВ=13899Н, согласно выражению(64):
tВ=/>=3,845 С0.
Стрелы провеса при режимах с дополнительныминагрузками:
А) Режим ветра совместно с гололедом
/>;
/>;
/>;
/>.
Б) Режим ветра максимальной интенсивности
/>;
/>;
/>;
/>.
По результатам расчетов строятсястрелы провесов реальных пролетов при дополнительных нагрузках. Все расчёты сводимв таблицу 5.
Таблица 5 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x) 36,163 24,056 13,051 2,844 -6,769 -15,93 -24,75
T’x 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000
FB40(T’x)
3,974*
10-3
3,677*
10-3
3,422*
10-3
3,202*
10-3
3,009*
10-3
2,839*
10-3
2,688*
10-3
FB44(T’x)
4,268*
10-3
3,959*
10-3
3,694*
10-3
3,464*
10-3
3,262*
10-3
3,083*
10-3
2,924*
10-3
FB65(T’x)
6,269*
10-3
5,851*
10-3
5,49*
10-3
5,172*
10-3
4,892*
10-3
4,642*
10-3
4,418*
10-3
FBГ40(T’x) 0,013 0,012 0,011 0,011
9,958*
10-3
9,39*
10-3
8,885*
10-3
FBГ44(T’x) 0,014 0,013 0,012 0,012 0,011 0,01
9,745*
10-3
FBГ65(T’x) 0,02 0,019 0,018 0,017 0,016 0,015 0,014
/>
Рисунок 3 — Монтажная кривая
Таким же способом производим расчетдля контактного провода.
По результатам расчетов строятсястрелы провесов реальных пролетов для контактного провода при дополнительных нагрузках.Все расчёты сводим в таблицу 10.
Таблица 6 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x) 36,163 24,056 13,051 2,844 -6,769 -15,933 -24,75
T’x 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000
fB40(T’x)
9,888*
10-3
7,033*
10-3
4,428*
10-3
2,043*
10-3
1,504*
10-4
2,174*
10-3
4,046*
10-3
fB44(T’x) 0,014 0,01
6,377*
10-3
2,942*
10-3
2,166*
10-4
-3,13*
10-3
5,826*
10-3
fB65(T’x) 0,05 0,036 0,022 0,01
7,615*
10-4 -0,011 -0,02
fBГ40(T’x) 0,039 0,035 0,031 0,027 0,024 0,021 0,018
fBГ44(T’x) 0,056 0,05 0,044 0,039 0,035 0,03 0,026
fBГ65(T’x) 0,196 0,175 0,156 0,138 0,122 0,107 0,093
/>
Рисунок 4 — Монтажная кривая
Стрелы провеса контактного проводаи его вертикального перемещения у опор реальных пролетов определяются соответственнопо формулам:
fx (i)=Фx (i)*(Fx (i)-F0 (i)),(73)
0hx (i)=(1-ФX (i))*(Fx (i)-F0 (i)),(74)
F0 (i)=(g*Li/8*T0)+b0(i)*(H0/T0). (75)
где b0(i) — расстояние от несущего до рессорноготроса против опоры при беспровесном положении контактного провода для реальногопролета, м;
Н0 – натяжение рессорноготроса, принимают Н0=0,1*Т0.
Воспользуемся другой более простойформулой:
fВГ(ТХ,LI)=/>, (76)
fВ(ТХ,LI)=/>, (77)
/>, (78)
/>. (79)
По результатам расчетов строятсямонтажные кривые для анкерного участка главного пути перегона при разгруженном инагруженном несущем тросе. Все расчёты сносим в таблицу 7.
Таблица 7 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x) 36,16 24,056 13,051 2,844 -6,769 -15,93 -24,75
T’x 11000 12000 13000 14000 15000 16000 17000
/>hВ(T’X,40) 0,063 0,043 0,026 0,012
8,337*10-4 -0,012 -0,021
/> hВ(T’X,44) 0,071 0,049 0,03 0,013
9,449*10-4 -0,013 -0,024
/> hВ(T’X,65) 0,115 0,079 0,048 0,021
1,529*10-3 -0,022 -0,039
/>hВГ(T’X,4 0,245 0,21 0,181 0,155 0,133 0,114 0,097
/>hВГ(T’X,4 0,278 0,238 0,205 0,176 0,151 0,129 0,11
/>hВГ(T’X,6 0,45 0,386 0,331 0,285 0,244 0,209 0,178
/>
Рисунок 5 – Монтажная кривая
6. Расчет и подбор типовых опор контактной сети
Определяем погонные нагрузки вдаН/м на провода контактной подвески во всех расчетных режимах.
Погонные (распределенные) нанагрузки на провода контактной подвески создаются за счет веса проводов и весагололеда на проводах ( вертикальные нагрузки ) и за счет действия ветра напровода подвески (горизонтальные нагрузки).
Часть погонных нагрузок была определенаранее:
g — нагрузка от собственного веса проводов цепной подвески;
gг — нагрузка от веса гололеда на проводах подвески;
РТUmax — горизонтальная нагрузка на трос от давленияветра, при максимальной его скорости;
Рт.г — нагрузка от давленияветра на несущий трос при гололеде с ветром.
Необходимо дополнительноопределить нагрузку от давления ветра на контактные провода.
В режиме максимального ветра:
РКumax = 1,26 даН/м ( из расчета длин пролетов, пункт 3.2).
В режиме гололеда с ветром согласновыражению (23):
/>
Нагрузку на несущий трос в режимегололеда с ветром определим согласно выражению (22):
/>
Нагрузку на трос в режиме максимальноговетра возьмем из пункта 2,
РТUmax = 0,82 даН/м.
Все полученные погонные нагрузкиудобно свести в таблицу 8.
Таблица 8 – Погонные нагрузкиНаименование нагрузок Расчетный режим Гололед с ветром Максимальный ветер Минимальная температура
Нагрузка от веса проводов цепной подвески gпров 1,682 1,682 1,682
Нагрузка от веса гололеда на проводах подвески gг 0,697 - -
Нагрузка от давления ветра на н/т Рт 0,87 0,82 -
Нагрузка от давления ветра на к/п РК 0,78 1,26 -
Определяем нормативные нагрузки(усилия), действующие на опору.
Расчет нормативных изгибающих моментовв основании опор, по которым осуществляется подбор опор, выполняется по нормативнымнагрузкам.
Определение нормативных нагрузок,действующих на опору, производится отдельно для трех расчетных режимов:
-гололеда с ветром;
-максимального ветра;
-минимальной температуры.
Вертикальная нагрузка от веса контактнойподвески в даН/м.
Для режима гололеда с ветром:
Gn= ( g + gг )ℓ+ Gиз = ( 1,682 + 0,697 ) ´ 50 + 20 =138,95 даН/м, (80)
где ℓ — длина пролета нарасчетной кривой ℓ = 50 м;
Gиз-вес гирлянды изоляторов, Gиз = 20 кг.
Для режимов максимального ветраи минимальной температуры согласно выражению (80):
Gn= 1,682 ´ 50 + 20 = 104,1 даН.
Горизонтальная нагрузка от давленияветра на несущий трос и контактный провод.
Для режима гололеда с ветром:
Рт =Ртг ´ℓ, (81)
Рк =Ркг ´ℓ.
где Ртг, Ркг --нагрузка от веса гололёда, даН/м;
ℓ — длина пролёта, м.
Cогласновыражению (81):
Рт = 0,87 ´ 50 = 43,5 даН/м;
Рк = 0,78 ´ 50 = 39 даН/м.
Для режима максимального ветра:
РT = РTUmax ´ℓ; (82)
РК =РКUmax ´ℓ,
где РTUmax, РКUmax- -нагрузка в режиме максимального ветра, даН/м.
РT = 0,82 ´ 50 = 41 даН;
РК = 1,26 ´ 50 = 63 даН.
В режиме минимальной температурыгоризонтальные нагрузки от давления ветра на несущей трос и контактный провод отсутствуют.
Горизонтальная нагрузка от давленияветра на опору.
Для режима гололеда с ветром:
/> (83)
где Сх — аэродинамический коэффициент лобового сопротивления,
Сх = 0,7 дляконических опор;
KU- ветровой коэффициент, KU= 1,15;
Son — площадь сечения опоры, Son = 3,46 м2.
Cогласновыражению (83):
/>
Для режима максимального ветра:
/> (84)
/>
В режиме минимальной температурыгоризонтальная нагрузка от давления ветра на опору отсутствует.
Горизонтальная нагрузка от изменениянаправления (излома) несущего троса на кривой.
Для режима гололеда с ветром:
/> (85)
где /> — нагрузка от веса гололёда,даН/м;
/> -радиус кривой, м.
Cогласновыражению (85):
/>
Для режима максимального ветра:
/> (86)
где /> — нагрузка в режиме максимальноговетра, даН/м;
/>-длина пролёта, м.
Cогласновыражению (86):
/>
Для режима минимальной температуры:
/> (87)
где /> — нагрузка в режиме минимальнойтемпературы, даН/м.
Cогласновыражению (87):
/>
Прежде тем приступить арасчету изгибающих моментов М0, удобно итоги расчетов нормативныхнагрузок, действующих на опору, свести в таблицу 9.
При этом величины нагрузокследует округлить до целых чисел.
Таблица 9 – Нормативныенагрузки, действующие на опоруРасчетные режимы Нормативные нагрузки, даН
Рхиз
Gn
Gкн
Рт
Рк
Роп
Ртиз
Гололед с ветром
Максимальный ветер
Минимальная температура
100
100
100
138,9
104,1
104,1
70/80
внеш
внут
43,5
41
-
39
63
-
65
125
-
103,1
78,1
125
Определение изгибающих моментовМ0относительно условного обреза фундамента (основания) опоры должнобыть выполнено в следующем порядке.
Расчет М0опоры, устанавливаемойна внешней стороне кривой.
Принятое направление ветра – кпути.
М0 = [Gn(Г+0,5 dоп)+Gкн´Zкн+(Рт +Ртиз)hт+(Рк +Ртиз)*hк+Ро´hоп/ 2] 10-2 (88)
где Gn — вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, даН/м;
dоп — диаметр опоры, м;
hк- — конструктивная высота контактной подвески, м.
Согласно выражению (88):
М0 = [ 138,9(3,3+0,5*0,44)+70´1,8 +(43,5 +103,1)*7,55+(39+103,1)*1,8+ 65´9,6/2]* *10-2 =22,8 кН∙м.
Для режима минимальной температурысогласно выражению (88):
М0 = [104,1*(3,3+0,5*0,44)+70*1,8+125´7,55+125´5,75+65´9,6/2]*10-2= =24,66 кН∙м.
Расчет М0 опоры,устанавливаемой на внутренней стороне кривой.
Для режима гололеда с ветром:
М0 =[ Gn( Г+ 0,5 dоп )+Gкн´Zкн+( Рт — Ртиз)hт+(Рк -Ртиз) hк+Роп hоп/ 2] 10-2 ,(89)
где Gn — вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, даH/м;
dоп — диаметр опоры, м;
hк- — конструктивная высота контактной подвески, м.
Cогласновыражению (89):
М0 =[138,9 (3,3+0,5´0,44)+80´1,8+(43,5-103,1)7,55+(39-103,1) 5,75+ +65´9,6/2] 10-2 =1,26 кН∙м.
Для режима максимального ветрасогласно выражению (89):
М0 =[104,1(3,3+0,5´0,44)+80´1,8+(41-78,1) 7,55+(63-78,1)**5,75+65´9,6/2] 10-2 = (516–1066,55+600) 10-2 =4,56 кН∙м.
Для режима минимальной температурысогласно выражению (89):
М0 =[ 104,1*(3,3+0,5´0,44)+80´1,8-125´ 7,55-125´ 5,75] 10-2 =-11,52 кН∙м.
В сравнении расчетныхизгибающих моментов с нормативным, выбираем опоры СС 136,6 со второй несущейспособностью. Анкерные опоры с третьей несущей способностью. Данные сносим в таблицу10.
Таблица 10 — Cравнениерасчетных изгибающих моментов с нормативнымиМаркировка стойки Несущая способность стойки (номер)
Нормативный изгибающий момент М0, кНм Длина стойки, м Диаметр стойки, мм Толщина стенки, мм У основания В уровне УОФ У вершины
СС 136,6
СС 136,6
СС136,6
1
2
3
44 (4,5)
59 (6,0)
79 (8,0) 13,6 450 432 290 60 СС 136,7 4 98 (10,0) 13,6 450 432 290 75
Заключение
В первой главе дипломного проекта произведено описание схемы питания исекционирования участка реконструкции. На электрифицированных железных дорогахэлектроподвижной состав получает электроэнергию через контактную сеть оттяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобыобеспечивать надежную защиту от токов короткого замыкания. Применяем схемудвухстороннего питания, при которой каждый находящийся на линии локомотивполучает энергию от двух тяговых подстанций. Предусмотрено питание нейтральнойвставки через телеуправляемые секционные разъединители. Определено сечение проводов контактной сети, подвеска типа КС-160(ПБСМ-95-МФ-100+А-185) проходит по допустимой потере напряжения, т.к. ∆Uтс=3601,6 В
Произведен расчет длин пролетов между опорами контактной сети, дляперегона по участкам: открытое ровное место, насыпь, выемка и в кривых участкахпути. Все длины пролетов сверены с требованиями ПУТЭКС и при необходимостиуменьшены до нормативных. Количество опор контактной сети увеличилось в связи ссокращением длин пролетов.
Схемы изолирующих сопряжений анкерных участков и нейтральных вставок принятыпо типовым чертежам с учетом вида электрической тяги и рода тока. Произведенрасчет опор и поддерживающих устройств контактной сети. В сравнении расчетныхизгибающих моментов с нормативными, выбраны опоры СС-136,6 с максимальнымизгибающим моментом 59 кН*м для промежуточных опор, и 79 кН*м для анкерных опор.
В плане экономики, настроительство контактной сети необходимо затратить 45470259,48 рублей на 30,4 км, со сроком окупаемости около 5 лет.
Список литературы
1. Заданиена дипломное проектирование методические указания к его выполнению для учащихсяспециальности " Энергоснабжение и энергетическое хозяйство ЖДТ". М.,1974г.-87c.
2. ГоршковЮ.И. Контактная сеть.- М.: Транспорт, 1981.-267c.
3. АлексееваА.И., Купоров А.И. Экономика, организация и планирование хозяйства электроснабженияи железнодорожного транспорта.- М.: Транспорт, 1987.-195с.
4. Правилаустройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированныхжелезных дорог(ЦЭ-868).-М.: Трансиздат, 2002.-184с.
5. ФрайфельдА.В., Брод Г.Н. Проектирование контактной сети.- М.: Транспорт, 1991.-335с.
6. МарквардтК.Г., Власов И.И. Контактная сеть.-М.: Транспорт, 1977.-271с.
7. Справочникпо электроснабжению железных дорог. Том 2./Под редакциейК.Г.Марквардта.-М.: Транспорт, 1981.-392с.
8. Контактнаясеть и воздушные линии. Иллюстрированное пособие по техническому обслуживанию иремонту контактной сети и воздушных линий. Департамент электрификации иэлектроснабжения ОАО «Российские железные дороги».-М.: Трансиздат,2006.-296с.
9. Нормыпроектирования модернизации(обновления) контактной сети. Департаментэлектрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения РоссийскойФедерации.-М.: Трансиздат, 2002.-48с.
10. КопытовЮ.В., Беккер Н.В. «ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановокпотребителей». М- 1986г.-230с.
11. ЗимаковаА.Н. «Контактная сеть» программа, контрольные задания 1.2.М- 1994г.
12. Инструкцияпо безопасности для электромонтеров контактной сети.-М.: Транспорт, 2000.-180с.
13. Инструктивныеуказания по регулировке к/сети.-М.: Транспорт, 1998.-156с.
14. Единыеотраслевые нормативы численности работников хозяйства электроснабжения.
15. Типовыенормы времени на техническое обслуживание и текущий ремонт к/сетиэлектрифицированных железных дорог.
16. ДолгиновА.И. «Техника высоких напряжений в энергетике». –М.: Энергия, 1968г.
17.Кузнецов К.Б., Мишарин А.С. «Электробезопасность в электроустановкахжелезнодорожного транспорта: Учебное пособие для вузов Ж.Д. транспорта ».–М.: Маршрут, 2005г.-456с.
18.Безопасность труда, санитария и гигиена. Терминология: справочное пособие.-М.:Издательство стандартов, 1990г.-115с.
19.Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых вэлектроустановках.- М.:2003г. – 108с.