Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчет нагрузок на провода контактной сети

1.1 Нагрузка от собственного веса

,

где g_H - нагрузка от собственного веса НТ (Н/м);

g_K - то же от КП (Н/м);

g_C - тоже от струн и зажимов (Н/м);

n - число контактных проводов.

S_x

На главном пути:

Н/м

Н/м

Н/м

На боковом пути:

Н/м

Н/м

Н/м

1.2 Гололедные нагрузки

,

где b_Г - расчетная толщина гололедного слоя (м);

d - диаметр провода (м)

Расчетное значение толщины слоя гололеда:

,

где b - толщина гололедного слоя (м);

k_Г - коэф. учитывающий диаметр и высоту подвешивания провода:

на станции k_Г =0,75; на перегоне k_Г = 1; на насыпи k_Г = 1,25

В результате толщина гололёдного слоя: на станции b_г=3,75; на перегоне b_г=5; на насыпи b_г=6,25.

Вес гололеда на КП определяется с учетом удаления его эксплуатационным персоналом и токоприемниками и уменьшается на 50%. Вес гололеда на струнах не учитывается.

Расчетный диаметр КП:

,

где Н и А - высота и ширина сечения КП соответственно (мм)

мм

Суммарный вес метра контактной подвески с учетом гололеда:

,

где g - вес контактной подвески, Н/м;

g_ГH - вес гололеда на НТ, Н/м;

g_ГK - вес гололеда на КП, Н/м.

По формулам 1.3-1.6 определим нагрузки на провода КС на главном пути станции:

мм;

Н/м;

Н/м;

Н/м.

По формулам 1.3-1.6 определим нагрузки на провода КС на боковом пути станции:

м;

Н/м;

Н/м;

Н/м.

По формулам 1.2-1.5 определим нагрузки на провода КС на перегоне:

м;

Н/м;

Н/м;

Н/м;

По формулам 1.3-1.6 определим нагрузки на провода КС на насыпи:

м;

Н/м;

Н/м;

Н/м.

1.3 Ветровые нагрузки

Ветровая нагрузка на провод без гололеда:

,

где V_p - расчетная скорость ветра, м/с;

V_p=k_b*V_hн;

- станция V_p = 0,9*25 = 22,5 м/с;

- перегон V_p = 1*25 = 25 м/с;

- насыпь V_p = 1,25*25 = 31,25 м/с.

с_х - аэродинамический коэффициент;

- для главного пути станции С_х= 1,85;

- для бокового пути станции С_х=1,25;

- для перегона С_х=1,85;

- для насыпи С_х=1,85.

d - диаметр провода, м

Ветровая нагрузка при наличии гололеда:

,

где v_г - расчетная скорость ветра при гололеде, м/с;

V_Г = 0,6*V_p;

- станция V_Г = 0,6*22,5 = 13,5 м/с;

- перегон V_Г = 0,6*25 = 15 м/с;

- насыпь V_Г = 0,6*31,25 м/с;

k_B - коэф. учитывающий высоту подвешивания провода.

По формулам 1.7 и 1.8 приведем расчет нагрузок на провода КС на главном пути станции:

Н/м

Н/м

Н/м

Н/м

По формулам 1.6 и 1.7 приведем расчет нагрузок на провода КС на боковом пути станции:

Н/м

Н/м

Н/м

Н/м

По формулам 1.7 и 1.8 приведем расчет нагрузок на провода КС на перегоне:

Н/м

Н/м

Н/м

Н/м

По формулам 1.7 и 1.8 приведем расчет нагрузок на провода КС на насыпи:

Н/м

Н/м

Н/м

Н/м

1.4 Результирующие нагрузки

Результирующая нагрузка на несущий трос определяется без учета ветровой нагрузки на контактный провод, т. к. ее основная часть воспринимается фиксаторами.

При воздействии ветра:

При совместном воздействии гололеда с ветром:

По формулам 1.9 и 1.10 проведем расчет нагрузок на провода КС на главном пути станции:

Н/м;

Н/м;

Н/м;

Н/м.

Для остальных подвесок, нагрузки рассчитываются аналогично на ЭВМ.

Таблица 1.1 - Результаты расчетов

Нагрузки	Гл. путь	Перегон	Насыпь	Бок. путь
g, Н/м	27,874	27,874	27,874	15,706
gгн, Н/м	1,698	2,438	3,263	1,532
gгк, Н/м	0,834	1,198	1,61	0,834
рн, Н/м	4,904	6,054	9,46	4,281
рк, Н/м	6,797	8,391	9,46	4,592
ргн, Н/м	2,816	3,91	6,784	2,592
ргк, Н/м	3,224	4,3	7,22	2,179
gг, Н/м	31,24	32,708	34,357	18,072
qн, Н/м	28,23	28,524	29,435	16,279
qк, Н/м	18,738	19,373	21,835	9,865
qгн, Н/м	31,366	32,94	35,02	18,26
qгк, Н/м	20,66	20,318	21,9	9,81

2. Расчет допустимых длин пролетов

2.1 Расчет натяжений проводов

Таблица 2.1 - Натяжения проводов, Н

Провод	Тдоп	Т0	Тв
М-95	16000	12800	10800

2.2 Расчет допустимой длины пролета для прямого участка

Максимальная допустимая длина пролета на прямом участке пути определяется:

где К - натяжение КП, Н;

Р_к - ветровая нагрузка на КП, Н/м;

Р_э - эквивалентная нагрузка на контактный провод от НТ, Н/м

где b_кдп - допустимое отклонение КП от оси пути равное 0,5 м;

a₁, а₂ - зигзаги КП на смежных опорах;

_к - прогиб опоры на уровне КП под действием ветра, м

Максимальная допустимая длина пролета на кривом участке пути определяется:

 (2.3)

где К - натяжение КП, Н;

Р_к - ветровая нагрузка на КП, Н/м;

Р_э - эквивалентная нагрузка на контактный провод от НТ, Н/м

R - радиус кривой, м

где b_кдп - допустимое отклонение КП от оси пути равное 0,5 м;

_к - прогиб опоры на уровне КП под действием ветра, м

(2.5)

где L - длина пролета, м;

b_и - длина гирлянды изоляторов равная 0,73 м;

_н - прогиб опоры на уровне НТ под действием ветра, м;

е_ср - средняя длина струны в середине пролета, м

где h₀ - конструктивная высота подвески равная 2 м.

Таблица 2.1 - Данные для расчёта

	прямой участок	кривой участок
a1	0,3	0,4
a2	0,3	0,4
bкд	0,5	0,45
гк	0,01	0,01
гн	0,015	0,015
а	0,3
hи	0,56	0,56
R1		600
R2		800
R3		1000
Горлов.		500

Первоначально принимая Р_э=0 проведем расчет допустимой длины пролета для главного пути станции методом постоянного приближения. Определим постоянные многочлены встречающиеся в формулах 2. 1,2. 2,2. 5,2.6

м

Определим эквивалентную нагрузку P_э:

Подставляем в формулу (2.1) при P_э =1,215

м

Результат расчета длины пролета принимаем за расчетный, учитывая, что он не может превышать 70 метров.

Определим максимально допустимую длину пролета на кривом участке пути R = 600

В результате приведённых расчётов принимаем L_max = 49 м.

Допустимые длины пролетов для остальных участков пути определяются на ЭВМ и сведём в таблицу 2.2

Таблица 2.2 - Длины пролетов

Участок		Пролёт
Станция	Главный путь Боковой путь Горловина, R=500 м	70 м 70 м 49 м
Перегон	Прямая Кривая, R=600 м Кривая, R=800 м Кривая, R=1000 м	70 м 48 м 53 м 57 м
Насыпь	Прямая Кривая, R=600 м Кривая, R=800 м Кривая, R=1000 м	70 м 44 м 48 м 50 м

3. Разработка плана контактной сети станции

3.1 Схема питания и секционирования контактной сети

Схемы питания и секционирования контактной сети должны обеспечивать:

- возможно меньшие потери напряжения и электроэнергии в сети при нормальном режиме работы электрифицированного участка.

- минимальное нарушение графика движения поездов при отказе или выводе из работы какой-либо секции.

Схема секционирования контактной сети должна иметь возможно меньшее количество секционных изоляторов и разъединителей. В ней предусматривается продольное и поперечное секционирование и секционирование с обязательным заземлением в отдельных местах отключаемой секции.

Секционирование контактной сети осуществляется изолиованным сопряжением и секционными изоляторами. При необходимости они оборудуются нейтральными вставками. В качестве коммутирующих устройств применяются секционные разъединители с моторным приводом.

На дорогах постоянного тока в контактную сеть от тяговых подстанций подается «+» - положительный потенциал, и «-» - отрицательный потенциал в рельсовую сеть через отсасывающий провод.

На станции с тяговой подстанцией постоянного тока устраивают для главного пути с обеих сторон изолирующее сопряжение, нормально отключенными разъединителями с моторным приводом «А» и «Б», «В» и «Г». В местах подключения к станционным путям других линий предусматриваем оперативный поперечный разъединитель «П». В питающих линиях предусматриваем нормально включенные разъединители Ф. Для разгрузочно-погрузочного пути осуществляем секционирование с обязательным заземлением отключаемой секции разъединителем с ручным приводом и заземляющим контактом «3», нормально отключенным. К каждой из указанных букв при необходимости добавляется индекс, соответствующий номерам путей, направлений, фидеров и т.д. Разъединители, через которые осуществляется питание чётных путей, присваивается чётный индекс, для разъединителей нечётных путей - нечётный индекс.

3.2 План контактной сети станции

При разработке плана контактной сети станции выполняем:

1. подготовку плана станции;

2. наметку мест фиксации контактных проводов;

3. расстановку опор в горловине станции;

4. расстановку опор в середине станции;

5. расстановку опор по концам станции;

6. расстановку зигзагов

7. трассировку анкерных участков на станции

8. трассировку питающих линий;

9. выбор поддерживающих и опорных конструкций.

В местах расположения фиксирующих устройств воздушных стрелок у главных путей желательно устанавливать несущие опоры с консолями или гибкими поперечинами. Для фиксирования воздушных стрелок на боковых путях можно устанавливать фиксирующие опоры.

Размещение опор по концам станции осуществляется одновременно с составлением плана изолирующих сопряжений или нейтральных вставок. Воздушные промежутки изолирующих сопряжений размещаются между сигналом и первой стрелкой.

В местах средней анкеровки пролет уменьшаем на 10% по отношению к максимальному. В переходных пролетах изолирующих сопряжений, длину пролета уменьшаем на 25% от максимальной.

На каждом пути станции предусматривается отдельный анкерный участок с двумя анкеровками контактного провода, оборудованными компенсаторами, и средними анкеровками. На станции каждый путь выделяется в отдельный анкерный участок, на главном пути - 1 анкерный участок, т.к. длина главного пути не более 1600 метров.

Расстановка зигзагов осуществляется с горловин станции, где, прежде всего, указывается их направление в местах фиксации стрелок. Односторонние зигзаги в пролете не допускаются.

Воздушные питающие и отсасывающие линии подвешиваются на опорах контактной сети, в исключительных случаях - на самостоятельных опорах. Опоры для перехода питающих линий через контактную сеть выполняются высокими, типа МК12-60, с фундаментами ТСН-2-4,0.

Опоры контактной сети на станции подбираются в зависимости от назначения. Для участков постоянного тока - стойки с комбинированной арматурой типа МК10-60. В качестве консольных промежуточных опор применяются стойки первого типа с нормативным моментом 60 кН*м - МК10-60. Для переходных опор воздушных стрелок и изолированных сопряжений (с двумя контактными подвесками) используют стойки второго типа - МК10-60 (М = 60 кН*м). Для анкерных опор применяют стойки третьего типа с продольными оттяжками - МК10-60 (М = 60 кН*м)

Поддерживающие конструкции выбираются без расчета по назначению и условиям работы. Жесткие поперечины применяются типа РЦ и ОРЦ. Консоли: НТК или НТ.

На контактной сети постоянного тока ОПН устанавливаются: у анкеровок проводов контактной сети; на изолирующих сопряжениях и нормально замкнутых изолированных сопряжениях - на одной ветви сопряжения, а на изолирующих нормально разомкнутых сопряжениях - на обеих анкеруемых ветвях сопряжений; у искусственных сооружений при анкеровках контактной сети с двух сторон сооружения при длине 80 м и более и с одной стороны сооружения при длине менее 80 м; на питающих линиях у мест присоединения к контактной сети или к пунктам группировки переключателей, а также на расстоянии не более 100 м от тяговой подстанции при длине более 10 м и через каждые 1 - 1,5 км на протяженных линиях.

Все опоры, включая специальные фидерные, нумеруются в направлении по ходу счета километров начиная с первой анкерной опоры изолированного сопряжения в начале станции и кончая последней анкерной - в конце станции.

На четной стороне опорам присваиваются четные номера, на нечетной - нечетные.

Разработка плана контактной сети станции заканчивается составлением таблиц спецификаций: анкерных участков, опор, жестких поперечин, консолей, фиксаторов.

4. Механический расчет анкерного участка полукомпенсированной цепной подвески

Для расчета выбираем анкерный участок главного пути станции. Основной целью механического расчета цепной подвески является составление монтажных кривых.

Определяется эквивалентный пролет:

где L_i - длина 1-го пролета, м

L_a - длина анкерного участка, м

Устанавливается исходный режим, при котором возможно наибольшее натяжение несущего троса.

Определяется критический пролет:

где Z_max - максимальное приведенное натяжение подвески, Н;

W_г и W_tmin - приведенные линейные нагрузки на подвеску, соответственно, при гололеде с ветром и при минимальной температуре, Н/м;

- температурный коэф. линейного расширения материала Н.Т., 1/°С

Приведенные величины Z_x и W_x для режима X и эквивалентного пролета вычисляется по формулам:

,

,

где g_x и q_x - соответственно, вертикальная и результирующая нагрузка на несущий трос в режиме X, Н/М

К - натяжение К.П., Н

Т₀ - натяжение Н.Т. при беспровесном положении контактного провода, Н

_х - конструктивный коэф. цепной подвески, определяемый по формуле:

где С = 10 м - расстояние от оси опоры до первой струны, в эквивалентном пролете

Температура беспровесного состояния контактного провода:

,

где t_ср - среднегодовая температура района, °С

t - коррекция на отжатие контактного провода токоприемником в середине пролета, при двух КП t = 15-20 °C.

Натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода определяется при условии, когда = 0

,

,

.

Величины с индексом 1 относятся к режиму максимального натяжения Н.Т.

Произведем расчет анкерного участка с двойным контактным проводом

Рассчитаем по формулам (4.1 - 4.8):

м

;

Т.к. в результате расчетов критический пролет получился больше эквивалентного пролета(L_кр > L_Э), для дальнейших расчетов принимается режим минимальных температур. Определим значение натяжения Н.Т. при беспровесном положении контактного провода.

Длина анкерного участка, эквивалентный и критический пролеты, а также натяжения Н.Т. полученные в результате расчетов на ЭВМ сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Результаты расчетов

Длины пролетов, м	Натяжения несущего троса, Н
Анкерный участок	1508	Беспровесное положение	12636
Эквивалентный	60,53	Максимальный ветер	11290
Критический	145,89	Минимальная темп-ра	12830

Стрелы провеса разгруженного несущего троса

(4.11)

Определим стрелы провеса разгруженного несущего троса при Т = 6657 Н, L = 70 м.

Н/м.

Аналогично произведём расчеты для пролётов L = 63 м, L = 49 м и результаты расчётов приведём в таблице 4.3.

Определим стрелы провеса нагруженного несущего троса

;

;

;

;

Рассчитаем стрелы провеса для загруженного несущего троса по формулам (4.12) - (4.16).

;

;

;

;

;

;

Н/м.

Аналогично произведём вычисления для остальных натяжений и длин пролётов.

Стрелы провеса контактного провода

;

.

Определим стрелы провеса контактного провода длиной 70 м, при натяжении 12636 Н.

;

;

;

см.

Натяжение и стрелы провеса проводов в зависимости от температуры для нагруженного и разгруженного Н.Т. рассчитывается на ЭВМ. Результаты расчетов приведены в таблицах 4.2. - 4.3.

Таблица 4.2 - Нагруженный несущий трос, контактный провод

Температура °С	Натяжение Н.Т., Н	L1 = 70 м	L2 = 63 м	L3 = 49 м
		F1, см.	f1, см.	F2, см.	f2, см.	F3, см.	f3, см.
-47	16000	1,16	-0,15	0,94	-0,12	0,57	-0,07
-40	15190	1,20	-0,12	0,97	-0,10	0,59	-0,06
-33	14430	1,24	-0,08	1,01	-0,07	0,61	-0,04 0
-14	12636	1.34	0	1,09	0	0,66	0
-10	12310	1,36	0,03	1,10	0,02	0,67	0,01
0	11540	1,41	0,08	1,14	0,06	0,69	0,04
8	10995	1,45	0,11	1,17	0,09	0,71	0,06
17	10385	1,49	0,16	1,21	0,13	0,73	0,08
28	9840	1,53	0,20	1,24	0,16	0,75	0,10
38	9350	1,57	0,24	1,27	0,19	0,77	0,12

Таблица 4.3 - Разгруженный несущий трос

Температура °С	Натяжение Н.Т., Н	L1 = 70 м	L2 = 63 м	L3 = 49 м
		F, см.	F, см.	F, см.
-47	11445	0,45	0,36	0,22
-40	10260	0,50	0,41	0,25
-33	9155	0,56	0,46	0,28
-14	6657	0,77	0,63	0,38
-10	6250	0,82	0,67	0,40
0	5367	0,96	0,78	0,47
8	4820	1,07	0,87	0,52
17	4280	1,20	0,98	0,59
28	3860	1,33	1,08	0,65
38	3528	1,46	1,18	0,72

5. Выбор способа прохода подвески в искусственных сооружениях

5.1 На станции

Выберем способ прохода, при котором контактная подвеска пропускается с креплением к искусственному сооружению (рис. 5.1). Для этого необходимо выполнение следующего условия:

Вторым способом прохода контактной подвески является без крепления к ИССО. Для этого необходимо выполнение следующего условия:

;

где h - расстояние от уровня головок рельсов до края ИССО, h=8 м

h_kmin - минимальная допустимая высота контактных проводов над уровнем головок рельсов равная 5,75 м;

f_max - стрела провеса К.П. при F_max

e_min - минимальное расстояние между НТ и КП, в середине пролета = 0,8 м;

F_max, F_min - максимальная и минимальная стрелы провеса Н.Т.;

h_и - длина изоляторного звена или гирлянды.

у_{t min} - часть F_min на расстоянии от наибольшего приближения к ИССО до середины пролёта;

h_{t min} - подъём несущего троса под действием токоприёмника при минимальной температуре;

h_min - минимальное допустимое расстояние между токоведущими и заземлёнными частями.

Значения f_max, F_max и F_min берутся из таблицы 4.2 (в метрах).

1 способ ИИСО используется в качестве опоры

м

2 способ контактная подвеска пропускается без крепления к ИССО

Условие выполнено, поэтому принимаем данный способ прохода контактной подвески под мостом.

Рисунок 5.1 - Схема прохода контактной подвески под искусственным сооружением без крепления к нему

5.2 На перегоне

Контактная подвеска на мостах с ездой понизу и низкими ветровыми связями пропускается с подвеской несущего троса на специальные конструкции, устанавливаемые выше ветровых связей. Контактный провод при этом пропускается под ветровыми связями с уменьшенной длиной пролёта до 45 м. Высота конструкции выбирается для компенсированной подвески:

. (5.3)

м.

Рисунок 5.2 - Схема на мостах с ездой понизу поворотной консоли

Заключение

сеть нагрузка питание контактный

В ходе работы по проектированию контактной сети заданного участка был произведен расчет нагрузок на провода контактной сети для заданных климатического, ветрового и гололедного районов. На основании расчетных нагрузок определены допустимые длины пролетов, разработаны планы контактной сети станции и перегона.

При выполнении механического расчета был определен расчетный режим - режим минимальных температур, т.е. наибольшее натяжение несущего троса возникает при минимальной температуре установленной для данного района.

Было доказано, что на станции при прохождении контактной подвески под пешеходным мостом наилучшим оказался способ прохода под ИССО без крепления к нему.

На основании рассчитанных нагрузок и длин пролетов на перегоне произведен выбор опор по наибольшему изгибающему моменту.

Литература

1. А.В. Ефимов, А.Г. Галкин, Е.А. Полыгалова, А.А. Ковалев. Контактные сети и ЛЭП. - Екатеринбург: УрГУПС, 2009. - 88 с.

2. Маркварт К.Г. Контактная сеть. М: Транспорт, - 1977 г. - 271 с.

3. Фрайфельд А.В., Брод Г.Н. Проектирование контактной сети. М.: Транспорт, - 1991 г. - 335 с.

Размещено на Allbest.ru

...