Проектирование контактной сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Определение экономического сечения проводов контактной сети, выбор типа подвески и сечения питающих и отсасывающих линий

1.1 Выбор сечения контактной сети. Проверка проводов контактной сети по нагреванию

Суточный расход электроэнергии на движение всех поездов по фидерной зоне определяется по формуле:

Wт =W_{т пас}+W_{т гр}=2·w_гр·(Р_гр+Q_гр)·N_гр·L_т·10^-3+2·w_пас·(Р_пас+ Q_пас)·N_пас·L_т·10^-3 (1)

где Lт - длина фидерной зоны, Lт = 12,683 км;

Р_гр - заданный вес локомотива грузового ВЛ10, Р_гр = 4000т;

Р_пас - заданный вес локомотива пассажирского ЧС2, Р_пас = 1000 т;

Q_гр - заданный вес поезда грузового, Q_гр = 130 т;;

Q_пас - заданный вес поезда пассажирского, Q_пас = 110 т;

N_гр - заданное число пар поездов грузовых в сутки N гр = 40;

N_пас - заданное число пар поездов пассажирских в сутки Nпас = 10;

w_гр - удельный расход электроэнергии на тягу, w_гр=17,1Вт·ч/т·км брутто;

w_пас - удельный расход электроэнергии на тягу, w_пас = 29Вт · ч/т · км брутто

Wт=2·17,1(4000+130)40·12,683·10^-3+2·29(1000+110)10·12,683·10^-3 =79,8кВт·ч

Суммарное время (Уt) хода всех поездов по фидерной зоне Lт, ч, определяется по формуле:

Уt = 2 · ( · Nгр + · Nпас ) (2)

где vгр тех- техническая скорость движения грузовых поездов, км/ч тип электровоза ВЛ10, vгр тех = 83,5 км/ч;

vпас тех - техническая скорость движения пассажирских поездов, км/ч тип электровоза ЧС 2, vпас тех = 83 км/ч;

Nпас - число пассажирских поездов по данному двухпутному пути в сутки,

Nпас = 10 пар поездов;

N гр - число грузовых поездов по данному двухпутному пути в сутки, N гр = 40 пар поездов

Уt = 2· () = 15,2 ч

Суммарное время хода поездов под током

Уtт = = = 11,7 ч (3)

где бт - отношение полного времени хода поезда к времени хода поезда под током, бт = 1,3.

Потери энергии в контактной сети для двухпутного участка при двустороннем питании определяются по формуле:

ЃўWт = [ + 0,455 ] (4)

где U - напряжение контактной сети при постоянном токе U = U_ном = 3 кВ;

r - сопротивление 1 км проводов контактной сети подвески М -120 + 2МФ-100+2А-185, r = 0,034 Ом/км;

Lт - длина фидерной зоны, Lт = 12,683 км

Wт - расход электроэнергии за время Т = 24 ч на участке Lт, кВт · ч;

Уt - суммарное время движения поездов по фидерной зоне Lт, ч;

Уtт - суммарное время движения поездов под током по фидерной зоне Lт, ч.

ЃўWт = [] = 4187,2 кВт · ч

Годовые потери электроэнергии в проводах контактной сети для постоянного тока, определяются по формуле:

ЃўWгод = 400 · ЃўWт =400 ·4187,2 = 1674880 кВт · ч (5)

Потери электроэнергии за год в проводах фидерной зоны Lт при их сопротивлении 1 Ом, отнесённые к 1 км, кВт·ч/Ом, определяются по формуле:

В0 = = 3512946,9 кВт · ч (6)

где r - сопротивление 1 км проводов контактной сети, Ом,

Площадь сечения проводов в медном эквиваленте при сроке окупаемости 10 лет, ммІ,

Sэм min = 0,35 = 0,35· = 656 мм² (7)

По рассчитанному экономическому сечению контактной подвески выбираем ближайшую площадь сечения проводов контактной подвески М - 120 + 2МФ - 100 +2А-185, Sп = 544 мм²

Так как для данного участка постоянного тока получилась большая площадь сечения Sэм min, следовательно требуется применение двух-трёх и более усиливающих проводов в подвеске каждого пути. Площадь сечения усиливающих алюминиевых проводов определяются по формуле, ммІ:

Sуа = 1,65·(Sэм min - Sп) = 1,65·(656 - 544) = 184,8 ммІ (8)

Принимаем стандартное значение Sуа = 185 ммІ

Для несущих тросов на постоянном токе выбирают медные провода М-120.

Проверка проводов контактной сети по нагреванию проводится сопоставлением максимальных эффективных токов подвески I20эф max (А) с длительно допустимыми токами Iдоп для принятого сечения контактной сети (таблица 1, приложение): Iдоп > I20эф max.

Максимальный эффективный ток контактной подвески в близи тяговой подстанции при раздельном питании путей и максимальных размерах движения за период 20 мин (ток нагрева)

I20эф max = I_эф ·k₂₀ = ·1,1 = 1841 А

где k20 - коэффициент превышения наибольшей 20-минутной нагрузки над часовой, определяется по кривой, k20 = 1,1 [3, рисунок 21].

Квадрат эффективного тока фидера, АІ, при двустороннем питании

IІэф = · (9)

где Wт, U, Т, Уt, Уtт, определяются по формулам (1) - (6).

IІэф = АІ

Iдоп > I20эф max - 3140 > 1841 условие проверки выполняется

1.2 Проверка проводов контактной подвески по минимально допустимому напряжению в контактной сети

Выбранные по условиям нагрева провода необходимо проверить по минимально допустимому напряжению в контактной сети:

Uкс ? Umin доп

2702 В ? 2700 В

Uкс = Uподст - ЃўUкс

Uкс = 3600 - 898 = 2702 В

где Uкс - напряжение в контактной сети, В;

Uподст - напряжение на шинах тяговой подстанции, В. Принимается: для под- станций постоянного тока Uподст = 3600 В.

В соответствии с требованиями Правил [5] и Норм [6] минимальное напряжение в контактной сети установлено Uкс min равным 2700 В на постоянном токе 21000 В.

Для проверки уровня напряжения по каждой межподстанционной зоне Lт необходимо определить максимальные потери напряжения до токоприёмника электровоза за время хода его под током по блок участку. Причём этот блок-участок расположен в середине этого участка при двустороннем питании.

Проверка проводится для нормальной схемы питания. Потери напряжения в контактной сети, В:

ДU_кс = k_д · k_з (10)

где с^I = 0,8 и с^II = 1 - при схеме двухстороннего питания

Z^I_TC- сопротивление двухпутного участка.

k_д - коэффициент месячной неравномерности движения, k_д = 1,12

k_з - коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление в зим- них условиях: k_з = 1,08 при среднесуточной температуре t наружного воздуха в зимние месяцы (-5° ч -25°);

Уt₀ - cуммарное время занятий фидерной зоны максимальным расчетным числом поездов N _о за сутки, ч:

Уt₀ = = = 30,4 ч (11)

N₀ - максимальная пропускная способность участка, N₀ = (2 ч 3) · (N_пас + N_гр), пар поездов;

N₀ = 2·(40 + 10) = 100 пар поездов

Р_н - расчётная максимальная нагрузка на 1 км, кВт/км

Р_н = кВт/км (12)

k_d - коэффициент эффективности: k_d = 1 - при постоянном токе;

ДU_кс = 898 В

Так как ?U_кс = 3078,8 В < ?U_доп = 6200 В, то сечение (min) контактной подвески

М - 120 + 2МФ-100 + 3А-185 можно считать выбранным окончательно, так как оно проходит и по допустимой потере напряжения.

1.3 Выбор проводов для питающих и отсасывающих линий

Эти провода выбирают по эффективному току линии I_эф и длительно допустимому току провода I_доп. Для фидерных линий применяют провода А-185, соединяя их параллельно. Число проводов определяется по формуле.

n_пп = = = 0,52 (13)

Полученное число округляется до ближайшего большего значения.

Отсасывающая линия имеет площадь сечения вдвое большую по сравнению с сечением питающей линии.

Исходя из требования, что сечение питающих и отсасывающих линий должно выбираться по нагреву, находим.

Число проводов А-185 в отсасывающей линии определяется по формуле:

n_ол = = = 3 (14)

где I_э.max _{п/ст .}- наибольший эффективный ток подстанции, который приближено (считая вторую фидерную зону данной подстанции аналогичной заданной) может быть найден по формуле:

I_{эф. max. п/ст} = · 10³ (15)

где k - коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; k =1,353;

С=2, так как питание двухстороннее.

k_н - коэффициент превышения нагрузки k_н = 1,35;

k_т - коэффициент эффективности тока фидера контактной сети k_т = 1,15.

I_{эф. max. п/ст} = = 9540 А

Округляя до целого числа, принимаем в каждой питающей линии по 1 провод А - 185 из соображений надежности; в отсасывающей линии 3 провода А - 185.

2. Составление схемы питания и секционирования контактной сети

Схема питания и секционирования вычерчивается без масштаба, чертеж КП КС 2012 18. 02. 00 приложения.

На питающей линии непосредственно у тяговой подстанции устанавливаются разъединитель с моторным приводом. На схеме показаны десять секций КС -- четыре (I, II, III, IV) на перегонах, примыкающих к станции, и шесть (V, VI, VII, VIII, IX, X) на станции. На станции расположена тяговая подстанция (ЭЧЭ), от которой отходят пять фидеров -- четыре для контактной сети перегонов и один для станции. Продольное секционирование контактной сети с левой и правой сторон станции осуществлено с помощью изолирующих сопряжений. Поперечное секционирование КС выполнено секционными изоляторами. На схеме все секционные разъединители показаны кружками; при этом разъединители с дистанционным управлением обозначаются двумя кружками разных диаметров, а разъединители с ручным управлением -- одним. Разъединители, имеющие при нормальном режиме работы КС включенное положение, на схеме зачернены. Фидерные секционные разъединители с дистанционным управлением Ф1, Ф2, Ф3, Ф31, Ф32, Ф4, Ф5, ФЛ1, ФЛ2 на схеме нормально включены, и через них от ЭЧЭ питается КС шести секций. Секции (VII, VIII, IX, X) -- пути для погрузки и выгрузки вагонов -- получает питание только при включении секционного разъединителя с ручным приводом от ЭЧЭ через фидерный разъединитель Ф31 и ФЗ2.

Типы применяемых разъединителей РНД-35/1000 и РНЗ-1-35/1000 УХЛ-1. Типы применяемых секционных изоляторов ИСМ-1 М.

3. Расчёт нагрузок и максимально допустимых длин пролётов

3.1 Определение нагрузок на провода и натяжений в проводах контактных подвесок в расчётных режимах

В расчётах принимают следующие условные обозначения нагрузок:

g - вертикальная нагрузка на метр провода, кН/м;

р - горизонтальная нагрузка на метр провода, кН/м;

q - результирующая нагрузка, кН/м;

G - полная вертикальная нагрузка на всей длине пролёта провода, кН;

Р - полная горизонтальная нагрузка, кН;

К - натяжение контактного провода, даН;

Т - натяжение несущего троса, даН.

Режим максимального ветра. Вертикальная нагрузка на несущий трос, даН/м, от веса проводов контактной подвески

g = g_т + n_к(g_к + g_c) = 0,5 + 2·(0,89 +1) = 4,28 даН/м (16)

где g_т - нагрузки от веса 1 м несущего троса, g_т = 0,5 даН/м;

g_к - нагрузки от веса 1 м контактного провода, g_к = 0,89 даН/м;

n_к - число контактных проводов: n_к =2;

g_c - приближённое значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и зажимов, отнесённого к 1 м подвески, g_c = 1.

Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра, даН/м:

на несущий трос

р_т = с_х d · 10^-3 = 1,25 · 14 · 10^-3 = 51 даН/м (17)

на контактный провод

р_т = с_х Н · 10^-3 = 1,25· · 11,8 · 10^-3 = 43 даН/м (18)

где v - нормальная максимальная скорость ветра, v = 45 м/с;

d - диаметр несущего троса, d = 14 мм;

Н - высота сечения контактного провода, Н = 11,8 мм;

с_х - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру для различных проводов, в том числе покрытых гололёдом с_х = 1,25.

Результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м:

q_т = = 66,7 даН/м (19)

Режим гололёда с ветром. Вертикальная нагрузка на несущий трос от веса проводов контактной подвески, даН/м, определяется по формуле (19); вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущем тросе при плотности гололёда 900 кг/м³:

g_гт = 0,8 · 0,0009рb_т (d + b_т) = 0,8· 0,0009 · 3,14·15·(14 + 15) = 1 (20)

на контактном проводе:

g_гк = 0,0009рb_к (d_ср + b_к) = 0,0009 ·3,14 · 15 ·( 12,3 + 15) = 1,22 (21)

где b_т - толщина стенки гололёда соответственно на несущем тросе, b_т = 15 мм ;

b_к - толщина стенки гололёда на контактном проводе, b_к = 15 мм;

d_ср - средний диаметр контактного провода, d_ср = (Н + А) / 2 = ( 11,8 + 12,8) / 2= = 12,3 мм;

Н - высота сечения контактного провода Н = 11,8 мм;

А - ширина контактного провода А = 12,8 мм;

0,8 - поправочный коэффициент к весу гололёда на несущем тросе, учитывающий особенность гололёдообразования на нём.

Полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески, даН/м:

g_г = g_гт + n_к (g_гк + g_гс) = 1 + 2·(1,22 + 0,2) = 3,9 даН/м (22)

где n_к - число контактных проводов n_к = 2;

g_гс - равномерно распределённая по длине пролёта вертикальная нагрузка от веса гололёда на струнах и зажимах при одном контактном проводе, даН/м, которая в зависимости от толщины стенки гололёда b_н = 15 мм составляет g_гс = 0,2:

Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия, даН/м на покрытые гололёдом:

несущий трос

р_т = с_х (d + 2b_т) · 10^-3 = 1,25· · (14 + 2·15) · 10^-3 = 11,6 даН/м (23)

контактный провод (провода)

р_т = с_х (Н + 2b_к) · 10^-3 = 1,25 · · (11,8 + 2·15) · 10^-3 = 11 даН/м (24)

где v_г - нормативная скорость ветра при гололеде, v_г = 15 м/с

Результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м

q_т = = = 14,2 даН/м (25)

3.2 Расчёт максимальных допустимых длин пролётов

При расчете максимально допустимых длин пролетов принимаем за расчетный максимальный режим ветра:

на прямом:

L_maх= 2 = 2· = 67 м (29)

где К - номинальное натяжение контактного провода 2МФ-100 = 2000 даН/м [1]

В_пр - коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода В_пр = 0,832;

Р_к - ветровая нагрузка на контактные провода1,8, даН/м;

k_I - коэффициент определяем по формуле:

k_I = k₂ + 2здо = 0,94 + 2 · 0,52 · 0,25 · 1,07 = 1,22 (33)

где з - коэффициенты зависящий от длины пролета, принимаем пролет длиной

L =70 м, з = 0,52 ;

д - коэффициент определяющий скоростью ветра, д = 0,25

Нагрузка от веса контактных проводов подвески, даН/м, свободных от гололёда в расчётном режиме максимального ветра, или с учётом веса гололёда на них в расчётном режиме гололёда с ветром:

gґ_ср = n_к (g_к + g_гк) = 1·(0,89 + 1,22) = 2,11 (36)

о - коэффициент динамичности, зависящий от веса контактных проводов 1,07

k₂ - коэффициент, определяется по формуле (37).

k₂ = k₃k₄k₅ = 0,64 · 1,22· 1,21 = 0,94 (37)

р_э - Удельная эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении, даН/м,

р_э =

где Т - натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме,1960 даН;

р_т - ветровая нагрузка на несущий трос, 1,07даН/м;

q_т - результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;

L - длина пролёта, 70 м.

h_п - длина подвесной гирлянды изоляторов несущего троса в зависимости от числа изоляторов n_к

s_ср - средняя длина струны в средней части пролёта, м

р_э = = 0,0035

s_ср = h - 0,115 · = 1,8 - 0,115 · 0,29

где h - конструктивная высота контактной подвески, h = 1,8 м;

g - нагрузка от веса проводов контактной подвески, даН/м, подсчитанная по формуле (16);

Т₀ - натяжение несущего троса контактной подвески при беспровесном положении контактных проводов, Т₀ = 1600

на кривых:

L_max = 2 (24)

где В_кр - коэффициент прогиба опор на уровне контактного провода и несущего троса под действием ветровой нагрузки на опоры и провода, В_кр = 0,82

R - радиус кривой, R = 900 м;

L_max = 2 = 59 м

Принимаем пролёт на кривой пути L_max= 60 м

Принимаем пролёт на прямом участке L_max= 70м

4. Описание и проектирование трассировки контактной сети станции

При разбивки опор на станции необходимо обеспечить нормальное расположение контактного провода относительно оси пути, надёжную фиксацию места изгиба проводов на кривых участках пути, воздушных стрелках и при отводе провода на анкеровку.

Следует учесть также перспективное развитие станции и расположить опоры так, чтобы укладка новых путей не вызывала значительных переустройств контактной сети.

Лучшим вариантом трассировки считается тот, который при соблюдении всех технических условий требует меньшего количества опор и меньшей суммарной длины нерабочих ветвей проводов. При выполнении трассировки контактной сети следует пользоваться условными обозначениями, приведёнными в таблице 1 при-ложения 3.

4.1 Подготовка плана станции. Намётка мест, где необходима фиксация контактных проводов

Для того чтобы не допустить ошибок в трассировке контактной сети, надо правильно начертить план станционных путей в масштабе 1 : 1000 и хорошо представлять устройство воздушных стрелок и фиксацию контактных проводов.

Данные для вычерчивания плана станции приведены в задании. На заданных станциях указаны центры стрелочных переводов (расстояние от пассажирского здания), и, поскольку линии на чертеже представляют собой оси путей, математический центр стрелки (точки пересечения прямой и наклонной линии) будет находиться на расстоянии около 10 м от остряка стрелки в сторону крестовины (рисунок 1).

План станции вычерчивают на миллиметровой бумаге, длина которой должна быть на 200 - 300 мм больше масштабного расстояния между входными светофорами.

В первую очередь на листе проводят прямую продольную линию главного пути или прямые продольные линии главных путей, наносят ось станции и от неё в обе стороны, через каждые 10 см, проводят тонкие вертикальные линии, обозначающие условные станционные пикеты.

Затем на линии главного пути отмечают точку пикета входного стрелочного перевода (по заданной схеме станции) и откладывают 10 мм в сторону крестовины, от этой точки (центр перевода) проводят тонкую наклонную линию под углом 1/11, образуя стрелочную улицу примыкающего парка.

Пикет остряка стрелки, указанный в задании

Рисунок 1 Пикеты мест, где необходима фиксация контактных проводов

Точно так же проводят стрелочную улицу с другого конца парка. Потом параллельно главному пути на расстоянии заданных междупутий проводят линии остальных путей парка. При откладывании размеров междупутий в масштабе следует округлять их до целых миллиметров например, для 5,3 м брать 5 мм; 5,5 м - 6 мм и т.д. Точки пересечения наклонной и параллельных линий будут определять центры переводов. Заданные пикеты остряков стрелок не должны совпадать с этими точками.

Очертание пассажирского здания показывают на листе произвольно, пешеходный мостик наносят на план станции в соответствии с указаниями задания на проект, здание тяговой подстанции находится на расстоянии 30 м от главного пути.

Трассировку контактной сети на станции надо начинать с размещения опор в обеих горловинах станции и у пешеходного мостика. При этом очень важно обеспечить правильную фиксацию проводов на воздушных стрелках. От этого зависит надёжность работы контактной сети и плавный безыскровой проход токоприёмника во всех направлениях.

Наилучшие условия прохода токоприёмника по одиночной воздушной стрелке создаются тогда, когда точка пересечения контактных проводов расположена симметрично относительно осей прямого и примыкающего путей и находится на расстоянии 360 - 400 мм от них, там, где расстояние между внутренними гранями головок соединительных рельсов крестовины равно 730 - 800 мм.

В этом случае наиболее удобное место расположения фиксирующей опоры будет находится на расстоянии 1 - 1,5 м от точки пересечения в сторону центра перевода или от остряка стрелки на расстоянии А = 17,5 м

В случае необходимости место расположения фиксирующей (или промежуточной) опоры можно сместить на 4 - 5 м в сторону остряка и не более 1 м в сторону крестовины.

4.2 Расстановка опор в горловине станции, средней части станции и по концам станции. Расстановка зигзагов

Размещение опор в горловинах станции удобнее начинать с намётки мест, где необходима фиксация контактных проводов. Такими местами являются все стрелочные переводы, над которыми должны быть смонтированы воздушные стрелки, и все пункты, где контактный провод должен изменить своё направление (например, на стрелочных кривых).

Место фиксации провода на стрелочной кривой целесообразно намечать в её середине. Каждое место, где необходима фиксация контактных проводов, следует наметить вертикальной пунктирной линией, затем определить его пикет, т.е. расстояние от пассажирского здания.

После того как все пункты, где необходима фиксация контактных проводов, намечены, намечены, производится выбор тех мест, где рационально установить несущие и анкерные опоры. При этом должны быть рассмотрены варианты расположения опор с учётом возможности выполнения отдельных воздушных пересечений без фиксации. Нефиксированные стрелки могут быть выполнены или путём смещения анкерной опоры на такое расстояние, чтобы анкеруемый провод проходил без изгиба, или путём закрепления пересекающихся проводов на фиксирующем тросе поперечно поддерживающей конструкции так, чтобы эти провода не изгибались и были прямолинейными. Следует избегать устройства воздушной стрелки с двойным пересечением контактных проводов, а также использования для фиксации контактной подвески специально натянутых тросов или нерабочих ветвей проводов, идущих на анкеровку. В этом случае, как правило, целесообразно установить фиксирующую опору. Отдельные способы трассировки контактной сети на стрелках показаны на рисунке: 105 [2] и 20, 21 [3].

Из всех возможных вариантов выбирают тот, при котором будет установлено наименование количество несущих и фиксирующих опор. Фиксирующие опоры устанавливают в тех местах, где нефиксированные стрелки установить нельзя, а установка несущих опор привела бы к значительному уменьшению длины пролёта и, следовательно, к значительному упрощению сети.

Когда опоры в горловине станции уже намечены, целесообразно приступить к размещению опор в местах сопряжения анкерных участков станции и перегонов. Сопряжение анкерных участков станции и перегона должно осуществлять с одновременным секционированием сети (воздушных промежутком) и конструктивно выполняется в трёх или четырёх пролётах.

Изолирующее сопряжение должно располагаться между входным сигналом и первым стрелочным переводом станции.

При этом анкерная опора изолирующего сопряжения (со стороны перегона) должна располагаться не далее 300 м от последней стрелки станции, но так, чтобы она не выходила за входной сигнал. Допускается установка анкерной опоры воздушного промежутка на перегоне перед входным сигналом. В случае невозможности размещения воздушного промежутка между входным сигналом и первой стрелкой станции сигнал должен быть перенесён в сторону перегона на необходимое расстояние.

Длина пролёта между переходными опорами воздушного промежутка должна составлять не более 75% максимально допустимой длины пролёта на станции. Видимость сигналов не должно быть ухудшена, что должно быть учтено при выборе габаритов установки опор у сигналов.

После размещения опор на обоих концах станции производят размещение их в средней части станции. При этом разбивку опор следует производить по возможности равными пролётами, стремясь к установке минимального числа опор, нигде не превышая при этом максимально допускаемой величины пролёта. На пассажирских платформах следует устанавливать минимальное число опор. При наличии одного или двух параллельно расположенных путей применяют опоры с однопутными консолями. Установку опор с двухпутными консолями применять не следует. При параллельном расположении от трёх до семи путей рекомендуется применять опоры с жёсткой поперечиной (ригелем), а при большем количестве путей - гибкую попе речную конструкцию.

Проход контактной подвески под пешеходным мостиком может быть осуществлён с пропуском подвески под мостиком без закрепления на нём изолятора несущего троса. В первом случае мостик должен рассматриваться как опора и ближайшие к нему соседние опоры должны располагаться на расстоянии, равном или близком к максимально допустимой величине пролёта на станции. Во втором случае, независимо от выбранного способа прохода подвески под мостиком (проход без разанкеровки несущего троса или с его разанкеровкой), ближайшие к мостику опоры должны располагаться так, чтобы мостик был в середине пролёта. Принятый в курсовом проекте способ прохода контактной подвески под пешеходным мостиком должен быть описан и обоснован соответствующими расчётами в пояснительной записке к проекту и показан на листе

При выборе способа прохода контактной подвески под пешеходным мостиком надо все расчёты относить к беспроводному положению контактных проводов, принимая его высоту от головки рельс не менее 6,25 м. Допускается установка скользящих струн длиной не менее 300 мм.

Следует учитывать, что расстояние от частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземлённых частей при самых неблагоприятных условиях не должны быть менее 200 мм при системе постоянного тока и 300 мм при системе переменного тока.

При составлении плана контактной сети цепную подвеску изображают прямой линией, располагаемой по оси пути (т.е. рабочие участки контактной сети полностью совпадают с планам станции). Однако на плане контактной сети условными обозначениями должны быть ясно показаны все анкеровки, пресечения и воздушные стрелки.

4.3 Расчёт одного анкерного участка цепной подвески на главном пути станции и построение монтажных кривых. Трассировка анкерных участков на станции

В объёме расчёта анкерного участка цепной подвески входит построение монтажных кривых и таблиц для нагруженного и ненагруженного троса и контактного провода, а также определение натяжения нагруженного несущего троса при режиме гололёда с ветром и при режиме максимального ветра.

Расчёт выполняют для одного анкерного участка на главном пути станции.

Расчёт выполняют в следующем порядке: определяют расчётный (эквивалентный) пролёт; определяют исходный режим.

Эквивалентным пролётом называют пролёт такой длины, в котором при изменениях температуры и дополнительной нагрузки натяжение проводов будет изменяться по тому же закону, как и в анкерном участке при действительно имеющихся пролётах.

В общем виде формула для определения эквивалентного пролёта может быть записана так:

L_э = = м (39)

где L_i - длина пролёта с номером i, L_i = 70 м;

n - число пролётов в анкерном участке, n = 20;

УL_i - длина наиболее длинного анкерного участка на главном пути, УL_i = 1600 м.

Установим исходный расчётный режим, при котором провод в эксплуатации будет иметь максимальное допустимое натяжение Н_max. Для этого по формуле

L_кр = Н_max = = 62,98 м (40)

определим длину критического пролёта для режима гололёда с ветром и режима максимального ветра.

Как видно из полученной формулы, значение критического пролёта зависит от климатических условий (t_{q max}, t_min, q_max), а также от физических свойств и максимального допустимого натяжения провода (б, g, H_max).

Определив критический пролёт, сравнивают его с расчётным пролётом. Если расчётный пролёт меньше критического, то исходным расчётным режимом будет режим минимальной температуры, если больше критического - исходным расчётным режимом будет режим наибольшей добавочной нагрузки.

Определение натяжений нагруженного (контактным проводом) несущего троса в зависимости от температуры. Для расчётов используют уравнение состояния проводов

t_x = A + - (41)

где А, В и С - постоянные коэффициенты:

А = t₁ - + (42)

B = (43);

С = бES = 21,98 даН/м (44)

Подставляя в уравнение (41) различные значения Н_х, взятые через произвольные интервалы (например, через каждые 1 кН), получают соответствующие значения t_x. Эти значения должны быть в пределах заданного диапазона температур (от t_max до t_min). По полученным значениям t_x строят кривую Н_х(t_x).

Контактная сеть каждого анкерного участка на плане, должна, легка просматриваться, поэтому расположение проводов на воздушных стрелках показывают условными линиями [2. рисунок 107].

Нерабочие ветви контактной подвески обозначают тонкими, сплошными линиями. После разбивки всех анкерных участков подсчитывают их длину (длина анкерного участка не должна превышать 1600 м, а только в исключительных случаях допускается 1800 м), у каждой анкерной опоры указывают номер и длину анкерного участка.

Если длина анкерного участка не превышает 800 м, устраивается односторонняя компенсация натяжения контактного провода. На участках длиной более 800 м устраивается двусторонняя компенсация контактного провода и в середине среднего пролёта анкерного участка отмечается устройство средней анкеровки. Величины пролётов, в которых размещаются средние анкеровки, должны быть не 10% меньше максимально допустимых. Габарит для всех опор на прямых участках пути принимают равным 3.1 м, за исключением тех опор, габариты которых определяется условиями устройства нефиксированных стрелок и опор, устанавливаемых в больших междупутьях для обслуживания обоих путей. Анкерные железобетонные опоры устанавливают с габаритом 3.1 м. Кроме того, для тех опор, которые устанавливают вблизи пассажирского здания (на расстоянии 150-200 м в обе стороны), принимается увеличенный габарит установки опор (до 6 м).

Габарит опор для улучшения видимости сигналов может быть также увеличен. Опоры перед светофором должны располагаться не более 20-25 м от сигнала и иметь габарит 3,5 м.

В соответствии с принятой схемой секционирования на плане станции показывают места установки всех секционных изоляторов, а также изоляторов, включённых в фиксирующие тросы поперечин м в нерабочие ветви подвески. Все секционные разъединители также должны быть указаны на плане станции у тех опор, на которых они будут устанавливаться. Продольные секционные разъединители устанавливают на ближайших к оси станции переходных опорах воздушных промежутков; поперечные секционные разъединители устанавливаются на опорах, расположенных как можно ближе к тяговым подстанциям.

4.4 Трассировка питающих и отсасывающих линии и усиливающих проводов

Питающие и отсасывающие линии от тяговых подстанций к контактной сети могут быть выполнены воздушными или кабельными. В данном курсовом проекте должна быть произведена трассировка воздушных питающих линий, а отсасывающие линии выполняются кабельными.

Подвеска проводов питающих линий должна осуществляться таким образом, чтобы можно было производить работы на контактной сети без отключения питающих линий и на питающих линиях без отключения контактной сети. Для этого расстояние между проводами различных питающих линий или между проводами питающих линий и контактной сети должна быть не менее 2 м.

На опорах с гибкой поперечной подвеской высотой 15 м с полевой стороны могут быть размещены две различные питающие линии, крепление которых осуществляется в промежутке между креплениями поперечно-несущих м верхних фиксирующих тросов. На консольных опорах высотой 10 м с полевой стороны опор может быть размещена только одна питающая линия.

Запрещается подвешивать питающие провода над пассажирской платформой.

Надо подвешивать их с противоположной стороны пассажирского здания.

Переходы проводов питающих линий через контактные сети путей должны производиться как можно ближе к середине пролёта между опорами контактной сети и под углом близким к 90°. Переход осуществляется при помощи специальных опор высотой не менее 15 м, установленных с обеих сторон путей с анкеровкой проводов питающих линий на этих опорах. В этом случае на каждой опоре может быть заанкеровано не более двух различных питающих линий.

В данном курсовом проекте необходимо произвести трассировку трёх питающих линий (по одной линии на каждый из примыкающих к станции перегонов и одной для питания контактной сети станционных путей).

Присоединения перегонных питающих линий к контактной сети при расположении тяговой подстанции в пределах станции осуществляется в местах изолирующих сопряжений анкерных участков на ближайших к станции переходных опорах.

При расположении тяговой подстанции за пределами изолирующего сопряжения анкерных участков, присоединение одной из перегонных питающих линий к контактной сети может быть осуществлена непосредственно у тяговой подстанции.

контактный сеть анкерный перегон

5. Описание и проектирование трассировки контактной сети перегона

5.1 Подготовка плана перегона. Предварительная разбивка перегона на анкерные участки

План перегона вычерчивают на листе №3, в масштабе 1 : 2000. Данные для составления плана перегона приведены в задании на курсовой проект. Заданный перегон примыкает к станции справа и начинается от входного светофора «О». Таким образом, перегон является продолжением станции, местоположение опор на станции и перегоне должны быть увязаны между собой.

Пикеты на плане перегона обозначаются по ходу километров в соответствии с заданием на проект. Кривые участки пути отмечают только на линии профиля с указанием направления поворота радиуса и длины кривой, все искусственные сооружения наносят на условную прямую линию соответствующими обозначениями. Границы расположения высоких насыпей (высотой более 5 м) показывают на спрямлённом плане перегона с указанием высоты насыпей.

5.2 Расчёты к подбору опор на перегоне. Расстановка опор на перегоне

Опоры контактной сети в зависимости от назначения и характера нагрузок, воспринимаемых от проводов контактной подвески, разделяют на промежуточные, переходные, анкерные и фиксирующие.

Промежуточные опоры воспринимают нагрузки от массы проводов контактных подвесок и дополнительных нагрузок на них (гололёд, изморозь) и горизонтальные нагрузки от давления ветра на провода и от изменения направления проводов на кривых участках пути.

Переходные опоры устанавливаются в местах устройства сопряжений анкерных участков контактных подвесок и воздушных стрелок и воспринимают нагрузки, аналогичные промежуточным опорам, но от двух контактных подвесок. На переходные опоры также воздействуют усилия от изменения направления проводов при отводе их на анкеровку и на стрелочной кривой.

Анкерные опоры могут воспринимать только нагрузки от натяжения закреплённых на них проводов или нести такие же нагрузки, как промежуточные, переходные или фиксирующие опоры.

В режиме максимального ветра и минимальной температуры

Р_т = 0,92 · 60 = 55,2 даН; Р_к = 0,78 · 60 = 46,8 даН;

Р_пр = 0,61 · 60 = 36,6 даН; Р_гз = 0,72 ·60 = 43,2 даН.

в режиме гололёда с ветром

Р_т = 0,5 · 60 = 30 даН; Р_к = 0,33 ·60 = 19,8 даН;

Р_пр = 0,44 · 60 = 26,4 даН; Р_гз = 0,46 · 60 = 27,6 даН.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору контактной сети:

в режиме минимального ветра

Р_оп = с_х · · S_оп = 1,25· 3,46 = 350,3 даН

где с_х = 1,25 - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления для опоры контактной сети;

S_оп = 3,46 мІ - площадь диаметрального сечения опоры;

в режиме гололёда с ветром

Р_оп = с_х · · S_оп = 1,25· 3,46 = 60,8 даН

Горизонтальные нагрузки от изменения направления провода на кривой

Р_из = Н ·

где Н - натяжение несущего троса, контактного провода в заданном режиме.

Для несущего троса:

в режиме максимального ветра

Р_из^т = 0,9 · Н_max · = 0,9· 365· = 21,9 даН

в режиме минимальной температуры

Р_из^т = Н_max · = 390 = 26 даН

в режиме гололёда с ветром

Р_из^т = 0,85 · Н_max · = 0,85· 520· = 29,5 даН

Для контактного провода

Р_из^к = К · = 2000 · = 133,3 даН

Натяжение контактного провода для всех режимов остаётся постоянным, так как его анкеровка регулируемая.

Расчёт изгибающего момента относительно условного обреза фундамента.

Для опоры, расположенной на внешней стороне кривой, при наиболее неблагоприятном направлению ветра (к полю):

в режиме максимального ветра:

М₀ = G_п · (Г + 0,5 · d_оп) + G_кн · z_кн + (Р_т + Р_из^т) · h_Т + (Р_кп + Р_из^к) · h_к + Р_оп · = 118·(3,2 +0,5·0,44) + 60·1,8 + (55,2 + 17,9) ·8,55 + (19,8 +109,1)·6,75 + 350,3· = 3688,1 Н · м

в режиме гололёда с ветром:

М₀^г = G_п^г · (Г + 0,5 · d_оп) + G_кн^г · z_кн + (Р_нт^г + Р_из^т) · h_Т + (Р_кп + Р_из^к) · h_к + Р_оп · = 400,1·(3,2 +0,5·0,44) + 69·1,8 +(30+24,1)·8,55 + (19,8 +109,1)·6,75 + 87,6· = 3181,2 Н·м

в режиме минимальной температуры:

М₀ = G_п · (Г + 0,5 · d_оп) + G_кн · z_кн + Р_из^т · h_Т + Р_из^т · h_т + Р_из^к · h_к = 112·(3,2 +0,5·0,44) + 59·1,8 + 21,27 ·8,55 + 109,1·6,75 = 1407,5 Н · м

Привязку опор производят по входному сигналу «О», который обозначен и на плане станции и на плане перегона. При этом надо иметь в виду, что на плане станции пикет сигнала «О» показан условный (от оси пассажирского здания), а на перегоне - действительный. Далее пролётами, по возможности равными максимально допускаемой длине пролёта для соответствующего участка пути, производится расстановка всех опор как промежуточных. При этом разница в длине двух смежных пролётов не должна превышать 25% длины большего пролёта.

Все опоры располагаются с одной стороны пути, противоположной той, с которой предполагается укладка второго пути.

Опоры, располагаемые у искусственных сооружений и переездов, должны отстоять от края этого сооружения или от обочины переезда на расстоянии не менее 5 м. Те пролёты, в которых будут расположены средние анкеровки (что может быть установлено примерной намёткой расположения анкерных участков), должны быть на 10% меньше, чем величина максимально допускаемого пролёта.

В случае применения цепной подвески малой конструктивной высоты без анкеровки несущего троса на порталах моста опоры, ближайшие к мосту, устанавливают так, чтобы разница длин двух соседних пролётов не превышала 25% длины большего пролёта (при необходимости должны быть применены переходные пролёты соответствующей длины). Желательно расположить анкерный участок так, чтобы мост находился на его середине.

После размещения опор у моста производится их привязка к ранее установленным опорам и разбивка опор за мостом до конца перегона.

При этом надо учесть, что на следующей станции также должен быть воздушный промежуток, поэтому между входным сигналом и первой стрелкой следующей станции опоры должны быть расположены с учётом возможности размещения этого воздушного промежутка.

Все пролёты обозначаются в соответствующих местах цифрами, подчёркнутыми снизу одной чертой.

5.3 Обработка плана перегона

По окончании размещения всех опор как промежуточных производится разбивка перегона на анкерные участки. Длины анкерных участков следует определять с учётом конкретного расположения кривых в их пределах (желательно, чтобы кривые участки пути были расположены ближе к середине анкерных участков). Сопряжения анкерных участков должны выполняться по трёхпролётной схеме и устраиваться на прямых и на внешней стороне кривых участков пути. Устройство сопряжения анкерных участков на внутренней стороне кривых нежелательно, а на кривых радиусом менее 1200 м вообще недопустимо. Анкерные участки, примыкающие к станциям, выполняют со средними анкеровками компенсированной подвески, но со стороны станции несущий трос не компенсируется.

После окончательной намётки мест анкеровки и нанесения условных обозначений с номерами и длинами анкерных участков составляют их спецификацию по той же форме, что и для станции, и указывают места средних анкеровок.

Затем производят нумерацию всех опор (опоры изолирующих сопряжений в нумерацию перегона не включаются), обозначение мест установки поперечных электр соединений (пс), которые устанавливают по два на каждый анкерный участок на линиях переменного тока и примерно через каждые 200 м на линиях постоянного тока. Устанавливают и записывают в соответствующие графы таблицы пикеты всех опор двумя цифрами (т.е. указанием расстояний от двух соседних пикетов) и габариты опор. Установку опор на прямых участках пути следует проектировать на расстоянии 3,1 м от оси пути до переднего края опоры. При установке опор на внутренней стороне кривых участков пути радиусом не менее 1000 м это расстояние увеличивают до 3,2 м. В выемках опоры устанавливают за кюветом с габаритом.

6. Электротехнический или конструктивный вопрос

6.1 Состав бригады с указанием квалификации работников

Примерный штат района контактной сети с одной или двумя ремонтными бригадами:

Начальник района 1

Старший электромеханик 1

Электромеханик 1-2

Дежурный электромеханик (на станциях стыкования при наличии поста маршрутно-релейной централизации) 4-5

Электромонтер разряда:

7-го и 6-го 1-2

5-го 2-3

4-го 3-4

3-го 3-4

Дежурный электромонтер 4-5 разряда (в районах с постоянным круглосуточным дежурным персоналом) 4-5

Дежурный машинист автомотрисы (водитель дрезины) 4-5

Водитель автолетучки 1

Уборщица 1

Итого: 26--34 чел.

В состав районов, где кроме контактной сети на перегонах и промежуточных станциях персонал обслуживает высоковольтные линии, питающие устройства автоблокировки и СЦБ, линии ПЭ, освещения и другие низковольтные линии, расположенные в пределах района, кроме того, входит электромеханик и группа электромонтеров по их обслуживанию (3--5 чел.).

6.2 Перечень инструментов, оборудования и приспособлений

Лестница приставная 7-9 м (при работе на железобетонной опоре), шт. 1

Полиспаст на 5 кН (500 кгс), шт. 1

Щуп толщиной 0,05 мм, шт. 1

Набор инструмента электромонтера, компл. 1

Полотно наждачное, лист или щетка металлическая, гит 1

Штанга заземляющая, шт. по числу, указанному в наряде

Штанги измерительные, шт. по числу, указанному в наряде

Печатки диэлектрические, пар 2

Пояс предохранительный, шт. 2

Диэлектрические боты, пар 2

Лазы (когти), пар 2

Каска защитная, шт. 3

Жилет сигнальный, шт. 3

Сигнальные принадлежности, компл. 1

Аптечка, компл. 1

6.3 Нормы времени. Содержание работы и порядок её выполнения

Проверка наличия и измерения степени загнивания основания деревянной опоры

I. Условия выполнения работ

Работа выполняется:

1. Без снятия напряжения; вдали от частей, находящихся под напряжением; без подъема на высоту.

2. По распоряжению, с уведомлением энергодиспетчера о времени, месте и характере работ.

II. Норма времени, чел.-ч.

Таблица 1. Норма времени, чел.-ч.

№	Место проверки (измерения), вид работы	Ед. изм.	Норма времени
1	Проверка простукиванием подземной части опоры с откопкой на глубину 0,3 -- 0,4 м	1 стойка	0,347
2	Проверка простукиванием основания стойки в зоне крепления бандажей к приставке	1 стойка	0,056
3	Измерение глубины загнивания	1 сечение	0,06
4	Нанесение краской на паспортной табличке года проверки опоры или надписи "Не влезай, опасно"	1 знак	0,054

III. Подготовительные работы

1. Получить распоряжение на производство работ и инструктаж от лица, выдавшего его.

2. Уведомить энергодиспетчера о месте, времени и характере работ.

3. Прибыть к месту начала работ.

IV. Схема последовательного технологического процесса

1. Откопать деревянную стойку на глубину 0,3 -- 0,4 м и очистить ее поверхность от земли.

2. Осмотреть поверхность в подземной и надземных частях стойки (1,5 -- 2 м от земли) и выявить поверхностные круговые или локальные места загнивания, наметить зоны измерений. У стоек с приставками, кроме того, осмотреть поверхность надземной части стойки в зоне креплений бандажей к приставке. Особое внимание обратить на наиболее опасные места выхода из земли.

3. Определить наличие внутреннего загнивания по звуку, ударяя молотком но поверхности (при наличии загнивания звук будет "глухим" или дребезжащим, а при отсутствии -- звук получается "чистым").

4. Измерить рулеткой окружность стойки в месте измерения.

5. Вдавить иглу прибора ПД-1 и по отклонению стрелки определить качество древесины (прибор отградуирован пропорционально усилию проталкивания иглы в дерево). Произвести измерения в трех точках по окружности стойки, вычислить средний диаметр здоровой части древесины. При отсутствии прибора ПД-1 глубину внешнего кругового или локального загнивания определить с помощью щупа длиной 100 -- 110 мм с делениями через каждые 5 мм.

6. Результаты проверки и измерений занести в блокнот с указанием номера опоры.

7. Засыпать стойку грунтом с послойной трамбовкой.

8. Сравнить полученные результаты измерений с допустимыми (диаметр здоровой части древесины должен составлять не.менее 75 % от расчетного в опасном сечении).

9. На отбракованные опоры нанести краской трафарет "Не влезай, опасно", а у опор, признанных годными к эксплуатации нанести на паспортной табличке опоры год проверки.

10. Перейти к следующей опоре.

V. Окончание работ

1. Дать уведомление энергодиспетчеру об окончании и объеме выполненных работ.

2. Возвратиться на производственную базу ЭЧС.

3. Результаты измерений перенести в Паспорт BJI и ее опор (форма ЭУ-3).

6.4 Требования безопасности и мероприятия по безопасности движения поездов при выполнении работ

В каждой работающей на контактной сети группе должен иметься руководитель, отвечающий за безопасность работающих под его руководством лиц и за безопасность движения поездов по месту производства работ.

Руководитель работы должен иметь при себе схему секционирования контактной сети.

Каждый раз перед окончанием работы руководитель работ должен привести контактную сеть в состояние, обеспечивающее безопасность следования поездов по месту работ с установленной графиком движения скоростью и безопасность посторонних лиц и обслуживающего персонала.

Работники, производящие работы на контактной сети, обязаны беспрекословно выполнять все распоряжения руководителя работ и приступать к работе на сети не раньше, чем руководитель работ даст на это своё разрешение.

Все работы на высоте могут производиться только в присутствии поблизости от места работ (не далее одного мачтового пролёта) второго работника. Работы на высоте без предохранительных поясов воспрещаются.

Во время работы работающие должны закрепляться карабином или цепью предохранительного пояса за опоры или за окончательно закреплённые тросы и провода.

При передвижении по вспомогательным, фиксирующим или несущим тросам обязательно закрепление цепью предохранительного пояса к одному из тросов. При работе вблизи проводов или деталей контактной сети, находящихся под напряжением, работники должны находиться от них на расстоянии не менее 2 м.

Руководитель работ должен постоянно при этом следить, чтобы работники его группы не могли случайно прикоснуться верёвкой, проволокой, тросом и другими предметами к проводам и деталям контактной сети, находящимся под напряжением.

С разрешения в каждом отдельном случае начальника дистанции контактной сети или его заместителя (мастера дистанции) в светлое время суток допускается производство работ на расстояние меньше 2 м, но не менее 0,8 м от частей, находящихся под напряжением.

При работе вблизи частей, находящихся под напряжением, каждая работающая группа должна иметь заземляющую штангу, причём башмак её должен быть присоединён к рельсу.

Для производства работ без снятия напряжения с сети на деревянных опорах, не имеющих специальных заземлений, при наличии оттяжки необходимо до начала работ проверить исправность изоляторов. Для этого крюком заземляющей штанги, с присоединённым к рельсу заземляющим проводом, прикасаются поочерёдно к арматуре, связанной с изоляторами (консоль, кронштейны, крепительные уголки и т. п.). После этого штанга завешивается на тот элемент арматуры, где будет производиться работа, и оставляется на месте работ. При этом штанга может быть заменена медным заземляющим проводом, сечением не менее 50 мм2 со специальными зажимами на концах.

При производстве работ, не препятствующих проходу поездов, провода, натяжные приспособления, верёвки, проволока и т. п. не должны выступать за пределы габарита приближения строений к пути.

При производстве на путях работ, препятствующих проходу поездов, место работ должно быть ограждено сигналами в соответствии с требованиями ПТЭ и Инструкции по сигнализации.

При производстве на путях работ, не препятствующих движению поездов, руководитель работ лично и через особо выделенных специалистов обязан следить за поездами, подходящими к месту работ с обеих сторон.

При приближении поезда руководитель работ заблаговременно даёт распоряжение всем работающим об уходе с пути на ближайшую обочину земляного полотна, не ближе 2 м от рельса на перегоне, или на соседнее междупутье -- на станции.

Если условия работы не обеспечивают достаточной видимости и надёжной связи сигналистов с работающей группой людей, руководителем работ должны быть выставлены дополнительно промежуточные сигналисты. В особо трудных условиях, например, при работе с лейтера на больших мостах, в тоннелях и скальных выемках большой протяжённости, сигналисты выставляются на такие расстояния от места работ, чтобы с момента предупреждения о подходе поезда обеспечивалось достаточное время для работающей группы монтёров прекратить работу и выйти с лейтером и другими приспособлениями на безопасное место. В случае надобности между удалёнными сигналистами и работающей группой устанавливается телефонная связь при помощи переносных телефонов.

Работа на проводах высокого или низкого напряжения, пересекающих контактную сеть или проходящих на расстоянии менее 4 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением, допускается только с разрешения электродиспетчера при условии снятия напряжения с контактной сети и её заземления. Работа может производиться только под наблюдением специально выделенного работника контактной сети.

...