Уважаемый студент!
Данная работа НЕ является выполненной, но Вы ее можете заказать у нас и получить качественное решение в кратчайший срок.
Чтобы узнать стоимость исполнения контрольной просто напишите нам через форму обратной связи, либо свяжитесь по почте: otli4nik24@mail.ru, мы Вам ответим в самое ближайшее время.

По всем возникшим вопросам Вы можете обратиться к нашему online консультанту.



ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

 

 


Методические указания

к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине

«Контактные сети и линии электропередачи»


ВВЕДЕНИЕ

Для закрепления теоретического материала, на заключительном этапе, в рамках изучения дисциплины «Контактные сети и ЛЭП» выполняется курсовой проект по проектированию её основных узлов и элементов станции и перегона магистрального участка железной дороги. В ходе проектирования очень важно самостоятельно изучить те разделы курса, которые не были даны в процессе изучения теоретического курса. Для этой цели можно воспользоваться рекомендуемой литературой. Это позволит выявить творческие способности каждого студента, которые так необходимы при решении вопросов в будущей деятельности молодого специалиста.

Выбор параметров контактной сети имеет свои специфические особенности из-за того, что она не имеет резерва, а токосъем должен производиться в любых атмосферных условиях. Задания на разработку специального вопроса проекта выдаются студенту индивидуально. В пе­речень входят вопросы, которые не в полной мере решены в настоящее время. Это касается, прежде всего, защиты железобетонных опор и фундаментов от электрокоррозии и их диагностики; измерение износа контактного провода; защита контактной сети по тепловому режиму и другие вопросы, касающиеся повышения её надежности.

 

1. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Для проектирования задан двухпутный участок магистральной железной дороги, состоящей из станции и примыкающего к ней справа перегона. Расчетно-пояснительная записка должна содержать задание на проектирование, расчетную часть с приложенными рисунками, графиками и таблицами. Планы контактной сети станции и перегона выполняются на отдельных листах.

В соответствии с заданием необходимо:

1.Определить расчетные нагрузки на провода контактной подвески - 5%.

2.Рассчитать допустимые длины пролетов на прямом участке перегона, на кривом участке перегона, на главном пути станции, на насыпи, на боковых путях станции - 10 %.

3.Составить схему питания и секционирования - 5 %.

4.Составить план контактной сети станции - 15 %.

5.Составить план контактной сети перегона - 10 %,

6.Произвести механический расчёт анкерного участка полукомпенсированной подвески на главном пути станции - 15 %,

7.Произвести выбор прохода контактной подвески в искусственных сооружениях на станции и перегоне - 5 %.

8.Произвести расчёт и выбор опор контактной сети - 10%.

9.Произвести выбор поддерживающих конструкций (жестких поперечин, консолей, фиксаторов) - 10 %.

10.Выполнить специальный вопрос по заданию преподавателя - 15 %.

11.Оформить пояснительную записку и чертежи - 5 %.

Для оформления проекта необходимо соблюдать требования, изложенные в [1], согласно которому пояснительная записка составляется следующим образом: титульный лист, реферат, задание на проектирование, содержание (оглавление), введение, основная часть проекта, выводы, список использованных источников, приложения.

 

2. ЗАДАНИЯ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.1.Тип цепной подвески и метеорологические условия выбираются по двум последним цифрам шифра из табл.2.1 и 2.2.

Таблица 2.2  Характеристики контактных подвесок

Вариант (по последней цифре шифра)

Вариант (по предпоследней цифре шифра)

2,4,6,8,0

1,3,5,7,9

Система тягового тока

Цепная подвеска на главных путях станции и перегона

Система тягового тока

Цепная подвеска на главных путях станции и перегона

1

постоянный

М120+МФ100

переменный

ПБСМ70+МФ100

2

постоянный

ПБСМ95+МФ100

переменный

ПБСМ95+МФ100

3

постоянный

М95+2МФ100

переменный

М95+МФ100

4

постоянный

М120+2МФ100

переменный

ПБСА50/70+НлФ 100

5

постоянный

М120+2НлФ100

переменный

ПБСМ70+МФ100

6

постоянный

М120+2НлФ120

переменный

М95+МФО100

7

постоянный

М120+МФ150

переменный

ПБСА50/70+МФ100

8

постоянный

М120+2БрФ120

переменный

М95+МФ100

9

постоянный

М95+МФ100

переменный

ПБСМ95+МФ100

0

постоянный

М120+2МФ120

переменный

ПБСМ70+НлФ100


Таблица 2.2 Метеорологические условия

Условие (при повторяемости 1 раз в 10 лет)

Вариант (по предпоследней цифре шифра)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Температурный район климатический район табл.11.8.1 [4]

2

1

2

1

2

3

1

2

1

2

Толщина стенки гололеда района табл.11.8.3 [4]

2

2

4

3

3

4

2

2

4

3

Ветровой район

табл.11.8.2 [4]

2

2

2

3

1

4

1

1

2

2

 

2.2.На главном пути станции для расчета задается - цепная одинарная полукомпенсированная подвеска с рессорным тросом. На остальных путях станции - полукомпенсированная подвеска ПБСМ70+МФ85 со специальными струнами.

2.3.На главном пути перегона подвеска - компенсированная с рессорным тросом.

2.4.Гололёд имеет цилиндрическую форму с плотностью jг=900кг/м3.

2.5.Температура образования гололёда, tгл=-5 °С.

2.6.Температура при ветре наибольшей интенсивности, tвнаиб=+5 °С.

2.7.Проектируемая станция располагается в защищенной, а перегон - в незащищенной от ветра зоне.

2.8.Схемы станций заданы в 20 вариантах и выбираются по двум последним цифрам варианта (Приложение П1).

2.9.Стрелки, примыкающие к главному пути, марки 1/11, а остальные – марки 1/9.

2.10.Перегон задан в виде пикетажа основных объектов и выбирается по предпоследней цифре варианта (Приложение П2).

2.11.В исходных данных приводятся значения поправочных коэффициентов: на гололёд kг для станции, перегона и насыпи; на ветер kв для тех же мест; аэродинамический коэффициент Сх.

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНЫХ НАГРУЗОК НА ПРОВОДА КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Нагрузки определяются с учётом защищенности от ветра и насыпи для следующих режимов: при наименьшей температуре; при ветре наибольшей интенсивности; при гололёде с ветром.

3.1.Нагрузка от силы тяжести одного метра контактной подвески

g = gн +n(gк+ gс ), даН/м (3.1)

где    gн, gк, gc, – соответственно нагрузка от силы тяжести НТ, КП, зажимов и струн, даН/м; gc=0,1 даН/м – при одном контактном проводе;

n – число контактных проводов.

Нагрузку от силы тяжести проводов можно взять из табл. 1.5 [2] или определить по формуле

g =0,981·p·S·k, даН/м (3.2)

где    ρ плотность материала провода, даН/м 3;

S – площадь поперечного сечения провода, м 2;

k=1– для цельных проводов, k=1,025 – для многопроволочных.

Для комбинированных проводов (АС, ПБСМ) нагрузка от силы тяжести

g =0,981·K·(p1· S1+p2· S2), даН/м (3.3)

где        S1S2, ρ1, ρ2 – соответственно площади поперечного сечения и плотности проводов 1 и 2.

3.2.Нагрузка от силы тяжести гололёда на один метр длины провода

gгл =0,981·jгл·π·в·(d), даН/м

где    jгл =900 даН/м3 и тогда получим:

gгл =0,0027·в·(d), даН/м (3.4)

Расчетное значение толщины стенки гололёда в = вн·k1·k2·вн - нормативная величина стенки гололёда. Берётся из табл. 11.8.3 [4]. Коэффициенты k1 и k2 определяются по методике, приведенной на стр. 28 [3].

dдиаметр провода, мм.

Для контактного провода        d=0,5(A+H), а вК=0,5в.

Суммарная сила тяжести одного метра контактной подвески с гололёдом определится

gгл = g0 + gгнт +n· gгкп  ,                                       (3.5)

где    g0нагрузка от силы тяжести подвески без гололеда, даН/м;

gгнтgгкп – соответственно нагрузка от силы тяжести гололёда на несущем тросе и гололёда на контактном проводе.

3.3.Ветровая нагрузка на провод без гололеда

Pв=0,615·Vр2·Сх2·d·10-4, даН/м (3.6)

где    Vp – расчетная скорость ветра, м/с;

Cx – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления с. 30[3],;

d –диаметр провода, м. Для контактного провода вертикальный размер сечения Н, мм.

3.4.Ветровая нагрузка на провод в режиме гололёда

Pвгл=0,615·Vгл2·Сх2·(d+2в)·10-4, даН/м (3.7)

где    Vp и Vгл –- принимаются по табл.11.8.2[4] и с.29 - 32 [3] .


3.5.Результирующая нагрузка на отдельный провод:

в режиме наименьших температур

qtнаим=g0;                                                             (3.8)

в режим ветра наибольшей интенсивности

qв=√ (g 2 + Pν2);                                                  (3.9)

в режиме гололеда с ветром

qвгл=√ ((g+ gгл) 2 +Pгл2);                                       (3.10)

3.6.Результирующая нагрузка на несущий трос цепной подвески определяется без учёта ветровой нагрузки на контактные провода, так как её основная часть воспринимается фиксаторами:

в режим ветра наибольшей интенсивности

q=√ (g 2 + Pвн2);                                                 (3.11)

в режиме гололеда с ветром

q=√ ((g+ gгл) 2 +Pглн2);                                       (3.12)


в режиме наименьших температур

qtнаим=g0;                                                             (3.13)



4. РАСЧЕТ НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОДОВ

Допустимое натяжение несущего троса или провода определяется по формуле

HДП= a·σвр ·s/Kj,                                                      (4.1)

где    а = 0,95…1, коэффициент, учитывающий разброс механических характеристик отдельных проволок в проводе;

σвр – временное сопротивление разрыву материала провода, Па табл.1.5 [2];

Kj –- коэффициент запаса прочности  §1.6. [3]

Принимаемые в расчетах наибольшие и номинальные натяжения проводов приведены в табл.1.8 [2]. Натяжение несущего троса () при беспровесном положении контактного провода предварительно принимается:

- для медных проводов – (0,75…0,8)·ТДП;

- для ПБСМ – (0,8…0,85)·ТДП.

Натяжение несущего троса при ветре наибольшей интенсивности ТВ =0,7·ТДП при медном и ТВ =0,75·ТДП при ПБСМ.

Действительные значения Т0 и ТВ определяются при механическом расчете контактной подвески.


5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ДЛИН ПРОЛЕТОВ


Наибольшие длины пролётов устанавливают в режиме ветра наибольшей интенсивности. При этом ветровые отклонения контактного провода на прямых участках пути не должны превышать 0,5м, а на кривых – 0,45м. Наибольшее расстояние между опорами, для обеспечения надежного токосъёма принимается равным не более 70 м.

Для прямых участков пути

, м (5.1)

для кривых участков пути

, м (5.2)

где К – суммарное натяжение контактных проводов, даН;

Рк – ветровая нагрузка на контактный провод, даН/м;

Рэ – эквивалентная нагрузка, передающаяся с несущего троса на контактный провод, даН/м;

R – радиус кривой пути, м;

вкдоп – наибольшее допустимое ветровое отклонение контактного провода, м;

jк – прогиб опоры под действием ветра на уровне крепления контактного провода, м. Определяется по с. 67 [2].

Формула для определения удельной эквивалентной нагрузки имеет вид

, даН/м (5.3)

где    Рн – ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

Тв – натяжение несущего троса в режиме ветра наибольшей интенсивности, даН;

l – длина пролета, м;

l – длина гирлянды подвесных изоляторов и крепительных деталей для несущего троса, м. с. 67 [2];

qв – результирующая нагрузка на несущий трос в режиме ветра наибольшей интенсивности, даН/м;

gк – нагрузка от силы тяжести контактного провода, даН/м;

jн – прогиб опоры под действием ветра на уровне крепления несущего троса, м. Определяется по с. 67[2];

lср – средняя длина струн в средней части пролета, м. Определяется по формуле

, м (5.4)

где h0 – конструктивная высота цепной подвески, м [2] с. 67.

На станции, где подвески разных путей расположены на жестких поперечинах, следует брать меньшую длину пролета. Определение длин пролета производится сначала по формулам 5.1 и 5.2 при Рэ=0 (простая подвеска), а затем. получив это значение длины пролета, определяют Рэ по формуле (5.3) и снова lmax с учетом Рэ. Если длина пролета отличается от первоначальной не более, чем на 5м, то ее принимают за окончательный результат, если более, то расчеты необходимо продолжить. Наибольшие длины пролетов для различных условий трассы, ветровых районов и контактных подвесок приведены  табл.2.7 [2]


6. РАЗРАБОТКА СХЕМ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ

контактной сети СТАНЦИИ

Схемы питания и секционирования контактной сети должны обеспечивать: наименьшие потери напряжения и энергии в сети при нормальном режиме работы электрифицированного участка; наименьшие нарушения графика движения поездов при выходе из работы какой-либо секции контактной сети. На отечественных магистральных железных дорогах предусматривается только двустороннее питание фидерных зон. При одностороннем питании небольших по длине участков проектируются шунтирующие линии.

При составлении схем секционирования предусматривают продольное и поперечное секционирование и секционирование с обязательным заземлением отключенной секции. Продольное секционирование предусматривает разделение контактной сети станций и перегонов у каждой тяговой подстанции и поста секционирования. Если на станции расположена тяговая подстанция, то все станционные пути питаются от од­ного фидера, который является резервным для питания любого из перегонов. Деповские пути также питаются от отдельного фидера. Продольное секционирование осуществляется изолирующими сопряжениями на участках постоянного тока и изолирующими сопряжениями с нейтральной вставкой – переменного тока.

В схеме секционирования контактной сети должно быть использовано как можно меньше секционных изоляторов и разъединителей. На станциях в отдельные секции выделяются электрифицированные парки и горловины.

При поперечном секционировании предусматривается разделение контактных подвесок главных путей и перегонов. Если к главному пути примыкает более трех путей, то их выделяют в отдельную секцию. В гололёдных районах, кроме первого, контактная подвеска по каждому главному пути должна иметь одинаковое сечение для составления схем и равномерного нагрева проводов при плавке гололёда.

Секционирование с обязательным заземлением отключаемой секции осуществляют для погрузочно-разгрузочных путей; в местах снабжения пассажирских поездов водой и налива ёмкостей через верх; осмотра оборудования и отстоя электроподвижного состава; электродепо и пунктов экипировки. Заземление отключенной секции осуществляется специальным секционным разъединителем с заземляющим ножом и ручным приводом. На участках переменного тока при дистанционном управлении предусматривается два разъединителя, один из которых включается на землю. Приводы этих разъединителей сблоки­рованы так, что одновременное их включение невозможно. Поперечное секционирование осуществляется секционными изоляторами. Электри­ческое соединение секцией производят секционными разъединителями.

На питающих фидерах постоянного тока, если его длина более 150 м и менее 750 м, предусматривается включение линейного разъединителя с ручным приводом. При длине более 750 м разъединитель обору­дуют моторным приводом.

Питающие линии переменного тока во всех случаях присоединяют к контактной сети линейными разъединителями с двигательным приводом.

На схемах питания и секционирования указывается нормальное поло­жение разъединителей. Продольные разъединители обозначают первыми буквами русского алфавита: А, Б, В, Г и т.д.; поперечные - буквой П; разъединители питающих линий - буквой Ф; разъединители о заземляю­щим контактом - буквой 3; прочие разъединители - буквой Р; деповские разъединители - буквой Д. К каждой из указанных букв в случае необходимости добавляют цифровой индекс, соответствующий номерам путей, направлений, фидеров. Разъединителям питающим четные пути, присваивается четный индекс, для разъединителей нечётных путей – нечетный индекс.


  1. СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА КОНТАКТНОЙ СЕТИ СТАНЦИИ

План контактной сети станции составляется на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1000. Ось главного пути изображают прямой линией, на ко­торую наносят ось пассажирского здания и через каждые 100 м обозначают станционные пикеты. В общем случае план контактной сети станции обычно разрабатывают в следующей последовательности: размещение опор в горловинах станции и у пешеходного моста; разбивка анкерных участков с.317[2]; расстановка зигзагов; трассировка питающих и отсасывающих фидеров; выбор опор, типовых поддерживающих и фиксирующих устройств; обработка плана контактной сети и составление спецификаций.

Расстояние до искусственных сооружений и центров стрелочных пе­реводов даны от оси пассажирского здания. Места наилучшего располо­жения фиксирующих устройств показаны на рис.7.1. Сплошными линиями указывают электрифицируемые пути, а неэлектрифицируемые и проекти­руемые пути - штриховыми.

Вначале необходимо на линии главного пути отметить точку центра перевода и от неё под углом 1/11 провести тонкую линию. Затем параллельно главному пути на расстоянии междупутья провести линии остальных путей.

Установку опор необходимо начинать с горловин станции. Для этой цели намечаются места фиксации пересекающихся контактных проводов на воздушных стрелках. На с. 319 [2] приведены расстояния от центра переводов до наилучшего расположения фиксирующих устройств. При этом по возможности в этих местах лучше располагать опоры с жесткими поперечинами или с консолями. Это даст возможность в дальнейшем выполнять зигзаги контактных проводов от осей сходящихся путей величиной 330-400 мм, что является необходимым условием надежного взаимодействия токоприёмника и контактных проводов. В точках 1 и 2 рис.7.1 можно устанавливать фиксирующие опоры, а воздушные стрелки в точках 3 и 4 можно выполнить нефиксированными (рис.7.2). При этом необходимо, чтобы провода не претерпевали излома. Провода контактной подвески главных путей идут на изолирующие сопряжения. Переходная опора сопряжения должна быть не ближе 5 м от входного сигнала в сторону станции, а воздушный промежуток должен быть размещен между входным сигналом и первой стрелкой, в противном случае сигнал можно перенести за пределы промежутка. Длину переходных пролётов уменьшают на 25 % по отношению наибольшему допустимому. От горловины станции до пешеходного мостика и пролёта средней анкеровки длины пролётов выполняются наибольшими. Пролёт средней анкеровки уменьшается на 10% от смежной наименьшей.


Рис. 7.1. Фиксация воздушных стрелок

а – пикеты устройств стрелочных переводов; б – пикеты мест фиксации контактных проводов на воздушных стрелках.



Рис. 7.2. Нефиксированные воздушные стрелки



В зоне пешеходного мостика контактную подвеску, как правило, пропускают под ним без дополнительных изоляционных узлов. Разница в длине двух соседних пролётов при полукомпенсированных подвесках не должна превышать 25 % длины большего пролёта, Средние анкеровки размещают таким образом, чтобы обеспечивалась одинаковая компенсация обеих половин анкерного участка. При длине анкерного участка менее 800 м применяется односторонняя компенсация без средней анкеровки. На главном пути, если длина анкерного участка более 1600 м, предусматривается эластичное сопряжение, т.е. два анкерных участка. Съезды выделяют в отдельные анкерные участки. Необходимо иметь ввиду, что из всех  возможных вариантов выбирается тот, при котором будет установлено наименьшее количество несущих и фиксирующих опор.

Анкерная опора, расположенная со стороны перегона, должна располагаться не далее 300 м от центра перевода первой стрелки. При параллельном расположении от трёх до семи путей следует применять жесткие поперечины. Опоры в пределах разгрузочных платформ и складских помещений следует располагать по их краям. При невозможности выполнения такого варианта опоры и стойки жестких поперечин могут быть установлены в междупутьях, если их ширина будет 6 м у главных путей и 5,4 м между другими путями станции.

Питающие и отсасывающие фидеры тяговых подстанций подвешиваются на опорах контактной сети и в исключительных случаях на самостоятельных опорах или кабельными. Фидеры подвешиваются на станционных консолях с внешней стороны опор. Расстояние от проводов контактной подвески до фидера не должно быть менее 2 м. Необходимо также выполнить трассировку линий ДПР при переменном токе или BЛ 10 кВ при постоянном токе. При этом следует иметь ввиду, что они должны быть расположены на других опорах контактной сети, например, с другой стороны станции. Переходы воздушных линий через контактные сети путей осуществляют подставками к железобетонным опорам или устанавливают металлические опоры увеличенной высоты. На дополнительных опорах высотой 15 м может быть подвешено не более четырёх различных линий, по две на противоположных сторонах опор.

Обработка плана контактной сети станции производится в соответствии с принятой схемой секционирования. Указываются места установки секционных изоляторов, секционных разъединителей, продольных и поперечных электрических соединителей. Разрядники необходимо устанавливать согласно рекомендаций, приведенных на с.138 [4]. Номера опор нумеруются в направлении по ходу счёта километров, начиная с первой анкерной опоры изолирующего сопряжения в начале станции. Допускается проставление типов опор и поддерживающих конструкций на плане против каждой опоры в таблице спецификаций или на вертикальных линиях после габарита и пикетажа опор. Составление плана контактной сети станции заканчивается составлением таблиц спецификаций: анкерных участков, опор, жестких поперечин, консолей и фиксаторов. Указывается при этом марка, тип и количество соответствующих устройств.



8. СОСТАВЛЕНИЕ ПЛАНА КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕГОНА

План контактной сети перегона выполняют в масштабе 1:2000 и в следующей последовательности: разбивка опор; разбивка анкерных участков и зигзагов; трассировка усиливающих и других проводов; выбор типов опор и поддерживающих конструкций; обработка плана контактной сети и составление спецификаций.

Ось пути изображают прямой линией, на которой наносят условные обозначения искусственных сооружений, переезда, моста и железобетонной трубы. Ниже этих прямых размещают спрямленный план линии, на котором показывают кривые, их длины и радиусы. Через каждые 100 м вертикальными линиями размечают пикеты, нумерация которых соответствует общему счёту километров. Снизу и сверху пути оставляются места для размещения таблиц, в которых указываются все необходимые данные после обработки плана перегона.

План перегона начинается с входного сигнала станции, до которого устраивается 3-ёх пролетное изолирующее сопряжение анкерных участков. Опоры устанавливают со стороны, противоположной предполагаемой укладке второго главного пути. Расстановку опор проводят до насыпи моста. После этого решается вопрос способа прохода цепной подвески через мост. Искусственные сооружения, переезды, железобетонные трубы, пересечения линий переносят на условные прямые линии.

В таблице, при составлении плана, вдоль всего перегона приводят все необходимые данные: пикетаж искусственных сооружений, габариты и типы опор, тип консолей и фиксаторов. На двухпутном участке опоры располагают в створе по обеим путям. Разбивку опор производят пролётами, полученными при расчете и возможно наибольшими. Примерно намечают места расположения всех анкеровок и пролета средней анкеровки. Мост с ездой понизу обычно выделяется в отдельную секцию, поэтому устраивают изолированные сопряжения анкерных участков.

Расстановку зигзагов начинают с кривых участков пути, после чего зигзаги расставляются на прямых участках. Односторонние зигзаги не допускаются, необходимо установить один нулевой зигзаг. Усиливающие провода подвешиваются на кронштейнах с полевой стороны опор. Если это сделать невозможно из-за прохода ДПР или ВЛ-10 кВ, то усиливающий провод подвешивается на консоли вблизи несущего троса. На переходных опорах сопряжений (изолирующих и эластичных) предусматривается установка двух консолей и двух фиксаторов.

На план контактной сети перегона наносятся секционные разъединители, разрядники, поперечные и продольные электрические соединители. В середине каждого пролёта указывается его длина. Присваивают номера анкерным участкам.

В заключение плана контактной сети перегона составляется таблица спецификаций, куда включаются: анкерные участки, опоры, консоли и фиксаторы. Указывается тип проводов и их длина, а также типы и количество опор, консолей и фиксаторов.


9. механический РАСЧЕТ АНКЕРНОГО УЧАСТКА ПОЛУКОМПЕНСИРОВАННОЙ ЦЕПНОЙ ПОДВЕСКИ

Расчет выполняется для анкерного участка на главном пути станции. В объем расчета входят: построение монтажных кривых для нагруженного и ненагруженного несущего троса, а также определение натяжений несущего троса при гололёде с ветром и ветре наибольшей интенсивности, определение стрел провеса контактного провода и несущего троса.

Расчёт производится в следующей последовательности § 6.3   [2]:

9.1. Определение эквивалентного пролёта

, м (9.1)

li – длина i-го пролёта;

9.2. Установление исходного режима, при котором будет наибольшее натяжение несущего троса. Для этой цепи необходимо определить критический пролёт по формуле

, м (9.1)

где Zнаиб –  наибольшее приведенное натяжение, даН;

Wгл, Wt наим – соответственно приведенные нагрузки на подвеску при гололеде и наименьшей температуре, даН/м;

αн коэффициент линейного расширения материала несущего троса, 1/ºC.

Приведенные величины Zx и, Wх определяются из следующих выражений (для режима Х)

Zx= Тx xK, даН, (9.3)

, даН/м (9.4)

где qx, g0 – соответственно результирующая и нагрузка от силы тяжести на несущий трос в режиме x, даН/м;

К – суммарное натяжение контактных проводов, даН;

Т0 – натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода, даН;

φx – конструктивный коэффициент цепной подвески, определяемый по формуле

,                  (9.5)

где C – расстояние от опоры до первой нерессорной струны. Определяется следующим образом. Если, например, lэкв=60 м и расстояние между струнами подвески равно 10 м, то C=10 м. При lэкв=62 м, С=11 м.

Если в результате расчёта получилось lэкв>lкр, то исходным будет режим гололёда с ветром, т.е. наибольшее натяжение несущего троса Тнаиб возникает в этом режиме. Если lэкв<lкр – исходный ­режим при наименьшей температуре. Проверку правильности выбора исход­ного режима необходимо провести при сравнении qгл с qкр [2] , c.146.

9.3. Определение температуры беспровесного состояния контактного провода t0. В расчётах принимают

(9.6)

где t' – коррекция на отжатие контактного провода токоприемником в середине пролёта. При одном контактном проводе t' =10-5ºC, при двух проводах t' =5-10ºC, t'=0 – для полукомпенсированной подвески с рессорным тросом.

9.4. Определение натяжения несущего троса при беспровесном положении контактного провода. Натяжение T0 в этом случае может быть определено по уравнению состояния свободно подвешенного провода, записанное относительно t0.

.              (9.7)

где ; (9.8)

z1= ТнаибK.

В этом выражении величины с индексом "1" относятся к режиму наибольшего натяжения несущего троса, а с индексом "0" – к режиму беспровесного состояния контактного провода. Решение уравнения начинается с задания величины Т0 , приведенного в разделе 4. Далее пользуясь линейной интерполяцией, определяют это натяжение, соответствующее ранее выбранной температуре t0.

9.5. Натяжение разгруженного Трх (без контактного провода) несущего троса определяется по уравнению состояния цепной подвески и удобно рассчитывать так

,             (9.9)

где    gнт – нагрузка от силы тяжести несущего троса, даН/м.

Для составления монтажной таблицы задаются несколькими значениями Tрх, а затем строят зависимость Tрх=f(tx). Вид этой кривой показан на рис.9.1

9.6. Стрелы провеса разгруженного несущего троса Fрх в различных пролётах анкерного участка

,м                                                    (9.10)

По результатам расчётов для всех i -ых пролётов строятся зависимости  Fрх =f(tx) рис. 9.1.

9.7. Натяжение нагруженного несущего троса в зависимости от тем­пературы

,           (9.11)

Для составления монтажной таблицы задаются несколькими значениями Тх,а затем строят зависимость Тх=f(tx). Вид этой кривой показан на рис.9.1

Кроме этого рассчитываются натяжения несущего троса при режимах гололеда с ветром Тгл и при ветре наибольшей интенсивности Тв. Для этой цели по формулам (9.10) величины с индексом x относят к соответствующему режиму. Полученные значения наносятся на рис.9.1.



Рис.9.1. Зависимости натяжения разгруженного несущего троса (Трх) - нагруженного (ТХ); стрелы провеса разгруженного несущего троса (Fрх) - нагруженного (FХ); стрелы провеса контактного провода f от температуры.


9.8. Стрелы провеса несущего троса FХ в пролетах

, м.                                           (9.12)

Значения WХ и ZХ определяется по формулам (9.3) и (9.4).

9.9.Стрелы провеса контактного провода в пролетах анкерного участка

fкх= φх(Fx -F0), м.                                           (9.13)

Полученные зависимости имеют вид, показанный на рис.9.1.



10. ВЫБОР СПОСОБА ПРОХОДА КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ В ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЯХ

10.1. На станции под пешеходным мостиком проход контактной подвески может быть осуществлен тремя способами:

– использование искусственного сооружения в качестве опоры с.299 [2];

– пропуск подвески без крепления к искусственному сооружению;

– в несущий трос включается изолированная вставка, которая крепится к искусственному сооружению.

При выполнении курсового или дипломного проекта следует применить один из этих способов. Без крепления подвески к искусственному сооружению необходимо выполнить следующее условие

h>hKmin + fKmax+ lmin+ Fmax - ytmin = φх(Fx -F0),                        (10.1)

где h – расстояние от уровня головок рельсов до нижнего края искусственного сооружения;

hк min – наименьшая допустимая высота контактных проводов над уровнем головок рельсов;

fк max – наибольшая стрела провеса контактных проводов при Fк max ;

lmin – минимальное расстояние между несущим тросом и контактным проводом в середине пролёта; Fmax наибольшая стрела провеса несущего троса;

Fmin наименьшая стрела провеса несущего троса;

ytmin – подъем несущего троса при низшей температуре на расстоянии X от сере­дины пролета.

10.2. На перегоне контактная подвеска на мостах с ездой понизу может быть осуществлена по рис.10.1,а для полукомпенсированной подвески при минимальной высоте специальной конструкции

hmin ={hmin + fKmax+ lmin+ Fmax +ha}-h;                    (10.2)

Для компенсированной подвески (рис.10.1,б)

hmin ={hКmin + fKmax+ lmin+ Fmax +0,3}-h;                         (10.3)

где    hи длина изоляторного звена или гирлянды.

На мосту с ездой понизу при пропуске контактного провода под ветровыми связями длина пролета должна быть не более 25 м. При выполнении данного раздела полезно изучить материал § 9.4 [2].


Рис 10.1. Схема установки на мостах с ездой понизу П-образной конструкции (а) и поворотной консоли (б)


11. РАСЧЕТ И ПОДБОР ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Расчёт производится в следующей последовательности:

11.1. Составляется схема нагружения опоры (рис.11.1).

11.2. Рассчитываются нагрузки от внешних воздействий в режимах: ветер наибольшей интенсивности; гололёд с ветром.

11.3. Определяется суммарный расчетный момент и по его значению подбирается тип опоры.

Величины нагрузок при различных режимах сводятся в табл.11.1.


Рис 11.1. Расчетная схема для расчета и выбора опор


Таблица 11.1     Значение линейных нагрузок

п/п

Виды нагрузок

Размерность

Значения нагрузок при режимах

гололеда

с ветром

ветер наибольшей

интенсивности

1

Нагрузка от силы тяжести подвески

даН/м



2

Ветровая нагрузка на НТ

даН/м



3

Ветровая нагрузка на КП

даН/м



4

Нагрузка от силы тяжести усиливающего провода (ПР)

даН/м



5

Ветровая нагрузка на ПР

даН/м



6

Нагрузка от силы тяжести консоли

даН



7

Нагрузка от силы тяжести кронштейна с изоляторами

даН




Вертикальная нагрузка от силы тяжести подвески в режиме x.

Gnx =gxl +GИ +GФ,                               (11.1)

где    gx нагрузка от силы тяжести подвески, даН/м;

l длина пролета, равная полусумме длин смежных пролетов, м;

GИ – нагрузка от силы тяжести изоляторов, даН;

GФ – нагрузка от силы тяжести половины фиксаторного узла, даН.

Нагрузка от силы тяжести усиливающего провода

Gnрx =gпрхl +GИ (11.2)

Вертикальные нагрузки от силы тяжести консоли и кронштейна. (Gкон; Gкр) принимаются из таблиц. При гололедном режиме сле­дует учитывать нагрузку от силы тяжести гололеда.

Нагрузка на провода контактной сети от ветра, передающаяся на опорные устройства

Pвх = P iвх l, даН (11.3)

где    Рiвx – ветровая нагрузка на i-ый провод, даН/м. Проводами являются – НТ, КП, УП.

Усилие на опору от изменения направления провода на кривой

P iкрх =H iх ·Z / R, даН (11.4)

где Hxi – натяжение i-го провода в режиме x, даН;

R – радиус кривой, м.

Усилие на опору, обусловленное изменением направления проводов при их отводах на анкеровку

P iанк =H iх ·Z / l, даН (11.5)

где    Z = Г + 0,5, Г – габарит опоры (расстояние от оси пути до передней грани опоры), м; Б – ширина опоры, м .

Усилие от зигзага контактных проводов

Pз =К·4·а / l, даН (11.6)

Нагрузка от ветра на опору

Pопх=0,615· Сх2· Vр2·Sоп ·10-1, даН (11. 7)

где    Сx= 0,7 – аэродинамический коэффициент, (для железобетонных опор, с.30 [3]);

Vр – расчетная скорость ветра, м/с;

Sоп – площадь поверхности, на которую действует ветер

Sоп = (d+Dh /2, м2 (11.8)

где    d, D – верхний и нижний диаметры опоры, м;

h – высота опоры, м.

Результаты расчетов сводятся в табл.11.2.

Суммарный изгибающий момент от внешних сил относительного обреза фундамента в режиме X

(11.9)

где    Zx, hx – длина плеч нагрузок, м;

hп, hкон, hкр, hy – соответственно число подвесок, консолей, кронштейнов и проводов.

Изгибающий момент относительно пяты консоли для переходной опоры в этом же режиме:

(11.10)

Результаты расчетов сводятся в табл.11.2.

Если на опорах имеются и другие провода, то при определении суммарных моментов они учитываются. Например, переходная опора несёт нагрузку от двух контактных подвесок (2 несущих троса, 2 контактных провода, 2 консоли). Тогда горизонтальная нагрузка для переходной опоры на кривой от проводов цепной подвески составит

Px=± 2Pвх ± 2Pиз крх -Pиз анкх ,                                (11.11)

В соответствии с ГОСТ 19330-81 типовые железобетонные опоры име­нуют стойками. Нормативные изгибающие моменты относительно условного образа фундамента приведены в табл.8.9 [2]. Для участков постоян­ного тока применяются стойки типа СО, а для участков переменного тока – С. В качестве консольных промежуточных опор рекомендуются стой­ки первого типа с моментом 44 кН·м (4,5 тс) – С (СО)136.6-1. Переход­ные опоры воздушных стрелок и изолирующих сопряжений стойки второго типа – С (СО) 136.6-2 с моментом 59 кН·м (6,0 тс). Для анкерных опор применяют стойки третьего типа - С (С0) 136.6-3 с моментом 79 кН·м (8,0 тс) с продольными оттяжками.

Для выбора опор жесткой поперечины следует использовать табл.56 [2] в зависимости от числа перекрываемых путей, длины пролета и изгибающего момента. Если возникает необходимость применения метал­лических опор в качестве анкерных, гибких поперечин и фидерных, то они подбираются по высоте и изгибающему моменту. При выборе опор должно выполняться следующее условие Мон; Мпт<0,5Мн, где Мн – нормативный момент опоры, кН·м.

Жесткие поперечины выбираются из табл.8.4 [2] типа П и ОП. Консоли выбираются типов НР, Н для участков постоянного тока и ИТР, ИТС, ИР и ИС – для участков переменного тона (с.232-235 [2]). Выбор фиксаторов на промежуточных и переходных опорах  с.239-240 [2].


Таблица 11.2    Расчетные нагрузки на опоры контактной сети

Назначение опоры

Расчетный режим

Значения нагрузок на опоры, даН

Gп

Gкон

Gкр

Gпр








Промежуточная опора на прямой

Гололед с ветром












Ветер наибольшей интенсивности












Промежуточная опора на кривой радиусом

R1=600 м

R2=800 м

R3=1000 м

Гололед с ветром












Ветер наибольшей интенсивности












Переходная опора на прямой

Гололед с ветром












Ветер наибольшей интенсивности












Переходная опора на кривой

Гололед с ветром












Ветер наибольшей интенсивности












Анкерная опора на станции

Гололед с ветром












Ветер наибольшей интенсивности














12. РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОГО ВОПРОСА

Задание на разработку специального вопроса каждому студенту вы­дается преподавателем. В этом случае дается перечень литературы, необходимой для решения задания.

12.1.Проблема наибольшего использования нагрузочной способности
контактной подвески.

12.2.Определение межпоездного интервала с учетом наибольшего ис­пользования нагрузочной способности контактной подвески.

12.3.Тепловая защита контактной сети.

12.4.Определение лимитирующего провода контактной подвески по
условиям нагрева.

12.5.Измерение износа контактного провода.

12.6.Автоматический отметчик опор контактной сети.

12.7.Определение объема строительных работ на станции.

12.8.Определение объема строительных работ на перегоне.

12.9.Определение монтажных работ на станции.

12.10.Определение монтажных работ на перегоне.

12.11.Станция стыкования участков переменного и постоянного тока.

Выполнение специального вопроса начинается с анализа отечественной и зарубежной патентно-технической литературы.



Список использованных источников

1. Григорьев В.Л. и др. Методические указания по оформлению дипломных проектов. – Самара: СамИИТ, 2001. – 27с.

2.Фрайфельд А.В. Проектирование контактной сети. – М.: Транспорт, – 1991. – 335 с.

3.Марквардт К.Г. Контактная сеть. – М.:  Транспорт, – 1994. – 335 с.

4.Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно – методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям. – Справочник. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М.: Трансиздат, 2001 – 512с.

5.Михеев В.П. Контактные сети и линии электропередачи: Учебник для вузов ж.-д. Транспорта. – М.: маршрут, 2003. – 416 с.


Приложение П1

Варианты схем станций

Варианты 01, 21, 41, 61, 81



Варианты 02, 22, 42, 62 ,82



Вариант 03, 23, 43, 63, 83


Продолжение Приложения П1


Варианты 04, 24, 44, 64, 84




Варианты 05, 25, 45, 65, 85




Варианты 06, 26, 46, 66, 86

Продолжение Приложения П1



Варианты 07, 27, 47, 67, 87




Варианты 08, 28, 48, 68, 88




Варианты 09, 29, 49, 69, 89


Продолжение Приложения П1



Варианты 10, 30, 50, 70, 90



Варианты 11, 31, 51, 71, 91



Варианты 12, 32, 52, 72, 92



Продолжение Приложения П1


Варианты 13, 33, 53, 73, 93




Варианты 14, 34, 54, 74, 94




Варианты 15, 35, 55, 75, 95


Продолжение Приложения П1


Варианты 16, 36, 56, 76, 96




Варианты 17, 37, 57, 77, 97




Варианты 18, 38, 58, 78, 98


Продолжение Приложения П1



Варианты 19, 39, 59, 79, 99




Варианты 20, 40, 60, 80, 00



Приложение П2

Таблица П3.1  Радиусы кривых на перегоне

Радиус кривой

Предпоследняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

r1

350

400

600

500

550

480

620

590

650

700

r2

850

800

825

900

930

1020

990

870

1050

900

r3

1150

900

1000

1200

950

1300

1400

1100

1000

1500

Таблица П3.1  Задание на перегон

Сигналы, сооружения, кривые

Последняя цифра шифра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Начало кривой R1, центр справа по ходу километров

25 км

3+32

25 км

4+20

25 км

0+48

25 км

2+60

25 км

1+18

25 км

1+72

25 км

1+56

25 км

1+28

25 км

1+46

25 км

2+38

Конец кривой

6+18

6+76

3+28

4+82

5+38

4+28

3+24

4+30

4+28

5+16

Ось каменной трубы с отверстием 1,1 м

7+06

6+96

4+50

5+16

5+94

4+96

3+82

5+06

8+15

6+14

Начало кривой R2, центр справа по ходу километров

7+64

8+20

4+88

5+30

7+38

5+94

4+96

5+38

9+38

8+78

Конец кривой

26 км

5+34

26 км

2+34

26 км

3+86

26 км

2+60

26 км

2+62

26 км

4+64

26 км

4+36

26 км

3+56

26 км

4+12

26 км

4+28

Мост через реку с ездой понизу

Пикет оси моста

7+46

6+06

5+16

4+10

7+28

6+28

6+20

5+86

6+28

5+30

Длина моста

116

120

124

152

128

146

136

140

120

132

Ось железобетонной трубы с отверстием 3,5 см

9+10

8+85

7+08

6+20

8+70

7+60

7+90

6+92

8+08

7+12

Начало кривой R3, центр слева по ходу километров

27 км

0+22

27 км

2+06

8+20

7+65

9+90

8+34

8+36

7+16

27 км

1+24

27 км

0+18

Конец кривой

4+30

4+76

27 км

0+96

27 км

2+16

27 км

2+28

27 км

3+34

27 км

3+12

27 км

2+28

5+36

4+28

Входной сигнал следующей станции

7+28

7+70

5+22

6+54

4+90

5+54

4+78

5+64

8+48

6+74

Ось переезда шириной 6 м

7+94

9+38

5+94

7+56

6+88

6+12

6+16

9+10

7+26

7+80

Первая стрелка станции

9+56

9+96

6+88

8+16

6+38

7+94

6+26

7+12

28 км

0+35

9+30

Примечания: 1. Высота моста через реку 6,5 м ;   2. На расстоянии 300 м по обе стороны моста путь расположен на насыпях высотой 7 м.















Приложение П3


Таблица П3.1  Условные графические обозначения устройств контактной сети



Продолжение приложения П3


Продолжение приложения П3

Продолжение приложения П3



Продолжение приложения П3



Продолжение приложения П3



Продолжение Приложения П3


Таблица П3.2  Условные  графические обозначения линий и   устройств электроснабжения

нетяговых потребителей


Продолжение Приложения П3