Учебная работа. Проектирование контактной сети

(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)

Загрузка...

Учебная работа. Проектирование контактной сети

ФГБОУ ВПО
ДВГУПС
Кафедра «Электроснабжение транспорта»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
На тему: Проектирование контактной сети
Выполнил: Бя Нам Су
Шифр: 11-ЭЛЖД-829
Проверил: Ли В.Н.
ХАБАРОВСК 2014

Введение

Контактная сеть, является одним из главных и дорогостоящих частей системы электроснабжения электрифицированных стальных дорог, работает в сложных метеорологических критериях, не имеет резерва, но обязана обеспечивать надёжный токосъем при данных скоростях движения и весах поездов. Потому при её проектировании нужно обеспечить механическую крепкость и устойчивость всех её частей: проводов, опорных и поддерживающих устройств с учётом экономической необходимости их практического внедрения. Для проектирования задаётся станция стальной дороги переменного тока, для которой нужно спроектировать контактную сеть.

Начальные данные

Климатические условия и остальные данные

характеристики

единицы

Низшая температура

С0

-30

Высшая температура

С0

Наибольшая расчётная скорость ветра

м/с

Расчётная скорость ветра при гололёде

м/с

Толщина стены гололёда

мм

Наибольшая скорость движения

км

160

Примечание: 1. температура гололёдных образований -50С; 2. Температура при наивысшем ветре — +50С; 3. Принять гололёд цилиндрической формы с плотностью 0,9 г/см3

1. Определение расчётных нагрузок на контактные провода и тросы и выбор их натяжения

1.1. Режим наибольшего ветра

Расчет производим для контактной подвески основных путей ПБСМ-95+МФ-100.

Вертикальная перегрузка на несущий трос, даН/м, от веса проводов контактной подвески:

(1.1)

где — перегрузка от веса 1м. несущего троса ПБСМ — 95;

— перегрузка от веса 1м. контактного провода МФ-100 [1];

— число контактных проводов;

— приближённое

Горизонтальные перегрузки от действия ветра, даН/м.

На несущий трос:

(1.2)

где — наибольшая скорость ветра;

— поперечник несущего троса ПБСМ-95 [1];

— аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру для одиночных контактных проводов и несущих тросов контактной подвески с учётом зажимов и струн.

На контактный провод:

(1.3)

где — наибольшая скорость ветра;

— высота сечения контактного провода МФ-100 [1];

Результирующая перегрузка на несущий трос:

(1.4)

где — вертикальная перегрузка на несущий трос, от веса проводов контактной подвески;

— горизонтальные перегрузки от действия ветра на контактный провод.

1.2. Режим гололёда с ветром

Вертикальная перегрузка от веса гололёда.

На несущий трос:

(1.5)

где — толщина гололёда несущего троса;

— поперечник несущего троса.

На контактный провод:

(1.6)

где — толщина стены гололёда контактного провода;

— средний поперечник контактного провода.

Полная вертикальная перегрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески:

(1.7)

где — равномерное распределённая по длине пролёта вертикальная перегрузка от веса гололёда на струнах и зажимах.

Горизонтальная перегрузка от ветрового действия на покрытые гололёдом.

На несущий трос:

(1.8)

На контактный провод

(1.9)

Результирующая перегрузка на несущий трос:

(1.10)

2. Определение допустимых длин пролётов

Для расчёта допустимой длины пролёта подвески головного пути используем методику поочередного приближения.

Формула для расчёта наибольшей длины пролёта:

(2.1)

где — натяжение контактного провода;

— коэффициент динамичности;

— наибольшее допустимое отклонение КП от оси токоприемника;

— зигзаг контактного провода;

— прогиб опоры на уровне контактного провода.

2.1 1-ый вариант: когда

2.2 2-ой вариант: понятно ,

Определим коэффициент динамичности:

(2.2)

где — коэффициент, учитывающий упругие деформации при отклонении провода;

— коэффициенты, зависящие от длины просвета;

— коэффициенты, зависящие от скорости ветра;

— коэффициенты, зависящие от перегрузки отвеса контактных проводов .

Определим среднюю длину струны в средней части просвета:

(2.3)

где — конструктивная высота подвески;

— натяжение несущего троса в безпровесном положении.

Удельная эквивалентная перегрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении:

(2.4)

где — натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме (для ПБСМ-95 [1]);

м. — длина гирлянды изоляторов несущего троса из 3-х изоляторов; м. — прогиб опор на уровне контактного провода [1];

м. — прогиб опор на уровне несущего троса [1].

Сравнивая значения и разница составляет 8 м, нужно разглядеть последующий вариант.

2.3. 3-ий вариант

Определим коэффициент динамичности:

(2.5)

где — коэффициент, учитывающий упругие деформации при откло-нении провода; — коэффициенты, зависящие от длины просвета;

— коэффициенты, зависящие от скорости ветра;

— коэффициенты, зависящие от перегрузки отвеса контактных проводов .

(2.6)

где — натяжение несущего троса контактной подвески в расчётном режиме (для ПБСМ-95 [1]);

м. — длина гирлянды изоляторов несущего троса из 3-х изоляторов;

м. — прогиб опор на уровне контактного провода [1];

м. — прогиб опор на уровне несущего троса [1].

Сравнивая, значения и разница составляет 0,2 м данное значение проходит по просьбе. Следует избрать наибольшие допустимые длины пролетов по монограмме представленная в [1]. Аналогичный расчет и для подвески боковых путей, результаты расчетов сводим в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Длины пролетов

Тип подвески

расч, м

г, м

вг, м

ПБСМ-95+МФ-100

56,4

ПБСМ-70+МФ-85

49,3

Из таблицы избираем меньшее
3. Составление схемы питания и секционирования
Схема питания и секционирования представлена на Рис.1. Условные графические обозначения частей представлены в приложении. На схеме предвидено питание контактной сети станции от прилегающих перегонов (продольное секционирование). 1-ое выполнено при помощи изолирующих сопряжений анкерных участков, а 2-ое с помощью секционных изоляторов. При поперечном секционировании предвидено раздельное питание 2-ух основных путей (имеющегося и предполагаемого в перспективе). Боковые пути выделены в отдельную секцию. Это решение продиктовано критериями надёжности, так как при исчезновении напряжения с 1-го пути, можно будет перейти на питание от другого. Присоединение контактных подвесок путей, где могут делается работы поблизости контактной сети (тупики и подъездной путь к складу) присоединены секционными разъединителями с заземляющими ножиками.

4. Трассировка контактной сети на станции
Планы контактной сети и перегонов являются чертежами, выполняемыми проектными организациями. По ним выполняются строительно-монтажным поездом строй работы, т. е. установка фундаментов, опор, опорных плит, лежней, анкеров, анкерных оттяжек, ригелей твердых поперечин, и электромонтажным поездом монтажные работы, т. е. раскатка и подвеска проводов контактной подвески, усиливающих и питающих проводов, установка анкеровок, и средних анкеровок, устройство сопряжения анкерных участков и воздушных стрелок, установка гибких и армирование твердых поперечин, установка разъединителей, секционных изоляторов, разрядников, поперечных и продольных соединителей, установка заземлений и искровых промежутков.
Для того, чтоб выполнить установку строй конструкций, любая опора на плане контактной сети обязана иметь две отметки (координаты либо привязки, характеризующие пространство ее установки. Этими отметками являются габарит опоры к оси наиблежайшего пути пикетная привязка (отметка) опоры. На планах контактной сети должны быть указаны типы главных строй конструкций и приведены их спецификации.
Для способности производства монтажных работ, на планах контактной сети в соответствие с условными обозначениями должны быть показаны анкеровки, сопряжения анкерных участков, (изолирующие и неизолирующие), средние анкеровки, мачтовые разъединители, секционные изоляторы, разрядники, и т. п. и приведены спецификации на провода и тросы (спецификации анкерных участков).
Планы контактной сети производятся ранее, чем контактной сети перегона, т. к. места расположения изолирующих сопряжений меж станциями и перегонами выбираются с учетом расположения последних стрелок и входных светофоров.
Подготовка плана станции, предварительное определение мест нужной фиксации контактных проводов, расстановка опор в горловинах и по концам горловин, также в средней части станции, расстановка зигзагов, трассировка анкерных участков, питающих и отсасывающих линий, обработка плана контактной сети выполнены в соответствие с [1].
5. Расчёт анкерного участка
5.1 Определение длины эквивалентного пролёта
Длина эквивалентного пролёта определяется по формуле:
(5.1)
где — длина анкерного участка, м;
— число пролётов в анкерном участке;
— номер пролёта.
5.2 Выбор режима с наибольшим натяжением несущего троса.
Конструктивный коэффициент подвески определяется по формуле:
(5.2)
(5.3)
Наибольшее приведённое натяжение подвески определим по формуле:
(5.4)
Определим приведенную нагрузку на подвеску.
Для малой температуры без доп нагрузок:
(5.5)
Для режима гололёда с ветром:
(5.6)
Длина критичного пролёта определяется по формуле:
(5.7)
где 1/С0 — температурный коэффициент линейного расширения материала несущего троса для ПБСМ-95.
Потому что критичный пролёт оказался больше эквивалентного, наибольшим натяжение несущего троса будет при малой температуре.
5.3 Выбор температуры беспровесного положения контактного провода
Температура при беспровесном положении контактного провода определяется по формуле:
(5.8)
5.4 Определение натяжения несущего троса при беспровесном положении контактного провода
Расчёт выполним по формуле:
(5.9)
где ;
;
даН/С0 — для ПБСМ-95 из приложения 2. [1].
Зададимся поначалу значением искомого натяжения, равным 1600 даН. При всем этом:
;
;
Разумеется, что принятое случае:
С0.
5.. Расчёт разгруженного несущего троса
Расчёт выполним по формуле
(5.10)
где ,
.
Задаваясь натяжениями разгруженного несущего троса и определяя соответст-вующие сиим натяжениям температуры.
При всем этом:
,
.
Производим расчет , и приобретенные данные сводим в таблицу 5.1.
Таблица 5.1 Данные расчета

, даН

2000

1900

1800

1700

1600

1500

1400

1300

1200

1100

1000

900

, С0

-35,769

-29,527

-23,171

-16,674

-10

-3,098

4,096

11,679

19,784

28,609

38,457

49,806

По сиим данным строим монтажную кривую (Рис. 2) и по ней составляем монтажную таблицу.

Таблица 5.2 Монтажная таблица

, даН

1907

1830

1676

1530

1462

1323

1198

1083

998

, С0

-30

-25

-15

-5

Стрела провеса разгруженного несущего троса при температурах в определенных пролётах анкерного участка определяется по формуле:
(5.11)
к примеру, для пролёта длиной 52 метров при Tx=1907 даН:
м.
Результаты схожих расчётов для разных температур и пролётов представим в таблице 5.3.
Таблица 5.3 Данные расчетов

характеристики

li, м

-30

-25

-15

-5

Fpx

0,136

0,142

0,155

0,170

0,178

0,197

0,217

0,240

0,261

0,102

0,107

0,116

0,127

0,133

0,147

0,163

0,180

0,195

0,069

0,072

0,079

0,086

0,090

0,100

0,110

0,122

0,132

Tpx

—

1907

1830

1676

1530

1462

1323

1198

1083

998

5.6 Расчёт нагруженного несущего троса без доп нагрузок
Для расчёта нагруженного несущего троса без доп нагрузок воспо-льзуемся выражением:
(5.12)
Определим натяжение несущего троса при С0. Зададимся даН, тогда:
,С0.
Принимаем, что при С0 натяжение несущего троса без доп нагрузок равно 1873 даН.
Определим стрелу провеса контактного провода по формуле:
(5.13)
Потому что режим без доп нагрузок то . Для пролёта 52 метра:
м.
Перемещение контактного провода у опоры определяется по выражению
(5.14)
где — натяжение рессорного троса при беспровесном положении контактно-го провода, примем даН;
— величина перемещения обусловленная конфигурацией угла наклона изо-ляторов, на которых подвешен несущий трос, в данном расчете пренебрегаем данной величиной .
Для пролёта 52 метра:
м.
Размер обусловь по формуле:
(5.15)
где — перегрузка провеса рессорного троса;
— число фиксаторов;
— часть перегрузки от веса фиксатора, передающаяся на рессорный трос.
Принимая м. и то:
м.
Определим по формуле:
(5.16)
где — расстояние от оси опоры до под рессорной струны.
определяется по формуле:
(5.17)
где — перегрузка от веса струны с зажимами;
При , даН, м.
даН.
м.
Таковым образом, величина: м,
м.
Стрелу провеса несущего троса определим по формуле:
(5.18)
Для пролёта 52м. и температуре -30 0С получим
м.
Результаты расчётов приведены в таблице 5.4.
Таблица 5.4 Монтажная таблица

li, м

характеристики

-30

-25

-15

-5

0,3783

0,3927

0,4243

0,4608

0,4807

0,5250

0,5747

0,6297

0,6883

-0,0685

-0,0638

-0,0541

-0,0434

-0,0378

-0,0259

-0,0136

-0,0009

0,0115

-0,0308

-0,0225

-0,0041

0,0176

0,0297

0,0570

0,0884

0,1240

0,1630

0,2828

0,2937

0,3179

0,3459

0,3613

0,3956

0,4342

0,4772

0,5233

-0,0418

-0,0390

-0,0330

-0,0265

-0,0231

-0,0158

-0,0083

-0,0005

0,0070

-0,0257

-0,0188

-0,0035

0,0147

0,0247

0,0475

0,0736

0,1034

0,1358

0,1920

0,1996

0,2164

0,2360

0,2468

0,2710

0,2984

0,3292

0,3625

-0,0193

-0,0180

-0,0153

-0,0122

-0,0107

-0,0073

-0,0038

-0,0003

0,0032

-0,0198

-0,0145

-0,0027

0,0113

0,0191

0,0366

0,0568

0,0797

0,1048

—

1873

1791

1632

1477

1403

1260

1128

1008

903

5.7 Определение натяжения несущего троса при доп отягощениях
Расчёты выполним задаваясь разными значениями натяжений несущего троса и добиваясь их соответствия температурам режимов гололёда с ветром и наибольшего ветра. Расчёт производится по формуле:
(5.19)
где .
Режим гололёда с ветром (0С).
Коэффициенты: Ао берем из пт 5.5,
.
Для разыскиваемой температуры принимаем натяжение несущего троса равное Тx=1820 даН.
0С.
Режим наибольшего ветра (0С).
В этом случае:
.
Для получения температуры при наивысшем ветре принимаем натяжение несущего троса равное Tx=1434 даН.
0С.
Монтажные графики приведены на рис. 3.
6. Выбор метода прохода контактной подвески под пешеходным мостиком
Проверим поначалу по формуле приведённой ниже, может быть ли проход под пешеходным мостиком контактного провода без фиксации.
(6.1)
где — малая допустимая высота контактного провода над уровнем головок рельсов, 5,75м;
— наибольшая стрела провеса несущего троса;
— малая стрела провеса контактного провода;
— малое расстояние меж несущим тросом и контактным проводом посреди пролёта, 08м;
— подъем несущего троса под действием токоприемника, 0,15м;
— малое расстояние от частей находящихся под напряжением до заземленных частей, 0,3м.
,
,

Условие производится. Как следует, обозначенный метод прохода подвески осуществим.

перегрузка провод металлический дорога

7. Подбор типовых опор

7.1 Расчёт переходной опоры

На рис 4. приняты последующие обозначения:

— вертикальная перегрузка от веса контактной подвески, провода ДПР, даН;

— вертикальная перегрузка от веса консоли и кронштейна, даН;

— горизонтальная перегрузка от давления ветра на несущий трос, контактный провод, провода ДПР и на опору, даН;

— высота опоры, м.;

— высота точек приложения горизонтальных сил относительно основания опоры, м (примем );

— плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейна, провода ДПР, м (примем );

— зигзаг контактного провода;

Определим распределённые перегрузки на провода контактной подвески во всех расчётных режимах. часть распределённых нагрузок была определена ранее:.

Определим перегрузки на питающий провод сечением А-185:

Рис 4. Схема

От собственного веса проводов [1] даН/м;

От веса гололёда на проводах:

даН/м. (7.1)

От давления ветра на провода при наибольшей скорости ветра:

даН/м (7.2)

От давления ветра на провода при гололёде с ветром:

даН/м (7.3)

Все приобретенные данные о распределённых отягощениях сведём в таблицу 7.1.

Таблица 7.1 Результаты вычислений

Перегрузки

Гололёда с ветром

Наибольшего ветра

Малой температуры

От веса:

Проводов цепной подвески

1,76

Гололёда на проводах подвески

1,3825

—

Питающий провод сечением А-185

0,5

Гололёд на питающем проводе

1,3776

—

От давления ветра:

На несущий трос

1,3281

0,9385

—

На контактный провод

0,8375

0,8859

—

На питающий провод

1,4844

1,3139

—

Определим нормативные перегрузки (усилия), действующие на опору. Нормативные перегрузки, действующие на опору, определяют для трёх расчётных режимов: гололёда с ветром, наибольшего ветра, малой температуры. Вертикальные перегрузки от веса проводов контактной подвески, питающего провода.

В режиме наибольшего ветра и малой температуры:

(7.4)

даН;

даН.

В режиме гололёда с ветром:

(7.3)

даН;

даН.

В выше приведённых формулах:

— расчётная длина пролёта (м.);

— вес навесной гирлянды изоляторов (для изолированной контактной подвески , для питающих проводов (три изолятора типа ПСД весом 5 даН любой)).

Вертикальные перегрузки от веса консолей с учётом части веса фиксаторов и От веса кронштейна питающего провода.

В режиме наибольшего ветра и малой температуры:

(7.4)

для консоли:даН, Gф’=10 даН (для ИТР)

для кронштейна:

даН;

даН.

В режиме гололёда с ветром с учётом веса гололёда на консолях и кронштейне (примем даН):

(7.5)

даН;

даН.

Горизонтальные перегрузки от давления ветра на трос, контактный провод, питающий провод, которые передаются с проводов на опоры,

(7.6)

где — расчётные перегрузки от давления ветра на провода контактной подвески, питающий провод, т.е. (табл.).

Таковым образом, в режиме наибольшего ветра:

даН;

даН.

В режиме гололёда с ветром:

даН;

даН.

Горизонтальные перегрузки от давления ветра на опору:

(7.7)

где — аэродинамический коэффициент лобового сопротивления ветру, принимаем равным 0,7;

— площадь диаметрального сечения опоры (принимаем равным 3,46 м2 из [1] стр. 111).

В режиме наибольшего ветра :даН;

В режиме гололёда с ветром: даН.

Горизонтальные перегрузки от конфигурации направления (излома) проводов контактной подвески при отводе их на анкеровку определим по формуле:

(7.8)

где — натяжение провода в расчётном режиме.

Натяжение провода определим последующим образом:

В режиме ветра с гололёдом: даН;

В режиме наибольшего ветра: даН;

В режиме малой температуры: даН.

Величина определяется:

(7.9)

где — габарит опоры, принимаем равным 3,1 м.

— поперечник опоры на уровне головок рельса, м.

м.

Горизонтальные перегрузки от изломов несущего троса.

Для режима малой температуры:

даН;

Для режима гололёда с ветром:

даН;

Для режима наибольшего ветра:

даН.

Для контактного провода горизонтальная перегрузка от изломов во всех режимах

даН.

Питающий провод крепятся на переходной опоре без конфигурации его направления.

Сведём данные расчётов нормативных нагрузок в таблицу 7.2, округлив при всем этом значения нагрузок до целых чисел:

Таблица 7.2 Результаты вычислений

Расчётный режим

Нормативные перегрузки, даН

Малая темпер.

—

Гололёд с ветром

128

Наибольший ветер

145

Определим изгибающие моменты относительно условного обреза фундамента опор во всех трёх расчётных режимах.

7.2 Подбор опоры на прямом участке пути

Нормативный изгибающий момент относительно уровня условного обреза фундамента:

(7.10)

где — расстояние от оси опоры до точки приложения вертикальной перегрузки;

— высота точки приложения горизонтальной перегрузки относительно уровня условного обреза фундамента;

— количество частей.

Для режима гололёда с ветром:

даН·м

1948,06 даН·м=19,48 кН·м.

Для режима наибольшего ветра:

даН·м

1654,94 даН·м=16,54 кН·м

Нормативные изгибающие моменты относительно уровня крепления пяты найдем по формуле:

(7.11)

4367,51 даН·м=43,51 кН·м

3708,4 даН·м=37,08 кН·м

Из критерий:

Избираем соответственно С(СО)136,6 =44 кН·м.

8. Определение общей цены контактной сети

Для расчёта цены сооружения проектируемых устройств контактной сети составляют сметы на материалы и оборудование. Начальными данными для составления смет являются спецификации к планам контактной сети, также цены на отдельные работы и издержки. При расчёте необходимо учитывать инфляционный коэффициент равный 200.

Таблица 8. Стоимость строительства контактной сети

Наименование

Единица измерения

количество

Стоимость, руб.

Единицы

Общая

С учетом Кинф

Опоры:

СС136,6-1

шт.

119

2856

571200

СС136,6-2

шт.

126

8442

1688400

СС136,6-3

шт.

143

3718

743600

Провода:

М-85

км.

2,92

1356

3959,52

791904

М-100

км.

2,55

1350

3442,5

688500

ПБСМ-70

км.

2,92

764

2230,88

446176

ПБСМ-95

км.

2,55

960

2448

489600

А-185

км.

2,52

1160

2923,2

584640

АС-70

км.

2,52

875

2205

441000

Консоли:

ИТР-II

шт.

508

6096

1219200

ИТС-II

шт.

470

16450

3290000

Твердые поперечины:

ОП320-30,3

шт.

353

11296

2259200

ОП360-30,3

шт.

353

13414

2682800

Крепления:

КФДУ, Н1

шт.

1458

291600

Элементы сборных конструкций:

Анкер ТА-4

шт.

58,4

1927,2

385440

Оттяжка А-1

шт.

12400

Оттяжка А-2

шт.

45,3

1404,3

280860

Опорная плита ОП-2

шт.

3,1

102,3

20460

Оборудование:

Разрядник роговый с 2-мя разрывами

шт.

3,9

7800

Секционный изолятор

шт.

584

116800

Разъединители:

РНДЗ-1-35-1000У1

шт.

270

54000

РНД 35-1000У1

шт.

120

24000

РНД 35-2000

шт.

305

1830

366000

Всего по смете:

17455580

Вывод

В процессе выполнения курсового проекта был произведен расчет нагрузок на провода контактной сети, в итоге которого определены допустимые длины полетов на основных и боковых путях станции. Разработана схема питания и секционирования станции и прилегающих перегонов однопутной стальной дороги. Выбрана схема пропуска контактной подвески под искусственным сооружением. Составлена ведомость нужных материалов и оборудования, которая является главным документом при сооружении контактной сети. Определена стоимость контактной сети станции и перегона по укрупненным показателям, и составляет 19,811 млн.руб. Составленная смета учитывает лишь стоимость материалов и оборудования, но большую часть издержек составляют и монтажные работы. Основная неувязка контактной сети в том что она не резервируема, т.е. при пережоге либо остальных повреждений нужно приостанавливать движение на время восстановления данного участка.

Перечень литературы

Дворовчикова Т.В., Зимакова А.Н. Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных стальных дорог. Пособие по проектированию. -М.: Транспорт,1989.-168с.

Ли В.Н. проектирование контактной сети: Методическое указание на выполнение курсового проетка. — Хабаровск: ДВГУПС.1977.-64с.

Фрайфельд А.В. Проектирование контактной сети. -М.: Транспорт. 1984. 304 с.

4. Марквардт К.Г., Власов И.И. Контактная сеть. -М. : Транспорт, 1977 271 с.

]]>

Перейти и растаять в своей любимой социалке

Учебная работа. Проектирование контактной сети

Учебная работа. Проектирование контактной сети

Как? Вы еще не читали? Ну это зря...