(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проект реконструкции контактной сети
Содержание
Введение
Данные для трассировки контактной сети на перегоне
1. Питание и секционирование контактной сети перегона
2. Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа подвески
2.1 Определение малого экономического сечения контактной сети в медном эквиваленте
2.2 Расчет среднего числа поездов
2.3 Выбор типа контактной подвески
3. Расчёт нагрузок на провода цепной подвески
4. Расчёт длины пролётов меж опорами контактной сети на перегоне
5. Механический расчёт анкерного участка
6. Расчёт и подбор типовых опор контактной сети
7. Финансовая часть
8. Сохранность и экологичность проекта
9. Особая часть проекта
Заключение
Перечень литературы
Введение
Контактная сеть — сложное техническое сооружение электрифицированных стальных дорог.
Устройства контактной сети и воздушных линий требуют неизменного внимания и грамотной технической эксплуатации, своевременного выполнения всех видов ремонтных работ для обеспечения сохранности движения поездов и обслуживающего персонала.
В согласовании с Правилами технической эксплуатации стальных дорог Русской Федерации, конструкции контактных подвесок должны соответствовать требованиям, обеспечивающим пропуск пассажирских поездов со скоростью движения 140 км/ч и учесть возможность многообещающего увеличения скоростей движения на отдельных направлениях до 160-200 км/ч.
В крайние годы реализуется программка обновления устройств электроснабжения, в том числе контактной сети. Предусматривается внедрение современных технических средств, гарантирующих предстоящее увеличение надежности работы устройств электроснабжения и их экономической эффективности.
При проведении обновления контактной сети обширное применение на сети стальных дорог находят контактная подвеска КС-160 неизменного и переменного тока, новейшие типы опор, изоляторов, арматуры и остальные изделия завышенной надежности.
Стройку и Модернизация контактной сети обязано делается по типовым проектам КС-160. До окончания разработки всех модификаций контактных подвесок КС-160 должны применяться действующие типовые решения.
Типовые проекты и узлы должны согласовываться с Трансэлектропроектом и утверждаться Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «Русские стальные дороги».
Модернизация контактной сети делается для обновления главных фондов, восстановления ресурса неизменных частей и увеличения технических характеристик контактной подвески.
Главные цели проведения модернизации:
— увеличение ресурса главных частей и их сближение для сотворения предпосылок при следующей эксплуатации проведения всеохватывающих видов серьезного ремонта;
— увеличение надежности и стойкости работы за счет внедрения изделий и узлов с усовершенствованными качествами;
— понижение расходов на сервис за счет исключения либо роста периодичности работ по диагностике, осмотрам, ремонту;
— повышение срока службы контактного провода за счет увеличения характеристик свойства токосъема;
— на базе анализа работы контактной сети устранение обстоятельств нарушений в работе контактной сети вследствие не учета при проектировании местных особенностей погодных критерий, состояния земельного полотна, инженерно-геологических критерий и обеспечение стойкости опор контактной сети;
— учет конфигураций в процессе использования состояния и положения пути, устранение нетиповых узлов, доведение главных характеристик контактной подвески до установленных нормативными документами.
Контактная подвеска состоит из неизменных и переменных частей. К неизменным элементам относятся опоры и анкеры, твердые и гибкие поперечины, несущие и рессорные тросы, усиливающие и питающие провода, поддерживающие конструкции, компенсирующие устройства, изоляция, арматура и оборудование.
Подмена неизменных частей делается опосля повреждений либо при серьезном ремонте вследствие скопления недопустимых изъянов, также при модернизации из-за выработки ресурса. К переменным элементам относятся контактные провода, струны, подмена которых делается зависимо от степени износа. Модернизацию создают, если на участке неизменные элементы контактной сети выработали наиболее 75% обычного срока службы (ресурса) и снизили наиболее чем на 25% несущую способность либо допустимые перегрузки.
При модернизации делается полное обновление всех неизменных частей контактной подвески по типовым проектам контактной подвески для скоростей движения до 160 км/ч (КС-160).
По показателям свойства токосъема контактная подвеска обязана обеспечивать скорости движения до 160 км/ч. Подмена контактных проводов делается зависимо от степени их износа.
Решение по оставлению в работе либо подмене опор, установленных при серьезном ремонте, принимается при проектировании зависимо от способности их использования в подвеске КС-160 и от разбивки места установки опор.
Решение о проведении модернизации и система контактной подвески согласовывается с Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО (форма организации публичной компании; акционерное общество) «РЖД».
Данные для трассировки контактной сети на перегоне
Входной светофор станции 210 9+26
Начало кривой R1 , центр справа по ходу км 211 5+20
Конец кривой 211 8+10
Начало кривой R2 , центр слева по ходу км 212 4+50
Конец кривой 212 6+80
Начало кривой R3 , центр справа по ходу км 213 2+10
Конец кривой 213 3+90
Начало кривой R4 , центр слева по ходу км 213 9+03
Конец кривой 214 0+90
Начало кривой R5 , центр справа по ходу км 215 0+10
Конец кривой 215 2+50
Начало кривой R6 , центр слева по ходу км 215 4+90
Конец кривой 215 7+55
Начало кривой R7 , центр слева по ходу км 216 5+90
Конец кривой 216 9+50
Начало кривой R8 , центр справа по ходу км 217 3+80
Конец кривой 217 6+80
Начало кривой R9 , центр слева по ходу км 217 8+30
Конец кривой 217 9+80
Начало кривой R10 , центр справа по ходу км 218 1+50
Конец кривой 218 6+00
Начало кривой R11, центр слева по ходу км 218 6+50
Конец кривой 218 9+50
Эксплуатационная длина перегона 14,65 км. Развернутая длина контактной сети 34,95 км.
Имеются негабаритные опоры с габаритом от 2750 до 3000 мм в количестве 11 штук, длины пролетов не соответствуют радиусам кривых 55 пролетов, вполне нарушена изоляция анкерных оттяжек от анкеров, нарушена изоляция спусков заземления от опоры, таблица 1.
Удельная повреждаемость на данном перегоне за крайние 5 лет составляет — 2,24.
Начальная стоимость составляет — 5947850,7 рублей, остаточная стоимость составляет — 5110637,9 рублей.
Текущие издержки эксплутационных расходов за 5 крайних лет составляют — 3110000 рублей.
Таблица 1 — Дефектная ведомость состояния контактной сети перегона
Наименование
количество
Нормативный срок службы,
лет
Фактический срок службы,
лет
Фактическое состояние
1. Несущий трос ПБСМ-95
34,95 км
40
48
Просит подмены по превышению срока службы.
Понижение сечения проводов из-за коррозии наиболее 15% общего сечения проводов.
2. Контактный провод МФ-100
34,95км
50
48
состояние рабочей поверхности к/провода соответствует 3-му классу (ухудшенное).
Износ к/провода.
3. Усиливающий провод А-185
8 км
45
48
Понижение сечения провода вследствие обрыва проволок и коррозии.
4. Линия ДПР АС-35
15,2 км
45
48
Коррозия провода. Сечение провода не соответствует перегрузкам, нужным для тяги поездов.
5. Железобетонные опоры
577 шт
40
48
Требуют подмены по превышению нормативного срока службы;
74 опоры имеют наклон 3%. Правка невозможна из-за отслаивания бетона опор и наличия сетки маленьких трещинок.
46 опор — дефектные.
8. Оттяжки
55 шт
40
48
Коррозия сплава. Просит подмены по превышению нормативного срока службы.
9. Консоли
566 шт
50
48
Коррозия сплава.
10. электронные соединители
Окисление сплава, вследствие этого утрата проводом сечения и рабочих параметров, а так же нужна установка доп соединителей.
11. Зажим стыковой контактного провода КС-059
Подстрахованы шунтами.
12. Изоляторы:
ФСФ-70
263 шт
____________
VKL-27,5
261 шт
Согласно указания ЦЭ МПС №601 от 06.01.2001г. запрещена установка.
ПС-70
1995 шт
____________
ПФ-70
4929 шт
Нужна подмена на ПС-70
13. Анкера
55 шт
40
48
Коррозия сплава. Требуют подмены по превышению нормативного срока службы. 37 анкеров — наклонные.
1. Питание и секционирование контактной сети перегона
На электрифицированных стальных дорогах электроподвижной состав получает электроэнергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтоб обеспечивать надежную защиту от токов недлинного замыкания.
В системе переменного тока электроэнергия в контактную сеть поступает попеременно от 2-ух фаз напряжением 27,5 кВ и ворачивается также по рельсовой цепи к третьей фазе. Чередование питания создают для сглаживания нагрузок отдельных фаз энергоснабжающей системы.
Обычно, используют схему обоестороннего питания, при которой любой находящийся на полосы локомотив получает энергию от 2-ух тяговых подстанций.
Исключение составляют участки контактной сети, расположенные в конце электрифицированной полосы, где быть может использована схема консольного (однобокого) питания от последней тяговой подстанции и постов секционирования. Устраиваются вдоль электрифицированной полосы изолирующие сопряжения, и любая секция получает электроэнергию от различных питающих линий (продольное секционирование).
При продольном секционировании, не считая разделения контактной сети у каждой тяговой подстанции и поста секционирования, выделяют в отдельные секции контактную сеть всякого перегона и станции при помощи изолирующих сопряжений. Секции меж собой соединяются секционными разъединителями, любая из секций быть может отключена этими разъединителями.
На контактной сети участков переменного тока у тяговых подстанций монтируют два изолирующих сопряжения с нейтральной вставкой меж ними.
Это вызвано тем, что секции, разбитые нейтральной вставкой, питаются от различных фаз и даже краткосрочное соединение их меж собой, к примеру, через токоприемник, проходящий по изолирующему сопряжению, неприемлимо. В данной схеме питания и секционирования тяговая подстанция Чукша фидера контактной сети Фл4 и Фл5 питает перегон с восточной стороны станции, находящейся за изолирующим сопряжением, которое делит пути станции от перегона воздушными промежутками В, Г .
На фидерах установлены секционные разъединители Л-4, Л-5 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.
Главные пути станции питаются через фидер Фл3 и мачтовые разъединители Л-31, Л-32 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.
Два разъединителя В и Г питают нейтральную вставку при правильном движении, с моторными приводами на ТУ. При неверном движении нейтральная вставка запитывается через разъединители В, Г с ручными приводами. Все четыре разъединителя нормально разомкнуты.
С востока перегон питается от тяговой подстанции ст.Огневка фидерами контактной сети Фл-1 и Фл-2. На фидерах установлены секционные разъединители Л-1, Л-2 с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.
При поперечном секционировании на станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают их от основных путей через секционные разъединители, которые по мере необходимости могут быть отключены. Секции контактной сети на соответственных съездах меж главными и боковыми способами изолируют секционными изоляторами. Сиим достигается зависимое питание всякого пути и каждой секции в отдельности, что упрощает устройство защиты и дает возможность при повреждении либо выключении одной из секций производить движение поездов по иным секциям.
2. Определение сечения проводов контактной сети и выбор типа подвески, сечения питающих и отсасывающих линий
Система электроснабжения электрифицируемой стальной дороги обязана обеспечивать планируемые размеры движения, пропуск требуемого числа поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами движения. При всем этом размещение тяговых подстанций, их мощность и сечение проводов контактной подвески должны обеспечивать данные размеры движения при соблюдении допускаемого уровня напряжения на токоприемниках ЭПС, температуры нагрева проводов и способности защиты от токов КЗ и тяговой сети . установление рационального, более целесообразного в техническом и экономическом отношении варианта системы электроснабжения делается на основании технико-экономических расчетов.
Перечисленные требования изложены в нормах технологического проектирования электрификации (НТПЭ). Исходя из этих требований, при выбирании типа контактной подвески следует стремиться к тому, чтоб ее сечение было может быть наиболее близким к экономическому. сразу сечение проводов контактной сети обязано быть не наименее малого допустимого по току (по нагреву).
Сечение проводов контактной сети может считаться избранным совсем лишь опосля проверки его по допустимой потере напряжения.
Техно черта участка:
-двухпутный участок переменного тока U = 25000 В;
-схема питания обоесторонняя при полном параллельном соединении путей;
-расстояние меж тяговыми подстанциями L = 47 км;
-максимальная пропускная способность участка N0= 144 пар поездов;
-заданная пропускная способность участка в день: Nпас = 15 пар поездов, N гр = 55 пар поездов;
-вес локомотива: P пас =115 т, P гр = 200 т;
-вес состава поезда: Qпас =1200 т, Q гр = 6100 т;
-скорость движения поездов; Vпас = 90 км / час; V ГР = 80 км/ час;
-величина руководящего подъема; I р = 18 %;
-тип рельсов Р -65;
-коэффициенты kн = 1,35; kт = 1,15;
-на участке предусматривается магистральное плюс загородное интенсивное движение электропоездов;
-конструктивная высота подвески h м = 1,8 м;
-на путях перегона принять возмещенную подвеску ПБСМ-95+МФ-100+АС-185;
-минимальная температура t mih = — 45 о С;
-максимальная температура t max = + 40 о С;
-нормативная скорость ветра наибольшей интенсивности V н =29 м / с;
-скорость ветра при гололеде Vг =17,9 м/с;
-толщина корки гололеда Ьг =5 мм;
—температура при наибольшей скорости ветра t v max = + 5 о С;
—температура при гололеде t г = -5 оС;
-гололед цилиндрической формы с удельным весом 0,9 г/ см.
2.1 Определение малого экономического сечения контактной сети в медном эквиваленте
Находим удельный расход электроэнергии на тягу по формуле:
а = 3,8 ( i э + w с р ), Вт .- ч ./ т. — км. (1)
где 3,8 — коэффициент, учитывающий средние утраты электроэнергии в контактной сети, на тяговых подстанциях и расход на собственные нужды электровоза, они определены опытным методом;
i э — величина эквивалентного подъема которая зависимо от величины руководящего подъема быть может определена для ориентировочных расчетов по таблице, %;
wс р — среднее удельное сопротивление движению поезда в при средней технической скорости, эту величину зависимо от типа поезда и его технической скорости , кг/ т.
Для подстановки в эту формулу по таблице определяем соответственное данному i р = 5 %
.
Определяем значения среднего удельного сопротивления движению поезда w с р .
Надлежащие данным типам поездов и их техническим скоростям движения, для пассажирского поезда с весом состава Q п ас = 1200 т., при Vпас = 90 км /час, W ср пас =3.7 кг/ т.
Из формулы (1) следует:
а пас = 3,8 ( 0,2 + 3,7 ) = 19,5 Вт — ч/т- км;
а гр = 3,8 ( 0,2 + 2,1 ) = 16,21 Вт-ч/т-км.
Находим дневной расход электроэнергии на движение всех поездов по фидерной зоне по формуле:
, (2)
где L — длина фидерной зоны, км;
Рпас;Ргр — данный вес локомотива, пассажирского либо грузового, т;
Qпас.; Qгр — данный вес поезда , пассажирского либо грузового, т;
N пас.; N гр. — данное число пар поездов в день;
а пас; а гр . — удельный расход электроэнергии на тягу, Вт-ч/т-км брутто.
Из формулы (2) следует:
А сут.= 2* 16,21 ( 200+6100)* 55*47*10-3+2*19,5*(115+1200)*15*47*10-3= 564,131*103 кВт-ч.
Определяем дневные утраты энергии в проводах фидерной зоны от движения всех поездов.
Схема питания — обоесторонняя при полном параллельном соединении контактных подвесок путей двухпутного участка:
, (3)
где rэк — сопротивление 1 км проводов контактной сети фидерной зоны, Ом/км; U — среднее расчетное напряжение в контактной сети, кВ.
При переменном токе расчетное напряжение в контактной сети заменяется расчетным значением выпрямленного напряжения, приведенного к стороне высшего напряжения трансформатора электровоза:
U = Ud = Uн* 0,9 = 25000 * 0,9 = 22500В.
Суммарное время занятия фидерной зоны всем расчетным числом поездов за расчетный период (24 часа) с учетом графиковых стоянок снутри фидерной зоны.
, (4)
где Nпас , Nгр — данное число пар поездов в день;
V пас , Vгр — данные средние участковые скорости поездов.
Из формулы (4) следует:
Суммарное время употребления электроэнергии всем расчетным числом поездов за расчетный период (за 24 ч) при проходе фидерной зоны:
, (5)
где — данный коэффициент, отношение времени хода поезда по участку питания ко времени его хода под током по этому участку.
Из формулы (5) следует:
ч.
Следует иметь ввиду, что при расчете ?Асут , для участков переменного тока, заместо величины А2сут нужно подставлять (kd * Асут)2 , где kd — условный коэффициент, представляющий отношение работающего значения переменного тока к выпрямленному, принимается kd =0,97.
Тогда из выражения (3):
Определяем годичные утраты энергии в проводах фидерной зоны от движения всех поездов:
(6)
где kД — коэффициент, учитывающий доп расход энергии на собственные нужды подвижного состава и на маневры,
kД = 1,02 — при магистральном движении;
k3 — коэффициент, учитывающий доп расход энергии в зимних критериях на повышение сопротивления движению, k3 = 1,08.
Из формулы (6) следует:
.
Находим удельные утраты за год в проводах данной фидерной зоны:
. (7)
Из формулы (7) следует:
.
Определение малого экономического сечения контактной сети путей рассматриваемой фидерной зоны:
. (8)
Из формулы (8) следует:
.
Определяем малое экономическое сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте по любому из основных путей:
. (9)
Из формулы (9) следует:
контактный электрифицированный металлический дорога анкерный
.
Выбор (проверка) сечения проводов контактной сети по допустимому нагреванию.
Находим расчетную наивысшую нагрузку на 1 км:
. (10)
Из формулы (10) следует:
.
2.2 Расчет среднего числа поездов
Находим среднее число поездов, сразу находящихся на фидерной зоне при полном использовании пропускной возможности полосы:
. (11)
Из формулы (11) следует:
.
Находим коэффициент эффективности:
. (12)
Из формулы (12) следует:
.
Определяем наибольший действенный ток фидера:
(13)
где С — коэффициент учитывающий схему питания, С =2 потому что питание обоестороннее.
Из формулы (13) следует:
.
2.3 Выбор типа контактной подвески
По расcчитаному сечению S1эм(мин) = 197,08 мм2 принимаем в согласовании с таблицей 11 обычное сечение цепной подвески переменного тока ПБСМ — 95 + МФ — 100+А-185, Sn =249,34 мм2.
Сопоставляем полученную величину Iэ max = 2046.15 А с допустимой по нагреванию перегрузкой для принятого типа подвески ( таблица 11).
Для подвески ПБСМ — 95 + МФ — 100+А-185, Sn =249,34 мм2 , Iдоп = 3275 А.
Потому что Iэ max = 2046,15 А < Iдоп = 3275 А, то избранный тип подвески проходит по нагреванию.
Проверка избранного сечения контактной подвески по потере напряжения.
Допускаемая большая утрата напряжения в тяговой сети переменного тока:
?Uдоп = Uш — Uдоп, В (14)
где Uш — напряжение, поддерживаемое на тяговых шинах подстанций за счет стабилизирующих устройств, В;
Uш — при переменном токе принимаем 27200 В;
Uдоп- при переменном токе принимаем 21000 В;
Uдоп- допустимое малое напряжения на пантографе электровоза.
?Uдоп = Uш — Uдоп = 27200 — 21000 = 6200 В.
Расчетная величина утраты напряжения в тяговой сети:
(15)
где СI = 8, СII = 1 — при схеме обоестороннего питания;
ZITC- сопротивление двухпутного участка.
Сопротивление тяговой сети переменного тока, при контактной подвеске ПБСМ — 95 + МФ — 100+А-185 и Р — 65 находим по таблице 14:
ZITC = 0,124 Ом/км, U = 22500 В.
Суммарное время занятий фидерной зоны наибольшим расчетным числом поездов N о за день:
, (16)
Из формулы (16) следует:
.
Определяем напряжение тяговой сети ?Uтс по формуле:
.
Потому что ?Uтс=3601,6 В < ?Uдоп=6200В, то сечение (min) контактной подвески ПБСМ-95+МФ-100+А-185 можно считать избранным совсем, потому что оно проходит и по допустимой потере напряжения.
Выбор сечения питающих и отсасывающих линий и числа проводов.
Исходя из требования, что сечение питающих и отсасывающих линий обязано выбираться по нагреву, находим:
. (17)
Из формулы (17) следует:
.
Число проводов А-185 в отсасывающей полосы определяется по формуле:
, (18)
где Iэ.max п/ст .- больший действенный ток подстанции, который приближено (считая вторую фидерную зону данной подстанции аналогичной данной) быть может найден по формуле:
, (19)
где k — коэффициент, учитывающий сдвиг по фазе нагрузок плеч питания; С=2, потому что питание обоестороннее.
Из формулы (19) следует:
.
Тогда число проводов А-185 в отсасывающей полосы находим из (18):
.
Округляя до целого числа, принимаем в каждой питающей полосы по 3 провода А — 185 из суждений надежности; в отсасывающей полосы 10 проводов А — 185.
3. Расчет нагрузок на провода цепной подвески
Распределенная перегрузка несущего троса g н/т = 0,759 даН/м.
Распределенная перегрузка контактного провода g к/п = 0,873 даН/м.
Распределенная перегрузка струн и зажимов g стр = 0,05 даН/м.
Полная вертикальная перегрузка на трос при отсутствии гололеда:
g пров = g н/т + g к/п + g стр , (19)
где — перегрузка от собственного веса несущего троса, Н/м;
— то же, но от контактного провода, Н/м;
— то же, но от струн и зажимов, принимаем равным один Н/м.
Вертикальная перегрузка согласно (19):
g пров = 0,759 + 0,873 + 0,05 = 1,682 даН/м.
Установим расчетную толщину стены гололеда, вн =5 мм, поперечник ПБСМ — 95, d = 12,5 мм, для этого k1г = 0,99, kIIг =1.
Расчетная толщина стены гололеда:
вт = k1г * kIIг * вн = 0,99 * 1 * 5 = 4,95 мм.
Округляем эту величину до наиблежайшей кратной 5, т.е., 10 мм; для последующих расчетов принимаем вт = 10мм.
Перегрузка на трос от веса гололеда:
g1гт = 0,0009 П * вт (d + вт ) = 0,0009 * 3,14 * 10 (12,5 + 4,95) = 0,49даН/м.
Перегрузка от веса гололеда на контактный провод определим, исходя из:
вк = 0,5 * вт = 0,5 * 4,95 = 2,19 мм.
Средний расчетный поперечник контактного провода:
(20)
где H — высота сечения провода, мм;
А — ширина сечения провода, мм.
Поперечник контактного провода согласно (20):
.
g1гк = 0,0009 П * вк (dк/п + вк ) = 0,0009 * 3,14 * 5 (12,305 + 2,19) = 0,204 даН/м.
Перегрузка от веса гололеда на провода цепной подвески (гололед на струнах не учитываем):
g1г = g1гт + g1гк = 0,49 + 0,204 = 0,697 даН/м.
Полная вертикальная перегрузка на трос при гололеде:
g1пров + g1гк = 1,682 + 0,697=2,379 даН/м.
Расчетные скоростные напоры:
Uн = 29 м/сек; Uг = 17,9 м/сек; Uр = Uн * kIв; при kIв = 1
Uр = 29 * 1 = 29 м/сек.
Горизонтальную нагрузку на трос при наивысшем ветре по формуле:
(21)
Горизонтальная перегрузка на трос согласно (21):
Горизонтальная перегрузка на трос, покрытый гололедом:
(22)
Горизонтальная перегрузка на трос покрытый гололёдом согласно (22):
Горизонтальную нагрузку на контактный провод при наивысшем ветре определяем по формуле:
(23)
где — поперечник контактного провода, мм.
Согласно выражению (23):
1,25*17,9*12,305/1600=3,08 даН/м.
Перегрузка при гололеде определяется по формуле:
. (24)
Согласно выражению (24):
.
Суммарная перегрузка на трос при наивысшем ветре определяем по формуле:
. (25)
Согласно выражению (25):
.
При гололеде с ветром определяем по формуле:
. (26)
Согласно выражению (26):
4. Расчет длины пролетов меж опорами контактной сети на перегоне
Выбор расчетного режима сравниваем с ветровыми перегрузками на контактный провод:
РКvmax> РКГ;
3,08> 0,417.
За расчетный режим принимаем режим max ветра.
Определяем длину просвета при РЭ=0:
(27)
где РК — ветровая перегрузка на контактный провод для расчетного режима, даН/м;
В к доп =500мм(0,5м)-вынос контактного провода от оси пути, мм;
YК — прогиб опоры на уровне крепления контактного провода принимается 0,01м.
Определяем эквивалентную нагрузку Рэ по формуле:
(28)
где Т — натяжение несущего троса, принимаем Т=1800кг;
Р т — ветровая перегрузка на н/трос для расчетного режима, даН/м;
l — за ранее отысканный просвет, м;
h u — высота седла h u =0,16 м;
q T — результирующая перегрузка на несущий трос для расчетного режима, даН/м;
Y — прогиб опоры на уровне крепления троса YТ =0,015м;
gк/п — вес контактного провода, даН/м;
С — длина струны, м.
Длина струны, определяется по формуле:
(29)
где h — конструктивная высота подвески, м;
q — вес проводов цепной подвески, даH/м;
То — натяжение троса при беспровесном положении контактного провода принимается То =1600кг.
Открытое ровненькое пространство:
UН = 29 м/с, kв = 1,15.
UР = UН kв =29 1,15 =33,35 м/с.
Согласно выражению (24):
.
Согласно выражению (25):
.
Согласно выражению (26):
.
Определяем длину просвета при РЭ = 0, К = 0,015 согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета Рэ =0.651 согласно (27):
совсем принимаем длину просвета = 56 м.
Расчет длин пролетов на насыпи:
UН = 29 м/с, kв = 1,25.
UР = UН kв =29 1,25 = 36,25 м/с.
Находим нагрузку на н/т в режиме max ветра согласно (24):
.
Находим нагрузку на к/п в режиме max ветра согласно (25):
Результирующая перегрузка на н/т при max ветра согласно (26):
.
Определяем длину просвета при РЭ = 0, К = 1000 К = 0,015.
Тmax = 1800 согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,543 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета = 44 м.
Расчет длин пролетов для выемки:
UН = 29 м/с, kв = 0,95.
UР = UН kв =29 0,95 = 27,55 м/с.
Находим нагрузку на н/т в режиме max ветра согласно (24):
.
Находим нагрузку на к/п в режиме max ветра согласно (25):
Результирующая перегрузка на н/т при max ветра согласно (26):
Определяем длину просвета при РЭ = 0, К = 0,01 К = 0,015 согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,035 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета = 59 м.
Расчет длин пролетов для кривой R1 = 800 м:
UН = 29 м/с, kв = 1,15.
UР = UН kв =29 1,15 =33,35 м/с.
Находим нагрузку на н/т в режиме max ветра согласно (24):
.
Находим нагрузку на к/п в режиме max ветра согласно (25):
Результирующая перегрузка на несущий трос при max ветра согласно (26):
.
Определяем длину просвета при РЭ = 0, К = 0,015 Т = 0,022 согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,028 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета 53 м.
Определяем длину просвета для кривой R2 = 1100 м согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,08 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета = 58 м.
Определяем длину просвета для кривой R3 = 550 м согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,019 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета = 48 м.
Определяем длину просвета для кривой R4 = 400 м согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,007 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета = 43 м.
Расчет длин пролетов для кривой R5 = 520 м.
Определяем длину просвета при РЭ = 0, К = 0,015 Т = 0,022 согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,009 даН/м согласно (27):
.
совсем длину просвета принимаем 45 м.
Расчет длин пролетов для кривой R6 = 410 м согласно (27):
.
Определяем нагрузку РЭ согласно (28):
.
Согласно выражению (29):
.
Уточняем длину просвета при РЭ = 0,0007 даН/м согласно (27):
.
совсем принимаем длину просвета 43 м.
Все приобретенные данные сводим в таблицу 2.
Таблица 2 — Длины пролетов на перегоне Торея-Огневка
пространство расчета
Длина просвета при РЭ =0
Длина просвета с учетом РЭ
Окончательная длина просвета
Перегон
Открытое ровненькое пространство
54,4 м
56,1 м
56 м
Насыпь
44,4 м
44,6 м
44 м
Выемка
58,5 м
59,1 м
59 м
Кривая
R1 = 800 м
53,66 м
53,9 м
53 м
Кривая
R2 = 1100 м
58,87 м
59,3 м
58 м
Кривая
R3 = 550 м
49,45 м
48,25 м
48 м
Кривая
R4 = 450 м
43,25
43,2
43
Кривая
R5 =520 м
45,2
47,1
45
Кривая
R6 = 410 м
39,6
43,9
43
5. Механический расчет анкерного участка возмещенной цепной подвески
Главный целью механического расчета цепной подвески является составление монтажных таблиц.
Расчетный эквивалентный просвет определяется по формуле:
, (30)
где — длина просвета, м;
— длина анкерного участка, м;
N — число пролетов.
Эквивалентный просвет для первого анкерного участка перегона согласно (30):
=64,5м.
Устанавливается начальный расчетный режим, при котором может быть наибольшее натяжение несущего троса. Для этого определяется величина критичного просвета:
м, (31)
где Z — наибольшее приведенное натяжение подвески, Н;
W,W — приведенные линейные перегрузки на подвеску соответственно при гололеде с ветром и при малой температуре, Н/м;
— температурный коэффициент линейного расширения материала провода несущего троса 1/С.
Приведенные величины Z и W для режима «X»:
Z=, (32)
W=. (33)
При отсутствии горизонтальных нагрузок q=g и выражение для W воспримет вид:
W=, (34)
При полном отсутствии доп нагрузок g=g тогда и приведенная перегрузка будет определяться по формуле:
W=, (35)
где q, g — соответственно вертикальная и результирующая перегрузка на несущий трос в режиме «X», Н/м; К — натяжение контактного провода, Н; Т- натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода, Н; F- конструктивный коэффициент цепной подвески.
, м (36)
(37)
Величина С в выражении для определения значит расстояние от оси опоры до первой струны (для подвески с рессорным тросом обычно от 8-10м).
У возмещенной цепной подвески контактный провод имеет возможность перемещения при изменении его длины в границах анкерного участка за счет наличия компенсации. Несущий трос также можно разглядывать как свободно закрепленный провод. Поэтому что поворот гирлянд навесных изоляторов и применение поворотных консолей дают ему аналогичную возможность.
Для свободно подвешенных проводов начальный расчетный режим определяется сопоставлением эквивалентного и критичного пролетов, сопоставлением критичной и наибольшей нагрузок.
Если эквивалентный просвет меньше критичного, то наибольшее натяжение несущего троса будет при малой температуре, а если эквивалентный больше критичного, то натяжение наибольшее будет возникать при ветре с гололедом.
Проверку корректности выбора начального режима осуществляется при сопоставлении результирующей перегрузки при гололеде с критичной перегрузкой.
Критичный просвет для анкерного участка пути перегона:
=81,06м.
Потому что L=81,6 м > L= 64,5 м, то наибольшее натяжение несущего троса будет при малой температуре.
Определение температуры беспровесного положения контактного провода при скоростях движения 120 км/ч.
, (38)
где — корректировка на отжатие контактного провода токоприемником посреди просвета.
При одиночном контактном проводе:
=5-10 С,
t=-38 С;
t=37 С;
=1 С.
Согласно выражению (43):
=-1,5 С.
Натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода определяется при условии, когда F=0 (для рессорных подвесок), по формуле:
, (44)
А=, (45)
. (46)
тут величины с индексом «1» относятся к режиму наибольшего натяжения несущего троса, а с индексом «0» — к режиму беспровесного положения контактного провода. С индексом «Н» относятся к материалу несущего троса, к примеру Е- модуль упругости материала несущего троса. Задаваясь несколькими значениями Т и воспользовавшись линейной интерполяцией, определим
Натяжение разгруженного несущего троса:
, (47)
где
А0=. (48)
, (49)
где gн — перегрузка от собственного веса несущего троса, Н/м.
температуры tX. По результатам расчетов построим монтажные кривые.
BР=. (50)
Стрелы провеса разгруженного несущего троса при температурах tX в настоящих просветах LI анкерного участка:
FPX(i) = , (51)
Тр = 6500,7500…12500,
tP (Тр) = А1+, (52)
Согласно выражению (51):
FP40(Т/р)=,
FP65 (Т/р)=,
FP70(Т/р)=.
Натяжение нагруженного несущего троса при изменении температуры:
, (53)
=3,765*109.
, (54)
Стрелы провеса нагруженного несущего троса:
FX(i)=, (55)
WX(I)=qX* , (56)
ZX(i)=TX+ФX(i)*K, (58)
, (59)
. (60)
Из формулы (55) следует:
,
,
.
Расчеты натяжения несущего троса при режимах с доп перегрузками выполняются по формуле, где величины с индексом (x) относятся к разыскиваемому режиму (гололеда с ветром либо ветер наибольшей интенсивности). Приобретенные результаты наносятся на график.
, (61)
Примем натяжение несущего троса в режиме ветра с гололедом равным TВГ=18710 Н
tВГ= С0, (62)
, (63)
Анкерный участок перегона.
Согласно выражению (45):
А1=-15-=83,566.
Согласно выражению (46):
B0==3,327*109.
Согласно выражению (47):
C0.
Разумеется, что принятое
T0=1,192* T0,
T0=1,192* 12524,112=14928,742 Н,
,
BР=,
BР=.
Примем ТР=12500 Н согласно выражению(54):
,
.
При ТР=11500 Н:
.
При ТР=10500:
.
При ТР=9500 Н:
.
При ТР=8500 Н:
.
При ТР=7500 Н:
.
При ТР=6500 Н:
.
Стрелы провеса загруженного несущего троса при температурах tX в настоящих просветах Li анкерного участка.
Рассчитаем три соответствующих просвета (65,44,40 м) согласно выражению(55):
FPX(i)=,
Тр=9500,10500…16500,
tP(Тр)=А1+,
FP40(Т/р)=,
FP44(Т/р)=,
FP65(Т/р)=.
По результатам расчетов строятся зависимости стрелы провеса от температуры и монтажные таблицы. Все расчёты сводим в таблицу 3.
Таблица 3 — Зависимость стрел провеса от температуры
Т/X
9500
10500
11500
12500
13500
14500
16500
tp(T/X)
21,01
12,912
5,066
-2,622
-10,19
-17,67
-25,09
FP40(Т/р)
0,182
0,157
0,139
0,124
0,112
0,103
0,094
FP44(Т/р)
0,22
0,19
0,168
0,15
0,136
0,124
0,114
FP65(Т/р)
0,479
0,415
0,367
0,328
0,297
0,271
0,249
Набросок 1 — Монтажная кривая
Натяжение нагруженного несущего троса при изменении температуры согласно выражению (54):
=3,765*109.
При ТX =11000:
;
36,163 С0.
При ТX =12000:
24,056 С0.
При ТX =13000:
13,051 С0.
При ТX =14000:
2,844 С0.
При ТX =15000:
-6,769 С0.
При ТX =16000:
-15,933 С0.
При ТX =17000:
-24,75 С0.
Стрелы провеса нагруженного несущего троса согласно выражению (55):
.
По результатам расчетов строятся зависимости стрелы провеса нагруженного несущего троса от температуры. Все расчёты сводим в таблицу 4.
Таблица 4 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x)
36,163
24,056
13,051
2,844
-6,769
-15,93
-24,75
T’x
11000
12000
1300
14000
15000
16000
17000
Fp40(Tx)
6,884*
10-3
6,369*
10-3
5,928*
10-3
5,546*
10-3
5,212*
10-3
4,918*
10-3
4,655*
10-3
Fp44(Tx)
7,527*
10-3
6,976*
10-3
6,503*
10-3
6,094*
10-3
5,734*
10-3
5,416*
10-3
5,133*
10-3
Fp65(Tx)
0,011
0,01
9,509*
10-3
8,96*
10-3
8,474*
10-3
8,041*
10-3
7,652*
10-3
Набросок 2 — Монтажная кривая
Расчеты натяжения несущего троса при режимах с доп перегрузками выполняются по формуле, где величины с индексом (x) относятся к разыскиваемому режиму (гололеда с ветром либо ветер наибольшей интенсивности). Приобретенные результаты наносятся на график.
Согласно выражению(61):
=1,059*1010.
Примем натяжение несущего троса в режиме ветра с гололедом равным TВГ=18710 Н согласно выражению (62):
tВГ=-19,732 С0.
Cогласно выражению(63):
=3,765*109.
Примем натяжение несущего троса в режиме ветра наибольшей интенсивности равным TВ=13899 Н, согласно выражению(64):
tВ==3,845 С0.
Стрелы провеса при режимах с доп перегрузками:
А) Режим ветра вместе с гололедом
;
;
;
.
Б) Режим ветра наибольшей интенсивности
;
;
;
.
По результатам расчетов строятся стрелы провесов настоящих пролетов при доп отягощениях. Все расчёты сводим в таблицу 5.
Таблица 5 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x)
36,163
24,056
13,051
2,844
-6,769
-15,93
-24,75
T’x
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
FB40(T’x)
3,974*
10-3
3,677*
10-3
3,422*
10-3
3,202*
10-3
3,009*
10-3
2,839*
10-3
2,688*
10-3
FB44(T’x)
4,268*
10-3
3,959*
10-3
3,694*
10-3
3,464*
10-3
3,262*
10-3
3,083*
10-3
2,924*
10-3
FB65(T’x)
6,269*
10-3
5,851*
10-3
5,49*
10-3
5,172*
10-3
4,892*
10-3
4,642*
10-3
4,418*
10-3
FBГ40(T’x)
0,013
0,012
0,011
0,011
9,958*
10-3
9,39*
10-3
8,885*
10-3
FBГ44(T’x)
0,014
0,013
0,012
0,012
0,011
0,01
9,745*
10-3
FBГ65(T’x)
0,02
0,019
0,018
0,017
0,016
0,015
0,014
Набросок 3 — Монтажная кривая
Таковым же методом производим расчет для контактного провода.
По результатам расчетов строятся стрелы провесов настоящих пролетов для контактного провода при доп отягощениях. Все расчёты сводим в таблицу 10.
Таблица 6 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x)
36,163
24,056
13,051
2,844
-6,769
-15,933
-24,75
T’x
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
fB40(T’x)
9,888*
10-3
7,033*
10-3
4,428*
10-3
2,043*
10-3
1,504*
10-4
2,174*
10-3
4,046*
10-3
fB44(T’x)
0,014
0,01
6,377*
10-3
2,942*
10-3
2,166*
10-4
-3,13*
10-3
5,826*
10-3
fB65(T’x)
0,05
0,036
0,022
0,01
7,615*
10-4
-0,011
-0,02
fBГ40(T’x)
0,039
0,035
0,031
0,027
0,024
0,021
0,018
fBГ44(T’x)
0,056
0,05
0,044
0,039
0,035
0,03
0,026
fBГ65(T’x)
0,196
0,175
0,156
0,138
0,122
0,107
0,093
Набросок 4 — Монтажная кривая
Стрелы провеса контактного провода и его вертикального перемещения у опор настоящих пролетов определяются соответственно по формулам:
fx (i)=Фx (i)*(Fx (i)-F0 (i)), (73)
0hx (i)=(1-ФX (i))*(Fx (i)-F0 (i)), (74)
F0 (i)=(g*Li/8*T0)+b0 (i)*(H0/T0). (75)
где b0 (i) — расстояние от несущего до рессорного троса против опоры при беспровесном положении контактного провода для настоящего просвета, м;
Н0 — натяжение рессорного троса, принимают Н0=0,1*Т0.
Воспользуемся иной наиболее обычный формулой:
fВГ(ТХ,LI)=, (76)
fВ(ТХ,LI)=, (77)
, (78)
. (79)
По результатам расчетов строятся монтажные кривые для анкерного участка головного пути перегона при разгруженном и нагруженном несущем тросе. Все расчёты сносим в таблицу 7.
Таблица 7 — Зависимость стрел провеса от температуры
tx(T’x)
36,16
24,056
13,051
2,844
-6,769
-15,93
-24,75
T’x
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
hВ(T’X,40)
0,063
0,043
0,026
0,012
8,337*10-4
-0,012
-0,021
hВ(T’X,44)
0,071
0,049
0,03
0,013
9,449*10-4
-0,013
-0,024
hВ(T’X,65)
0,115
0,079
0,048
0,021
1,529*10-3
-0,022
-0,039
hВГ(T’X,4
0,245
0,21
0,181
0,155
0,133
0,114
0,097
hВГ(T’X,4
0,278
0,238
0,205
0,176
0,151
0,129
0,11
hВГ(T’X,6
0,45
0,386
0,331
0,285
0,244
0,209
0,178
Набросок 5 — Монтажная кривая
6. Расчет и подбор типовых опор контактной сети
Определяем погонные перегрузки в даН/м на провода контактной подвески во всех расчетных режимах.
Погонные (распределенные) на перегрузки на провода контактной подвески создаются за счет веса проводов и веса гололеда на проводах ( вертикальные перегрузки ) и за счет деяния ветра на провода подвески (горизонтальные перегрузки).
часть погонных нагрузок была определена ранее:
g — перегрузка от собственного веса проводов цепной подвески;
gг — перегрузка от веса гололеда на проводах подвески;
РТUmax — горизонтальная перегрузка на трос от давления ветра, при наибольшей его скорости;
Рт.г — перегрузка от давления ветра на несущий трос при гололеде с ветром.
нужно добавочно найти нагрузку от давления ветра на контактные провода.
В режиме наибольшего ветра:
РКumax = 1,26 даН/м ( из расчета длин пролетов, пункт 3.2).
В режиме гололеда с ветром согласно выражению (23):
Нагрузку на несущий трос в режиме гололеда с ветром определим согласно выражению (22):
Нагрузку на трос в режиме наибольшего ветра возьмем из пт 2,
РТUmax = 0,82 даН/м.
Все приобретенные погонные перегрузки комфортно свести в таблицу 8.
Таблица 8 — Погонные перегрузки
Наименование нагрузок
Расчетный режим
Гололед с ветром
Наибольший ветер
Малая температура
Перегрузка от веса проводов цепной подвески gпров
1,682
1,682
1,682
Перегрузка от веса гололеда на проводах подвески gг
0,697
—
—
Перегрузка от давления ветра на н/т Рт
0,87
0,82
—
Перегрузка от давления ветра на к/п РК
0,78
1,26
—
Определяем нормативные перегрузки (усилия), действующие на опору.
Расчет нормативных изгибающих моментов в основании опор, по которым осуществляется подбор опор, производится по нормативным перегрузкам.
Определение нормативных нагрузок, работающих на опору, делается раздельно для 3-х расчетных режимов:
-гололеда с ветром;
-максимального ветра;
-минимальной температуры.
Вертикальная перегрузка от веса контактной подвески в даН/м.
Для режима гололеда с ветром:
Gn = ( g + gг )?+ Gиз = ( 1,682 + 0,697 ) 50 + 20 =138,95 даН/м, (80)
где ? — длина просвета на расчетной кривой ? = 50 м;
Gиз- вес гирлянды изоляторов, Gиз = 20 кг.
Для режимов наибольшего ветра и малой температуры согласно выражению (80):
Gn = 1,682 50 + 20 = 104,1 даН.
Горизонтальная перегрузка от давления ветра на несущий трос и контактный провод.
Для режима гололеда с ветром:
Рт = Ртг ? , (81)
Рк = Ркг ?.
где Ртг, Ркг — перегрузка от веса гололёда, даН/м;
? — длина пролёта, м.
Cогласно выражению (81):
Рт = 0,87 50 = 43,5 даН/м;
Рк = 0,78 50 = 39 даН/м.
Для режима наибольшего ветра:
РT = РTUmax ?; (82)
РК = РКUmax ?,
где РTUmax ,РКUmax- — перегрузка в режиме наибольшего ветра,даН/м.
РT = 0,82 50 = 41 даН;
РК = 1,26 50 = 63 даН.
В режиме малой температуры горизонтальные перегрузки от давления ветра на несущей трос и контактный провод отсутствуют.
Горизонтальная перегрузка от давления ветра на опору.
Для режима гололеда с ветром:
(83)
где Сх — аэродинамический коэффициент лобового сопротивления,
Сх = 0,7 для конических опор;
KU — ветровой коэффициент, KU = 1,15;
Son — площадь сечения опоры, Son = 3,46 м2.
Cогласно выражению (83):
Для режима наибольшего ветра:
(84)
В режиме малой температуры горизонтальная перегрузка от давления ветра на опору отсутствует.
Горизонтальная перегрузка от конфигурации направления (излома) несущего троса на кривой.
Для режима гололеда с ветром:
(85)
где — перегрузка от веса гололёда, даН/м;
— радиус кривой, м.
Cогласно выражению (85):
Для режима наибольшего ветра:
(86)
где — перегрузка в режиме наибольшего ветра, даН/м;
— длина пролёта, м.
Cогласно выражению (86):
Для режима малой температуры:
(87)
где — перегрузка в режиме малой температуры, даН/м.
Cогласно выражению (87):
До этого тем приступить а расчету изгибающих моментов М0, комфортно итоги расчетов нормативных нагрузок, работающих на опору, свести в таблицу 9.
При всем этом величины нагрузок следует округлить до целых чисел.
Таблица 9 — Нормативные перегрузки, действующие на опору
Расчетные режимы
Нормативные перегрузки, даН
Рхиз
Gn
Gкн
Рт
Рк
Роп
Ртиз
Гололед с ветром
Наибольший ветер
Малая температура
100
100
100
138,9
104,1
104,1
70/80
внеш
внут
43,5
41
—
39
63
—
65
125
—
103,1
78,1
125
Определение изгибающих моментов М0 относительно условного обреза фундамента (основания) опоры обязано быть выполнено в последующем порядке.
Расчет М0 опоры, устанавливаемой на наружной стороне кривой.
Принятое направление ветра — к пути.
М0 = Gn(Г+0,5 dоп)+GкнZкн+(Рт +Ртиз)hт+(Рк +Ртиз)*hк+Ро hоп/ 2 10-2 (88)
где Gn — вертикальная перегрузка от веса контактной подвески, даН/м;
dоп — поперечник опоры, м;
hк- — конструктивная высота контактной подвески, м.
Согласно выражению (88):
М0 = 138,9(3,3+0,5*0,44)+701,8 +(43,5 +103,1)*7,55+(39+103,1)*1,8 + 659,6/2* *10-2 =22,8 кН•м.
]]>