Проект реконструкции контактной сети станции Айдырля

 

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

Расчет производится в следующей последовательности /5, стр.16/:

Определение эквивалентного пролета l_э:

 

                                                        (2.14)

 

где l_i – длина i-го пролета.

 

Длины пролета анкерного участка (l_i):

47,49,48,47,52,52,45,49,53,46,34,48,36,45,49,40,43,44,50,52,50,50,52,52,48

 

Установление исходного режима, при котором будет наибольшее натяжение несущего троса. Для этой цели необходимо определить критический  пролет по формуле

 

                                       (2.15)

где  Z_max – наибольшее приведенное натяжение подвески, даН/м;

W_гл , W_tmin – соответственно приведенные нагрузки на подвеску при гололеде t_гл и низшей температуре t_min, даН/м;

α_н – коэффициент линейного расширения материала несущего троса, ◦С^-1;

t_гл – расчетная температура гололедных образований, ◦С, (t_гл = -5ºС);

t_min – наименьшая температура окружающей среды, ◦С, (t_min = -50ºС).

Приведенные величины Z_x u W_x определяются из следующих выражений (для режима Х):

 

                                                (2.16)

                                            (2.17)

 

где    q_x, g₀ – соответственно результирующая нагрузка, действующая на несущий трос в режиме Х и нагрузка от силы тяжести подвески, даН/м;

 К – натяжение контактного провода (проводов), даН/м;

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

Φ_х – конструктивный коэффициент цепной подвески, определяемый по формуле:

                                                           (2.18)

где   l – длина пролета, м;

С – расстояние от опоры до ветровой нерессорной струны. Определяется следующим образом. Если, например, l_экв=48м и расстояние между струнами подвески равно 10м, то С=10+4=14м.

Если  в результате расчета получилось  l_экв>l_кр, то исходным будет режим гололеда с ветром, т.е. наибольшее натяжение несущего троса T_max возникает в этом режиме. Если  l_экв<l_кр – исходный режим при наименьшей температуре. Проверку правильности выбора исходного режима необходимо провести при сравнении результирующей нагрузки на несущий трос цепной подвески в режиме гололеда с ветром q_гл (берется из пункта 2, раздел 2.6, формула 2.10) с критической нагрузкой q_кр [2].

Для ПБСМ несущих тросов - 24α=319∙10^-6 1/ºС

l_экв<l_кр,

следовательно, исходный режим при наименьшей температуре

 

                                         

            (2.19)

 

q_гл<q_кр,

следовательно, исходный режим выбран верно.

 

Определение температуры беспровесного состояния  контактного провода t₀. В расчетах принимают:

 

                                                        (2.20)

 

где t^’ – коррекция на отжатие контактного провода токоприемником в середине пролета. При одном контактном проводе t^’ =10-15◦С,  

 t^’ =0 ◦С – для полукомпенсированной подвески с рессорным тросом.

 

ºС.

 

Определение натяжения несущего троса при  беспровесном положении контактного  провода (Т₀ ). Натяжение Т₀  в этом случае может быть определенно по уравнению состояния свободно подвешенного провода, записанное относительно температуры беспровесного состояния контактного провода t₀:

 

                          (2.21)

 

где    q – результирующая нагрузка (так как исходным режимом является режим     наименьших температур, то q=g_n);

Т_max – наибольшее натяжение несущего троса, /7, стр. 71/, даН;

α_н – из исходных данных, ◦С^-1;

Е_н   - модуль упругости, МПа;

S_н – фактическая площадь сечения, мм²;

l_э – эквивалентный пролет (см.пункт 2.4, формула 2.14), м;

g₀ – см.пункт 2, раздел 2.1, даН/м;

T₀ – см.пункт 2.4, даН/м.

В практических расчетах проводов и тросов часто  возникает необходимость вычислять  произведения 24α и Αes, а также обратные им величины. В целях облегчения расчетов значения указанных величин для некоторых проводов, тросов и проволок приведены в исходных данных.

В этом выражении  величины с индексом «1» относят  к режиму наибольшего натяжения  несущего троса, а с индексом «0» - к режиму беспровесного состояния контактного провода. Решение уравнения начинается с задания величины Т₀. Далее пользуясь линейной интерполяцией, определяют это натяжение, соответствующее ранее выбранной температуре t_0. 

                      (2.22)

 

                                             (2.23)

Натяжение разгруженного Т_рх (без контактного провода) несущего троса определяется по уравнению состояния цепной подвески и удобно рассчитывать так:

                                                   (2.24)

где          

где    g_н – нагрузка от силы тяжести несущего троса (см. исходные данные), даН/м;

  g₀ – нагрузка от силы тяжести подвески (если исходным режимом является режим наименьшей температуры, то g₀=g0);

  α_н Е_н S_н – см.исходные данные, даН/◦С;

Значение А₀ в (2.24) равно значению трех первых слагаемых уравнения (2.22), поэтому здесь А₀  вычислять не следует. Для построения монтажной кривой  Т_рх=f(t_x) задаются несколькими значениями Т_рх . Вид этой кривой показан на рис. 2.1.

 

 

- для t_x = t_min= -50ºC, при Т_рх1=2000 даН

 

 

- для t_x = t₀= -15ºC, при Т_рх2=1300 даН

 

 

- для t_x = t_гл= -5ºC, при Т_рх3=1100 даН

 

 

- для t_x = t_в= +5ºC, при Т_рх4=930 даН

 

- для t_x = t_max= +40ºC, при Т_рх=470 даН

 

 

Стрелы провеса  разгруженного несущего троса F_рх в различных пролетах анкерного участка

 

                                                               (2.25)

 

где    g_н – из исходных данных, даН/м.

По результатам  расчетов для всех i-х пролетов строятся зависимости

 F_рх =f(t_x), рис.2.1.

 

Для l_min=34 м

- для t_x1 =  -50 ºC, при Т_рх1=2000 даН

 

 

- для t_x = -15ºC, при Т_рх2=1300 даН

 

 

- для t_x -5 ºC, при Т_рх3=1100 даН

 

- для t_x = +5 ºC, при Т_рх4=930 даН

 

 

- для t_x =+40 ºC, при Т_рх5=470 даН

 

 

Для l_max=52 м

- для t_x1 =  -50 ºC, при Т_рх1=2000 даН

 

 

- для t_x = -15ºC, при Т_рх2=1300 даН

 

 

- для t_x -5 ºC, при Т_рх3=1100 даН

 

 

- для t_x = +5 ºC, при Т_рх4=930 даН

 

 

- для t_x =+40 ºC, при Т_рх5=470 даН

 

 

Для l_э=48 м

- для t_x1 =  -50 ºC, при Т_рх1=2000 даН

 

 

- для t_x = -15ºC, при Т_рх2=1300 даН

 

 

- для t_x -5 ºC, при Т_рх3=1100 даН

 

 

- для t_x = +5 ºC, при Т_рх4=930 даН

 

 

- для t_x =+40 ºC, при Т_рх5=470 даН

 

 

Натяжение нагруженного несущего троса  в зависимости от температуры:

 

                                       (2.26)

 

где   А₀ – имеет то же значение, что и выше (раздел 2.5, формула 2.24),

Е_н – модуль упругости, МПа;

S_н – фактическая площадь сечения, мм²;

 

                                                   (2.27)

 

в этой формуле  результирующая нагрузка q_x=g₀  (так как исходным режимом является режим наименьших температур);  В результате расчетов строятся зависимости Т_х=f(t_x), рис.2.1.

 

 

Кроме этого, рассчитываются натяжения несущего троса при режимах гололеда с  ветром  Т_гл и при ветре наибольшей интенсивности Т_в.

Для этой цели по формулам (2.27) величины  с индексом Х относят к ответствующему режиму. Полученные значения наносят на график рис.2.1,

- для t_x1 =  -50 ºC, при Т_рх1=2000 даН

 

 

- для t_x = -15ºC, при Т_рх2=1450 даН

 

 

- для t_x -5 ºC, при Т_рх3=1300 даН

 

 

- для t_x = +5 ºC, при Т_рх4=1160 даН 

 

 

- для t_x =+40 ºC, при Т_рх5=800 даН

 

 

Стрелы провеса несущего троса F_x в пролетах

 

                                                 (2.28)

 

Значения W_x u Z_x определяется по формулам (2.16) и (2.17).

 

Для l_min=34 м

 

 

- для t_x =  -50 ºC

 

 

- для t_x -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +40 ºC

 

 

Для l_max=52 м

 

 

- для t_x =  -50 ºC

 

 

- для t_x -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +40 ºC

 

 

Для l_э=48 м

 

 

- для t_x =  -50 ºC

 

 

- для t_x -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +40 ºC

 

 

Стрелы провеса контактного провода в пролетах анкерного участка

 

                                                     (2.29)

 

где F₀ – стрела провеса несущего троса при беспровесном положении контактного провода, м.

 

Для l_min=34 м

 

 

- для t_x =  -50 ºC

 

 

- для t_x = -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +40 ºC

 

 

Для l_max=52 м

 

 

- для t_x =  -40 ºC

 

 

- для t_x = -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +35 ºC

 

 

Для l_э=48 м

 

 

- для t_x =  -40 ºC

 

 

- для t_x = -15 ºC

 

 

- для t_x = -5 ºC

 

 

- для t_x = +5 ºC

 

 

- для t_x = +35 ºC

 

 

Результаты  расчетов сводятся в табл.14 для построения монтажного графика

 

 

 

 

 

Таблица 14 – Данные для построения  монтажных графиков

	Длина	Температура tx,ºC
	пролета	tmin= -50	t0=-15	tгл= -5	tв= +5	tmax= +40
Натяжение разгру-		2000	1300	1100	930	470
женного НТ Трх, даН
Натяжение нагру-		2100	1450	1300	1160	800
женного НТ Тх, даН
Стрела провеса	lmin=34 м	0.055	0.084	0.099	0117	0.232
разгруженного НТ	lmax=52 м	0.128	0.196	0.232	0.274	0.543
Fрх , м	lэ=48 м	0.109	0.167	0.198	0.234	0.463
Стрела провеса	lmin=34 м	0.12	0.173	0.192	0.215	0.308
нагруженного НТ	lmax=52 м	0.295	0.41	0.451	0.497	0.674
Fх , м	lэ=48 м	0.249	0.349	0.384	0.424	0.581
Стрелы провеса КП, м	lmin=34 м	-0.002	-0.0008	0	0.0005	0.003
	lmax=52 м	-0.036	-0.011	0	0.0075	0.045
	lэ=48 м	-0.025	-0.008	0	0.005	0.033