Расчет контактной сети участка железной дороги переменного тока

При построении кривых Fkx (tx)рекомендуется принять масштаб:

по вертикали Fkx (tx) 10 мм-0,01 м;

по горизонтали Fkx (tx) 10 мм- 10 0 С;

ось следует провести через 0°С.

Составление итоговой монтажной таблицы. Выводы из расчета Полученные для заданных значений tx, величины натяжения tx и стрел провеса Fx несущего троса, а также стрел провеса контактных проводов Fx следует свести в итоговую монтажную таблицу (приложение Б). Результаты подобных расчетов представлены в таблице 4.2

Таблица 4.2 Монтажная таблица разгруженного несущего троса

1, м	Значение параметров при температурах, 0 С
	-50	-44	-37	-30	-23	-16	-8	0	9	19	30	40
62	0,423	0,442	0,462	0,485	0,510	0,538	0,569	0,605	0,646	0,693	0,749	0,763
38	0,159	0,167	0,175	0,185	0,195	0,207	0,221	0,236	0,254	0,275	0,30	0,306
-	2000	1900	1800	1700	1600	1500	1400	1300	1200	1100	1000	977

 

4.6 Определение натяжения несущего троса при дополнительных нагрузках

 

Расчеты выполняем по формуле (33), задаваясь различными значениями натяжений несущего троса и добиваясь их соответствия температурам режимов гололеда с ветром и максимального ветра.

Режим гололеда с ветром (tr=-50C), коэффициенты А0=53,481, Br вычисляем по формуле :

                                   Br =                                                      (4.20)

Br = 4,3832 * 582  * 3135 = 20,26 * 106.

Задаемся натяжением Тг=1400да Н, тогда по формуле

 

                                  Tx = A0 + - ,                                            (4.21)

Tx = 53.481 +-= -14.26 0C.

Значение Тг- оказалось заниженным. Пример Тг=1300 даН. При этом

Tx = 53.481 +-= -7,03 0C.

Путем интерполяции для tr=-50С получим Тг=1272 даН.

Режим максимального ветра (tв =50С). В этом случае

Вв = 2,5272 * 582 * 3135 = 4,17 * 106

Задаемся Тв=1200даН.

Tx = 53.481 +-= -10,55 = 11 0C.

Значение Тв оказалось завышено. Примем Тв=1000даН. Тогда

Tx = 53.481 +-= 6,460C.

Путем интерполяции для tв=50С получим Тв=983 даН.

Полученные значения Тг и Тв показаны точками на монтажных кривых (приложение Б).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Выбор поддерживающих и фиксирующих устройств

 

К поддерживающим устройствам контактной сети относятся: однопутные консоли, жесткие поперечины, кронштейны для различных подвесок, опоры.

К фиксирующим устройствам: фиксаторы, фиксаторные стойки и кронштейны.

Выбор типов поддерживающих и фиксирующих устройств во многом определяется условиями установки опор. Основными поддерживающими устройствами на станциях являются жесткие поперечины, перекрывающие до восьми путей В горловинах станций применяют однопутные консоли.

 

5.1 Выбор консолей

 

Из-за недостаточной прочности консольного изолятора, на линиях переменного тока в настоящее время устанавливают неизолированные консоли.

Неизолированные консоли, изготавливаемые из двух швеллеров, обозначают буквами НР (с растянутой тягой) и НС (со сжатой тягой). Кроме того, в обозначении типа консоли римскими цифрами указывают вид ее геометрических размеров, арабскими цифрами - номер используемых для изготовления швеллеров, а при наличии подкоса добавляют букву «П». Изолированные консоли, устанавливаемые в местах, где требуется усиленная изоляция, имеют в маркировке еще букву «У».

Консоли с кронштейнами из труб маркируют буквами НТ (наклонная трубчатая) и обозначениями, аналогичными для консолей с кронштейнами из швеллеров. Трубчатые консоли предусмотрены с тремя длинами кронштейнов (0-3865 мм, I - 4615 мм, II - 5115 мм). Иногда в маркировке имеется буква «И», что указывает на применение укороченного бугеля [6,73-73].

Консоли с кронштейнами из швеллеров устанавливают на промежуточных и переходных опорах, на прямых и с Внешней стороны кривых участках пути, на всех переходных опорах, устанавливаемых с внутренней стороны кривых участках пути, и на всех переходных опорах для анкерных ветвей подвески.

Трубчатые консоли устанавливают на промежуточных опорах с габаритами от 3,1 до 3,5 м. Консоли с укороченным бугелем применяют только на прямых участках пути и на внешней стороне кривых.

Наклонные неизолированные консоли используют и Эля крепления на специальных стойках под ригелями жестких поперечин.

Подбор типовых неизолированных и изолированных консолей для линий постоянного и переменного тока выполняют в зависимости от типа опор и места их установки, а при подборе переходных консолей учитывают еще наличие или отсутствие секционирования сети, расположение рабочей и анкеруемой ветвей подвески относительно опоры и какая ветвь крепится на данной консоли.

 

5.2 Выбор фиксаторов

 

Фиксаторы - один из основных элементов контактной сети, влияющие на качество токосъема и износ контактного провода. При подвеске на консолях и жестких поперечинах на путях, где скорость движения поездов превышает 50 км/ч, применяют сочлененные фиксаторы с возможно легкими элементами, крепящимися непосредственно к контактному проводу.

Типовые сочлененные фиксаторы, разработанные в Трансэлектропроекте, подбирают в зависимости от типа консолей и места их установки, а для переходных опор - с учетом расположения рабочей и анкеруемой ветвей подвески относительно опоры.

В обозначениях типовых фиксаторов применяют буквы Ф (фиксатор), П (прямой), О (обратный), А (контактного повода анкеруемой ветви), Г (гибкий), И (для изолированных консолей), С (воздушных стрелок), К (комбинированный),  Р (для ромбовидных подвесок) и У (усиленный). В маркировке имеются арабские цифры, указывающие напряжение в киловольтах, а также римские - характеризующие длины основных фиксаторов.

Выбор фиксаторов производим по [5,79-85]. На проектируемом участке применены фиксаторы марок ФП - 25, ФО - 25, ФГ – 25.

 

5.3 Выбор жестких поперечин

 

Типовые жесткие поперечины балочного типа представляют собой сквозные фермы прямоугольного сечения с раскосной решеткой. Эти поперечины выпускают в обычном исполнении (Эля применения в районах с расчетной температурой до -40 °С) и в северном исполнении (Эля районов с расчетными температурами до - 65 С). В первом случае их изготавливают в основном из стали марки ВСтЗпсб, а во втором - из низколегированной стали марки 09Г2С - 9. Для поперечин длинной до 21,9 м включительно ширина ферм равна 450 мм, высота 700 мм и длина основной панели 800 мм; для более длинных поперечин эти данные составляют соответственно 740, 1200 и 1250 мм [5,66-67] или [7,7780].

В маркировке типовых поперечин использованы буквы и цифры. Например, П29-30.3- это обозначение поперечины (П) в обычном исполнении с несущей способностью 29 т м основным расчетным пролетом 30,3 м. Если Ванная поперечина используется для установки арматуры освещения, то в маркировке добавляется буква О (например ОПС29 - 30,3). В последнем случае поперечины изготавливают с настилом и перилами.

                             L = Г1 + Г2 +m + dоn + 2*0.15                                       (5.1)

где Г1 и Г2 -габариты опор поперечин, м;

m -суммарная ширина междупутий, перекрываемых поперечиной, м;

dоn - диаметр опоры на уровне головок рельсов, dоn =0,44 м.

 

5.4 Выбор кронштейнов

 

Для подвески дополнительных проводов применяют кронштейны с подкосами или с тягами. На станции и перегоне используются «Т» образные надставки на жестких поперечинах, выполненные из швеллера и уголка. Провода ДПР подвешены на кронштейнах типа КФДСУ, выполненных из круглой стали. Выбранные кронштейны указаны в спецификации на плане контактной сети станции и перегона [5,71].

 

5.5 Выбор опор контактной сети

 

На проектируемом участке применяются опоры типа СС. Важнейшей характеристикой опор является их несущая способность - допустимый изгибающий момент МО на уровне условного обреза фундамента (УОФ) и на уровне пяты консоли (УПК). По несущей способности и подбирают типы опор для применения в конкретных условиях установки.

Для подбора промежуточной консольной опоры составляем ее расчетную схему, показав на ней все силы, действующие на опору.

На рисунке 5.5.1 представлена расчетная схема для подбора консольных опор.

Подбор типовых консольных опор выполняется так, чтобы при наиболее невыгодном сочетании внешних нагрузок создаваемый или нормативный изгибающий момент не превышал допустимый в расчетном сечении опоры.

Исходные данные для подбора опоры

• габарит опоры Г=3,1 м;
• консоль НР и НС;
• номинальное натяжение несущего троса 1600 даН,
• номинальное натяжение контактного провода 1000 даН;
• провод ДПР 2АС - 50, максимальное натяжение 520 даН, G=0,19 даН/м, [7,258-284];
• усиливающий провод А-185, максимальное натяжение 1052 даН, G=0,492 даН/м.
• Z, ZKP, Znp - плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейна и проводов ДПР соответственно;
• а - зигзаг контактного провода (а = 0,3 м на прямых участках пути);
• Г - габарит опоры на уровне головок рельсов (УГР), м;

• Don-диаметр опоры на УГР, м. Принимаем:

hn=8,55 м      hk=6,75 м     hПР1=9,7 м     hПР2= 8,85 м      hОП=4,8 м

ZКН=1,8 м     ZКР=1,9 м     ZПР1=3 м        ZПР2=1,5 м        ZП=3,3 м  

 Don=0,44 м

 

Натяжение проводов АС-50, А-185 с изменением температуры окружающей среды и нагрузки от ветра и гололеда изменяется и равно

                                     H = 0.75 * H max                               (5.2)

где H max- максимальное натяжение проводов, даН.

Н = 0,75 * 520 = 390 даН;

Обозначения, принятые на рисунке 5.5.1:

-Gn и Gпр – вертикальная нагрузка от веса контактной подвески и провода ДПР, даН;

-GКН и GКР - вертикальная нагрузка от веса консолей и кронштейнов, даН;

-РН,РК,РПР,РОП – горизонтальная нагрузка от давления ветра соответственно на несущий трос, контактный провод, провод ДПР, и на опору , даН;

-h- высота опоры, м;

-hH, hK, hПР, hОП -  высота точек приложения горизонтальных сил относительно основания опоры,

Нуг =0,75*1052=789 даН.

Натяжение этих же проводов в режиме максимального ветра

                                            Нуг = 0,7 * Нmax                                                    (5.3)

НДПРВ = 0,7 * 520 = 365 даН;

НУВ = 0,7 * 1052 = 736 даН;

Определим нагрузки на провода ДПТР и на усиливающий провод в различных расчетных режимах:

-от веса  гололеда на проводах:

                                   gгпр = 0,0009 * br * (d+br)                                     (5.4)

где d-диаметр провода, мм, (АС-50: d=9,6 мм, А-185: d=17,5 мм).

gгдпр = 0,0009 * 15 * 3,14 * (9,6 + 15) = 1,043даН;

gгу = 0,0009 * 15 * 3,14 * (17,5 + 15) = 1,378 даН;

-от давления  ветра провода при максимальной  скорости ветра :

                                 Pпрv = 0.615 * Cx * V2p * d * 10-4                             (5.5)

P дпрv = 0,615 * 1,2 * 262 * 9,6 * 10 -4 = 0,479 даН/м;

Р уv = 0,615 * 1,2 * 262 * 17,5 * 10 -4 = 0,873 даН/м;

 

- от давления  ветра на провода при гололеде  с ветром:

                               Рпрг = Cx * V2г * 0,615 * (d + 2br) * 10-4                         (5.6)

где V2г- скорость ветра при гололеде Vr=17 м/с.

Рпрг = 1,2 * 202 * 0,615 * (9,6 + 2 * 15) * 10-4 = 1,169 даН/м;

Рпрг = 1,2 * 202 * 0,615 * (17,5 + 2 * 15) * 10-4 = 1,402 даН/м;

Все полученные данные о распределенных нагрузках сведены в таблицу 5.5.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.5.1 Значение нагрузок на провода в расчетных режимах

Нагрузки	Режим Гололеда с ветром, даН/м	Режим максимального ветра, даН/м	Режим минимальной температуры, даН/м
Отвеса:
Проводов цепной подвески,g	2,231	2,231	2,231
Гололеда на проводах подвески, gr	3,726	-	-
Провода ДПР с сечением АС-50 gдпр	0,191	0,191	0,191
Гололеда на проводе ДПР, gдпр	1,043	-	-
Усиливающего провода сечением А-185, gу	0,492	0,492	0,492
Гололеда на усиливающем проводе, gгу	1,378	-	-
От давления ветра:
На несущий трос ,Рн	1,389	1,813	-
На контактный провод ,Рк	0,614	1,287	-
На провод ДПР, Рдпр	1,169	0,479	-
Усиливающий провод, ру	1,402	0,873	-