Курсовая работа: Расчет участка контактной сети станции и перегона

Зависимость стрелы провеса контактного провода от температуры:

Зависимость изменения конструктивной высоты подвески от температуры:

Расчет опор.

Изгибающие моменты для опор определяем для трех режимов:

1.  Максимальный ветер;

2.  Гололед с ветром;

3.  Режим минимальных температур.

Направление ветра принимается:

1.  К оси пути, изгибающий момент «+»;

2.  От оси пути изгибающий момент «-».

Расчетные нагрузки действующие на опору в виде изгибающего момента определяется по всей длине пролета.

Для каждой нагрузки плечо определяем по размерам поддерживающих устройств.

Расчет промежуточной опоры.

Рт, Рк – нагрузка ветровые для режима максимального ветра на перегоне с открытого незащищенного места.

Роп – ветровая нагрузка на опору.

Ртиз, Ркиз – горизонтальная нагрузка от изменения направления несущего троса и контактного провода.

Gп – вертикальная нагрузка от веса цепной подвески.

Gкн – вертикальная нагрузка от веса консоли, принимается в зависимости от типа консоли.

Максимальный ветер Gкн. = 70 даН;

Гололед с ветром Gкн. = 90 даН;

hоп – высота опоры 9,6 м.

hк, hт – высота подвеса контактного провода и несущего троса.

hк = 5750 мм; hт = 5750+2000= 7750 мм.

Zкн – плечо веса консоли зависит от длины кронштейна и тяги, 3.4 м.

а – зигзаг контактного провода – 0,3 м.

Г – габарит опоры.

dоп – диаметр опоры 0,29 м – верх,

0,44 м – на УГР.

Все расчетные нагрузки сводим в таблицу

Определение нормативных нагрузок действующих на опору.

Расчет нормативных изгибающих моментов в основании опор, по которым осуществляется подбор опор, выполняется по нормативным нагрузкам.

Определение нормативных нагрузок, действующих на опору, производится отдельно для трех расчетных режимов.

Вертикальная нагрузка от веса проводов в даН при гололеде с ветром

Gп = (g+gг)*L+Gиз,

Gп = (2.73+0,635)*70+16=244 даН.

Вертикальная нагрузка от веса проводов при максимальном ветре и минимальной температуре

Gп = g*L+Gиз,

Gп = 2.73*70+16=199 даН.

Где: g – погонная нагрузка от собственного веса проводов подвески (троса контактного провода и струн), даН/м;

gг – погонная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной подвески, даН/м;

L – длина пролета на кривой, м;

Gиз – вес гирлянды изоляторов, даН.

Вертикальная нагрузка от веса консоли. Для режима гололеда с ветром к весу консоли нужно прибавить вес гололеда на консоли.

Горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос и контактный провод в даН.

Для режима гололеда с ветром

Рт = Ртг*L = 0.516*70 =36.1 даН;

Рк = Ркг*L = 0,493*70 = 34.5 даН;

Для режима максимального ветра

Рт = Рт max*L = 0.985*70 = 69 даН;

Рк = Рк max*L = 0.814*70 = 57 даН.

В режиме минимальных температур горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос и на контактный провод отсутствуют.

Горизонтальная нагрузка от давления ветра на опору в даН.

Режим гололеда с ветром

Роп = Сx*(kU*Uгн)2*Sоп/16 = 0,7*(1,15*17.25)2*3,46/16 = 60 даН;

Режим максимального ветра

Роп = Сx*(kU*Uн)2*Sоп/16 = 0,7*(1,15*28.75)2*3,46/16 = 165 даН.

Где: Сx – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, принимаем равным 0,7 для конических опор;

Uгн, Uг – скорость ветра, м/с;

kU – ветровой коэффициент, 1,15;

Sоп - площадь сечения опоры, м2. Для опор типа С(СО) площадь сечения можно принять равной 3,46 м2.

В режиме минимальной горизонтальная нагрузка от давления ветра на опору отсутствует.

Натяжение несущего троса компенсированной подвески не зависит от ветровых и гололедных нагрузок.

Рtminиз = Ргиз = РUmaxиз = T*(Г+0,5D)/L = 1600*(3.1+0.5*0.44)/70 = 76 даН.

Горизонтальная нагрузка от давления изменения направления (излома) контактного провода на кривой, в даН для всех трех режимов будет одинакова, т. к. натяжение контактного провода (К) обеспечивается компенсаторами и величина постоянная.

Ркиз = К*(Г+0,5D)/L = 2000*(3.1+0.5*0.44)/70= 95 даН.

Прежде чем приступить к расчету изгибающих моментов Мо, итоги расчетов нормативных нагрузок действующих на опору сносим в таблицу. При этом величины нагрузок округляем до целых чисел.

Определение изгибающих моментов Мо опоры

Принятое направление ветра к пути, формула Мо приобретает вид:

Мо = (Gп*(Г+0,5*dоп)+ Gкн*Zкн +( Рт+Ртиз)*hт+(Рк+Ркиз)*hк+ Роп*hоп/2)*10-2, кНм.

Режим гололеда с ветром

Мо (244*(3,1+0,5*0,44)+90*3.4+(36.1+76)*7,75+(34.5+95)*5,75+60*

*(9,6/2))*10-2 =30.2 кНм;

Режим максимального ветра:

Мо (199*(3,1+0,5*0,44)+70*3.4+(69+76)*7,75+(57+95)*5,75+165*

*(9,6/2))*10-2 =36.9 кНм;

Минимальная температура:

Мо= (199*(3,1+0,22)+70*3.4+76*7,75+95*5,75)* 10-2=20.3 кНм.

Выбор типа опор.

Выбор типа опор производим по максимальному изгибающему моменту Мо max. У выбранной опоры допускаемый нормативный изгибающий момент Мно в кНм должен быть равен или больше максимального момента относительно условного обреза фундамента, полученного расчетом

Мно > Мо max.

В качестве консольных промежуточных опор рекомендуется принимать опоры типа С (СО).

4. Порядок составления плана станции и перегона

Порядок составления плана станции.

Подготовка плана станции. План станции вычерчиваем в масштабе 1:1000 на листе миллиметровой бумаге. Необходимую длину листа определяем в соответствии с заданной схемой станции, на которой указаны расстояния всех центров стрелочных переводов, светофоров, тупиков от оси пассажирского здания в метрах. При этом условно принимаем эти отметки в левую сторону с знаком минус, а в правую со знаком плюс.

Вычерчивание плана станции начинаем с разметки тонкими вертикальными линиями через каждые 100 метров условных станционных пикетов в обе стороны от оси пассажирского здания, принимаемый за нулевой пикет. Пути на плане станции представляем их осями. На стрелках оси путей пересекаются в точке называемой центром стрелочного перевода. Пользуясь данными на заданной схеме станции наносим параллельными линиями оси путей, при этом расстояния между ними должны соответствовать в принятом масштабе заданным междупутьям.

На плане станции также показываем не электрифицированные пути. Указав на специальных выносах пикетные отметки центров стрелочных переводов, вычерчиваем стрелочные улицы и съезды. Далее на план станции наносим здания, пешеходный мост, пассажирские платформы, тяговую подстанцию, входные светофоры, переезды.

Наметка мест, где необходимо фиксация контактных проводов.

Разбивку опор на станции начинаем с наметки мест, где необходимо предусматривать устройства для фиксации контактных проводов. Такими местами являются все стрелочные переводы, над которыми должны быть смонтированы воздушные стрелки и все места, где провод должен изменить свое направление.

На одиночных воздушных стрелках наилучшее расположение контактных проводов, образующих стрелку, получается, если фиксирующее устройство установлено на определенном расстоянии С от центра стрелочного перевода. Смещение фиксирующих опор допускается к центру стрелочного перевода на 1 – 2 метра и от центра стрелочного перевода на 3 - 4 метра. В вершине кривой фиксирующую опору намечаем по пикету этой вершины, при этом зигзаг у этой опоры всегда выполняется отрицательным.

Расстановка опор в горловинах станции.

Разбивку опор на станции начинаем с горловины, где сосредоточено наибольшее количество мест фиксации контактных проводов. Из намеченных мест фиксации производим выбор тех мест, где рационально установить несущие опоры. При этом действительные длины пролетов не должны превышать расчетных длин и разница в длинах смежных пролетов должна быть не более 25% длины большего из них. Кроме того опоры на двухпутных участках следует располагать в одном пикете. Если установка только несущих опор приводит к значительному сокращению пикетов, то следует рассмотреть возможность выполнения части воздушных стрелок нефиксированными.

Нефиксированные воздушные стрелки могут быть выполнены только на боковых путях в том случае, если на опорах, расположенных в близи (до 20 м.) от стрелочного перевода.

Выбрав размеры пролетов между опорами фиксирующими воздушные стрелки главных путей, приступаем к наметке несущих опор на следующих стрелках станции, учитывая требования к длинам пролетов перечисленные выше.

У фиксирующих опор расставляем зигзаги.

Расстановка опор в средней части станции.

При наличии в пределах станции искусственных сооружении выбираем способ прохода контактной подвески через эти сооружения. В соответствии с принятым способом намечаем места установки опор у пассажирского здания. После этого на оставшихся частях станции, по возможности применяя максимальные допустимые пролеты, намечаем места для опор жестких поперечин.

Порядок прохода подвески под искусственными сооружениями на станции.

Искусственные сооружения встречаются на перегонах и станциях электрифицируемой линии, часто не позволяют пропускать цепную подвеску нормального типа с обычными габаритами.

Способ прохода контактного провода под искусственными сооружениями выбирают в зависимости от напряжения в контактной сети, высота искусственного сооружения над уровнем верха головки рельса (УГР), длинны его вдоль электрифицированных путей, установленной скорости движения поездов.

Размещение контактного провода под искусственными сооружениями при ограниченных габаритах связано с решением двух основных задач:

1.Обеспечение необходимых воздушных зазоров между контактными проводами и заземленными частями искусственных сооружений;

2. Выбор материала, конструкции и способа закрепления поддерживающих устройств.

Сечение контактного провода в пределах искусственного сооружения должно быть равно сечению контактного провода на прилегающих участках, для чего в необходимых случаях монтируются обводы, восполняющие сечение НТ и усиливающих проводов.

Уклоны контактного провода на подходах к искусственному сооружению устанавливают по условиям взаимодействия токоприемника и контактного провода в зависимости от максимальной скорости движения и параметров контактной подвески и токоприемника.

Минимальная величина пространства по вертикали, необходимая для размещения токонесущих элементов контактной сети при проходе подвески в стеснённых условиях существующих искусственных сооружений, составляет 100мм. при подвески без НТ и 250мм. с НТ.

В тех случаях, когда при нормальном напряжении в контактной сети, нельзя по условиям необходимых габаритных расстояний для этого напряжения контактную подвеску разместить без реконструкции искусственного сооружения, в пределах искусственного сооружения монтируют не изолированную контактную подвеску с устройством с обеих сторон нейтральных вставок. Поезда в этом случае проводят через искусственное сооружение с выключенным током, по инерции.

Во всех случаях, когда расстояние от проводов контактной подвески до расположенных над ним заземленных частей искусственных сооружений при наиболее не благоприятных условиях менее 500мм. при постоянном токе или имеется какая либо возможность поджатия проводов контактной подвески к частям искусственного сооружения, через отбойник.

нейтральный элемент

650 и менее

НТ

отбойник

КП

изоляторы

УГР

Разбивка анкерных участков.

После расстановки опор по всей длине станции производим разбивку анкерных участков и окончательно выбираем места установки анкерных опор.

При разбивке анкерных участков необходимо выполнять следующие требования и условия:

число анкерных участков должно быть минимально возможным. При этом длина анкерного участка не должна превышать 1600 метров;

в отдельные анкерные участки выделяем боковые пути и съезды между главными путями;

для анкеровки желательно использовать ранее намеченные промежуточные опоры;

при анкеровки провод не должен менять свое направление на угол более 70;

если длина бокового пути более 1600 метров его следует разбить на два анкерных участка, а в середине выполнить не изолирующее сопряжение.

Длину нескольких пролетов расположенных примерно в середине анкерного участка снижаем на 10% относительно максимальной в данном месте, чтобы разместить среднюю анкеровку.

Расстановка опор по концам станции.

Согласно установленной схемы секционирования контактной сети в местах примыкания перегонов к станциям выполняем продольное секционирование. Изолирующее четырехпролетное сопряжение монтируется между входным сигналом и ближайшим к перегону стрелочным переводом станции, по возможности на прямых участках пути. При этом каждый переходной пролет сокращаем на 25% от расчетного; переходные опоры по первому и второму пути смещаем относительно друг друга на 5 метров.

Приближение переходной опоры к входному светофору допускается на расстояние не менее 5 метров.

После расстановки опор под изолирующее сопряжение разбиваем пролет между крайней стрелкой и сопряжением затем расставляем зигзаги, направление которых должно быть согласованным

Изолирующее сопряжения должны быть расположены на перегоне за входным сигналом так, чтобы изолирующее сопряжение, по которой электроподвижной состав должен безостановочно проходить по инерции, не препятствовало остановке поезда у закрытого входного сигнала.

При наличии на станции переезда опоры располагаем так, чтобы расстояние от края проезжей части переезда по ходу поезда до опор было не менее 25 метров.

Для выполнения поперечного секционирования со схемы питания и секционирования станции переносим все секционные изоляторы и выполняем их нумерацию, а на поперечных тросах жестких поперечин показываем врезные изоляторы между секциями, которые изолированы друг от друга.

В качестве основного типа несущих конструкций контактной сети на станциях должны приниматься жесткие поперечины, перекрывающие от двух до восьми путей. Если более восьми путей допускается применение гибких поперечин.

Питание и секционирование контактной сети.

Описание схемы питания и секционирования. На электрифицированных железных дорогах электроподвижной состав получает электроэнергию через контактную сеть от тяговых подстанций, расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобы обеспечивать надежную защиту от токов короткого замыкания.

В системе постоянного тока электроэнергия в контактную сеть поступает поочередно от фазы напряжением 3,3 кВ и возвращается также по рельсовой цепи на подстанцию.

Как правило, применяют схему двухстороннего питания, при которой каждый находящийся на линии локомотив получает энергию от двух тяговых подстанций. Исключение составляют участки контактной сети, расположенные в конце электрифицированной линии, где может быть применена схема консольного (одностороннего) питания от крайней тяговой подстанции и постов секционирования устраиваются вдоль электрифицированной линии изолирующее сопряжения и каждая секция получает электроэнергию от разных питающих линий ( продольное секционирование ).

При продольном секционировании, кроме разделения контактной сети у каждой тяговой подстанции и поста секционирования, выделяют в отдельные секции контактную сеть каждого перегона и станции с помощью изолирующих сопряжений. Секции между собой соединяются секционными разъединителями, каждая из секций может быть отключена этими разъединителями. На контактной сети участков переменного тока у тяговых подстанций монтируют два изолирующих сопряжения. В данной схеме питания и секционирования тяговая подстанция через фидера контактной сети Фл1 и Фл2 питает перегон с западной стороны станции, находящейся за изолирующим сопряжением, которое разделяет главные пути станции от перегона воздушным промежутком.

На фидерах установлены секционные разъединители с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.

Через фидера Фл4 и Фл5 питается восточный перегон станции, разделенный изолирующим сопряжением. На фидерах установлены секционные разъединители с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.

Главные пути станции питаются через фидера Фл31 и Фл32. Снабженные секционными разъединителями с моторными приводами ТУ и ДУ, нормально замкнутые.

Разъединители А и Б соединяют станционные пути и перегон, с моторными приводами на ТУ, нормально отключены, с западной стороны станции А. Разъединители В и Г – с восточной стороны.

При поперечном секционировании на станциях контактную сеть группы путей выделяют в отдельные секции и питают их от главных путей через секционные разъединители, которые при необходимости могут быть отключены. Секции контактной сети на соответствующих съездах между главными и боковыми путями изолируют секционными изоляторами. Этим достигается независимое питание каждого пути и каждой секции в отдельности, что облегчает устройство защиты и дает возможность при повреждении или отключении одной из секций осуществлять движение поездов по другим секциям.

Секции 3,5,4,6,8 изолированы секционными изоляторами № 3,11; 4,12;5,10; 6,9; 7,8 и запитываются поперечными секционными разъединителями ПС-3, ПС-5, ПС-4, ПС-6, ПС-8 с ручными приводами, нормально включены.

Трассировка питающих и отсасывающих линий.

Трассы питающих и отсасывающих линий от тяговой подстанции к электрифицируемым путям проектируем по кротчайшему расстоянию. Для анкеровки линий у здания тяговой подстанции и путей используем железобетонные опоры.

Воздушные питающие и отсасывающие линии, идущие вдоль станции подвешиваем с полевой стороны опор контактной сети. Для перевода питающих линий через пути используем жесткие поперечины, на которых смонтированы Т - образные конструкции.

Трассировка контактной сети на перегоне.

Подготовка плана перегона. План перегона выполняем на листе миллиметровой бумаги в масштабе 1:2000 (ширина листа 297 мм). Необходимую длину листа определяем исходя из заданной длины перегона с учетом масштаба необходимого запаса (800 мм) в правой части чертежа на размещение общих данных в основной надписи и принимаем кратной стандартному размеру 210 мм.

В зависимости от числа путей на перегоне на плане вычерчиваем одну или две прямые линии (на расстоянии 1 см друг от друга), представляющие оси путей.

Пикеты на перегоне размечают вертикальными линиями через каждые 5 см (100 м) и нумеруют их в направлении счета километров, начиная с пикета входного сигнала, указанного в задании.

Если при трассировке контактной сети станции в правой горловине оказалось четырехпролетное изолирующее сопряжение контактных подвесок станции и перегона, расположенное до входного сигнала, то для его повторения на плане перегона нумерацию пикетов нужно начать за 2-3 пикета до заданного пикета входного сигнала.

Выше и ниже прямых линий, представляющих оси путей, вдоль всего перегона размещаем данные в виде таблиц. Под нижней таблицей вычерчиваем спрямленный план линии.

Пользуясь размеченными пикетами, в соответствии с заданием на проект на плане путей показывают искусственные сооружения, а на спрямленном плане линии показываем километровые знаки, направление, радиус и длину кривого участка пути, границы расположения высоких насыпей.

Пикеты искусственных сооружений, сигналов, кривой, насыпи, и выемки обозначают в графе «Пикетаж искусственных сооружений» нижней таблицы в виде дроби, числитель которой обозначает расстояние в метрах до одного пикета, знаменатель – до другого. В сумме эти числа должны быть равны 100, т. к. расстояние между двумя нормальными пикетами равно 100 м.

Разбивка перегона на анкерные участки. Расстановку опор начинаем с переноса на план перегона опор изолирующих сопряжений станции, к которой примыкает перегон. Расположение этих опор на плане перегона должно быть увязано с их расположением на плане станции. Увязку осуществляем по входному сигналу, который обозначен и на плане станции, и на плане перегона следующим образом: определяют расстояние между сигналом и ближайшей к нему опорой по меткам на плане станции. Это расстояние прибавляем (или отнимаем) к пикетной метке сигнала и получаем пикетную отметку опоры. Затем откладываем от этой опоры длины следующих пролетов, указанных на плане станции, и получаем пикетные отметки опор изолирующего сопряжения на плане перегона. Пикетные отметки опор заносим в графу «Пикетаж опор» нижней таблицы. После этого вычерчиваем изолирующее сопряжение ли нейтральную вставку, т. к. это показано на плане станции, и расставляют зигзаги контактного провода.

Далее намечаем анкерные участки контактной сети и примерное расположение мест их сопряжений. После этого в серединах анкерных участков намечаем примерное расположение мест средних анкеровок с тем. Чтобы при разбивке опор пролеты со средней анкеровкой сократить по сравнению с максимальной расчетной длиной на данном участке перегона.

Намечая анкерные участки подвески, необходимо исходить из следующих соображений:

·  количество анкерных участков на перегоне должно быть минимальным;

·  максимальная длина анкерного участка контактного провода на прямой принимается не более 1600 м;

·  на участках с кривыми длины анкерного участка уменьшают в зависимости от радиуса и расположения кривой;

·  сопряжения анкерных участков рекомендуется, как правило, устраивать на прямых.

Если кривая по протяженности не больше половины длины анкерного участка (800 м) и расположена в одном конце или в середине анкерного участка, то длина такого анкерного участка может быть принята равной средней длине, допустимой для прямой и кривой данного радиуса.

В конце перегона должно находиться четырехпролетное изолирующее сопряжение, разделяющее перегон и следующую станцию. Опоры такого сопряжения относятся уже к плану станции и на плане перегона не учитываются. Иногда в исходных данных задается к проектированию часть перегона, ограничиваемая очередным четырехпролетным неизолирующим сопряжением. Опоры такого сопряжения относятся к плану перегона.

Примерное расположение опор сопряжений анкерных участков отмечаем на плане вертикальными линиями, расстояние между которыми в масштабе примерно равно трем допустимым для соответствующего участка пути пролетам. Затем намечаем каким-либо условным знаком места расположения пролетов со средней анкеровкой и только после этого переходим к расстановке опор.

Расстановка опор на перегоне. Расстановка опор производится пролетами, по возможности равными допустимым для соответствующего участка пути и местности, полученным в результате расчетов длин пролетов.

Намечая места установки опор следует сразу же заносить их пикетаж в соответствующую графу, между опорами указывать длины пролетов, возле опор стрелками показывать зигзаги контактных проводов.

На прямых участках пути зигзаги (0,3 м) должны быть поочередно направлены у каждой из опор то в одну, то в другую сторону от оси пути, начиная с зигзага анкерной опоры, перенесенного с плана контактной сети станции. На кривых участках пути контактным проводам дают зигзаги в направлении от центра кривой.

В местах перехода с прямого участка пути в кривую зигзаг провода у опоры, установленной на прямом участке пути, может оказаться неувязанным с зигзагом провода у опоры, установленной на кривой. В этом случае следует несколько сократить длину одного-двух пролетов на прямом участке пути, а в некоторых случаях и пролета, частично расположенного на кривой, чтобы можно было у одной из этих опор разместить контактный провод над осью пути (с нулевым зигзагом), а у смежной с ней опоры сделать зигзаг контактного провода в нужную сторону.

Зигзаги контактного провода у смежных опор, расположенных на прямом и кривом участках пути, можно считать увязанными, если большая часть пролета расположена на прямом участке пути и зигзаги контактного провода у опор сделаны в разные стороны или большая часть пролета расположена на кривом участке пути и зигзаги сделаны в одну сторону.

Длины пролетов, расположенных частично на прямых и частично на кривых участках пути, могут быть при этом приняты равными или чуть большими, чем допустимые длины пролетов для кривых участков пути. При разбивке опор разница в длине двух смежных пролетов полукомпенсированной подвески не должна превышать 25% длины большего пролета.

На участках где часто наблюдаются гололедные образования и могут возникнуть автоколебания проводов, разбивку опор следует вести чередующимися пролетами, один из которых равен максимально допустимому, а другой – на 7-8 м меньше. При этом, избегая периодичности чередования пролетов.

Пролеты со средними анкеровками должны быть сокращены: при полукомпенсированной подвеске – один пролет на 10% от максимальной расчетной длины в этом месте.

5. Список используемой литературы

Основная

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

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

3.  Справочник по электроснабжению железных дорог. /Под редакцией К.Г. Марквардта – М.: Транспорт, 1981. – Т. 2- 392с.

Дополнительная

4.  Нормы технологического проектирования электрификации железных дорог (ВНТП - 81). – М.: Транспорт, 1983. – 57с.

5.  Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог – М.: Транспорт, - 2001 г.

6.  Дворовчикова Т.В., Зимакова А.Н. Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных железных дорог/ Учебное пособие. – М.: Транспорт, - 1989, - 166 с.

7.  Контактная сеть и воздушные линии / Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтных воздушных линий / Справочник. - М.: Транспорт, - 2001 г.

8.  Фрайфельд А.В., Бондарев Н.А. Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий. – М.: Транспорт, - 1980 г.