Содержание где?
Введение
Контактная сеть является важнейшим элементом системы тягового электроснабжения электрического транспорта. От надежной работы контактной сети во многом зависит успешное выполнение основной функции железнодорожного транспорта – своевременная перевозка пассажиров и грузов в соответствии с заданным графиком движения. Главная задача контактной сети – передача электроэнергии подвижному составу за счет надежного, экономичного и экологически чистого токосъема в расчетных метеоусловиях при установленных скоростях движения, типах токоприемников и значениях передаваемого тока.
В последние годы на дорогах страны расширяется движение тяжеловесных и длинносоставных поездов, вводится в эксплуатацию новый электроподвижной состав большой мощности, повышаются скорости движения пассажирских и грузовых поездов, растет грузонапряженность. В таких условиях эксплуатации возрастают требования к надежности устройств контактной сети, что вызывает необходимость постоянно совершенствовать ее устройства, методы их расчета, монтажа, технического обслуживания и ремонта этих устройств.
Электрификация железнодорожного транспорта – неотъемлемая часть электрификации хозяйства страны. Устройства электроснабжения электрифицированных железных дорог, от которых получает питание не только тяга, но и другие районные потребители, прилегающие к железной дороге, в том числе и не тяговые потребители железнодорожного транспорта, являются составной частью энергоснабжающей системы России.
Основным элементом системы тягового электроснабжения является контактная сеть. Строительство и модернизация контактной сети в настоящее время должно производиться по типовым проектам КС-160. Типовые проекты и узлы должны согласовываться с Трансэлектропроектом и утверждаться Департаментом электрификации и электроснабжения МПС.
До завершения разработки всех модификаций контактных подвесок КС-160 должны применяться действующие типовые решения. Конструкции контактных подвесок в соответствии с Правилами технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации должны соответствовать требованиям, обеспечивающим пропуск пассажирских поездов со скоростью движения 140 км/ч и учитывать возможность перспективного повышения скоростей движения на отдельных направлениях до 160 км/ч и увеличение грузооборота.
Все вновь разработанные конструкции контактной сети, узлы и арматура до разрешения на их применение должны подвергаться испытаниям по утвержденной Департаментом электрификации и электроснабжения методике.
Модернизация контактной сети производится для обновления основных фондов, восстановления ресурса постоянных элементов и повышения технических показателей контактной подвески.
Основные цели проведения модернизации:
- увеличение скорости передвижения пассажирских и грузовых поездов;
- повышение ресурса основных элементов и их сближение для создания предпосылок при последующей эксплуатации проведения комплексных видов капитального ремонта;
- повышение надежности и устойчивости работы за счет применения изделий и узлов с улучшенными свойствами;
- снижение расходов на обслуживание за счет исключения или увеличения периодичности работ по диагностике, осмотрам, ремонту;
- увеличение срока службы контактного провода за счет повышения показателей качества токосъема;
- на основе анализа работы контактной сети устранение причин нарушений в работе контактной сети вследствие не учета при проектировании местных особенностей климатических условий, состояния земляного полотна, инженерно-геологических условий и обеспечение устойчивости опор контактной сети;
- учет изменений в процессе эксплуатации состояния и положения пути, устранение нетиповых узлов, доведение основных параметров контактной подвески до установленных нормативными документами.
Контактная подвеска состоит из постоянных и переменных элементов. К постоянным элементам относятся опоры и анкеры, жесткие и гибкие поперечины, несущие и рессорные тросы, усиливающие и питающие провода, поддерживающие конструкции, компенсирующие устройства, изоляция, арматура и оборудование.
Замена постоянных элементов производится после повреждений или при капитальном ремонте вследствие накопления недопустимых дефектов, а также при модернизации из-за выработки ресурса. К переменным элементам относятся контактные провода, струны, замена которых производится в зависимости от степени износа. По показателям качества токосъема контактная подвеска должна обеспечивать скорости движения до 160 км/ч. Замена контактных проводов производится в зависимости от степени их износа. Решение по оставлению в работе или замене опор, установленных при капитальном ремонте, принимается при проектировании в зависимости от возможности их использования в подвеске КС-160 и от разбивки места установки опор
В данном дипломном проекте рассматривается проектирование контактной сети постоянного тока с целью получения навыков по проектированию, выбору оборудования и работы фиксаторов контактной сети.
1 Теоретический раздел
-
Расчет нагрузок, действующих на контактную подвеску
Все нагрузки разделяются на постоянные, действующие всегда, и временные, которых в отдельные периоды строительства и эксплуатации может не быть. Временные нагрузки в свою очередь делятся на длительные, кратковременные и особые. Применительно к условиям работы контактной сети к постоянным относятся все нагрузки от собственного веса (кроме веса электромонтеров),усилия, определяемые нормальными натяжениями проводов, и взаимодействия предварительного напряжения конструкции. Длительные временные нагрузки на контактную сеть не действуют. К кратковременным относят нагрузки, возникающие при экстремальных температурах воздуха, воздействии ветра, гололедных и снеговых образований, при транспортировке и монтаже опор и других конструкции.
К особым относят нагрузки, возникающие при обрыве проводов контактной сети, сейсмических и взрывных воздействиях, а также воздействиях, а также в некоторых других условиях.
В зависимости от того, какие нагрузки учитывают в расчете совместно, различают основные сочетания их, состоящие из постоянных и кратковременных нагрузок, и особые сочетания, при которых к указанным добавляется одна из особых нагрузок. Таким образом, при расчетах устройств контактной сети в основные сочетания включают следующие нагрузки:
- от веса опор, поддерживающих и фиксирующих устройств;
- от веса проводов с арматурой и изоляторами;
- натяжения анкеруемых проводов;
- усилия от изменения направления проводов на кривых участках пути;
- то же при отводах проводов в сторону для анкеровки или других цепей;
- то же вследствие зигзагов проводов на прямых участках пути;
- от веса гололеда и снега на поддерживающих и фиксирующих устройствах;
- от веса гололеда на проводах;
- от давления ветра на опоры;
- то же на провода;
- нагрузки, возникающие при монтаже и эксплуатации контактной сети (например, от веса электромонтёра, поднимающегося на опору, или усилие, передающиеся на консоль при переводе раскатанного по низу несущего троса в рабочее положение).
В особые сочетания включают усилия, возникающие при обрыве одного из проводов и оказывающие наиболее существенное влияние на напряженное состояние рассчитываемого элемента конструкции, а также возможные в этих условиях нагрузки основных сочетаний. При этом вводят различные допущения, например учитывают гололедные образования, но при отсутствии ветра.
Нагрузки на провода и тросы принимают равномерно распределенными по длине пролета и называют распределенными линейными, так как относят их к одному метру длины проводов. Нагрузки, действующие на провода контактной сети, разделяют на вертикальные (от собственного веса проводов или подвесок и от веса гололеда на проводах или подвесках), горизонтальные (от воздействия ветра на свободные от гололеда провода и на покрытые гололедом) и на результирующие (определяемые совместным действием вертикальных и горизонтальных нагрузок).
Рассчитывая опорные устройства, необходимо, кроме приведенных выше, учитывать кратковременные нагрузки, воздействующие при транспортировке и установке опор, при монтаже цепной подвески и других проводов, а также в условиях эксплуатации.
Дополнительной и при сооружении, и при эксплуатации контактной сети может быть нагрузка от веса человека, поднимающегося на опору или находящегося на каком-либо поддерживающем или фиксирующем устройстве. Эту нагрузку учитывают при расчетах решеток металлических опор(если угол наклона раскоса решетки к горизонтали меньше 30°),ригелей, неизолированных консолей и фиксаторов. В расчетах поперечных несущих тросов гибких поперечин, как правило, ее не учитывают. Обычно дополнительную нагрузку от веса одного человека принимают равной 100 даН (с учетом веса инструмента).
Из всего многообразия сочетаний метеорологических условий, действующие на провода контактной сети, можно выделить три расчетных режима, при которых усилия (натяжение) в несущем тросе может оказаться наибольшим, опасным для прочности троса:
-режим минимальной температуры – сжатие троса;
-режим максимального ветра – растяжение троса;
-режим гололеда – растяжение троса.
Для этих расчетных режимов и определяют нагрузки на несущий трос.
1.1.1Режим минимальной температуры
В режим минимальной температуры несущий трос воспринимает только вертикальную нагрузку собственного веса и от веса контактного провода, струн и зажимов.
Вертикальная нагрузка от собственного веса 1-го погонного метра проводов в даН/м определяется по формуле:
,
(1.1)
где gт, gк – нагрузка от собственного веса одного метра несущего и контактного проводов, даН/м; следует взять из [1] стр.26,33;
n – число контактных проводов;
gс – нагрузка от собственного веса струн и зажимов равномерно распределенные по длине пролета принимается равной 0,05 даН/м для каждого провода.
Для всех участков перегона:
даН/м.
1.1.2 Режим максимального ветра
В этом
режиме на несущий трос действует
вертикальная нагрузка от веса проводов
контактной подвески и горизонтальная
нагрузка от давления ветра на несущий
и контактные провода (гололед отсутствует).
Ветер максимальной интенсивности
наблюдается при температуре воздуха
+
.
Вертикальная
нагрузка от веса проводов контактной
подвески определена выше по формуле
(1.1).
Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:
,
(1.2)
где Сх – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру определяется по таблице стр.105 [1];
Кv– коэффициент учитывающий влияние местных условий расположение подвески на скорость ветра, определяется по таблице 19 стр.104 [1];
– нормативная
скорость ветра наибольшей интенсивности,
м/с; повторяемости 1 раз в 10 лет определяется
по таблице
18 стр.102 [1];
d – диаметр несущего троса, мм; стр.33 [1].
Прямой участок пути и кривые различного радиуса:
даН/м;
Выемка глубиной до 7 м:
даН/м;
Насыпь высотой более 5 м :
даН/м.
Горизонтальная ветровая нагрузка на контактный провод в даН/м определяется по формуле:
,
(1.3)
где Н – высота контактного провода страница 26 [1].
Прямой участок пути и кривые различного радиуса:
даН/м;
Выемка глубиной до 7 м:
даН/м;
Насыпь высотой более 5 м :
даН/м.
Результирующая (суммарная) нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:
.
(1.4)
Прямой участок пути и кривые различного радиуса:
даН/м;
Выемка глубиной до 7 м:
даН/м;
Насыпь высотой более 5 м :
даН/м.
При определении результирующей нагрузки на контактный провод она учитываться не будет, т.к. в основном воспринимается фиксаторами.
1.1.3 Режим гололеда с ветром
На провода контактной
подвески в этом режиме действует
вертикальная нагрузка от собственного
веса, вес гололеда и горизонтальная
нагрузка от давления ветра на провода
контактной подвески, скорость ветра
при гололеде –
С,
вертикальная нагрузка от собственного
веса проводов контактной подвески
определена выше.
Вертикальная
нагрузка от веса гололеда на несущем
тросе даН/м определяется по формуле:
,
(1.5)
где
–
коэффициент перегрузки можно принять:
=
0,75 – для защищенных участков контактной
сети (выемка);
1 – для нормальных условий контактной
сети (станция, кривая);
= 1,25 – для незащищенных участков
контактной сети (насыпь);
– толщина стенки
гололеда на несущем тросе, мм.
Толщина стенки гололеда на несущем тросе, мм определяется по формуле:
,
(1.6)
где
– нормативная толщина стенки гололеда,
мм;
– коэффициент
учитывающий влияния диаметра провода
на отложение гололеда стр. 100 [1];
– коэффициент
учитывающий влияние высоты расположения
контактной подвески стр. 100 [1].
Для прямого участка
пути перегона для несущего троса
М-95 принимаем
=1.
Для выемки глубиной
более 5м
=0,75.
Для прямого участка
перегона и кривых различных радиусов
=1.
Для насыпи более
5м
=1,1.
Вертикальная нагрузка от веса гололеда на контактном проводе в даН/м определяется по формуле:
,
(1.7)
где
– толщина стенки гололеда на контактном
проводе, мм; на контактном
проводе толщина стенки гололеда,
принимается равной 50% от толщены гололеда
на несущем тросе
;
– средний диаметр
контактного провода, мм
,
(1.8)
где Н и А – соответственно высота и ширина сечения контактного провода, мм.
Прямой участок пути и кривые различного радиуса:
мм;
даН/м.
Выемка глубиной до 7м:
мм;
даН/м.
Насыпь высотой более 5м:
мм;
даН/м.
Прямой участок пути и кривые различного радиуса:
мм;
мм;
даН/м.
Выемка глубиной до 7 м:
мм;
мм;
даН/м.
Насыпь высотой более 5 м:
мм;
мм;
даН/м.
Полная вертикальная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной подвески в даН/м определяется по формуле:
,
(1.9)
где
– равномерная распределенная по длине
пролета вертикальная на грузка
от веса гололеда на струнах и зажимах
при одном контактном проводе, даН/м,
которая в зависимости от толщены стенки
гололеда составляет
даН/м.
Прямой участок пути и кривых различного радиуса:
даН/м;
Выемка глубиной до 7м:
даН/м;
Насыпь высотой более 5м:
даН/м.
Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос, покрытый гололедом в даН/м определяется по формуле:
,
(1.10)
где
– нормативная скорость ветра при
гололеде, м/с.
м/с.
Прямой участок и кривые различных радиусов:
даН/м;
Выемка глубиной до 7м:
даН/м;
Насыпь высотой более 5м:
даН/м.
Результирующая (суммарная) нагрузка на несущий трос в даН/м, определяется по формуле:
,
(1.11)
Прямой участок и кривые различных радиусов:
даН/м.
Выемка глубиной до 7м:
даН/м.
Насыпь высотой более 5м:
даН/м.