Министерство Путей Сообщения Российской Федерации
Омский Государственный Университет Путей Сообщения (ОмГУПС)
Кафедра «Электроснабжение электрических железных дорог»
Проектирование контактной сети Электрифицируемого участка дороги
Курсовая работа по дисциплине
«Контактные сети и ЛЭП»
Студент гр.
Руководитель
Смердин А.Н.
Омск 2003
УДК 621.332
РЕФЕРАТ
Курсовая работа содержит 24 страницы, 9 рисунков, 11 таблиц, 2 источника
КОНТАКТНАЯ СЕТЬ, СТАНЦИЯ, ПЕРЕГОН, ПОГОННЫЕ НАГРУЗКИ, ОПОРА, ПРОЛЕТ, АНКЕРНЫЙ УЧАСТОК, ИЗОЛИРУЮЩЕЕ СОПРЯЖЕНИЕ, ПИТАНИЕ И СЕКЦИОНИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ, РАЗЪЕДИНИТЕЛЬ
Объектом исследования является контактная сеть станции и перегона.
Цель исследования – проектирование контактной сети вновь электрифицируемого участка железной дороги.
Методы исследования – аналитические и графические.
Рассчитаны нагрузки, действующие на них, определены допускаемые длины пролетов между опорами контактной сети, выбрана схема питания и секционирования контактной сети, выполнены трассировки планов контактной сети станции и перегона, произведен механический расчет одного из анкерных участков станции, приняты опорные и несущие конструкции, выяснены схемы прохода контактной подвески в искусственных сооружениях, отмечены защитные мероприятия.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………………………….4
1 Исходные данные …………………………………………………….5
1.1 Электрифицируемый участок. 5
1.1.1 Станция………………………………………………………..5
1.1.2 Перегон………………………………………………………..5
1.2 Метеорологические условия. 8
1.3 Контактная подвеска. 8
1.3.1 Характеристика подвески…………………………………….8
1.3.2 Характеристика проводов и тросов контактной подвески...9
2 Расчет погонных нагрузок на провода и тросы…………………….11
3 Определение длин пролетов………………………………………...14
4 Расчет длин струн и эпюр жесткости………………………………15
4.1 Расчет длин струн. 15
4.2 Расчет жесткости. 16
5 Проверка длин пролетов по гололеду……………………………...21
6 Расчет длин анкерных участков……………………………………22
7 Выбор опорно-поддерживающих устройств………………………23
Список использованных источников…………………………………..24
Введение
К устройствам контактной сети относят все провода контактных подвесок, поддерживающие и фиксирующие устройства, а также опоры с деталями, а к устройствам воздушных линий - провода различных линий (питающих, отсасывающих, усиливающих, электроснабжения автоблокировки и прочих потребителей) и конструкции для их крепления на опорах с контактной подвеской и на отдельных опорах.
Устройства контактной сети и воздушных линий подвергаются воздействиям различных климатических факторов (значительные перепады температур, сильные ветры, гололедные образования). Они должны успешно противостоять внешним воздействиям, обеспечивая бесперебойное движение поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между поездами.
В отличие от других устройств электрифицированной железной дороги, контактная сеть не имеет резерва, что необходимо учитывать в процессе проектирования, добиваясь возможно более высокой ее надежности в условиях эксплуатации.
1 Исходные данные
Исходные данные принимаем в соответствиии с шифром 88.
1.1 Электрифицируемый участок
1.1.1 Станция
На станции электрифицируются все пути, кроме подъездного к тяговой подстанции. Стрелки и стрелочные улицы, примыкающие к главному пути, имеют марки 1/11, остальные стрелки - марки 1/9.
На схеме станции (рисунок 1.1) цифрами указанны условные пикеты (расстояние от оси пассажирского здания до пикетов в метрах) остряков стрелок, входных светофоров, тупиков и пешеходного мостика. Показаны расстояния между осями путей.
1.1.2 Перегон
Пикеты сигналов, сооружений и кривых даны в таблице 1.1.
Таблица 1.1 - Пикеты входных сигналов и искусственных сооружений на перегоне
| Сигналы, сооружения и кривые |
Пикет |
| Входной сигнал заданной станции “О” |
24 км 0+42 |
| Начало кривой R = 600 м, центр справа по ходу |
3+32 |
| Коней кривой |
6+18 |
| Ось каменной трубы с отверстием 1,1 м |
7+05 |
| Начало кривой R = 850 м, центр слева по ходу |
7+63 |
| Конец кривой |
25 км 5+34 |
| Мост через реку с ездой понизу: – пикет оси моста – длина моста, м |
7+46 115 |
| Ось железобетонной трубы с отверстием 3,5 м |
8+70 |
| Начало кривой R = 1000 м, центр слева по ходу |
9+90 |
| Конец кривой |
26 км 1+27 |
| Входной сигнал следующей станции |
4+90 |
| Ось перезда шириной 6 м |
5+48 |
| Первая стрелка следующей станции |
6+37 |
Схема перегона приведена на рисунке 1.2.
1.2 Метеорологические условия
Метеорологические условия приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Метеорологические условия
| Характеристика |
Численное значение |
| Минимальная температура, °С |
-40 |
| Максимальная температура, °С |
+40 |
| Скорость ветра при гололеде, м/с |
15 |
| Ветровой район |
2 |
| Толщина корки гололёда, мм |
5 |
Для данного варианта принимаем:
1) гололёд цилиндрической формы с удельным весом 0,9 г/см 2
;
2) температура гололёдных образований -5 °С;
3) температура, при которой наблюдаются ветры максимальной интенсивности, +5 °С;
4) проектируемый участок расположен в местности, не защищённой от ветра.
Для учета порывистости ветра нормативная скорость умножается на поправочные коэффициенты, которые определяются исходя из условий трассы, где проходит контактная подвеска. Для перегона для двух контактных проводов коэффициент составит 1,55.
1.3 Контактная подвеска
1.3.1 Характеристика подвески
На перегоне принимаем систему подвески одинарную, полукомпенсированную, полукосую на прямых участках и вертикальную на кривых участках пути, с рессорным тросом.
Расстояние между двумя контактными проводами равно 40 мм. Площадь сечения подвески выбирается по последней цифре шифра.
На станции на главном пути - полукомпенсированная цепная подвеска с рессорным тросом, площадь сечения подвески такая же как и на перегоне. На остальных станционных путях - полукомпенсированная подвеска ПБСМ-95+МФ-85.
Таблица 1.3 - Характеристики контактных подвесок
| Местоположение контактной подвески |
Типподвески |
| Перегон |
ПБСМ-95+2МФ-100 |
| Станция, главный путь |
ПБСМ-95+2МФ-100 |
| Станция, боковые пути |
ПБСМ-95+МФ-85 |
1.3.2 Характеристика проводов и тросов контактной подвески
Таблица 1.4 - Основные геометрические и физико-механические параметры принятых в проекте контактных проводов
| Параметры |
Тип провода |
|
| МФ-85 |
МФ-100 |
|
| Фактическая площадь сечения, мм2
|
85 |
100 |
| Высота, мм |
10,8 |
11,7 |
| Ширина ,мм |
11,76 |
12,81 |
| Линейная плотность, кг/м |
0,755 |
0,890 |
| Коэффициент линейного температурного расширения, 10-6
|
17 |
17 |
| Модуль упругости, Мпа |
127500 |
127500 |
| Временное сопротивление, МПа |
367,5 |
362,6 |
| Номинальное натяжение, даН |
800 |
1000 |
Таблица 1.5 - Основные геометрические и физико-механические параметры принятых в проекте несущих тросов
| Параметры |
ПБСМ-95 |
| Расчётная площадь сечения, мм2
|
93,3 |
| Диаметр троса , мм |
12,5 |
| Вес одного метра троса, даH/м |
0,774 |
| Временное сопротивление, МПа |
735 |
| Максимальное натяжение, даH |
1960 |
| Диаметр проволоки, мм |
3,54 |
| Число проволок |
19 |
| Коэффициент температурного расширения, 10-6
|
13,3 |
| Модуль упругости, даН/м |
171600 |
| Номинальное натяжение, ДаН |
1765 |
Эскизы контактных проводов и несущих тросов приведены рисунках 1.3, 1.4 и 1.5.
Рисунок 1.3 – Сечение контактного провода МФ-100, R=6,5
Рисунок 1.4 – Сечение контактного провода МФ-85, R=6,0
Рисунок 1.5 – Сечение несущего троса ПБСМ-95
2 Расчет погонных нагрузок на провода и тросы
Нагрузка от собственного веса контактной подвески с учётом зажимов и струн g определяется по формуле:
(2.1)
где gн
– нагрузка от собственного веса несущего троса , даН/м
gк
– нагрузка от собственного веса одного контактного провода , даН/м;
nк
– число контактных проводов ;
0,1 – нагрузка от рессорного троса , струн и зажимов, даН/м .
Нагрузку от веса гололёда на 1 м контактного провода gгк
или несущего троса gгн
определим по формуле:
(2.2)
где bг
– толщина стенки гололёда в мм;
di
– диаметр провода (для контактных проводов среднее арифметическое значение из высоты и ширины его диаметрального сечения),мм.
Нагрузку от веса гололёда на контактной подвеске определим по формуле:
(2.3)
где nк
– число контактных проводов;
gгк
– нагрузка от гололёда на контактном проводе;
gгн
– нагрузка от гололёда на несущем тросе.
Нагрузку от веса цепной подвески с гололёдом определим как сумму:
(2.4)
Нагрузка от действия ветра на провода и тросы, свободные от гололёда определяется по формулам:
(2.5)
где Uр
– расчётная скорость ветра при отсутствии гололёда, м/c;
di
– диаметр провода (для контактных проводов - вертикальный размер диаметрального сечения),мм;
Cx
– аэродинамический коэффициент лобового сопротивления, Cx
=1,55 для двух контактных проводов.
Нагрузку от действия ветра на провода и тросы, покрытые гололедом, Pгн
и Pгк
определяем соответственно по формулам:
(2.6)
(2.7)
где Uг
– расчётная скорость ветра при гололёде, м/c;
dн
– диаметр провода, мм;
Cx
– аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода.
Результирующая нагрузка на несущий трос цепной подвески определяется без учета ветровой нагрузки на контактные провода, так как значительная ее часть воспринимается фиксаторами, а часть, передающаяся на несущий трос через струны невелика.
Поэтому результирующая нагрузка на несущий трос при ветре без гололеда qн
определяется по формуле:
(2.8)
Результирующая нагрузка на несущий трос при ветре с гололедом qгн
определяется по формуле:
(2.9)
Результаты расчетов сведем в табл.2.1
Таблица 2.1 - Погонные нагрузки, действующие на контактные подвески
| Погонные нагрузки, даН |
|
| gн |
0,960 |
| gк |
1,780 |
| g |
2,840 |
| gгн |
0,25 |
| gгк |
0,48 |
| gг |
1,21 |
| g+gг |
4,05 |
| Pк |
0,412 |
| Pн |
0,352 |
| Pгк |
0,586 |
| Pгн |
0,610 |
| qн |
2,862 |
| qгн |
4,096 |
3 Определение длин пролетов
Расчет сводится к определению длины пролета для простой подвески, где учитывается отклонение только контактных проводов. Влияние несущего троса не учитывается, т.е. принимается равным 0.
Принимая максимальное ветровое отклонение контактного провода равным допустимому получим, что при расчетах по статической методике максимальная допустимая длинна пролета обычных подвесок для прямых участков пути определяется по формуле:
(3.1)
где k – натяжение контактного провода, ДаН;
bк.доп
– допустимое отклонение контактного провода от оси пути, м;
a – зигзаг контактного провода.
для кривых участков пути:
(3.2)
где R – радиус кривой, м.
Результаты расчетов сводим в табл.4.2.
Таблица 3.1 – Результаты расчетов максимальных допустимых длин пролетов
| Участок пути |
Длина пролета, м |
| Прямые, МФ-100 |
67 |
| Прямые, МФ-85 |
62 |
| Кривая R=600 |
50 |
| Кривая R=850 |
56 |
| Кривая R=1000 |
58 |
4 Расчет длин струн и эпюр жесткости
4.1 Расчет длин струн
Стрела провеса несущего троса определяется по формуле:
(4.1)
где l – длина пролета;
T0
– натяжение несущего троса, ДаН.
Стрелы провеса несущего троса в местах крепления струн расчитываются п формуле:
(4.2)
где x – расстояние от точки крепления несущего троса до струны
Длину каждой струны можно определить по формуле:
(4.3)
где h – расстояние от контактного провода до несущего троса в точке подвеса.
Результаты расчетов сведены в таблицы
Таблица 4.1 – Стрелы провеса несущего троса и длины струн, прямой участок
| X, м |
Провес несущего троса, F, м |
Длина струны C, м |
| 4 |
0,180 |
1,620 |
| 10 |
0,404 |
1,396 |
| 16 |
0,571 |
1,229 |
| 22 |
0,683 |
1,117 |
| 28 |
0,739 |
1,061 |
| 34 |
0,739 |
1,061 |
| 40 |
0,683 |
1,117 |
| 46 |
0,571 |
1,229 |
| 52 |
0,404 |
1,396 |
| 58 |
0,180 |
1,620 |
Таблица 4.2 – Стрелы провеса несущего троса и длины струн, кривая R=600 м
| X, м |
Провес несущего троса, F, м |
Длина струны C, м |
| 4 |
0,143 |
1,657 |
| 10 |
0,310 |
1,490 |
| 16 |
0,422 |
1,378 |
| 22 |
0,478 |
1,322 |
| 28 |
0,478 |
1,322 |
| 34 |
0,422 |
1,378 |
| 40 |
0,310 |
1,490 |
| 46 |
0,143 |
1,657 |
Таблица 4.3 – Стрелы провеса несущего троса и длины струн, кривая R=850 м
| X, м |
Провес несущего троса, F, м |
Длина струны C, м |
| 4 |
0,161 |
1,639 |
| 10 |
0,357 |
1,443 |
| 16 |
0,497 |
1,303 |
| 22 |
0,581 |
1,219 |
| 28 |
0,609 |
1,191 |
| 34 |
0,581 |
1,219 |
| 40 |
0,497 |
1,303 |
| 46 |
0,357 |
1,443 |
| 52 |
0,161 |
1,639 |
Таблица 4.4 – Стрелы провеса несущего троса и длины струн, кривая R=1000 м
| X, м |
Провес несущего троса, F, м |
Длина струны C, м |
| 4 |
0,168 |
1,632 |
| 9 |
0,342 |
1,458 |
| 14 |
0,478 |
1,322 |
| 19 |
0,575 |
1,225 |
| 24 |
0,633 |
1,167 |
| 29 |
0,653 |
1,147 |
| 34 |
0,633 |
1,167 |
| 39 |
0,575 |
1,225 |
| 44 |
0,478 |
1,322 |
| 49 |
0,342 |
1,458 |
| 54 |
0,168 |
1,632 |
4.2 Расчет жесткости
Расчет жесткости контактной подвески для пролета производится для трех зон: А, Б, В. Зона А – подопорная зона, зона Б – от конца рессорного троса до первой нерессорной струны, включая ее, зона В – участок между первыми нерессорными струнами разных опор.
Эластичность в зоне А расчитывается по формуле:
(4.4)
где
a – расстояние от точки подвеса до конца рессорного троса;
c – расстояние от точки подвеса до первой нерессорной струны
K – натяжение контактного провода;
T – натяжение несущего троса;
H – натяжение рессорного троса;
L – длина пролета.
Эластичность в зоне Б:
(4.5)
где
Эластичность в зоне В:
(4.6)
Жесткость расчитывается по формуле?
(4.7)
На основе расчетов построены эпюры жесткости, приведенные на рисунках 4.1 – 4.4.
Рисунок 4.1 – Эпюра жесткости для кривой R=600 м
Рисунок 4.2 - Эпюра жесткости для кривой R=850 м
Рисунок 4.3 - Эпюра жесткости для кривой R=1000 м
Рисунок 4.4 - Эпюра жесткости для прямых участков
Коэффициент жесткости расчитывается по формуле:
(4.8)
Таблица 4.5 – Коэффициенты жесткости
| участок |
Коэффициент жесткости Kж
|
| Прямая |
1,29 |
| Кривая R=600 |
1,42 |
| Кривая R=850 |
1,46 |
| Кривая R=1000 |
1,60 |
5 Проверка длин пролетов по гололеду
Максимально допускаемая длина пролета расчитывается по следующей формуле:
(5.1)
где ;
;
=0,9.
Для прямых участков и кривых радиусами 600 и 850 Lmax
=118 м, для кривой радиусом 1000 м Lmax
=119.
6 Расчет длин анкерных участков
Расчет длины анкерных участков полукомпенсированной цепной подвески производят с учетом реакций струн и фиксаторов и расположения кривых в анкерном участке для принятия конструктивных параметров контактной подвески. При этом колебания натяжения компенсированного контактного провода не должны превышать 10% от номинального.
Для расчета длины анкерных участков контактного провода полукомпенсированной подвески строят для принятых параметров подвески кривые приращений натяжения контактного провода у средней анкеровки в зависимости от длины анкерного участка.
По расчетам получены следующие длины анкерных участков:
0 – 920 1-й анкерный участок, длина 920 м, средняя анкеровка на отметке 400 м.
819 – 1980 – 2-й анкерный участок, длина 1161 м, средняя анкеровка на отметке 1317 м.
1868 – 2497 – 1-я половина 3-го анкерного участка
7 Выбор опорно-поддерживающих устройств
Опорные устройства контактной сети состоят из опор, поддерживающих и фиксирующих конструкций. Расчеты опорных, поддерживающих и других строительных конструкций контактной сети и всех видов оснований (фундаментов) на силовые и другие воздействия, определяющие напряжения, состояние и деформацию их, должны производиться по методу расчетных предельных состояний.
Предельными являются состояния, при которых конструкция или основание перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям. Требуемая надежность и необходимая гарантия от возникновения предельных состояний конструкций и оснований обеспечиваются надлежащим учетом возможной минимальной прочности материалов, возможных наибольших нагрузок и воздействий, условий и особенностей действительной работы конструкций и оснований, а также надлежащим выбором расчетных схем и предпосылок расчета.
Расчеты производят по трем предельным состояниям:
первое – по несущей способности; .
второе – по деформациям и перемещениям;
третье – по трещиностойкости.
Целью расчета по первому предельному состоянию является обеспечение несущей способности (прочности, устойчивости формы и положения, выносливости) и ограничение развития чрезмерных пластических деформаций конструкций и оснований в возможных неблагоприятных условиях их работы в период строительства и эксплуатации.
Целью расчета по второму предельному состоянию является ограничение деформаций или перемещений (в том числе колебаний) конструкций и оснований в условиях нормальной эксплуатации.
Целью расчета по третьему предельному состоянию является недопущение или ограничение величины раскрытия трещин, с тем чтобы эксплуатация конструкций и оснований не была нарушена вследствие коррозии, местных повреждений и т. д.
Основными характеристиками сопротивления материалов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления, устанавливаемые соответствующими ГОСТами или нормами.
Приняты следующие опорно-поддерживающие устройства:
Опоры СО136.6-2, СО136.6-3, СО136.6-4, М 45/15-7.3.
Типы фиксаторов ФП-I-3, ФО-III-3, ФП-II-3.
Типы консолей НР-I-5.
Жесткие попреречины П-21-22.5.
Фундамент ТС-3,5-6.0.
Список использованных источников
1. Марквардт К.Г., Власов И.И. Контактная сеть. Учебник для вузов ж.-д. транспорта. Издание третье, переработанное и дополненное. М.: «Транспорт», 1977. 271 с.
2. Фрайфельд А.В. Проектирование контактной сети. 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: «Транспорт», 1984. 327 с.