Расчет нагрузок, действующих на контактную подвеску

Расчетно - пояснительная записка

ЛИСТОВ-36

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ: 2 ЛИСТА

Содержание

Введение.........................................................................................................................5

1 Расчет нагрузок, действующих на контактную подвеску.......................................7

2 Расчет максимально допустимых длин пролетов между опорами контактной сети................................................................................................................................19

3 Разработка и описание схемы питания и секционирования контактной сети заданной станции и прилегающих перегонов...........................................................24

4 Подбор типовых опор и поддерживающих конструкций.....................................28

5 Обоснование трассировки контактной сети станции............................................29

6 Обоснование трассировки контактной сети на проектируемом участке перегона........................................................................................................................30

7 Экономическая часть - подсчет стоимости сооружения контактной сети на проектируемом участке перегона...............................................................................30

8 Специальная часть обеспечение безопасности выполнения работ на контактной сети и безопасности движения поездов при выполнении работ по заданной технологической карте................................................................................................34

Заключение………………………………………………..........…………………….38

Список используемых источников.............................................................................39

Введение

Контактная сеть –это совокупность проводов, конструкций и оборудования обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемнику электроподвижного состава, и включает в себя:

- контактные подвески с проводами;

- опорно-поддерживающие конструкции, а также изолирующие, защитные, секционирующие и диагностические устройства.

К контактной сети при проектировании предъявляются следующие требования:

- обеспечение надежного токосъема, при максимальных скоростях движения в расчетных климатических условиях;

- передача энергии на дальние расстояния.

В последние годы на дорогах страны расширяется движение тяжеловесных и длинносоставных поездов, вводится в эксплуатацию новый электроподвижной состав большей мощности, повышаются скорости движения пассажирских и грузовых поездов, растет грузонапряженность.

В контактной сети с контактной подвеской основными являются следующие элементы: провода – контактный провод, несущий трос, усиливающий провод и пр.; опоры; поддерживающие и фиксирующие устройства; гибкие и жесткие поперечины (консоли, фиксаторы); изоляторы и арматура различного назначения.

Контактную сеть с контактной подвеской классифицируют по видам электрифицированного транспорта, для которого она предназначена, – ж.-д. магистрального, городского (трамвая, троллейбуса), карьерного, рудничного подземного рельсового транспорта и др.; по роду тока и номинальному напряжению питающегося от сети ЭПС; по размещению контактной подвески относительно оси рельсового пути – для центрального токосъема (на магистральном ж.-д. транспорте) или бокового (на путях промышленного

 транспорта); по типам контактной подвески – с простой, цепной или специальной; по особенностям выполнения анкеровки контактного провода и несущего троса, сопряжений анкерных участков и др.

Контактная сеть предназначена для работы на открытом воздухе и поэтому подвержена воздействию климатических факторов, к которым относятся: температура окружающей среды, влажность и давление воздуха, ветер, дождь, иней и гололед, солнечная радиация, содержание в воздухе различных загрязнений. Конечной целью курсового проекта является определение стоимостисооружения контактной сети на проектируемых участках. Для этого былирассчитаны нагрузки, действующие на контактную подвеску, определены длины пролетов между опорами и на основании этих расчетов выполнена трассировка контактной сети станции и перегона, а также спецификации к этим чертежам. На основании спецификации выполнены сметы на строительные и монтажные работы по сооружению контактной сети перегона, а также необходимые для этого материалы и оборудование.

Расчет нагрузок, действующих на контактную подвеску

Нагрузки, действующие на провода контактной сети, подразделяются на: вертикальные, горизонтальные, результирующие.

В расчетах они принимаются равномерно распределёнными по длине пролета и называются погонными, или распределёнными линейными, так как их относят к одному метру длины провода.

В курсовом проекте расчеты ведутся по приближенным формулам.  Расчет нагрузок выполняется для четырех режимов:

- минимальной температуры – сжатие троса;

- максимального ветра – растяжение троса;

- гололедных нагрузок – растяжение троса;

- гололеда в сочетании с максимальным ветром – растяжение троса.

По результатам расчетов нагрузок определяется наиболее тяжелый режим, который и принимается за расчетный.

Таблица 1 – Технические данные проводов и тросов по заданному варианту

Режим минимальной температуры

В этом режиме результирующая нагрузка на несущий трос, g, Н/м, равна вертикальной нагрузке, g₀от веса контактной подвески:

,

где g - погонная вертикальная нагрузка от собственного веса одного погонного метра контактной подвески, Н/м;

g_т - нагрузка от веса несущего троса, Н/м;

g_к - нагрузка от веса контактного провода, Н/м;

g_с-нагрузка от собственного веса струн и зажимов, равномерно распределенная по длине пролета, принимаемая равной 1,0 Н/м_;

n - количество контактных проводов в подвеске.

Полученные результаты сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Нагрузка от веса контактной подвески

Режим максимального ветра

В этом режиме результирующая нагрузка на несущий трос, q_{т (Vмакс)}, Н/м, представляет собой равнодействующую вертикальной нагрузки от веса подвески,

g0, и горизонтальной ветровой нагрузки, р_{т (Vмакс)}, которая, в свою очередь, определяется по формуле:

,

где -коэффициент, учитывающий неравномерность давление ветра вдоль пролета = 1;

С_x- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру, для несущего троса ;

- коэффициент, учитывающий влияние местных условий расположения подвески на скорость и давление ветра, для путей станции (закрытая местность) = 0, 73;

 - на перегоне (нулевое место) = 1,1;

 - на перегоне (выемка до 7 метров) = 0,93;

 - на перегоне (насыпь до 10 метров) = 1,21;

 - нормативное значение ветрового давления, Па, при заданном ветровом районе. Согласно СНиП-2.01.07 нормативная скорость ветра в заданном 2 ветровом районе равна 29 м/сек, при этом q₀ = 296 Па;

d - диаметр несущего троса = 12,5мм.

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос

Искомая величина	Станция		Перегон
	главный путь	боковой путь	выемка(глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)	нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4	5	6
	5,4	4,76	8,43	14,86	12,2

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6
	0,73	0,73	0,93	1,21	1,1
Сx	1,25	1,25	1,25	1,25	1,25
	1	1	1	1	1
	650	650	650	650	650
D	12,5	11	12,5	12,5	12,5

Результирующая нагрузка на несущий трос, q_{т (Vмакс)}, Н/м, определяется по формуле:

.

Результаты вычислений сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Результирующая нагрузка на несущий трос

Искомая величина	Станция		Перегон
	главный путь	боковой путь	выемка(глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)	нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4	5	6
gт	17,7	14,6	17,7	17,7	17,7
	5,4	4,76	8,43	14,86	12,5
	18,5	15,3	19,6	23,1	21,6

Горизонтальная ветровая нагрузка на контактный провод, p_{к (Vмакс)}, Н/м, определяется по формуле:

,

где Н – высота контактного провода, мм;

С_x – для одиночного контактного провода равен 1,15.

Остальные данные – те же.

Результаты расчетов сводим в таблицу 5.

Таблица 5 – Горизонтальные ветровые нагрузки на контактный провод

Искомая величина	Станция		Перегон
	главный путь	боковой путь	выемка(глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)	нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4	5	6
	0,73	0,73	0,93	1,21	1,1
	5,1	4,67	8,3	14	11,6
	1	1	1	1	1
Сx	1,25	1,25	1,25	1,25	1,25
	650	650	650	650	650
	10,5	10,5	10,5	10,5	10,5

Режим гололедных нагрузок

В этом режиме результирующая нагрузка будет складываться из веса самой подвески и нагрузки от веса гололеда на несущий трос и контактные провода. Вертикальная нагрузка от веса гололеда на несущий трос, g_г(т), Н/м, определяется по формуле:

g_{г (т)} = 0.009 · π · b_т · (d + b_т) ·0,8,

где 0.009 – плотность (удельный вес) гололеда (900 кг/м³);

π =3.14, коэффициент, учитывающий цилиндрическую форму гололеда;

b_т – расчетная толщина стенки гололеда на тросе, мм, которая определяется по формуле:

b_т = b_н ·k_b,

где b_н - нормативная толщина стенки гололеда по заданному гололедному району. Для заданного  района b_н =20 мм; 

k_b - поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения контактной подвески над уровнем земли:

- для условий в пределах станции k_b =0,8;

- для нулевых условий на перегоне k_b =1.1;

- для незащищенных мест (насыпей более 5 м) k_b =1,2;

- для защищенных от ветра выемок до 7 м k_b =0,75;

0.8 – поправочный коэффициент для несущих тросов.

Результаты расчетов b_т сводим в таблицу 6.

Таблица 6 - Расчетная толщина стенки гололеда на несущем тросе

Результаты расчетов результирующей нагрузки от веса гололеда нанесущий трос сводим в таблицу 7.

Таблица 7 - Вертикальные нагрузки от веса гололеда на несущий трос

Вертикальная нагрузка от гололеда на контактный провод, g_г(к), Н/м:

g_{г (к)}= 0.0009 · π · b_к · (d_ср.к + b_к),

где b_к = 0.5 · b_т, мм;

d_ср.к - средний диаметр контактного провода, мм, определяемый как:

d_ср.к =  ,

где А и Н, соответственно – ширина и высота контактного провода.

Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Вертикальные нагрузки от веса гололеда на контактный провод

Полная вертикальная нагрузка, g_г, Н/м, от веса гололеда на проводах контактной подвески:

g_г = g_г(т) + n · (g_г(к) + g_с),

где n – число контактных проводов в подвеске;

g_с - равномерно распределенный вес гололеда на струнах и зажимах, в зависимости от b_н (в нашем случае g_с= 0,3Н/м).

Результаты расчетов сводим в таблицу 9.

Таблица 9 - Полные вертикальные нагрузки от веса гололеда на проводах контактной подвески

Продолжение таблицы 9

Результирующая вертикальная нагрузка, gТГ, Н/м, от веса контактной подвески вместе с гололедом:

Результаты расчетов сводим в таблицу 10.

Таблица 10 – Результирующие вертикальные нагрузки на контактную подвеску

Искомая величина	Станция		Перегон
	главный путь	боковой путь	выемка (глубиндо 7 м)	насыпь (высотой 5 -10 м)	нулевой участок (и кривая)
	18,3	14,6	18,3	18,3	18,3
	15,97	22,01	14,6	23,17	25,86
	11,79	11,4	18,28	44,06	34,01

Режим гололеда в сочетании с максимальным ветром

Горизонтальная ветровая нагрузка, р_{т(г+Vмакс)}, Н/м на несущий трос, покрытый гололедом в сочетании с максимальным ветром, определяется по формуле:

р_т(гv) = α_н · С_х · К_v² · q_г0 · (d +2·b_т) ·10 ³,

где q_г0 – нормативное значение ветрового давления, Па, для заданного 3 гололедного района равна 10 мм², остальные значения - те же.

Результаты расчетов сводим в таблицу 11.

Таблица 11 - Горизонтальные ветровые нагрузки на несущий трос, покрытый гололедом в сочетании с максимальным ветром

Искомая величина	Станция		Перегон
	главные пути	боковые пути	выемка (глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)		нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4		5	6
	0,73	0,73	0,93		1,21	1,1
рт(гv)	5	4,8	7,6		17,3	13,3
αн	1	1	1		1	1
Сx	1,25	1,25	1,25		1,25	1,25
qг0	170	170	170		170	170
bт	16	16	15		22	20

Суммарная нагрузка на несущий трос, покрытый гололедом, в сочетании с максимальным ветром, q_{т(г+Vмакс)}, Н/м, определяются по формуле:

.

Результаты расчетов сводим в таблицу 12.

Таблица 12 – Суммарные нагрузки на несущий трос, покрытый гололедом в сочетании с максимальным ветром

Искомая величина	Станция		Перегон
	главные пути	боковые пути	выемка (глубинойдо 7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)		нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4		5	6
gг	15,5	15	14,2		25,3	21,6
рт(гv)	5	4,8	7,6		17,3	13,3
	33,5	29,9	46,3		41,6	32,8
G	22,2	14,6	22,2		22,2	22,2

Горизонтальная нагрузка на контактный провод, покрытый гололедом в сочетании с максимальным ветром:

р_к(гv) = α_н · С_х · К_v² · q_г0 ·(Н+2·b_к) ·10 ³,

гдеС_x– для контактного провода равен 1,15.                 

Результаты расчетов сводим в таблицу 13.

Таблица 13 – Горизонтальные нагрузки на контактный провод, покрытый гололедом, в сочетании с максимальным ветром

Искомая величина	Станция		Перегон
	главные пути	боковые пути	выемка (глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)		нулевой участок (и кривая)
	2	3	4		5	6
рк(гv)	3,14	3	4,9		7,4	5,6
	0,73	0,73	0,93		1,21	1,1
Сx	1,25	1,25	1,25		1,25	1,25
Продолжение  таблицы 13
1	23	4	5		6	7
αн	1	1	1		1	1
qг0	170	170	170		170	170
Н	11,8	10,8	11,8		11,8	11,8
bк	8	8	7,5		11	10

Полученные результаты расчетов всех нагрузок сводим в таблицу 14.

Таблица 14 - Нагрузки, действующие на контактную подвеску

Искомая величина	Станция		Перегон
	главные пути	боковые пути	выемка (глубинойдо7 м)	насыпь (высотой 5-10 м)		нулевой участок (и кривая)
1	2	3	4		5	6
G	17,9	14,6	17,9		17,9	12,2
	5,4	4,76	8,43		14,86	5,6
	18,5	15,3	19,6		23,1	21,6
gг	15,5	15	14,2		25,3	21,7
рт(г+Vмакс)	5	4,8	7,6		17,3	13,3
1	2	3	4		5	6
рк(г+Vмакс)	3,14	3	4,9		7,4	5,6
	32,5	28,9	31,4		50,1	43,3
	5,1	4,67	8,3		14	11,6