G_и - нагрузка от веса изоляторов, принимается при расчете на постоянном токе - 200 Н;

- нагрузка от веса половины фиксаторного узла, = 100 Н.

Для ранее определенных значений (см. таблицу 2) вертикальные нагрузки равны

Вертикальная нагрузка от веса проводов линии ДПР для j-го расчетного режима определяется по формуле

, (1.56)

Вертикальные нагрузки от веса консоли и кронштейна находятся по формулам

, (1.57)

, (1.58)

Горизонтальная нагрузка на опору под действием ветра на провода контактной сети определяется из выражения

, (1.59)

где - линейная ветровая нагрузка на i-ый провод контактной сети при j-ом режиме, ;

i - провод контактной сети (н - несущий трос, к - контактный провод, пр - линия ДПР).

Режим гололеда с ветром

Режим максимального ветра

Усилия от изменения направления контактных проводов при зигзагах на прямых участках пути, имеющих на соседних опорах равные по величине и противоположные по направлению значения, определяются по формуле

, (1.60)

где a - величина зигзага на прямом участке пути, принимаем м.

Усилия от изменения направления контактных проводов при зигзагах на прямых участках пути в режимах максимального ветра и гололеда с ветром равны

Нагрузка от давления ветра на опору определяется из выражения

, (1.61)

где C_x = 0,7 - аэродинамический коэффициент;

V_р - расчетная скорость ветра, мс;

S_оп - площадь поверхности, на которую действует ветер;

, (1.62)

где b - ширина опоры в направлении поперек пути, м;

h_оп - высота опоры, м.

Согласно [4] принимаем = 10 м, = 0,22 м.

Проведем расчет горизонтальных нагрузок от давления ветра на опору в режимах гололеда с ветром и максимального ветра

м²,

Результаты расчетов по определению нагрузок на промежуточную опору на прямом участке пути записываются в таблицу 7.

Таблица 6

Расчетные нагрузки на опору контактной сети

Суммарные изгибающие моменты от внешних сил при расчетных режимах относительно условного обреза фундамента опоры определяются из выражения

где Z, h - плечи действия соответствующих нагрузок (см. рисунок В.1).

Знак "+" принимается по направлению действия нагрузки от контактной подвески.

Расчет суммарного изгибающего момента от внешних сил при расчетных режимах относительно условного обреза фундамента произведем для промежуточной опоры на прямой. Выбор опоры производится из условия

М_о < М_н, (1.64)

где М_н - нормативный момент выбранного типа опоры [4], Нм.

При направлении действия ветра с поля наблюдаются максимальные суммарные моменты. По формуле (1.63) найдем значения максимальных суммарных изгибающих моментов от внешних сил при расчетных режимах, учитывая, что Значение большего момента сравним с нормативным моментом по формуле (1.64).

Режим ветра с гололедом

Режим максимального ветра

Тогда

По наибольшему изгибающему моменту 20080 Нм для прямого участка пути перегона в качестве промежуточной выбираем опору МКГ 10-60 с нормативным моментом 59000 Н·м. Для остальных участков пути принимаем: для промежуточных опор на заданном участке - МКГ 10-60, для переходных опор на всех сопряжениях анкерных участков, а также для промежуточных опор в кривых участках - стойки МКГ 10-80, для анкерных опор и стоек жестких поперечин - стойки МКГА 10-100.

10. Контактные провода, применяемые при скоростном и высокоскоростном движении в России и за рубежом, их механические и электрические характеристики

Контактная подвеска на скоростных и высокоскоростных участках движения поездов.

Тип контактной подвески для перегонов и станций определяется проектом в зависимости от принятой скорости движения поездов, общей площади сечения проводов контактной сети, климатических и других местных условий, а также особенностей электроподвижного состава.

Число проводов в контактной подвеске и их площадь сечения определяют расчетом на нагрев. Марку (материал) многопроволочных проводов выбирают с учетом характеристики степени загрязненности атмосферы, в которой они будут эксплуатироваться, а марку (медный, низколегированный, бронзовый) контактных проводов - с учетом их износостойкости, допустимой температуры нагрева и допустимого напряжения при растяжении, а также с учетом скорости движения поездов.

Тип контактной подвески для заданной максимальной скорости движения поездов выбирают также с учетом характеристик токоприемников на электроподвижном составе, обращающемся на данном участке, и на основании результатов вариантного технико-экономического сравнения различных подвесок. При этом учитывают также возможное в перспективе повышение весовых норм и скоростей движения поездов на рассматриваемом участке.

На главных путях в зависимости от класса железнодорожной линии, а также на станционных путях, где скорость движения поездов не превышает 70 км/ч, должна применяться полукомпенсирован- ная цепная подвеска (КС-70) со смещенными от опор на расстояние от 2 до 3 м вертикальными струнами и сочлененными фиксаторами.

Размер смещения от опор простых струн зависит от конструкции фиксаторов (простой или сочлененный) и материала (массы), из которого изготовлены дополнительные стержни сочлененных фиксаторов (сталь, алюминиевый сплав). Сочлененный фиксатор рекомендуется применять на путях, где скорости движения поездов превышают 50 км/ч.

На главных и приемоотправочных путях, по которым предусматривается безостановочный пропуск поездов со скоростью до 120 км/ч, допускается использование полукомпенсированной рессорной подвески КС-120 или компенсированной рессорной подвески КС-140.

На главных путях перегонов и станций при скорости движения поездов более 120 км/ч (до 160 км/ч) применяют компенсированную рессорную подвеску с двумя (рис. 1.12, г) или одним контактным проводом КС-160 (рис. 1.12, д).

Пригодность контактной подвески для технического обслуживания ее при скорости более 160 км/ч определяется отношением наибольшей эластичности подвески Этах к наименьшей Эт1п в пролете. Это отношение - коэффициент неравномерности эластичности Кэ = 3max/3min - должно быть не более 1,2 в любых расчетных условиях для района расположения контактной подвески.

В контактной подвеске КС-200 равномерность эластичности достигается повышением натяжения в несущем тросе М-120 - 18 кН, а в ряде случаев - Бр-120, в двух контактных проводах 2МФ-120 - 24 кН (2 х 12 кН ), или 2БрФ-120, в рессорном тросе М-35 длиной 20 м - 3,5 кН, сокращением длины пролета между опорами не более 65 м. Этим достигнут коэффициент неравномерности эластичности не более 1,2 (в середине пролета 0,39 мм/Н, в зоне опорного узла 0,35 мм/Н). Контактные провода в пролете подвешены без провеса.

В компенсированной подвеске контактные провода допускается монтировать в промежуточных пролетах с провесами f от 20 до 50 мм в зависимости от длины пролета (чем больше пролет, тем больше стрела провеса), а в переходных пролетах стрела провеса монтируется отрицательной - = -20 мм. В полукомпенсированных подвесках учитывают температуру воздуха при регулировке. Действительные стрелы провеса контактных проводов в пролетах должны соответствовать монтажным таблицам и не должны отличаться от установленных более чем на ±10 мм, стрелы провеса несущего троса - не более ±50 мм.

Параметры системы «контактная подвеска - токоприемник» должны быть такими, чтобы размер отжатия контактных проводов токоприемниками у опор при ветре до 5 м/с не превышал 150 мм, а при максимальной расчетной скорости ветра для рассматриваемого участка контактной сети - не более 250-300 мм.

На открытых местах, где скорость ветра может оказаться в процессе эксплуатации выше нормативной для данного района на 20% и более, применяют ромбовидные или пространственно-ромбические подвески или с оттяжными проводами, либо устанавливают ограничители подъема дополнительного фиксатора, жесткие распорки на сочленных прямых и обратных фиксаторах (рис. 1.13). На КС-200 применяют ветровые струны (рис. 1.14). В местах, подверженных автоколебаниям, на проводах контактной сети устанавливают гасители автоколебаний.

Рис. 1.13 Установка жестких распорок между несущим тросом и сочлененным прямым фиксатором на ветровом участке пути

Рис. 1.14 Схема установки ветровой струны: а - на обратном фиксаторе; б - на прямом фиксаторе; в - ветровая струна; 1 - стержень основного обратного фиксатора; 2 - ветровая струна; 3 - зажим фиксирующий; 4 - фиксатор дополнительный; 5 - стойка; 6 - стержень основной прямого фиксатора

Провода контактной подвески (их материал, площадь сечения и число), выбранные по рассмотренным ранее условиям эксплуатации, должны быть проверены на нагрев тяговыми токами. Задачей теплового расчета контактной подвески является определение наибольшей температуры нагрева ее проводов, которая может быть в режиме наибольшей температуры окружающего воздуха (+35 или +40°С) для рассматриваемого района.

Если значения температуры, полученные в результате расчета, не превышают наибольшие допустимые температуры для образующих контактную подвеску проводов, то считают, что марки проводов выбраны по условиям нагрева правильно.

Допустимые значения температуры нагрева проводов и тросов контактной сети приведены в табл. 2.3.1 ПУТЭКС [3].

Основными направлениями в разработке высокоскоростных контактных подвесок являются: установление оптимальных геометрических параметров контактных подвесок; создание равноэластичных и одновременно равномассовых контактных подвесок, т.е. имеющих одинаковую эластичность и массу по длине пролета; увеличение натяжения проводов, из которых состоит подвеска. Подвеска контактного провода над уровнем верха головки рельса на перегонах и станциях должна быть на оптимальной высоте 6250 мм. Основные уклоны контактного провода при переходе от одной высоты подвешивания к другой не должны превышать 0,001. При этом с обеих сторон каждого участка с основным уклоном должны быть устроены переходные участки на протяжении одного пролета между опорами, где уклоны провода должны быть в 2 раза меньше основного (0,0005).

В последнее время разработаны контактные подвески КС-200 постоянного тока и КС-160 постоянного и переменного тока. Основные параметры для КС-200: уклон контактного провода должен быть не более 0,001, коэффициент неравномерности эластичности в пролете 65 м - не более 1,2, струны мерные из многожильного троса МГ-16, рессорный трос - М-35. Основные параметры для КС-160: уклон контактного провода - не более 0,002, коэффициент неравномерности эластичности в пролете 70 м - не более 1,35, струны из провода БМ-4, рессорный трос М-35 или БМ-6 (в настоящее время длина пролета принята 65 м).

Заключение

В данном курсовом проекте была спроектирована контактная сеть станции и примыкающего перегона.

В ходе проектирования были определены нагрузки, испытываемые подвеской при эксплуатации (нагрузка от веса подвески главного пути на станции g = 18,143 Н/м), рассчитаны максимально допустимые длины пролетов (максимальная длина пролета для станции L = 70 м), составлена схема питания и секционирования и планы контактной сети станции и перегона.

Для основного оборудования контактной сети был определен его тип: подобраны тип стоек опор, тип консолей и фиксаторов и тип жестких поперечин.

Также был произведен механический расчет анкерного участка главного пути станции (длина эквивалентного пролета Lэ = 54,3 м), выполнен расчет способа прохода пешеходного моста станции (минимально допустимая высота моста при принятом способе прохода h_ИССО = 7,751 м).

Произведен расчет несущей способности опоры, располагающейся на прямом участке перегона (максимальный изгибающий момент M = 20080 Н·м, принят 1-й тип стойки).

Список использованных источников

Герасимов В.П., Ефимов А.В., Галкин А.Г., Костюченко К.Л. Руководство к проектированию контактной сети. Екатеринбург; УрГУПС, 1995.- 51с.

Марквардт К.Г. Контактная сеть. 4-е изд. перераб. и доп: Учебник для вузов ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1994. -335 с.

Фрайфельд А.В. Проектирование контактной сети. 2-е издание, перераб. и доп. ? М.: Транспорт, 1984. -327 с.

Фрайфельд А.В., Бордарев Н.А., Марков А.С. Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий: Учебник для техн. школ ж.-д. трансп. - М.: Транспорт, 1986. - 336 с.

Михеев В.П. Контактные сети и лини электропередачи: Учебник для вузов ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2003 - 416 с.

Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. Инструкция ЦЭ-197- М.: Транспорт, 1994.-118 с.