Тоннели
Тоннель – это горизонтальное или наклонное подземное или подводное сооружение, длина которого значительно превышает поперечные размеры, предназначенное для движения транспорта, перемещения воды, прокладки подземных инженерных сетей и др. При этом значительно сокращается длина пути и уклоны.
Главные недостатки – дороговизна и сложное текущее содержание (вентиляция)
Например при переходе через Северо-Муйский горный хребет было реализовано три варианта:
Обход l = 42,7 км. , i = 40 ‰
Обход l = 69,2 км. , i = 18 ‰
Тоннель l = 15,337 км. , i = 9 ‰ (1 поезд 21 декабря 2001 г., сдан в эксплуатацию 5.12.2003 г). Тектонические зоны разлома шириной до 900 м с термальными водами до 45º С под давлением до 5 МПа.
Крупнейший построенный тоннель (1988 г) - «Сэйкана» соединяет острова Хокайдо и Хонсю. Общая длина 53,9 км. Подводная часть составляет 23,4 км на глубине 100м от дна и 249 м от поверхности воды. Рельсы не имеют стыков. Они сварены в единую 54 км плеть.
Еще длиннее строится - Второй Сен-Готардский железнодорожный тоннель в Альпах длиной 58 км.
Проект о. Сахалин – материк, 11,65 км с подводной частью 7,8 км. (1952-1953, в начале 2000-х новое проектирование)
Тоннели различают:
По назначению:
Транспортные тоннели (железнодорожные, автодорожные, пешеходные, тоннели метрополитенов и т.д.);
Горнопромышленные тоннели (добыча полезных ископаемых);
Коммунальные тоннели (водопровод, канализация, электросети и т.д);
Гидротехнические тоннели;
Тоннели специального назначения.
По расположению тоннелей:
Горные;
Равнинные;
Подводные.
По способу сооружения тоннелей:
Открытым способом (тоннели мелкого заложения);
Горный способ (разработка грунта частями с установкой временной крепи);
Щитовой способ (тоннелепроходческие механизированные комплексы. Проходка и установка обделки по всему сечению). пр
Водопропускные трубы
Водопропускные трубы устраивают при пересечении железной дорогой небольших водотоков.
Их различают по материалам на каменные, металлические, бетонные и железобетонные. Наибольшее распространение получили сборные железобетонные трубы из звеньев длиной 1-6 м. В зависимости от высоты насыпи и расхода воды трубы бывают одно-, двух- и трехочковыми. По форме поперечного сечения трубы могут быть круглыми, прямоугольными и сводчатыми.
Галереи и селеспуски
Галереи и селеспуски устраивают в горной местности, в местах возможного схода снежных лавин и селевых потоков.
Подпорные стенки
Подпорные стенки сооружают для предотвращения обрушения откосов или подмыва грунта у основания насыпей на крутых косогорах, берегах морей и рек, а также для уменьшения полосы отвода при высоких насыпях в пределах населенных пунктов. Возводят их сегодня в основном из отдельных железобетонных блоков.
Дюкеры.
Дюкеры сооружают при необходимости пропуска через путь потока воды в большинстве на станциях.
Дюкер представляет собой два бетонных колодца, расположенных с двух сторон пути и соединённые трубой.
Лекция 6
Электроснабжение и электрификация железных дорог
Электрификация железных дорог в России началась еще в 1926 году с вводом железнодорожной линии Баку – Сураханы. Первые отечественные электровозы появились в 1932 году. До ВОВ было электрифицировано всего 1880 км. Общая протяженность электрифицированных железных дорог составляет в настоящее время более 50 тыс. км. Доля электрической тяги в перевозочном процессе составляет более 60%. Преимущества электротяги:
Более тяжелые поезда;
Использование тяги в различных климатических условиях;
Экологически более чистый.
Недостаток – неавтономность.
Железные дороги снабжаются электрической энергией от объединенной энергосистемы страны (ОЭС), в которую входят (рис. 6.1) :
Тепловые электростанции (ТЭЦ - > 65 %);
Гидроэлектростанции (ГЭС - ≈ 18 %);
Атомные электростанции (АЭС - ≈ 17 %);
1
2
2
Рисунок 6.1 – Схема электроснабжения железных дорог
- внешнее энергоснабжение;
- внутреннее энергоснабжение;
- линии
электропередачи (ЛЭП)
В систему электроснабжения входят:
Внешнее энергоснабжение (ОЭС → высоковольтные ЛЭП ОАС → районные трансформаторные подстанции → ЛЭП);
Внутреннее энергоснабжение (тяговые подстанции → ЛЭП → электротяговая и электрические сети железной дороги).
Железные дороги России работают на постоянном (до 1956 года) и переменном однофазном токах. Напряжение на токоприемниках в обычных условиях должно быть в пределах:
21 ÷ 29 кВ при переменном токе, с условным напряжением 25 кВ
2,7 ÷ 4 кВ при постоянном токе, с условным напряжением 3 кВ
Каждая из систем
имеет свои преимущества и недостатки.
Так сечение контактного провода при
переменном токе намного меньше и
позволяет экономить до 8 тонн цветного
металла на 1км пути. Тяговые подстанции
при переменном токе располагаются на
расстоянии 40-60 км друг от друга, а при
постоянном токе всего 15-20 км, а на
некоторых участках до 10 км. Вместе с
тем электроподвижной состав на переменном
токе гораздо сложнее и тяжелее, так как
тяговые двигатели работают на постоянном
токе и преобразование его производится
непосредственно на электровозе.
Существенным недостатком переменного
тока является сильное электромагнитное
влияние, что требует усиления изоляции,
применение отсасывающих трансформаторов
и других мер. На
тяговых подстанциях устанавливается
оборудование, которое преобразует
электрическую энергию поступающую с
ОЭС (110 кВ) для нужд транспорта. Здесь
производится понижение напряжения и
преобразование переменного тока в
постоянный.
Контактная сеть – совокупность проводов, конструкций и подвесного оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций подвижному составу. Воздушная контактная сеть монтируется над осью пути на металлических или железобетонных опорах и делятся на простые и цепные (с несущим тросом) в зависимости от скоростей движения.
Отбор тока из контактной сети производится с помощью специального токоприемника (пантографа), расположенного на локомотиве
Для обеспечения равномерного истирания токоприемника подвижного состава по длине контактный провод располагают со смещением относительно оси пути или зигзагом (рис 6.3).
Опоры
Ось пути
Рисунок 6.3 - Схема подвески контактного провода
Величина нормального зигзага ± 300 мм.
В соответствии с ПТЭ, высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, а на переездах не ниже 6000 мм. Высота подвески контактного провода не должна превышать 6800 мм. ПТЭ строго регламентирует положение всех элементов энергоснабжения относительно оси пути как на прямых так и на кривых участках пути.
Рисунок 6.4 Расположение опор контактной сети
В цепных подвесках контактный провод между опорами подвешан не свободно, а на струнах, прикрепленных к несущему тросу, для обеспечения надежности при движении поездов с большими скоростями. На особо ответственных участках при постоянном токе применяют подвеску с двумя контактными проводами.
Несущий провод контактной подвески изготавливается из биметалла – цветной и не цветной.
Контактный провод изготавливается из меди с присадкой кадмия. Наиболее распространены фасонные провода из твердотянутой электролитической меди (срок службы 6-7 лет) сечением 85, 100 и 150 мм 2 (рис. 6.5).
Рисунок 6.5 – Профиль контактного провода
Для уменьшения износа применяют сухую графитовую смазку полозов токоприемников.
В летний период времени при температурах более 25° контактная сеть может провиснуть, а зимой её может порвать. Для ликвидации температурных колебаний по длине устраивают анкерные опоры – отдельно стоящие опоры, на которых устраивают пригруз. В зимний период пригруз уменьшают в определенном количестве.
Для защиты контактной сети от возможных повреждений её разделяют на отдельные участки с помощью:
Воздушных промежутков;
Нейтральных вставок;
Секционных разъединителей.
На участках в горловине станции разделяют станционные энергосистемы, от перегонной контактной сети устраивая воздушные промежутки.
Участок обслуживания одной тяговой подстанцией от участка обслуживания другой тяговой подстанцией отделяют нейтральной вставкой (Слайд №16).
На станциях парки (секции) друг от друга отделены секционными разъединителями, которые управляются автоматически.