Расчетные нагрузки, действующие на провода
Обозначение нагрузки |
Станция |
Перегон |
||
главный путь |
боковой путь |
нулевой уровень |
насыпь |
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Результирующие нагрузки на провод при ветре максимальной
интенсивности (а) и гололеде с ветром (б)
5 Определение максимальной длины пролета между опорами контактной сети
Определение максимальной длины пролета цепной контактной подвески осуществляется в три этапа:
1) расчет длины пролета без учета влияния несущего троса на отклонение контактного провода (простая подвеска);
2) расчет эквивалентной нагрузки, учитывающей влияние несущего троса на ветровое отклонение контактного провода;
3) расчет длины пролета с учетом влияния несущего троса на отклонение контактного провода (цепная подвеска).
Максимальная длина пролета между опорами контактной сети без учета влияния несущего троса определяется по формулам:
- для прямого участка пути
=2
(18)
- для кривого участка пути
=
(19)
где
– число
контактных проводов;
номинальное
натяжение контактного провода;
–
максимальное
допускаемое отклонение контактного
провода, равное 0,5 м для прямого участка
пути и 0,45 м – для кривого;
–
зигзаг контактного
провода (а = 0,3 м) или его вынос на кривой
(а = 0,4 м), м;
– изменение
прогиба опор на уровне контактного
провода при действии ветровой
нагрузки, (приложение В.8), м;
–
радиус кривой, м;
– горизонтальная
составляющая линейной ветровой нагрузки,
передающейся с контактного провода
через струны на несущий трос, Н/м;
– горизонтальная
нагрузка на контактный провод,
соответствующая расчетному режиму Н/м;
Максимальная длина пролета при двух контактных проводах не должна по условиям токосъема быть более 75 м и при одном контактном проводе – более 70 м /2/.
Вначале, по формулам
(18) и (19), определяется максимальная
длина пролета
без учета влияния несущего троса при
,
затем определяют горизонтальную
составляющую линейной ветровой нагрузки,
передающейся с контактного провода
через струны на несущий трос (эквивалентная
нагрузка)
,
по выражению:
(20)
где
– горизонтальные
нагрузки на контактный провод и несущий
трос при расчетном режиме, Н/м;
–
результирующие
нагрузки на трос, определенные для
расчетного режима, Н/м;
– нагрузка от
силы тяжести контактного провода
(таблица В.1), Н/м;
Т – натяжение несущего троса при расчетном режиме, Н/м;
–
длина
пролета простой подвески, рассчитанная
по формулам (18) и (19), м;
–
длина подвесной
гирлянды изоляторов несущего троса,
определяемая по таблице В.9, м;
–
средняя длина
струны в средней части пролета, м;
–
прогиб опоры под
воздействием ветра на уровне крепления
несущего троса, (таблица В.8), м.
Величина характеризует взаимодействие несущего троса и контактного провода в пролете. Эта величина может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Знак минус указывает на то, что несущий трос способствует еще большему отклонению контактного провода от оси пути под действием ветра, знак плюс – на то, что несущий трос препятствует такому отклонению.
При расчете
величины
натяжение несущего троса при ветре
максимальной расчетной интенсивности
для полукомпенсированной подвески
следует принимать Т=0,7
при медном и Т=0,75
при биметаллическом несущем тросе. В
случае, если расчетная ветровая нагрузка
сопутствует гололедообразованию,
натяжение несущего троса принимается
Т=
.
Для компенсированных подвесок во всех
случаях Т=
.
Величина
,
необходимая для определения величины
,
находится из уравнения:
(21)
где
=
0,8 – минимальная величина отрезка в
пролете, м;
– натяжение
несущего троса при беспровесном положении
контактного провода (
при медном и
при биметаллическом несущем тросе).
Полученное значение
подставляется
в выражения (18) и (19), и определяется
максимальная длина пролета
для цепной контактной подвески с учетом
влияния несущего троса.
Значение длины
пролета
(цепной подвески) сравнивается с величиной
(простой подвески). Если
и
отличаются между собой не более чем на
5 %, то для трассировки принимается
максимальная длина пролета, равная
.
Если же такое отличие превышает 5 %, то
тогда значение
необходимо подставить в выражение (20).
Далее для величины
по формулам (18) и (19) определить максимальную
длину пролета
.
Указанные действия повторяются до тех
пор, пока разность между последовательными
длинами пролета цепной подвески станет
меньше 5 %. Если же полученное значение
максимальной длины пролета цепной
контактной подвески
превышает 70 м (либо 75 м), то тогда для
трассировки принимается длина пролета
равная 70 м (либо 75 м). В этом случае 5 %-ный
пересчет не делается.
Полученные результаты расчетов длин пролетов сводятся в таблицу 2.
Таблица 2
Длины пролетов
Участок пути |
Эквивалентная
нагрузка
|
Максимальная длина пролета, принятая для трассировки
|
|||
|
|
|
|||
Станция |
Главный путь |
|
|
|
|
Боковой путь |
|
|
|
|
|
Перегон |
Прямой участок |
|
|
|
|
Насыпь
|
|
|
|
|
|
Кривая
|
|
|
|
|
|
,
Н/м
,
м
Учитывая значительный объем возможных расчетов, рекомендуется составить программу для нахождения искомых параметров с использованием ЭВМ (для подобных расчетов удобно использовать программу Exсel).
Библиографический список
Концепция модернизации устройств электроснабжения железных дорог / Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения Российской Федерации. – М., 2001. – 148 с.
Нормы проектирования контактной сети СТН ЦЭ 141 – 99. – М. : Трансиздат, 2001. – 176 с.
ЦЭ-868. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети / МПС РФ. – М. : Трансиздат, 2002. – 184 с.
Михеев, В.П. Контактные сети и линии электропередачи / В.П. Михеев. – М. : Маршрут, 2003. – 416 с.
Правила устройств электроустановок. Раздел 2. – М. : Издательство НЦ «ЭНАС», 2003. – 160 с.
Бодров, П.А. Методические указания для выполнения выпускных квалификационных работ и курсового проектирования / П.А. Бодров, С.Д. Мрыхин, И.В. Платонова. – Ростов н/Д, 2003. – 92 с.
Фрайфельд, А.В. Проектирование контактной сети / А.В. Фрайфельд, Г.Н. Брод – М. : Транспорт, 1991. – 335 с.
Горошков, Ю.М. Контактная сеть / Ю.М. Горошков, Н.А. Бондарев. – М. : Транспорт, 1986. – 400 с.
СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.
Федоров, В.И. Расчёт длин пролётов цепной контактной подвески: методические указания к курсовой работе / В.И. Федоров, М.Л. Лившиц. – Ростов н/Д : РИИЖТ, 1990. – 16 с.
Приложение А
Таблица А. 1
Характеристика электрифицируемого участка
Наименование расчетных величин |
Первая цифра варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Система тока I и величина напряжения U (В), |
переменный 25 кВ |
постоянный 3 кВ |
переменный 25 кВ |
постоянный 3 кВ |
переменный 25 кВ |
|||||
Проектирование формы движения электропоездов |
Только магистральное |
Магистральное скоростное |
Магистральное + интенсивное пригородное |
|||||||
Таблица А. 2
Характеристика цепной подвески
Исходные данные |
Первая цифра варианта |
|||||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
С |
Рессорная компенсированная на перегоне |
Рессорная полукомпенсированная на станции |
Рессорная компенсированная на перегоне |
Рессорная полукомпенсированная на станции |
Рессорная компенсированная на перегоне |
|||||||
Конструктивная высота подвески h,м |
2,0 |
2,2 |
2,0 |
1,8 |
2,2 |
1,8 |
2,0 |
1,8 |
2,0 |
1,8 |
||
Площадь сечения подвески, мм2 на главном пути станции и перегона |
М95+НлФ100 |
М 120+МФ100 |
М120+2НлФ100 |
М95+2МФО100 |
М 95+МФ100 |
М 120+НлФ100 |
М120+МФО150 |
М95+2НлФ100 |
М 120+МФО100 |
М 95+МФО100 |
||
Площадь сечения подвески на остальных станционных путях |
М 95+ МФ 85 |
М 120+ МФ 85 |
М 95+ МФ 85 |
М 120+ МФ 85 |
М 95+ МФ 85 |
|||||||
истема
подвески
Примечание: В случае применения подвески с двойными контактными проводами расстояния между контактными проводами принять 40 мм.
Таблица А.3
Метеорологические условия
Наименование расчетных величин |
Вторая цифра варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Минимальная
температура
|
-20 |
-25 |
-25 |
-35 |
-35 |
-40 |
-35 |
-30 |
-35 |
-45 |
Максимальная
температура
|
+35 |
+35 |
+30 |
+35 |
+35 |
+35 |
+25 |
+35 |
+40 |
+30 |
Ветровой район |
2 |
1 |
5 |
2 |
4 |
2 |
4 |
1 |
5 |
2 |
Гололедный район |
1 |
3 |
2 |
5 |
1 |
5 |
3 |
4 |
4 |
4 |
Температура при максимальной скорости ветра |
Для всех вариантов
принять
|
|||||||||
Т |
Для всех вариантов
принять
|
|||||||||
емпература
при гололеде
Таблица А. 4
Данные для трассировки контактной сети на станции
Исходные данные |
Вторая цифра варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Номер рисунка схемы станции |
10 |
1 |
9 |
2 |
8 |
3 |
7 |
4 |
6 |
5 |
Пикетаж оси пассажирского поезда |
49 км 4+80 |
90 км 9+90 |
75 км 2+60 |
53 км 7-22 |
102 км 0+55 |
70 км 1-30 |
99 км 5+40 |
43 км 6+10 |
60 км 3+75 |
35 км 8+15 |
Высота пешеходного моста, м |
8,5 |
8,4 |
8,7 |
8,9 |
8,0 |
8,7 |
8,3 |
8,6 |
8,1 |
8,8 |
П
римечание:
1) пассажирские платформы , указанные
на схемах станции , расположены симметрично
относительно оси П.3 имеют длину 210 м ,
ширину 4м, расстояние от бортов платформы
до оси прилегающих путей – 1,25 м . 2) ширина
пешеходного моста 5 м.
Таблица А.5
Данные для трассировки контактной сети на перегоне (пикетаж сигналов, сооружений и др.
Сигналы, сооружения, кривые, рельеф местности |
Пикетные отметки для вариантов |
|||||||||
Вторая цифра варианта |
||||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Входной светофор заданной станции |
50км 7+65 |
92км 2+00 |
76км 6+55 |
54км 8+47 |
103км 3+55 |
71км 2+50 |
100км 8+55 |
44км 7+70 |
61км 5+40 |
36км 8+15 |
Ось переезда шириной 6 м |
8+50 |
2+90 |
7+40 |
9+21 |
1+40 |
9+40 |
9+40 |
8+70 |
6+20 |
9+05 |
Ось каменной трубы отверстием 3 м |
51км 3+40 |
93км 1+02 |
77км 1+95 |
55км 2+75 |
104км 4+18 |
72 км 5 +15 |
101км 2+15 |
45км 2+95 |
62км 0+30 |
37км 3+10 |
Н |
8+02 |
6+68 |
6+12 |
9+50 |
5+83 |
8+65 |
8+65 |
8+23 |
6+35 |
8+30 |
Конец кривой радиуса R1 |
52км 1+82 |
94км 0+28 |
78км 0+50 |
56км 3+80 |
105км 0+15 |
73 км 3+00 |
102км 3+00 |
46 км 2+10 |
63км 2+12 |
38км 2+52 |
Начало выемки глубиной (см. таблицу А.7) |
4+91 |
7+72 |
4+82 |
6+95 |
5+32 |
6+27 |
6+27 |
5+37 |
5+45 |
5+60 |
Конец выемки |
6+95 |
9+18 |
6+70 |
9+15 |
7+40 |
8+50 |
8+50 |
7+50 |
7+25 |
7+54 |
Ось железобетонной трубы |
53км 3+55 |
95км 1+12 |
79км 3+64 |
57км 1+62 |
106км 3+08 |
74 км 4+93 |
103км 4+93 |
47км 5+73 |
64км 1+30 |
39м 1+25 |
ачало
кривой радиуса R1
центр справа по ходу километров
Продолжение табл. А. 5
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Начало кривой радиуса R2 центр справа по ходу км |
4+56 |
3+89 |
3+78 |
2+12 |
3+42 |
4+48 |
5+18 |
5+82 |
3+47 |
3+89 |
Конец кривой радиуса R2 |
6+45 |
6+00 |
4+62 |
4+83 |
6+86 |
6+76 |
7+97 |
6+26 |
5+50 |
7+08 |
Начало участка пути, где возможно возникновение автоколебаний проводов |
54 км 2+50 |
96км 0+10 |
80 км 0+20 |
58 км 0+50 |
107км 2+30 |
75 км 0+09 |
105км 0+60 |
49км 0+80 |
66км 2+10 |
40км 1+70 |
Насыпь высотой (см. табл. 7) |
3+10 |
1+00 |
1+05 |
1+47 |
7+20 |
1+08 |
1+25 |
1+90 |
3+15 |
2+54 |
О |
5+28 |
2+45 |
3+20 |
3+30 |
108 км 3+05 |
2+64 |
3+22 |
4+12 |
5+00 |
4+70 |
Конец насыпи |
7+48 |
4+23 |
5+45 |
5+25 |
4+95 |
4+42 |
5+17 |
6+07 |
6+82 |
6+35 |
Конец участка пути, где возможно возникновение автоколебаний проводов |
8+25 |
5+20 |
6+90 |
5+90 |
6+20 |
5+09 |
5+80 |
7+10 |
7+85 |
7+00 |
Начало кривой радиуса R3 центр слева по ходу километров |
9+63 |
8+70 |
9+05 |
6+46 |
9+22 |
5+19 |
6+95 |
9+61 |
9+87 |
7+24 |
Конец кривой |
55 км 2+23 |
97км 2+75 |
81 км 2+30 |
59 км 0+31 |
109 км 4+16 |
76 км 0+15 |
106км 0+05 |
50км 4+66 |
67км 5+17 |
41км 0+84 |
Ось переезда шириной 6 м |
7+65 |
6+35 |
6+18 |
1+48 |
7+80 |
1+76 |
6+48 |
7+48 |
7+00 |
3+75 |
сь
металлического моста длиной 120 м
Окончание табл. А. 5 |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Последняя анкерная опора трехпролетного сопряжения анкерных участков |
9+91 |
8+62 |
8+59 |
3+64 |
9+78 |
3+43 |
8+08 |
9+83 |
9+87 |
5+77 |
Примечание: 1) в обозначениях пикетных отметок цифры показывают : первая-номер пикета, две других –расстояние в метрах до этого пикета. 2) радиусы кривых на перегоне приведены в таблице 6, высота насыпи – в таблице 3) Рекомендуется принять , что контактная сеть на перегоне , кроме участка , где возможно возникновение автоколебаний проводов ,и участков , не посредственно прилегающих к переездам и трубам (оврагам) , защищена от ветра лесопосадкой высотой 9-10 м.
Таблица А. 6
Радиусы кривых на перегоне
Р |
Вторая цифра варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
R1 (м) |
650 |
1500 |
600 |
400 |
1600 |
500 |
800 |
1400 |
1950 |
750 |
R2 (м) |
1000 |
500 |
1250 |
1750 |
750 |
800 |
1350 |
1900 |
650 |
1000 |
R3 (м) |
1700 |
1150 |
1900 |
900 |
950 |
1450 |
2000 |
400 |
900 |
2100 |
адиусы
кривыхТаблица А.7
Отметки глубины выемки и высоты насыпи
Исходные данные |
Вторая цифра варианта |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Высота насыпи |
10 |
15 |
25 |
10 |
15 |
10 |
15 |
15 |
10 |
|
Глубина выемки |
Б |
|||||||||
олее
6 м
Приложение В
Таблица В.1
Основные параметры проводов
Цепная контактная подвеска |
Марка провода, троса |
Расчетный диаметр, мм (В/А) |
Нагрузка от силы тяжести, Н/м |
Максимальное натяжение, Н |
Номинальное натяжение, Н |
10-6/0С |
даН/ 0С |
Контактный провод |
МФ-85 |
10,8/11,76 |
7,4 |
- |
8350 |
408 |
18,78 |
МФ-100 (НлФ) |
11,8/12,81 |
8,73 |
- |
8900 |
408 |
22,1 |
|
МФО-100 |
10,5/14,92 |
8,73 |
- |
9800 |
408 |
22,1 |
|
МФ-150 |
14,5/15,5 |
13,09 |
- |
14700 |
408 |
33,15 |
|
МФО-150 |
12,5/18,86 |
13,09 |
- |
14700 |
408 |
33,15 |
|
Несущий трос |
М-95 |
12,6 |
8,34 |
15700 |
14200 |
408 |
17,38 |
М-120 |
14 |
10,37 |
19600 |
17650 |
408 |
21,98 |
,
Таблица В.2
Значения аэродинамического коэффициента
Провода и характеристики |
Значения Аэродинамического Коэффициента |
Одиночные провода и тросы диаметром 20 мм и более |
1,10 |
Одиночные провода и тросы диаметром менее 20 мм , а также провода и тросы , покрытые гололедом |
1,20 |
То же, с учетом зажимов и струн |
1,25 |
Контактные провода с учетом зажимов и струн : МФО - 100 МФ - 85 , МФ - 100 МФ- 150 |
1,15 1,25 1,30 |
Двойные контактные провода 2МФ - 100 в выемках , на нулевых местах и насыпях до 5 м при расстоянии между проводами : = 40 мм = 100 мм |
1,55 1,85 |
То же , на насыпях высотой более 5 м = 40 мм = 100 мм |
1,85 2,15 |
Таблица В. 3
Значения коэффициента
Диаметр провода, мм |
5 |
10 |
20 |
30 |
Коэффициент |
1,1 |
1 |
0,9 |
0,8 |
Таблица В.4
Значения параметра шероховатости подстилающей поверхности
№ пп |
Тип местности |
Параметр шероховатости
|
1 |
Места с резким усилением скорости ветра в результате искусственного формирования направленного потока (вдоль русла реки с высокими берегами, вдоль ущелья) |
0,01 |
2 |
Открытая ровная поверхность без растительности; поверхность озер, водоемов и морей, поймы крупных рек |
0,05 |
3 |
Степь, равнина, луг |
0,1 |
4 |
Открытая холмистая местность или равнинная поверхность с редким лесом, садами, парками |
0,2 |
5 |
Участки, защищенные лесозащитными насаждениями, не подлежащими вырубке; станции в пределах станционных построек |
0,5 |
6 |
Не подлежащий вырубке густой лес с высотой деревьев не менее 10 м; город со зданиями высотой более 10 м |
1 |
,
м
Таблица В.5
Градация ветровых районов
Ветровой район |
Скорость ветра м/с |
Нормативная скорость ветра при гололеде , м/с |
I |
25 |
11 |
II |
29 |
14 |
III |
32 |
16 |
IV |
36 |
18 |
V |
40 |
20 |
VI |
45 |
21 |
VII |
49 |
23 |
Особый |
Выше 49 |
24 |
Таблица В.6
Градация гололедных районов
Районы по гололеду |
Толщина стенки гололеда
|
I |
10 |
II |
15 |
III |
20 |
IV |
25 |
V |
30 |
VI |
35 |
VII |
40 |
Особый |
Выше 40 |
,
ммТаблица В.7
Значения поправочного коэффициента
№ пп |
Вид поверхности |
Поправочный коэффициент, |
1 |
Насыпь высотой, м:
|
1,1 1,2 1,3 1,4 1,45 1,5 |
2 |
Выемка глубиной, м:
|
0,75 0,6 |
3 |
Незащищенная от ветра, открытая, ровная поверхность |
1,1 |
4 |
Лес, здания, станционные постройки с высотой более высоты расположения проводов |
0,8 |
Таблица В. 8
Значения прогиба опоры
Расчетная скорость ветра, м/с |
До 25 |
30 |
35 |
40 |
Прогиб опоры
|
0,015 |
0,022 |
0,03 |
0,04 |
Прогиб опоры
|
0,01 |
0,015 |
0,022 |
0,03 |
,
на уровне несущего троса, м
,
на уровне контактного провода, м
Таблица В. 9
Значения длины подвесной гирлянды изоляторов несущего троса
Количество изоляторов в гирлянде |
2 |
3 |
4 |
, м |
0,56 |
0,73 |
0,9 |
Примечание. Для изолированной консоли =0,16 м.
Таблица В.10
Значения коэффициента
Длина пролета , м |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
|
0,72 |
0,7 |
0,68 |
0,66 |
0,64 |
0,62 |