Определение нагрузок на провода контактной сети

Курсовая работа

На тему: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ СТАНЦИИ»

КП: 230505.08-642

 

Выполнил: Мингалеев А.Ю.

Проверил: Клименко С.В.

 

 

Хабаровск

2019

					КП: 230505.08-642
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Мингалеев А.Ю.				Лит.			Лист	Листов
Пров.		Клименко С.В.					У		2
Реценз						ДВГУПС Кафедра "СЭ"
Н. контр.
Утв.

Оглавление

Оглавление. 2

Введение. 3

1. Выбор исходных данных с характеристиками цепных подвесок на станции, климатических условий, плана заданной станции. 4

2. Определение нагрузок на провода контактной сети. 6

2.1 Режим максимального ветра. 6

2.2 Режим гололеда с ветром.. 6

3. Определение допустимых длин пролетов на станции. 8

4. Составление схем питания и секционирования. 10

5. Трассировка контактной подвески на станции. 11

6. Выбор способа пропуска контактных подвесок под пешеходным мостиком.. 11

7. Расчет анкерного участка полукомпенсированной цепной подвески. 13

7.1 Определение длины эквивалентного пролета. 13

7.2 Расчет длины критического пролета. 13

7.3 Определение температуры беспровесного положения контактного провода. 14

7.4 Определение натяжений несущего троса при беспровесном положении контактного провода 14

7.5 Расчет натяжения и стрелы провеса разгруженного несущего троса            в зависимости от температуры.. 15

7.6 Расчет зависимости натяжения нагруженного несущего троса в зависимости от температуры 16

7.7 Расчет стрелы провеса нагруженного несущего троса и контактного провода, а также вертикальное перемещение провода у опоры.. 16

7.8 Определение натяжение несущего троса при дополнительных нагрузках. 18

8. Выбор поддерживающих опорных конструкций. 19

8.1 Выбор поддерживающих конструкций. 19

8.2 Подбор и расчет опор. 20

9. Определение общей стоимости контактной сети электрифицированного участка по укрупненным показателям.. 25

10. Мероприятия по технике безопасности. 27

Выводы.. 28

Список литературы.. 29

 

 

Введение

Контактная сеть, является одним из основных и дорогостоящих элементов системы электроснабжения электрифицированных железных дорог, которая работает в сложных метеорологических условиях. Контактная сеть должна обеспечивать надёжный токосъем при заданных скоростях движения и весах поездов. Поэтому при её проектировании необходимо обеспечить механическую прочность и устойчивость всех её элементов: проводов, опорных и поддерживающих устройств с учётом экономической целесообразности их практического применения. Для проектирования задаётся станция железной дороги переменного тока, для которой необходимо спроектировать контактную сеть, и произвести все необходимые расчёты.

 

 

1. Выбор исходных данных с характеристиками цепных подвесок на станции, климатических условий, плана заданной станции

Таблица 1 - Цепная подвеска переменного тока

Вариант	Цепная подвеска на главных путях станции
08	ПБСМ – 70 + МФО – 100

Примечания

1. На перегоне цепная подвеска одинарная, компенсированная, полукосая.

2. На станции на главном пути цепная подвеска полукомпенсированная с рессорным тросом.

3. На боковых путях – полукомпенсированные подвески ПБСМ – 70 + МФ – 85 со смещенными струнами.

Таблица 2 – Климатические условия

Низшая температура, ˚С	Высшая температура, ˚С	Максимальная расчетная скорость ветра, м/с	Расчетная скорость ветра при гололеде, м/с	Толщина стенки гололеда,  мм	Максимальная скорость движения, км/ч
-45	35	27	20	15	170

Примечания

1. Температура гололедных образований –5 °С.

2. Температура при максимальной скорости ветра +5 °С.

3. Для всех вариантов приять гололед цилиндрической формы с плотностью 0,9 г/см³.

Рис. 1. Схема станция

Контактная подвеска:

На главном пути станции – цепная полукомпенсированная с рессорным тросом ПБСМ-95+МФ-100

На боковых путях станции – цепная полукомпенсированная подвеска со смещенными струнами ПБСМ-70+МФ-85

Таблица 3 – Данные проводов контактной подвески

Марка провода	Площадь расчетного сечения провода Sр, мм2	Высота сечения H или диаметр d, мм	Ширина сечения А, мм	Нагрузка от веса провода , даН/м	24 α, 10-6/	αES, даН/	Временное сопротивление разрыву , 106 Па
ПБСМ-70	69,9	11,0	-	0,6	319	13,82	750
ПБСМ-95	90,6	12,5	-	0,77	319	17,93	750
МФ-85	85	10,8	11,76	0,76	408	18,78	368
МФ-100	100	11,8	12,8	0,89	408	22,1	363

 

 

Режим максимального ветра

Для цепной подвески главного пути станции вертикальная нагрузка на несущий трос, от веса проводов и зажимов контактной подвески:

 даН/м                                         (1)

 – нагрузка от веса 1 м несущего троса и контактного провода.

 - число контактных проводов.

 - приближенное значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и зажимов, отнесенного к 1 м контактной подвески.

Горизонтальная ветровая нагрузка:

 - на несущий трос:

  даН/м                                                    (2)

 - на контактный провод:

даН/м                                            (3)

 - аэродинамический коэффициент несущего троса и контактного провода.

 м/с – скорость ветра наибольшей интенсивности.

d, мм – диаметр несущего троса.

H, мм – высота контактного провода.

Результирующая нагрузка на несущий трос в режиме максимальной скорости ветра:

даН/м                                                 (4)

2.2 Режим гололеда с ветром

Для режима гололеда с ветром необходимо дополнительно рассчитать нагрузку от веса гололеда на несущем тросе и контактном проводе по формулам:

                                        (5)

b_Т, мм – толщина стенки гололеда несущего троса.

d, мм – диаметр несущего троса.

                                 (6)

b_К=0,5·b_Т, мм – толщина гололеда на контактном проводе.

d_ср – средний диаметр контактного провода, мм.

                                                    (7)

H, мм и A, мм – высота и ширина сечения контактного провода.

Полная нагрузка от веса гололеда на провода контактной сети:

                        (8)

g_ГС, даН/м – равномерно распределенная нагрузка от гололеда на струнах и зажимах, принимается в зависимости от толщины стенки гололеда.

Ветровая нагрузка на несущий трос и контактный провод, покрытых гололедом:

                                (9)

                            (10)

Результирующая нагрузка на несущий трос в режиме гололеда:

 даН/м                                       (11)

Для подвески на боковых путях расчетные нагрузки принимаются без расчетов для заданных климатических условий.

Таблица 4 – Линейные нагрузки разных подвесок

Марка подвески	Главный путь (ПБСМ-95+МФ-100)				Боковой путь (ПБСМ-70+МФ-85)
Распределенная нагрузка	g, даН/м	pT, даН/м	pК, даН/м	qT, даН/м	g, даН/м	pT, даН/м	pК, даН/м	qT, даН/м
Режим максимального ветра	1,760	0,712	0,672	1,899	1,460	0,626	0,615	1,589
Режим гололеда с ветром	3,093	1,328	0,838	3,366	2,621	1,281	0,806	3,007

Подбор и расчет опор

Важнейшей характеристикой опор является их несущая способность – допустимый изгибающий момент М в уровне УОФ – условный обрез фундамента. По несущей способности и подбирают типы опор для применения в конкретных условиях установки.

Рис.5. Расчетная схема промежуточной консольной опоры

Вес консоли ИТР-ll – 33 даН; кронштейна КФ-5 – 26 даН, КФДС-5 – 49,95 даН.

Примем вес снега и льда на G_г на консолях ИТР-ll – 10 даН, на кронштейнах КФ-5 – 8 даН, КФДС-5 – 9 даН.

На схеме приняты следующие обозначения:

G_П,G_ПР1, G_ПР2, G_ПР3 – вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, фидерного провода, и двух проводов ДПР, даН;

G_КН, G_КР1, G_КР2 – вертикальная нагрузка от веса консоли и кронштейнов (соответственно первого и второго), даН;

Р_Т, Р_К, Р_ПР1, Р_ПР2, Р_ПР3, Р_ОП – горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, контактный провод, фидерный провод, провода ДПР, и на опору, даН;

h_ОП – высота опоры (h_ОП = 9,6 м);

h_T, h_K, h_ПР1, h_ПР2, h_ПР3 – высота точек приложения горизонтальных сил относительно основания опоры, м (примем h_К = 6,75 м, h_T = 8,55 м, h_ПР1 = 8,8 м, h_ПР2 = h_ПР3 = 8 м);

z_КН, z_KP1, z_KP2, z_ПР1, z_ПР2, z_ПР3 – плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейнов (первого и второго), проводов фидерного, и линии ДПР, м (примем z_KH = 1,8 м; z_KP1 = 1 м; z_KP2 = 1,5 м; z_ПР1 = 2 м; z_ПР2 = 2,5 м; z_ПР3 = 1,5 м);

а – зигзаг контактного провода (а=0,3 м);

Г – габарит опоры, м (Г=3,1 м);

d_ОП – диаметр опоры на уровне головок рельсов, м; на уровне головок рельсов диаметр конической железобетонной опоры С (СО) равен 0,44 м.

Определим распределенные нагрузки на провода подвешенные с полевой стороны опоры для всех расчетных режимов. Для проводов контактной подвески нагрузки были определены ранее.

Определим нагрузку на фидерный провод АС-50/8 и провода ДПР АС-35/6,2:

От собственного веса проводов:

g_ПР1 = 0,19 даН/м; g_ПР2 = g_ПР3 = 0,15 даН/м;

От веса гололеда на проводах:

От давления ветра на провода при максимальной скорости ветра.

От давления ветра на провода при гололеде с ветром:

Все полученные данные о распределенных нагрузках сведем в таблицу 11.

Таблица 11 – Значение распределенных нагрузок действующих на опору

Нагрузки	Значение нагрузок на провода, даН/м, для всех режимов
	гололеда с ветром	максимального ветра	минимальной температуры
От веса
проводов цепной подвески g	1,76	1,76	1,76
гололеда на проводах подвески gГ	0,783	-	-
провод фидерный АС-50 gПР1	0,19	0,19	0,19
гололед на фидерном проводе gПР1 Г	0,554	-	-
провод ДПР АС-35 gПР2	0,15	0,15	0,15
провод ДПР АС-35 gПР3	0,15	0,15	0,15
гололед на проводе ДПР АС-35 gПР2 Г	0,52	-	-
гололед на проводе ДПР АС-35 gПР3 Г	0,52	-	-
От давления ветра
на несущий трос рТ	0,734	0,766	-
на контактный провод рК	0,492	0,723	-
на фидерный провод рПР1	0,642	0,564	-
на провод ДПР рПР2	0,616	0,494	-
на провод ДПР рПР3	0,616	0,494	-

Определим нормативные нагрузки действующие на опору. Вертикальные нагрузки от веса проводов в режиме максимального ветра и минимальной температуры.

                                                (45)

g – распределенная нагрузка от веса проводов и гололеда на проводах

l–длина пролета

G_ИЗ – вес подвесной гирлянды изоляторов

В режиме гололеда с ветром:

Вертикальная нагрузка от веса консолей с учетом части фиксаторов G_Ф^’ и от веса кронштейнов проводов ДПР и фидерного провода, в режиме максимального ветра и минимальной температуры:

                                        (46)

т.е. для ИТР-ll нагрузка ровна:

для КФ-5 нагрузка G_КР1 = 26 даН, для КФДС-5 нагрузка G_КР2 = 49,95 даН.

В режиме гололеда с ветром с учетом веса гололеда G_Г на консоли и кронштейнах:

                                    (47)

т.е. для ИТР-ll нагрузка ровна:

для КФ-5 нагрузка G_КР1 = 26+8 = 34 даН, для КФДС-5 нагрузка G_КР2 = 49,95+8 = 57,95 даН.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на трос, контактный провод, провода ДПР и фидерный провод, которые передаются с проводов на опоры.

                                                      (48)

р – распределенные нагрузки от давления ветра

Таким образом в режиме максимального ветра:

В режиме гололеда с ветром:

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору

даН/м                                     (49)

С_х – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления ветру, для конических опор 0,7

S_ОП – площадь диаметрального сечения опоры (S_ОП = 3,46 м²).

В режиме максимального ветра:

В режиме гололеда с ветром:

Для расчета изгибающего момента М₀ сведем данные нормативных нагрузок действующих на опору в таблицу 12.

Таблица 12 – Нормативные нагрузки приходящиеся на опору

Расчетный режим		Нормативная нагрузка, даН
	GП	GКН	GПР1	GПР2	GПР3	GКР1	GКР2	РТ	РК	РПР1	РПР2	РПР3	РОП	Риз
Максимальный ветер	132	43	26	24	24	26	50	44	42	33	29	29	119	27
Гололед с ветром	178	53	58	54	54	34	58	43	29	37	36	36	44	22
Минимальная температура	132	43	26	24	24	26	50	-	-	-	-	-	-	-

Определим изгибающие моменты относительно УОФ опор во всех трех расчетных режимах.

Для опоры при направлении ветра к пути:

                                                                                                           (50)

 

В режиме максимального ветра:

Для остальных режимов аналогично выполним расчет результаты занесем в таблицу 13. Также произведем расчет при направлении ветра к полю.

Таблица 13 – Изгибающие моменты в зависимости от условий

Направление ветра	Значение нагрузки М0, для всех режимов
	Максимального ветра	Гололеда с ветром	Минимальных температур
к пути	2341,6	1901,2	263,7
к полю	-1837,4	-1478,7	257,3

Для заданных условий наиболее жестким оказался режим максимального ветра при чем его направление было к пути. В результате расчета максимальный изгибающий момент составил 22,4 кН·м, выбираем по приложению опоры МД-10-79, у которых нормативный изгибающий момент в УОФ составляет 44 кН·м, что больше значения полученного расчетом

Таблица 14 – Марка рассчитанных опор

Тип опоры	Марка опоры
Анкерная	МД-10-79-1
Переходная	МД-10-79-2
Промежуточная	МД-10-79-3
Стойка жесткой поперечины	МД-10-79-4

Для анкерных опор выберем оттяжку типа А-2, трехлучевой анкер ТА-4, и опорную плиту.

Курсовая работа

На тему: «ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНТАКТНОЙ СЕТИ СТАНЦИИ»

КП: 230505.08-642

 

Выполнил: Мингалеев А.Ю.

Проверил: Клименко С.В.

 

 

Хабаровск

2019

					КП: 230505.08-642
Изм.	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.		Мингалеев А.Ю.				Лит.			Лист	Листов
Пров.		Клименко С.В.					У		2
Реценз						ДВГУПС Кафедра "СЭ"
Н. контр.
Утв.

Оглавление

Оглавление. 2

Введение. 3

1. Выбор исходных данных с характеристиками цепных подвесок на станции, климатических условий, плана заданной станции. 4

2. Определение нагрузок на провода контактной сети. 6

2.1 Режим максимального ветра. 6

2.2 Режим гололеда с ветром.. 6

3. Определение допустимых длин пролетов на станции. 8

4. Составление схем питания и секционирования. 10

5. Трассировка контактной подвески на станции. 11

6. Выбор способа пропуска контактных подвесок под пешеходным мостиком.. 11

7. Расчет анкерного участка полукомпенсированной цепной подвески. 13

7.1 Определение длины эквивалентного пролета. 13

7.2 Расчет длины критического пролета. 13

7.3 Определение температуры беспровесного положения контактного провода. 14

7.4 Определение натяжений несущего троса при беспровесном положении контактного провода 14

7.5 Расчет натяжения и стрелы провеса разгруженного несущего троса            в зависимости от температуры.. 15

7.6 Расчет зависимости натяжения нагруженного несущего троса в зависимости от температуры 16

7.7 Расчет стрелы провеса нагруженного несущего троса и контактного провода, а также вертикальное перемещение провода у опоры.. 16

7.8 Определение натяжение несущего троса при дополнительных нагрузках. 18

8. Выбор поддерживающих опорных конструкций. 19

8.1 Выбор поддерживающих конструкций. 19

8.2 Подбор и расчет опор. 20

9. Определение общей стоимости контактной сети электрифицированного участка по укрупненным показателям.. 25

10. Мероприятия по технике безопасности. 27

Выводы.. 28

Список литературы.. 29

 

 

Введение

Контактная сеть, является одним из основных и дорогостоящих элементов системы электроснабжения электрифицированных железных дорог, которая работает в сложных метеорологических условиях. Контактная сеть должна обеспечивать надёжный токосъем при заданных скоростях движения и весах поездов. Поэтому при её проектировании необходимо обеспечить механическую прочность и устойчивость всех её элементов: проводов, опорных и поддерживающих устройств с учётом экономической целесообразности их практического применения. Для проектирования задаётся станция железной дороги переменного тока, для которой необходимо спроектировать контактную сеть, и произвести все необходимые расчёты.

 

 

1. Выбор исходных данных с характеристиками цепных подвесок на станции, климатических условий, плана заданной станции

Таблица 1 - Цепная подвеска переменного тока

Вариант	Цепная подвеска на главных путях станции
08	ПБСМ – 70 + МФО – 100

Примечания

1. На перегоне цепная подвеска одинарная, компенсированная, полукосая.

2. На станции на главном пути цепная подвеска полукомпенсированная с рессорным тросом.

3. На боковых путях – полукомпенсированные подвески ПБСМ – 70 + МФ – 85 со смещенными струнами.

Таблица 2 – Климатические условия

Низшая температура, ˚С	Высшая температура, ˚С	Максимальная расчетная скорость ветра, м/с	Расчетная скорость ветра при гололеде, м/с	Толщина стенки гололеда,  мм	Максимальная скорость движения, км/ч
-45	35	27	20	15	170

Примечания

1. Температура гололедных образований –5 °С.

2. Температура при максимальной скорости ветра +5 °С.

3. Для всех вариантов приять гололед цилиндрической формы с плотностью 0,9 г/см³.

Рис. 1. Схема станция

Контактная подвеска:

На главном пути станции – цепная полукомпенсированная с рессорным тросом ПБСМ-95+МФ-100

На боковых путях станции – цепная полукомпенсированная подвеска со смещенными струнами ПБСМ-70+МФ-85

Таблица 3 – Данные проводов контактной подвески

Марка провода	Площадь расчетного сечения провода Sр, мм2	Высота сечения H или диаметр d, мм	Ширина сечения А, мм	Нагрузка от веса провода , даН/м	24 α, 10-6/	αES, даН/	Временное сопротивление разрыву , 106 Па
ПБСМ-70	69,9	11,0	-	0,6	319	13,82	750
ПБСМ-95	90,6	12,5	-	0,77	319	17,93	750
МФ-85	85	10,8	11,76	0,76	408	18,78	368
МФ-100	100	11,8	12,8	0,89	408	22,1	363

 

 

Определение нагрузок на провода контактной сети

Режим максимального ветра

Для цепной подвески главного пути станции вертикальная нагрузка на несущий трос, от веса проводов и зажимов контактной подвески:

 даН/м                                         (1)

 – нагрузка от веса 1 м несущего троса и контактного провода.

 - число контактных проводов.

 - приближенное значение нагрузки от веса рессорного троса, струн и зажимов, отнесенного к 1 м контактной подвески.

Горизонтальная ветровая нагрузка:

 - на несущий трос:

  даН/м                                                    (2)

 - на контактный провод:

даН/м                                            (3)

 - аэродинамический коэффициент несущего троса и контактного провода.

 м/с – скорость ветра наибольшей интенсивности.

d, мм – диаметр несущего троса.

H, мм – высота контактного провода.

Результирующая нагрузка на несущий трос в режиме максимальной скорости ветра:

даН/м                                                 (4)

2.2 Режим гололеда с ветром

Для режима гололеда с ветром необходимо дополнительно рассчитать нагрузку от веса гололеда на несущем тросе и контактном проводе по формулам:

                                        (5)

b_Т, мм – толщина стенки гололеда несущего троса.

d, мм – диаметр несущего троса.

                                 (6)

b_К=0,5·b_Т, мм – толщина гололеда на контактном проводе.

d_ср – средний диаметр контактного провода, мм.

                                                    (7)

H, мм и A, мм – высота и ширина сечения контактного провода.

Полная нагрузка от веса гололеда на провода контактной сети:

                        (8)

g_ГС, даН/м – равномерно распределенная нагрузка от гололеда на струнах и зажимах, принимается в зависимости от толщины стенки гололеда.

Ветровая нагрузка на несущий трос и контактный провод, покрытых гололедом:

                                (9)

                            (10)

Результирующая нагрузка на несущий трос в режиме гололеда:

 даН/м                                       (11)

Для подвески на боковых путях расчетные нагрузки принимаются без расчетов для заданных климатических условий.

Таблица 4 – Линейные нагрузки разных подвесок

Марка подвески	Главный путь (ПБСМ-95+МФ-100)				Боковой путь (ПБСМ-70+МФ-85)
Распределенная нагрузка	g, даН/м	pT, даН/м	pК, даН/м	qT, даН/м	g, даН/м	pT, даН/м	pК, даН/м	qT, даН/м
Режим максимального ветра	1,760	0,712	0,672	1,899	1,460	0,626	0,615	1,589
Режим гололеда с ветром	3,093	1,328	0,838	3,366	2,621	1,281	0,806	3,007