Режим минимальных температур

В режиме минимальной температуры несущий трос вос­принимает нагрузку только вертикальную - от собственного веса контактной подвески; ветра и гололёда нет, t_x = t_min.

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1-го погон. м проводов в даН/м определяется по формуле:

g₀ = g_T +n(g_K + g_c),

где n— число контактных проводов,

g_c— нагрузка от собственного веса струн и зажимов, равномерно распределённая по длине пролёта, принимается равной 0,05 даН/м для каждого провода.

 

Режим максимального ветра

В режиме максимального ветра на несущий трос и контактный провод действуют как вертикальная (на несущий трос), так и горизонтальные нагрузки от давления ветра (на несущий трос и контактный провод), гололёд отсутствует; t_x = t_{u max} = - 5 °С.

Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:

,

где С_х - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущего троса ветру, определяется по таблице 2.1;

V_H– нормативная скорость ветра наибольшей интенсивности, м/с, с повторяемостью 1 раз в 10 лет, таблица 2.1;

d– диаметр несущего троса, мм, таблица 4,

К_u – коэффициент, учитывающий порывистость ветра.

При выполнении курсового проекта коэффициент K_uрекомендуется принимать, учитывая условия трассы по таблице:

 

Таблица 2.1 – Расчетные условия

Условия трассы	Наибольшая допустимая длина пролёта L, м	Характеристика	Скорость ветра, м/с, в ветровых районах
I	II	III	IV	V
А К =1,0		Районы сплошной застройки, лесные массивы, выемки глубиной более 7м
Б К=1,15		Незащищенные от ветра места: равнины, выемки глубиной до 7м, насыпи высотой до 5м и в лесных массивах до10м
В К = 1,25		Насыпи высотой от 5 до 10 м открытой местности и от 10 до 25 м в лесных массивах, поймы рек, овраги

Горизонтальная ветровая нагрузка на контактный провод в даН/м определяется по формуле:

,

где С_х - аэродинамический коэффициент лобового сопротивления контактного провода ветру, определяется по таблице 2.2;

Н - высота контактного провода, таблица 4.

 

Таблица 2.2 – Аэродинамические коэффициенты проводов

Для несущего троса контактной подвески с учётом зажимов и струн и одиночного контактного провода	1,25
Для одиночного овального контактного провода	1,15
Для одиночного контактного провода сечением 150мм^2	1,3
Для двойных контактных проводов	1,85

Результирующая (суммарная) нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:

При определении результирующей нагрузки на несущий тросветровая нагрузка на контактные провода не учитывается,т.к. она в основном воспринимается фиксаторами.

 

Режим гололеда с ветром

В режиме гололёда с ветром на несущий трос действуют вертикальные нагрузки от собственного веса проводов контактной подвески, от веса гололёда на проводах и струнах и горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос, покрытый гололёдом, при скорости ветра V_г: t_x = t_г = - 5 °С.

Вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущем тросе в даН/м определяется по формуле:

,

где n_г- коэффициент перегрузки можно принять:

n_г= 0,75 - для защищенных участков контактной сети (выемка);

n_г = 1 - для нормальных условий контактной сети (станция, кривая);

n_г= 1,25 - для незащищённых участков контактной сети (насыпь);

b_т- толщина стенки гололёда на несущем тросе, мм;

d - диаметр несущего троса, мм;

π = 3,14.

Толщина стенки гололёда b_т на несущем тросе определяется путём умножения нормативной для данного района толщины b_нна поправочные коэффициенты: К_г′ - учитывающий диаметр несущего троса и К_г″ - коэффициент учитывающий высоту расположения контактной подвески над уровнем земли:

,

где b _Н - нормативная толщина стенки гололёда, мм.

Нормативную толщину стенки гололёда принимают в зависимости от гололёдного района России по таблице:

 

Район России по гололёду	I	II	III	IV	V
Нормативная толщина гололеда, b Н, мм.

Поправочный коэффициент К_г′ - принимают в зависимости от диаметра провода следующим:

 

Диаметр провода, троса, мм
Поправочный коэффициент:	1,1		0,9	0,8

 

Поправочный коэффициент К_г″ принимают в зависимости от вида поверхности следующим:

Например, для несущего троса марки М-120, диаметром 14 мм поправочный коэффициент будет равен 0,96.

 

					0,96					0,9

 

 

Выемка глубиной, 7м и более 0,6

Участки, защищенные лесом, зданиями, станционными

постройками 0,8

Нулевые места, насыпи до 5 метров, выемки 1

Насыпи высотой, 5м 1,1

 

Вертикальная нагрузка от веса гололёда на контактном прово­де в даН/м определяется по формуле:

,

где b_К - толщина стенки гололёда на контактном проводе, мм.

На контактных проводах толщину стенки гололёда принимают равной 50% от толщины стенки гололёда на несущем тросе: b_К = 0,5b_Т;

d_K - средний диаметр контактного провода, мм,

,

где H и A - соответственно высота и ширина сечения контактного провода, мм.

Полная вертикальная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной подвески в даН/м определяется по формуле:

,

где g_СГ - равномерно распределенная по длине пролета вертикальная нагрузка от веса гололеда на струнах и зажимах при одном контактном проводе, даН/м, которая в зависимости от толщины стенки гололёда b_Н составляет:

 

bН, мм
gСГ, даН/м	0,01	0,03	0,06	0,1

Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос, покрытый гололёдом в даН/м определяется по формуле:

,

где V_ГН - нормативная скорость ветра при гололёде, м/с.

Нормативная скорость ветра при гололёде V_ГН,м/с, принимается по таблице:

Ветровой район России	I II III IV V
Нормативная скорость ветра при гололеде VГН, м/с	13 14 15 18 19

Результирующая (суммарная) нагрузка на несущий трос в даН/м определяется по формуле:

.

После расчета всех нагрузок на различных участках пути составляется таблица следующего образца:

 

Участок местности	Нагрузки, действующие на контактную подвеску
Станция	Заполняется на основе расчетов
Главные пути
Боковые пути
Перегон
Выемка, h = м
Нормальные условия
Насыпь, h = м

 

3 Определение максимально допустимых длин пролетов

 

Длина пролёта контактной подвески определяется исходя из максимально возможного ветрового отклонения контактного провода от оси пути. Это отклонение не должно быть более 500 мм для прямых и 450 мм для кривых участков пути.

По условиям токосъёма длина пролёта не должна быть больше 70 м.

Расчет длин пролетов ведется отдельно для главных и боковых путей станции и для всех участков перегона:

а) участки с минимальным ветровым воздействием (выемка);

б) участки с нормальным ветровым воздействием (прямая и две кривых);

в) участки с повышенным ветровым воздействием (насыпь высотой более 5м).

В работе используются приближенные формулы метода динамического расчёта допустимых длин пролётов:

 

,

 

на кривых:

где К - номинальное натяжение контактных проводов, даН;

b_{К ДОП.} - наибольшее допустимое горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприёмника в пролёте; b_{К ДОП.} = 0,5 м - на прямых и b_{К ДОП.} = 0,45 м - на кривых;

a - зигзаг контактного провода, а = 0,3 м - на прямых и а = 0,4м - на кривых;

Р_к - ветровая нагрузка на контактный провод, даН/м;

γ_к, γ_т - упругий прогиб опоры, м, взять из таблицы 3.1 при соответствующей скорости ветра V_max

R - радиус кривой, м.

 

Значение натяжения контактных проводов принимают в зависимости от марки проводов:

МФ -85………………………... ……………………………850

БрФ -85……………………... …………………………...950

МФ -100, МФО - 100, НЛОл 0,04 Ф – 100….. ………….1000

БрФ -100, БрФО -100…………………………………1300

МФ - 150, НЛОл 0,04 Ф – 150 НЛОл 0,04 ФО - 150 1500

БрФ -150, БрФО -150................... ………………………1800

2МФ - 100, 2МФО - 100, 2НЛОл 0,04 Ф -100. ………..2000

2БрФ -100, 2БрФО -100……………………………...2600

Таблица 3.1 – Упругий прогиб опоры

Vmax, м/с	до 25
γк, м	0,01	0,015	0,022	0,03
γт, м	0,015	0,022	0,03	0,04

 

Далее определяем среднюю длину струны по формуле:

,

где: h - конструктивная высота подвески;

g₀ - нагрузка на несущий трос от веса всех проводов цепной подвески;

Т_О - натяжение несущего троса при беспровесном положении контактного провода.

Значение ориентировочно можно принимать равным 0,75Т_мах - для медного несущего троса и 0,8Т_мах - для биметаллического и стального.

Натяжение несущего троса Т_мах, даН, — можно принять по таблице 4.2:

 

Таблица 3.2 – Натяжение несущего троса

Марка провода	Некомпенсированный трос	Компенсированный трос
	Тмах	ТО	Тмах = То = Тном = const
М-120
ПБСМ - 95			1600- 1800
ПБСА - 50/70			1600- 1800
С-70
М-95
ПБСМ - 70			1000-1500

 

Удельная эквивалентная нагрузка, учитывающая взаимодей­ствие несущего троса и контактного провода при ветровом их отклонении, даН/м, определяется по формуле:

где: Т - натяжение несущего троса контактной подвески в расчетном режиме, даН/м;

Р_т - ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

g_T - результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м;

h_И - длина подвесной гирлянды изоляторов, м, длину гирлянды изоляторов можно принять: 0,16 м (длина серьги и седла) при изолированных консолях; 0,56 м при двух подвесных изоляторах в гирлянде, 0,73 м при трёх, 0,90 м при четырёх изоляторах;

L_max - длина пролета, м.

Окончательно определяем длину пролета с учетом удельной эквивалентной нагрузки по формулам:

,

на кривых:

,

При выполнении курсового проекта следует помнить, что длина пролёта L_max и L_max′ не должны отличаться более чем на 5%, поэтому приходится выполнять уточняющий расчёт, определив снова Р_э и S_min.

Если длины пролёта L_max и L_max′, получились более 70 метров, дальнейшее уточнение расчёта не имеет смысла.

Результаты расчета максимально допустимой длины пролетов цепных подвесок

Участок пути	Максимальная длина пролетов
по расчету	принято
Станция	главные пути
боковые пути
Перегон	прямая
прямая с насыпью
кривая	R = 600 м
R = 850 м
R = 1000 м
кривая с насыпью, R = 1000 м

 

4. механический расчет компенсированной контактной подвески

 

При проектировании современных скоростных подвесок контактной сети первостепенной задачей ставится стабильность таких эксплуатационных характеристик, как стрела провеса и эпюра жесткости.