Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений

2.4.  Определение максимально допустимых длин пролетов с учетом ограничений

Максимально допустимая длина пролета на прямой в режимах ветра максимальной интенсивности и гололеда с ветром

, (2.1)

где р_к - нормативная ветровая нагрузка на контактный провод, даН/м;

К₁ - коэффициент, учитывающий динамические процессы при воздействии ветровой нагрузки на провода;

р_э - эквивалентная нагрузка, характеризующая влияние несущего троса на отклонение контактного провода, даН/м;

b_к.доп - максимально допустимое отклонение контактного провода от оси токоприемника на прямой, м;

g_к - изменение прогиба опоры на уровне контактного провода под действием ветровой нагрузки, м;

а - абсолютное значение зигзага контактного провода на прямой, одинаковое на соседних опорах, м.

К₁=К₂+2hdx, (2.2)

где К₂ - коэффициент, учитывающий упругие деформации провода при его отклонении;

h и d - коэффициенты, учитывающие пульсации ветра;

g - коэффициент динамичности.

Коэффициенты h,d и g определены по материалам [1].

К₂=К₃×К₄×К₅, (2.3)

где К₃, К₄, К₅ - коэффициенты, определенные по материалам [1].

Эквивалентная нагрузка р_э определена

р_э=, (2.4)

где Т - натяжение несущего троса, даН;

р_н - нормативная ветровая нагрузка на несущий трос, даН/м;

h_и - длина гирлянды подвесных изоляторов, принятая по материалам [1] 0.42 м;

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

g_н - изменение прогиба опоры на уровне несущего троса под действием ветровой нагрузки, м;

е_ср - средняя длина струн в средней части пролета l_max, м;

g_к - нагрузка от веса одного контактного провода, даН/м;

n_к - число контактных проводов.

е_ср=h₀ – 0.115×, (2.5)

где h₀ - конструктивная высота подвески, м;

g_п - нагрузка от веса всех проводов подвески на несущий трос при отсутствии гололеда, даН/м.

Расчет произведен сначала для подвески М-120+2МФ-100. В режиме ветра максимальной интенсивности по табл. 2.2 и 2.3: К=1960 даН, р_кв=1,54 даН/м, b_к.доп=0.5 м, g_кв=0.025 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эв=0.

м.

По материалам [1] найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.в=65,52 м: h=0.58 d=0.225, x=1,015, К₃=0.65, К₄=1,33, К₅=1.075.

К'₂=0,65·1,33·1,075=0.929. К'₁=0.929+2×0.58×0.225×1,015=1.194.

h₀=2.0 м, g_п=2.983 даН/м, Т₀=1470 даН.

е'_ср=2 - 0.115×=0,998 м.

По [1] и табл. 2.2 и 2.3: Т_в=1370 даН, р_нв=1.473 даН/м, h_и=0.42 м, q_нв=3.327 даН/м, g_нв=0.034 м, g_к=0.873 даН/м, n_к=2.

р'_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась более 5%

, поэтому расчет продолжен.

l’_max.в=56.3 м: h=0.62 d=0.225, x=1,015, К₃=0.67, К₄=1,33, К₅=1.075.

К'₂=0,67·1,33·1,075=0.958. К'₁=0.958+2×0.62×0.225×1,015=1.241.

е''_ср=2 - 0.115×=1.26 м.

р''_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К''₁ и р''_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

, поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.в=55.36 м.

В режиме гололеда с ветром по [1] и табл. 2.2 и 2.4: К=1960 даН, р_кг=0.249 даН/м, b_к.доп=0.5 м, g_кг=0.005 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эг=0.

м.

По материалам [1] найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.г=167.28 м: h=0.51, d=0.115, x=1.03, К₃=0.44, К₄=1.5, К₅=1.075.

К'₂=0.44×1.5×1.075=0.71. К'₁=0.71+2×0.51×0.115×1.03=0.83

h₀=2.0 м, g_п=2.983 даН/м, Т₀=1470 даН.

е'_ср=2 - 0.115×=0.857 м.

Т_г=1670 даН, р_нг=0.29 даН/м, h_и=0.42 м, q_нг=3.52 даН/м, g_нг=0.007 м, g_кг=0.988 даН/м, n_к=2.

р'_эг= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эг

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

, поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.г=166.42 м..

Для подвески ПБСА-50/70+МФ-100. В режиме ветра максимальной интенсивности по табл. 2.2 и 2.3: К=980 даН, р_кв=1,14 даН/м, b_к.доп=0.5 м, g_кв=0.025 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эв=0.

м.

По материалам [1] найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.в=53,85 м: h=0.63, d=0.225, x=0.92, К₃=0.67, К₄=1.33, К₅=1.00.

К'₂=0.67·1.33×1.00=0.891. К'₁=0.891+2×0.63×0.225×0.92=1.152.

h₀=2.0 м, g_п=1.642 даН/м, Т₀=1570даН.

е'_ср=2,0 - 0.115×=1.65 м.

Т_в=1570 даН, р_нв=1.473 даН/м, h_и=0.42 м, q_нв=2.206 даН/м, g_нв=0.007 м, g_к=0.873 даН/м, n_к=2.

р'_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась более 5%

, поэтому расчет продолжен.

l’_max.в=48.4 м: h=0.66, d=0.225, x=0.92, К₃=0.69, К₄=1.33, К₅=1.00.

К'₂=0.69·1.33×1.00=0.918. К'₁=0.918+2×0.66×0.225×0.92=1.191.

е''_ср=2 - 0.115×=1.718 м.

р''_эв= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К''₁ и р''_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5%

, поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.в=47.66 м..

В режиме гололеда с ветром по [1] и табл. 2.2 и 2.4: К=980 даН, р_кг=0.185 даН/м, b_к.доп=0.5 м, g_кг=0.005 м, а=0.3 м. При К₁=1 и р_эг=0.

м.

По материалам [1] найдены значения коэффициентов для определения К'₁ при l_max.г=137.228 м: h=0.51, d=0.115, x=0.93, К₃=0.52, К₄=1.5, К₅=1.00.

К'₂=0.52×1.5×1.00=0.78. К'₁=0.78+2×0.51×0.115×0.93=0.889.

h₀=2.0 м, g_п=1.642 даН/м, Т₀=1570 даН.

е'_ср=2,0 - 0.115×=1.411 м.

Т_г=1670 даН, р_нг=0.29 даН/м, h_и=0.42 м, q_нг=2.07 даН/м, g_нг=0.007 м, g_к=0.988 даН/м, n_к=2.

р'_эг= даН/м.

Новое значение длины пролета с учетом К'₁ и р'_эв

м.

Разница между значениями длины пролета получилась менее 5% ,

поэтому расчет прекращен и окончательно принято l_max.г=143.2 м..

Для контактного провода существуют ограничения его положения по высоте от уровня головки рельса в любых точках пролета и эксплуатационных условиях на станциях и перегонах:

-  максимально допустимая высота - 6.8 м;

-  минимально допустимая высота - 5.75 м.

Из этого следует, что максимально допустимый интервал перемещения КП по вертикали (Dh_доп) равен 1.05 м.

Длина пролета, при которой интервал перемещений контактного провода в заданных условиях равен максимально допустимому, будет максимально допустимый по условию соблюдения вертикальных габаритов контактного провода.

Сначала необходимо установить, в каких режимах контактный провод будет занимать наивысшее и наинизшее положения. Наивысшее положение контактный провод будет занимать в режиме минимальной температуры, так как провес несущего троса в этом режиме будет наименьшим. Наинизшее положение контактного провода может занимать либо в режиме максимальной температуры, либо в режиме гололеда с ветром.

Режим с наинизшим положением контактного провода можно установить путем сравнения значений максимальной и критической температуры. Если максимальная температура равна или больше критической, то наибольший провес несущего троса будет иметь место в режиме максимальной температуры, а если меньше, то в режиме гололеда с ветром.

Значение критической температуры t_кр для несущего троса полукомпенсированной подвески приближенно определено по формуле

t_кр=t_г+. (2.6)

Значения произведения aЕS для несущего троса приняты по данным [1].

Если наинизшее положение контактного провода будет в режиме максимальной температуры, то максимальная длина пролета, при которой обеспечивается соблюдение вертикальных габаритов контактного провода в середине пролета, определено

l_max=, (2.7)

где А=, (2.8)

Б=, (2.9)

Д=, (2.10)

Г=. (2.11)

В приведенных формулах:

- значения натяжения несущего троса при соответственно максимальной и минимальной температурах, даН;

К - номинальное натяжение контактного провода, даН;

с - расстояние от оси опоры до первой струны на несущем тросе, м.

Для несущего троса подвески М-120+2МФ-100

t_кр= -5+= +6.6⁰С;

Для несущего троса подвески ПБСА-50/70+МФ-100

t_кр= -5+= +11⁰С.

Из сравнения полученных значений критической температуры с принятым в проекте значением максимальной температуры (+45⁰С) видно, что наибольший провес несущего троса каждой подвески будет иметь в режиме максимальной температуры.

Максимально допускаемая длина пролета для подвески

М-120+2МФ-100 определена по формулам (2.7-2.11).

По данным [2] =0.35×1960=686даН, с=10 м.

Г== -0.0004957 1/даН;

А==0.0001069 1/м;

Б== -0.009858;

Д==-1.149 м;

l_max==67.347 м.

Максимально допускаемая длина пролета для подвески

ПБСА-50/70+МФ-100 определена по формулам (2.7-2.11).

По данным [2]=0.35×1960=686даН, с=2 м.

Г== -0.0008412 1/даН;

А==0.00008671 1/м;

Б== -0.0008621;

Д==-1.052 м;

l_max==105.273 м.

Все данные о максимально допустимых и окончательно принятых длинах пролетов для обеих подвесок представлены в табл. 2.5.

Т а б л и ц а 2.5

Максимально допустимые длины пролетов для разных подвесок, режимов, условий и окончательно принятые

Характеристика контактных проводов	Максимально допустимые длины пролетов, м
	для режима ветра максималь-ной интенсив-ности	для режима гололеда с ветром	по условию соблюдения вертикальных габаритов контактных проводов	по условию обеспечения надежного токосъема	окончательно принятое в работе
Рессорная полукомпенси-рованная М-120+2МФ-100 на главном пути	55,36	166,42	67,34	70.0	55,36
Нерессорная полукомпенси-рованная ПБСА-50/70 +МФ-100 на второстепенных путях	47,66	143,24	105,27		47,66

3.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПИТАНИЯ И СЕКЦИОНИРОВАНИЯ КОНТАКТНОЙ СЕТИ И ВЛ НА СТАНЦИИ