Особенности строительства контактной сети для железной дороги

1.3 Особенности строительства контактной сети для железной дороги

В последние годы на дорогах страны расширяется движение тяжеловесных и длинно составных поездов, вводятся в эксплуатацию новый электроподвижной состав большой мощности, повышаются скорости движения пассажирских и грузовых поездов, растет грузонапряженность. В таких условиях эксплуатации возрастают требования к надежности устройств контактной сети, что вызывает необходимость постоянно совершенствовать ее устройства, методы их расчета, монтажа, технического обслуживания и ремонта этих устройств.

Разработаны новые провода для контактных подвесок, полимерные изоляторы всех назначений, высокоскоростные секционные изоляторы с эффективными дугогасительными устройствами, новые способы соединения проводов и арматуры.

Уровень развития энергетики является определяющим уровнем развития страны. Основной задачей развития является совершенствование технологического процесса производства и распределение электроэнергии.

Кроме того, проблемы экологии частично решаются с применением высоковольтного оборудования. Применение криогенной техники с использованием явления сверхпроводимости. На воздушных линиях электропередач необходимо применять современные средства обслуживания.

Контактная сеть - совокупность проводов, конструкций и оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций к токоприемникам электроподвижного состава.

Контактная сеть электрифицированного участка применяется для обеспечения надежной работы и удобства ее обслуживания секционируется изолирующими сопряжениями анкерных участков, секционными изоляторами, секционными разъединителями и врезными изоляторами.

Продольное секционирование предусматривает отделение контактной сети перегонов от контактной сети станции по каждому главному пути. Кроме того, продольное секционирование выполняется у каждой тяговой подстанцией (ТП), поста секционирования (ПС), а также с обеих сторон крупных искусственных сооружений (мостов «с ездой понизу» длинной более 300 метров и тоннелей). Продольное секционирование осуществляется трех пролетными изолирующими сопряжениями анкерных участков. На вновь электрифицированных участках 4-х пролетные изолирующие сопряжения не проектируются.

Изолирующие сопряжения анкерных участков станции и перегона располагаются между входным сигналом или знаком «граница станции» и крайним стрелочным переводом станции.

Секции контактной сети переменного тока питающейся от разных фаз, разделяют изолирующими сопряжениями с нейтральными вставками.

Продольные разъединители на изолирующих сопряжениях нейтральных вставок служат для подачи напряжения на нейтральную вставку в случае остановки электрифицированного поста секционирования на ней.

Поперечное секционирование контактной сети между путями осуществляется секционными изоляторами, поперечными разъединителями, а также врезными изоляторами в фиксирующих тросах поперечин и в не рабочих ветвях контактной подвески.

В независимости от числа электрифицируемых путей в отдельную секцию выделяют контактную сеть путей для производства погрузочно-разгрузочных работ; осмотра крышевого оборудования, отстоя и экипировки электрифицированного поста секционирования.

Питание контактной сети от тяговой подстанции осуществляется ниже следующими линиями (фидерами), обычно воздушными. На двух путных участках переменного тока число питающих линий, отходящих от тяговой подстанцией, зависит от числа путей станции, на которой находится тяговой подстанция.

На двух путных участках постоянного тока для контактной сети каждого из главных путей, примыкающих к станции перегонов, а также для контактной сети станции проектируют самостоятельные питающие линии, которые присоединяют к тяговой подстанции через линейные разъединители с двигательным приводом.

В питающих линиях переменного тока линейные разъединители устанавливают вместе присоединения к контактной сети. Эти разъединители должны иметь двигательные приводы. Разъединители питающих линий обозначают буквой Ф.

При числе боковых электрифицируемых путей менее пяти питания контактной сети одного из перегонов проектируют через контактную сеть главных путей станции.

От длины пролетов между опорами зависит число опор и поддерживающих конструкций и, следовательно, строительная стоимость контактной сети. В связи с этим из экономических соображений длины пролетов должны быть приняты, возможно, большими. Однако от длины пролетов зависит наибольшее горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприемника пот действием ветра. Эта величина не должна превышать допустимые значения:

- на прямых участках bк доп = 0,5 м,

- на кривых участках пути bк доп = 0,45 м.

Наибольшая допустимая длина пролета должна быть получена по расчетам на ветровые отклонения при соблюдении условия:

bк max£bк доп. (1)

Ветровые отклонения проводов зависят от расчетных климатических условий, а также особенностей местности.

Особенности местности учитывается поправочными коэффициентами к скорости ветра:

U = Uн х Кu, (2)

Uг = Uгн х Кu, (3)

и к толщине стенки гололеда:

bт = bн х Кг. (4)

Нормативная скорость ветра Uн = 36 м / с

Нормативная толщина стенки гололёда bн = 20 мм

Нормативная скорость ветра при гололеде Uгн = 18 м / с

Значение коэффициента перегона Кг =1,1; Кu = 0,94

Значение коэффициента насыпи Кг = 1,35; Кu = 1,15

Значение коэффициента станции Кг = 1,0; Кu = 0,73

Скорость ветра без гололеда:

- на перегоне: U = 36 х 0,94 = 33,8 м / с

- на станции: U = 36 х 0,73 = 26,3 м / с

- с насыпью: U = 36 х 1,15 = 41,4 м / с

Скорость ветра при гололеде:

- на перегоне: U = 18 х 0,94 = 16,9 м / с

- на станции: U = 18 х 0,73 = 13,14 м / с

- с насыпью: U = 18 х 1,15 = 20,7 м / с

Площадь стенки гололеда:

- на перегоне: bт = 20 х 1,1 = 22 мм

- на станции: bт = 20 х 1,0 = 20 мм

- с насыпью: bт = 20 х 1,35 = 27 мм

Трассировка контактной сети представлена в таблице 6.

Таблица 6 - Трассировке контактной сети

		максимальный ветер без гололеда	максимальный ветер при гололеде	принимаемое расстояние
станция		67	70	67
перегон	прямая	54	61	54
	кривая	45	46,7	45
	насыпь	43,2	47	43,2

При определении максимально допустимых длин пролетов производят выбор: - Выбор поддерживающих конструкций. Выбор поддерживающих устройств (консолей и жестких поперечин) при проектировании контактной сети состоит в привязке типовых конструкций к конкретным условиям установки.

- Выбор консолей. На участках постоянного и переменного тока при новом проектировании применяют не изолированные прямые наклонные, однопутные консоли. Изолированные консоли из-за недостаточной прочности консольных изоляторов используют ограниченно и только на участках переменного тока.

- Выбор жестких поперечин. Следует применять усовершенствованные жесткие металлические поперечины с освещением (ОП) и без освещения (П). При выборе жёстких поперечин, прежде всего, определяют требуемую длину поперечин. По итогам расчета длины каждой поперечины выбирают ближайшую большую основною или укороченную длину поперечины. Затем выбирают тип (несущую способность) поперечины.

- Выбор опор. На вновь электрифицируемых линиях применяют типовые железобетонные конические опоры типа С на участках переменного тока и СС на участках постоянного тока. Важнейшей характеристикой опор является их несущая способность — допустимый изгибающий момент в уровне УОФ — условного обреза фундамента. По несущей способности и подбирают типы опор для применения в конкретных условиях установки.

- Выбор анкерных опор. Анкерные железобетонные опоры состоят из: стойки (136.6-3), оттяжек, трех лучевого анкера и опорной плиты.

При трассировке контактной сети производится подготовка плана станции и перегона.

План станции вычерчивают в масштабе 1:1000 на листе миллиметровой бумаге. На схеме станции указываются все расстояния устройств: стрелочных переводов, светофоров, тупиков от оси пассажирского здания (в метрах). При этом условно в левую сторону эти отметки приняты со знаком «минус», а в правую сторону со знаком «плюс».

Пути на плане контактной сети должны быть представлены своими осями. На стрелках оси путей пересекаются в точке называемой центром стрелочного перевода. Отметки центров стрелочных переводов от оси ПЗ и расстояние между осями путей указаны на заданной схеме станции. Наметка мест, где необходима фиксация контактных проводов.

Разбивку опор на станции следует начинать с наметки мест, где необходимо предусматривать устройства для фиксации контактных проводов. Такими местами являются все стрелочные переводы, над которыми должны быть смонтированы воздушные стрелки, и все места, где контактный провод должен изменить своё направление.

На одиночных воздушных стрелках наилучше расположение контактных проводов, образующих стрелку (см. Рисунок 1. Приложение 1). Получается если фиксирующее устройство расположено на определенном расстоянии С от ЦП. На перекрестных стрелках воздушных стрелках фиксирующее устройство следует располагать над ЦП (см. Рисунок 2. Приложение 1).

Допускается сдвинуть опору от не перекрестной ЦП в любую сторону на 1-2 м.

На стрелочных кривых крайних путей станции места фиксации контактных проводов целесообразно выбирать в середине кривых. Допускается сдвинуть опору от этой точки в любую сторону на 1-5 м. В каждом месте, где необходима фиксация контактных проводов, следует на плане показать предполагаемую опору, и, определив её станционный пикет, то есть расстояние от оси ПЗ, указать в таблице.

План перегона выполняют на листе миллиметровой бумаге в масштабе 1:2000.

- Предварительна разбивка перегона на анкерные участки.

Расстановку опор на перегоне начинают с переноса на план опор, изолирующих сопряжений станции, к которой примыкает перегон.

Далее необходимо наметить анкерные участки контактной сети и примерное расположение мест их сопряжений. После этого в серединах анкерных участках намечают примерное расположение мест средних анкеровок с тем, чтобы при разбивке опор пролеты со средней анкеровкой сократить по сравнению с максимальной расчётной длинной на данном участке перегона.

Намечая анкерные участки подвески, необходимо исходить из следующих соображений: количество анкерных участков на перегоне должно быть минимально; максимальная длинна анкерного участка контактного провода на прямой принимается не более 1600 м; на участках с кривыми, длину анкерного участка уменьшают в зависимости от радиуса и расположения кривых, предельные длины участков указаны в таблице.

- Расстановка опор на перегоне.

Расстановка опор производится пролётами, по возможности равным допустимым для соответствующего участка пути и местности.

На прямых участках пути зигзаги (0,3 метра) должны быть поочерёдно направлены у каждой из опор то в одну, то в другую сторону от оси пути, начиная с зигзага анкерной опоры, перенесённого с плана контактной сети станции.

На кривых участках пути контактным проводам дают зигзаги в направлении от центра кривой (размер зигзага на кривой зависит радиуса кривой). От края каменных или железобетонных труб, металлических или железобетонных мостов опоры должны устанавливаться не ближе 5 метров.

На плане контактной сети показывают точками места закрепления несущего троса, зигзаги контактных проводов и длины пролётов на мосту.

- Обработка плана перегона.

Выполнив расстановку опор и зигзагов контактного провода, производят окончательную разбивку контактной сети перегона на анкерные участки и вычеркивают их сопряжения.

Не изолирующие сопряжения анкерных участков на перегоне следует выполнять эластичными по трех пролетной схеме с анкеровкой несущего троса и контактного провода при компенсированной подвеске и контактного провода при полукомпенсированной подвеске.

Выбор перечня машин и механизмов для выполнения работ.

Для вождения различных поездов, применяемых при сооружении, эксплуатации и восстановлении КС и ВЛ, используют тепловозы, мотовозы, автомотрисы и дрезины.

Если при производстве работ необходима электроэнергия, используют мотовоз-электростанцию МЭС-1, на котором имеется трехфазный генератор мощностью 200 кВт, напряжением 400 В или 230 В, обеспечивающий максимальный ток 360 А.

Широко применяется для работ на КС дрезины с двигателями внутреннего сгорания автомобильного типа. Наибольшее распространение получила монтажно-восстановительная дрезина ДМС, которую используют для монтажных, ремонтных и восстановительных работ. На ее платформе установлена подъемная вышка с изолированной рабочей площадкой, которая рассчитана на нагрузку 5 кн (500 кгс) – это 5 человек с инструментами и материалом.

Применяют также грузовые дрезины ДГК, предназначенные для погрузочно-разгрузочных работ и перевозки грузов. На этих дрезинах устанавливаю краны с горизонтальной стрелой. Максимальная грузоподъемность крана 3,5 т.

Широко распространена автомотриса АГВ, значительно более совершенная, чем дрезина. На автомотрисе имеется кран грузоподъемностью 3 т. со стрелой, поворачивающейся на 180⁰. Подъем изолированной площадки осуществляется с помощью гидравлического привода и двух шарнирно закрепленных рам. Поворачивают площадку на 90⁰ в обе стороны от нормального положения вручную.

Начали широко применять дизельную монтажную автомотрису АДМС. Она представляет собой самоходный двухосный экипаж. На передней консоли рамы расположена кабина, в которой перевозит 9 человек, включая машиниста и его помощника, на задней консоли рамы установлен двигатель. Грузоподъемность крана 3 т., максимальный вылет стрелы от оси пути 8 метров. На автомотрисе установлен трехфазный генератор мощностью 50 кВт, напряжением 400 В.

Чтобы подъехать на место работы, не занимая железнодорожные пути используют так называемую автолетучку, выполненные на автомобилях повышенной проходимости, автолетучки укомплектованы необходимыми монтажными средствами и материалами, запчастями и инструментами.

 При работах на КС и ВЛ, в частности для установки фундаментов и опор, применяют различные краны. Наиболее часто для установки фундаментов опор с пути используют кран МК-ЦУМЗ-15; когда он работает на двухпутных участках, поезда нормального габарита могут следовать по соседнему пути без ограничения скорости. Получил распространение и кран КМТТС-10, смонтированный на трелевочном тракторе типа ТТ-4. При работе с аутригерами его грузоподъемность достигает 10 т., без аутригеров – 5 т.

Котловонокопатель ВК-3 смонтирован на платформе дрезины ДГК. На платформе установлена поворотная ферма с опорными домкратами и телескопической выдвижной частью, несущей направляющую раму рабочего органа – многоковшового баро с реверсивным транспортером.

Применяют также буровые машины БКЭМ-650, БМТС-2 и БТСЭ-600П.

Буровая машина БКЭМ-650 смонтирована на четырехколесной платформе, перемещаемой автомотрисой АГВ или тепловозом.

Буровая машина БМТС-2 смонтирована на дрезине ДГК, а машина БТСЭ-600П – на четырехосной железнодорожной платформе грузоподъемностью 63 т. На машине БТСЭ-600П установлено шарошечное долото и резцово-шнековый бур. Для снабжения электроэнергией в составе установочного поезда необходимо иметь вагон-электростанцию.

Для работ с поля применяют котлованокопатель МКТС-2М; его используют для рытья котлованов на насыпях высотой 2,5 метра. котлованокопатель МКСТ-2М смонтирован на тракторе Т-100М-3 с уширенными гусеницами.

Все чаще применяют котлованокопатель КБТС-800, которым можно разрабатывать котлованы на насыпях высотой до 3,7 метров и в выемках глубиной до 2 метров.

Для разработки котлованов под фундаменты опор гибких поперечен, применяют одноковшовые экскаваторы с обратной лопатой вместительностью 0,25-0,35 м³ . наиболее часто используют экскаватор Э-221, выполненный на базе трактора «Беларусь»; этот экскаватор роет котлованы глубиной 3,2 метра.

Свайные фундаменты погружают в грунт без предварительной его разработки специальным агрегатом АВСЭ-М, называемым вибропогружателем. Агрегат приводится в действие и транспортируется специальным мотовозом-электростанцией МЭС-1. Наибольшее расстояние от оси пути до оси устанавливаемого фундамента 5,4 метра, продолжительность цикла работы агрегата по забивке фундамента 6 мин.

Для разработки котлованов и установки опор линий автоблокировки и связи применяют бурильно-крановую машину БКТС-1. Она имеет навесное оборудование для бурения котлованов и установки в них опор, смонтированное на трелевочном тракторе ТТ-4.

Для перевозки опор линий автоблокировки и связи применяют опоровоз ОКТС-20 совместно с краном ТК-6,3, который может быть использован не только для погрузочно-разгрузочных работ, но и в качестве тягача.

Для прокладки кабелей дистанционного управления секционными разъединителями, различных кабелей устройств энергетики и ВСЛ СЦБ применяют канавокопатели ЭТЦ-165, их выполняют на базе трактора «Белорусь».

Для рытья траншей с пути применяют траншеекопатель ТКТС-2, созданный на базе дрезины ДГК.

Стыкование медных и алюминиевых проводов осуществляют овальными трубчатыми соединителями, для обжатия которых применяют специальные клещи.

При стыковании сталеалюминевых и алюминиевые проводов используют приспособление для скручивания трубчатых соединителей.

 Для стыкования волноводного провода 4БСМ1В трубке арльда применяют специальный ключ.

Основным натяжным приспособлением, используемым при работе на КС, является полиспаст. В качестве натяжных приспособлений используют и различные лебедки грузоподъемностью от 0,5 до 3 т.

 Иногда при работа на КС используют струбцины из стального троса и натяжные муфты. При монтаже ЛЭП используют приспособление для одновременного натяжения трех проводов.

Для установки струн не несущем тросе применяют приспособления, называемые люльками. Монтажные люльки изготавливают двух типов. Люлька первого типа имеет массу 7,7 кг. Для подъема на конические железобетонные опоры используют легкие приставные лестницы, выполненные из дюралевых труб. При подъеме на железобетонные опоры КС и ВЛ автоблокировки применяют разборные лестницы. В местах, где по условиям безопасности с металлических лестниц работы производить нельзя, для подъема на опоры применяют инвентарные испори.

Выправляют контактные провода, применяя специальные рихтовочные (правочные) ключи. Широко применяют полуавтоматический станок для изготовления звеньевых струн, выполняющий одновременно все операции.

Итак, для выбора машин и механизмов для выполнения работ необходимо оценить уровень механизации строительных и монтажных работ.

Оценка уровня механизации выполняется расчетом коэффициента, оценивающего высвобождение ручного труда за счет применения машин и механизмов.

Т_в

К_i= ── , (5)

Т_р

где  К_i– коэффициент, оценивающий уровень механизации;

Т_в – время высвобождения;

Т_р – время выполнения работы вручную (для определения используются технологические карты).

Время высвобождения определяется по формуле:

Т_в = Т_р – Т_м ,  (6)

где Т_м – время выполнения работы машиной или механизмом

Таким образом, основными преимуществами в строительстве контаткной сети для железной дороги являются их большая пропускная способность, возможность получения высоких скоростей передачи информации, нечувствительность к электромагнитным помехам, отсутствие электромагнитного излучения.