Разработка реконструкции контактной сети перегона Антропшино - Кобралово, в связи с истечением сроков эксплуатации

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист







АННОТАЦИЯ

















СОДЕРЖАНИЕ



		ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………..…..

	1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕГОНА АНТРОПШИНО-КОБРАЛОВО……………………………………………….....

		1.1 Характеристика контактной сети перегона Антропшино – Кобралово

		1.2 Обоснование реконструкции участка …………………….............................

	2 ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ ПО НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ …………………….....................................................................

	2.1. Тяговые расчеты ……………………................................................................

	2.2 Электрические расчеты ……………………......................................................

	3. РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ ДЛИН ПРОЛЕТОВ …………………………..

		3.1. Определение значений метеорологических факторов с учётом микроклиматических особенностей на участке перегона Антропшино – Кобралово …………………………………………………………………………..

		3.2. Расчет нагрузок на провода. Определение максимально допускаемых длин пролетов контактной подвески анкерного участка ………………………..

		3.3 Определение максимально допустимых длин пролетов ….………………...

		4. ПОДБОР ОПОРНЫХ И ПОДДЕРЖИВАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ……….

		4.1 Основные требования………………...………………………………………..

		4.2 Расчет параметров и выбор опорных и поддерживающих конструкций…...

		4.3 Расчет параметров и выбор проводов контактной сети……………………..

		4.4 Выбор оборудования защиты………………………………………………….

		4.5 Выбор анкеровок и компенсирующих устройств……………………………

		5 ОБЗОР СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

			5.1 Системы ручного контроля параметров контактной подвески …….............

			5.2 Система диагностики и удаленного мониторинга (СДУМ КС)…………….

			5.3 Системы автоматизированного контроля…………………………………….

			6 РАСЧЕТ ИНВЕСТИЦИЙ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕГОНА АНТРОПШИНО – КОБРАЛОВО ………………………………….

			6.1 Определение стоимости производимой реконструкции …………………....

			6.2 Определение эксплуатационных расходов на содержание контактной сети перегона Антропшино - Кобралово ………………………......……………….….

			6.3 Расчет экономического эффекта от реконструкции перегона Антропшино – Кобралово ………………………………….……………………………………..

			6.4 Расчет срока окупаемости реконструкции…………………………………....

			7 ОХРАНА ТРУДА ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕГОНА АНТРОПШИНО – КОБРАЛОВО…………………………………..

			7.1 ОВПФ при работах по монтажу контактной сети……………………………

			7.2 Охрана труда при реконструкции контактной сети………………………….

			7.3 Требования, предъявляемые к электротехническому персоналу при монтаже контактной сети…………………………………………………………

			7.4 Расчет заземления опоры контактной сети………………………………….

			ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………

		БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…...………………………………….…...





ВВЕДЕНИЕ



Целью дипломного проекта является разработка реконструкции контактной сети перегона Антропшино - Кобралово, в связи с истечением сроков эксплуатации и улучшением параметров контактной подвески. 

Перегон Антропшино - Кобралово Октябрьской железной дороги находится на участке Санкт-Петербург-Витебский - Оредеж. Перегон был электрифицирован в 1962 году на постоянном токе. В настоящее время физический срок службы основных элементов контактной подвески истек.

Постоянное и непрерывное совершенствование и дальнейшее развитие железнодорожного транспорта на основе современных достижений научно-технического прогресса и практики эксплуатации неуклонно ведёт к обновлению и модернизации устройств железных дорог.

С начала широкомасштабной электрификации железных дорог прошло более 40 лет. Многие устройства электроснабжения выработали свой ресурс. Число повреждений, из-за износа и старения постоянно растет, и оно определяет объемы ремонта.

Ведущая роль в процессе технической реконструкции железнодорожного транспорта принадлежит хозяйству электрификации и электроснабжения. Адекватно современным условиям повышаются требования к надёжности устройств контактной сети, растёт внимание к критериям их качественной оценки.

В новых условиях изменились и подходы к проектированию и финансированию работ по электрификации. При проектировании электрификации применяются новые технические решения, позволяющие снижать затраты на оборудование, материалы, электроэнергию, строительные и монтажные работы, стоимость которых в последние годы резко возросла и продолжает увеличиваться. 

Необходимо широко применять установку фундаментов опор контактной сети методом вибропогружения, добиваться уменьшения затрат на внешнее электроснабжение.

Действующие устройства электроснабжения высокой технической сложности требуют постоянного внимания и грамотной технической эксплуатации, организации выполнения всех видов ремонтных работ для обеспечения безопасности движения поездов и безопасности обслуживающего персонала.

Приоритетными направлениями и на перспективу остаются: механизация и автоматизация производственных процессов; создание новых наиболее совершенных систем электроснабжения, устройств контактной сети, оборудования тяговых подстанций; повышение скоростей движения; экономия электроэнергии и материальных затрат; снижение эксплуатационных расходов и стоимости работ по электрификации; разработка и внедрение устройств диагностирования состояния оборудования.

С увеличением скоростей движения и ростом мощностей электроподвижного состава основное назначение контактной сети – обеспечение высокого качества токосъёма при соблюдении надлежащих норм безопасности и надёжности.

		

		1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПЕРЕГОНА АНТРОПШИНО - КОБРАЛОВО

	1.1 Характеристика контактной сети перегона Антропшино – Кобралово

	Перегон Антропшино - Кобралово Октябрьской железной дороги расположен на участке Санкт - Петербург - Витебский – Оредеж. Электрифицирован на постоянном токе напряжением 3.3 кВ в 1962 году. Участок оборудован автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией стрелок и сигналов. Нечетное направление – от станции Санкт – Петербург - Витебский на Оредеж. На электрической тяге обращаются пригородные поезда и грузовые поезда между станциями Санкт – Петербург – Товарный - Витебский и Кобралово. Пассажирские поезда обслуживаются тепловозами. Для тяги поездов в грузовом движении на участке используются электровозы серий ВЛ10, 2ЭС4К и ВЛ15, пригородные перевозки осуществляются электропоездами серий ЭР2Т, ЭТ2 и ЭТ2М. Развернутая длина контактной сети перегона составляет 8200 м.

	Существующая контактная подвеска:

	На перегоне по всем путям применена полукомпенсированная цепная подвеска сечением М-120+2МФ-100+А-185.

	Линии продольного электроснабжения ВЛ-10кВ и ВЛ СЦБ выполнены проводами 3АС35. По первому пути с полевой стороны опор подвешен волновод –марка провода БСМ4. Так же с полевой стороны опор первого пути подвешен кабель волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).

	В качестве опорных конструкций применены железобетонные раздельные центрифугированные конические опоры типа СС, ЖБК, УЖБК, СЖБК, длиной 10,8 м, установленные в стаканные фундаменты типа ТС. Поддерживающими конструкциями контактной подвески служат неизолированные швеллерные наклонные консоли типа НР. 

	Волновод смонтирован на деревянных кронштейнах, закрепленных на опоре хомутами. ВОЛС закреплен на опорах контактной сети при помощи хомутов на подвесных изоляторах. Применены двойные анкерные оттяжки. Все опоры контактной сети установлены в фундаменты, закрепленные в грунте.

	Анкеровка контактных проводов выполнена при помощи блочных компенсаторов. Грузы на анкерных опорах железобетонные.

	Изоляция выполнена при помощи тарельчатых фарфоровых изоляторов марки ПФ-70 и стеклянных изоляторов марки ПСД.

	Опоры контактной сети заземлены на тяговый рельс с помощью индивидуальных заземлений.

	Сопряжения анкерных участков выполнены трехпролетными.

	Питание перегона осуществляется от тяговой подстанции «Антропшино» (ЭЧЭ-6) - фидера №3, №4, и тяговой подстанции «Вырица» (ЭЧЭ-7) - фидера №1, №2. На перегоне Кобралово - Семрино расположен пост секционирования.

	Пост секционирования позволяет обеспечить селективную защиту контактной сети при отключении выключателей защитами первой ступени и возможность параллельного соединения путей, что позволяет уменьшить потери энергии и повысить уровень напряжения в контактной сети.

	Фидерные линии от подстанций и постов секционирования выполнены проводами сечением 3А-185 и 4А-185 в соответствии с сечением контактной подвески.

	Продольное секционирование контактной сети осуществляется с помощью изолирующих сопряжений, отделяющих контактную сеть перегонов станций Антропшино и Кобралово. Изолирующие сопряжения оборудованы секционными разъединителями с моторными приводами.

	Поперечное секционирование контактной сети станций выполнено секционными изоляторами с секционными разъединителями.

	Сети дистанционного управления разъединителями контактной сети, линии ВЛ-10кВ по участку кабельные, с прокладкой кабеля в земле и по опорам контактной сети на тросе. Управление производится из существующих зданий ЭЦ и ТП ЭЧЭ-6 «Антропшино».

	Электроснабжение потребителей электроэнергии на перегонах и станциях участка осуществляется от линий продольного электроснабжения напряжением 10 кВ через комплектные трехфазные трансформаторные подстанции (КТП) напряжением 10/0.23-0.4 кВ.

	Скорость движения электроподвижного состава на реконструируемом участке по главным путям осуществляется до 90 км/ч. Основной вид токоприемников электровозов осуществляющих движение типа Л-13У.

	Эксплуатационное обслуживание контактной сети осуществляет Санкт-Петербург – Балтийская дистанция электроснабжения ЭЧ-4 Октябрьской ж. д.

	Схема питания и секционирования реконструируемого участка перегона Антропшино - Кобралово представлена на плакате 2.

	1.2 Обоснование реконструкции участка

	В связи с истечением сроков службы основных устройств контактной сети (существующие железобетонные опоры, фундаменты и анкеры контактной сети находятся в эксплуатации более 50-ти лет) и запланированным усилением пропускной способности участка с учетом перспектив развития подходов к портовому комплексу Усть-Луга, реконструкция контактной сети перегона Антропшино - Кобралово является необходимой.

	Согласно Приложению 8 к Правилам устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог от 11.12.2001 г. № ЦЭ-868, срок службы контактного провода составляет -30 лет, металлических опор – 50 лет, железобетонных опор – 40 лет, алюминиевые и сталеалюминевые провода – 50 лет, биметаллические сталемедные провода – 50 лет.

	В соответствии с техническим заданием Санкт-Петербург – Балтийской дистанцией электроснабжения ЭЧ-4 Октябрьской ж. д. на перегоне Антропшино - Кобралово предусмотрена полная реконструкция всех анкерных участков контактной сети. На вновь установленные опоры контактной сети переносятся также линии продольного электроснабжения, кабели ВОЛС и волновода с заменой кронштейнов на новые металлические.

	Контактная подвеска предлагается цепная полукомпенсированная типа КС-160 с проводами марки М-120+2МФ-100 для главных путей реконструируемого участка с монтажом на новые металлические опоры. Усиливающий провод – М-120. Количество усиливающих проводов будет определено далее. Существующий план контактной сети перегона изображен на плакате 3.

	

	2 ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЯ КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ ПО НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ

Реконструкция контактной подвески перегона требует проверки параметров системы тягового электроснабжения на соответствие заданным размерам движения поездов. Для этой цели в программном комплексе «КОРТЭС» выполнены расчеты позволяющие оценить правильность выбора сечения контактной подвески по минимальным напряжениям в тяговой сети, средним, эффективным и максимальным токам питающих линий и проводов контактной сети.

2.1 Тяговые расчеты

2.1.1 Исходные данные

	Перегон Антропшино – Кобралово, приведен в соответствии с данными, предоставленными службой электрификации и электроснабжения Октябрьской железной дороги.

	а) Число главных путей – 2.

	б) Нечетное направление – от ст. Антропшино на ст. Кобралово

	в) Система электрической тяги – постоянный ток 3 кВ.

	г) Суточные размеры движения поездов на перегоне Антропшино – Кобралово, в четном/нечетном направлениях приведены в таблице 2.1.

	Таблица 2.1 – Суточные размеры движения поездов

	Грузовые

	Пассажирские

	(пригородные)

	Пассажирские

	(на тепловозной тяге)

	9/9

	22/22

	8/8

	д) Серии электровозов и электропоездов, а также их массы, эксплуатируемые на перегоне Антропшино - Кобралово приведены в таблице 2.2 и таблице 2.3.

	

	Таблица 2.2 – Серии электровозов и электропоездов

	Виды движения

	Грузовое

			Пассажирское

	ВЛ10, 2ЭС4К, ВЛ15

	ЭТ2, ЭТ2М, ЭР2Т

	Таблица 2.3 – Массы поездов в нечетном/четном направлениях

	Тип массы поезда

	Категории поездов

	

	Грузовые

	Пригородные

	Расчетная масса

	3800 т.,6500 т., 7200 т.
(ВЛ10, 2ЭС4К, ВЛ15)

	570 т.

е) Максимальная длина грузовых поездов в соответствии с приложением 1 приказа №ЦТ-193 от 08.10.2016, в четном/нечетном направлениях – 57 условный вагон.

	ж) Спрямленный продольный профиль пути и максимально допустимые скорости движения грузовых поездов на перегоне приведены на рисунке 2.2 и рисунке 2.3

	з) Существующие типы контактных подвесок главных путей на участке Антропшино – Кобралово на данный момент. Значения приведены в таблице 2.4. 

	Таблица 2.4 – Существующие типы контактных подвесок главных путей

	Участок

	Путь

	Тип подвески

	Ст. Антропшино

	I, II

	М-120+2МФ-100+А185

	пер. Антропшино - Кобралово

	I, II

	М-120+2МФ-100+А185

	Ст. Кобралово

	I, II

	М-120+2МФ-100+А185





Рисунок 2.2 – Спрямленный продольный профиль пути и максимально допустимые скорости движения грузовых поездов в нечетном направлении.

	

	Рисунок 2.3– Спрямленный продольный профиль пути и максимально допустимые скорости движения грузовых поездов в четном направлении.

	и) Тип тяговых и преобразовательных трансформаторов на тяговых подстанциях приведён в таблице 2.5. Схема размещения устройств тягового электроснабжения приведены на рисунке 2.4.

	Таблица 2.5 – Тип тяговых и преобразовательных трансформаторов

	Наименование подстанции

	Тип понизительного трансформатора

	Тип преобразовательного трансформатора

	ЭЧЭ-16 Детское Село

	ТДТН-16000/110

	ТМПУ-6300 (2 шт.)

	ЭЧЭ-6 Антропшино

	ТДТНГ-16000/110

	ТМПУ-6300 (2 шт.)

	ЭЧЭ-7 Вырица

	ТДТНГ-16000/110

	ТРДП-12500/10Ж-У1

	ЭЧЭ-17 Новинка

	ТДН-16000/110

	ТРДП-12500/10Ж-У1



	Целью тяговых расчетов является определение тока, потребляемого электровозом, в зависимости от времени и пройденного пути. На величину тока, потребляемого электровозом, значительное влияние оказывают масса состава, средняя нагрузка на ось, профиль пути, наличие постоянных и временных ограничений скорости, а также режим ведения поезда машинистом.

	С учетом особенностей движения расчеты были выполнены для грузовых и пригородных поездов. С учетом перспектив развития подходов к портовому комплексу Усть-Луга в расчетах также рассмотрена возможность пропуска отдельных грузовых поездов в направлении станции Оредеж (Батецкая) и ст. Владимирская на электротяге. В результате расчеты были выполнены для трех категорий грузовых поездов: массой 3800 т в четном и нечетном направлении и массой 6500 т в четном и нечетном направлении, а также массой 7200 т в нечетном направлении. Тяговые расчеты выполнены для электровозов серии ВЛ10. Для пригородного движения тяговый расчет выполнен в четном и нечетном направлении для электропоезда ЭТ2М.

	

	Рисунок 2.4 - Схема размещения устройств тягового электроснабжения участка Царское Село – Новинка

Тяговый расчет был произведен с помощью программы Trelk, входящей в состав пакета КОРТЭС. Исходными данными для тягового расчета являются: приведенный профиль пути в четном и нечетном направлении, максимально допустимые скорости движения в четном и нечетном направлении, серия локомотива, масса и длина состава, средняя осевая нагрузка, максимальная позиция регулирования мощности, расчетное напряжение на токоприемнике.

Наибольшая электрическая нагрузка на тяговую сеть создается при пропуске по участку пакета грузовых поездов максимальной массы, с минимальным межпоездным интервалом. Расчетная масса состава в нечетном направлении принята равной 7200 т. и 6500 т., В четном направлении расчетная масса принята равной графиковой – 3800 т. 

	Таблица 2.6 – Результаты тяговых расчетов для грузовых поездов

	Категория поезда

	Длина участка

	Технич. скорость

	Удельный расход энергии

	Полное время хода

	Расход энергии

	

	

	

	Активный

	Полное

	Под током

	

	Масса

	км

	км/ч

	Втч/ткм

	мин

	мин

	кВтч

	Антропшино - Кобралово

	Грузовой Q=6500 т

	6,4

	57,5

	8,7

	6,4

	4,9

	434,2

	Грузовой Q=7200 т

	6,4

	56,6

	8,8

	6,5

	5,3

	495

	Кобралово - Антропшино

	Грузовой Q=3800 т

	6,4

	58,9

	6,2

	6,9

	1,7

	250,6

	

	

Рисунок 2.5 – Результаты тягового расчета для грузового поезда массой 6500 т., следовавшего в нечетном направлении

В качестве расчетного состава выбран состав из четырехосных полувагонов. Длина состава во всех случаях выбрана с учетом полного использования длины приемоотправочных путей станций и составляет 
57 вагон. Соответственно средняя осевая нагрузка для состава массой 6500 т. составляет qo = 22,9 тс, для состава массой 3800 т. – qo = 14,08 тс. 

Серия локомотива для поездов массой 7200, 6500 и 3800 т. – ВЛ10 
(8 осей, P = 184 тс.). Тяговый расчет выполнен при номинальном напряжении на токоприемнике, равном 3000 В. Максимальная позиция регулирования мощности – П, ОП2 в соответствии [__]. Остановки нечетных и четных поездов не предусмотрены. Результаты тягового расчета приведены на рисунке 2.5 – 2.7 и в таблице 2.6.

	

	

	

	

	Рисунок 2.6 – Результаты тягового расчета для грузового поезда массой 3800 т, следовавшего в четном направлении

	

Рисунок  2.7 – Результаты тягового расчета для грузового поезда массой 7200 т., следовавшего в нечетном направлении

2.2 Электрические расчеты

2.2.1 Исходные данные

Целью электрического расчета является проверка минимального напряжения на токоприемнике и способность контактной сети участка пропускать поезда с повышенной массой 7200т.

Наибольшая нагрузка на устройства электроснабжения создается при пакетном пропуске поездов. Однако на рассматриваемом участке плотное грузовое движение будет иметь место только до станции Кобралово, откуда поезда будут следовать в направлении станции Владимирская и Лужская. На участке Кобралово – Оредеж можно ожидать пропуска на электротяге только отдельных грузовых поездов.  

	Электрические расчеты проведены с помощью программы K3_PN из пакета КОРТЭС. Исходными данными для расчета явились: зависимости токопотребления поезда от времени при следовании в четном и нечетном направлении; график движения поездов, схема питания и секционирования контактной сети участка, параметры трансформаторов и преобразователей тяговых подстанций, согласно [   ].

	Для расчета были приняты следующие условия и допущения:

		а) питающая энергосистема находится в режиме минимума, ее сопротивление максимально;

	б) напряжение холостого хода преобразовательных агрегатов тяговых подстанций участка составляет 3600 В;

						Мощность трехфазного КЗ на вводах подстанций, МВА:

						,                                                                                    (2.1)

						Согласно принятых данных, взятых на ЭЧ -4, мощность трехфазного КЗ на вводах тяговых подстанции Детское Село, Антропшино и Вырица равно:

						По формуле (2.1)  (МВА);

	Размеры грузового движения по участку составляют 9 пар грузовых поездов в сутки в нечетном направлении (6500) и 9 пар поездов в четном направлении (3800т.). 

	В качестве расчетного режима принят частично-пакетный график при пропуске пакета из трех поездов массой (7200т. – 6500т. – 6500т.) с интервалом 13 минут в нечетном направлении и одного поездов массой 3800 т., со скрещением поездов в середине межподстанционной зоны Антропшино – Вырица. 

	Фрагмент расчетного графика движения поездов, построенного средствами пакета КОРТЭС, приведен на рисунке 2.8.



Рисунок 2.8 – Расчетный график движения поездов

2.2.2 Определение минимальных напряжений на токоприемниках ЭПС

	Напряжение на токоприемнике электроподвижного состава должно находится в пределах, указанных в СТО РЖД 1.07.002-2010 и «Правилами технической эксплуатации железных дорог РФ». Минимальное напряжение на токоприёмнике усредненное за 3 мин. не должно опускаться ниже 2700 В. В исключительных случаях с разрешения владельца инфраструктуры минимальное напряжение на токоприемнике усредненное за 3 минуты может составлять 2400 В. 

	Ток каждого из элементов системы тягового электроснабжения не должен превышать длительно допустимый для данного элемента с учетом установленных допустимых значений перегрузки по току и времени усреднения.

	Результаты расчета минимальных напряжений при пропуске пакета из трех поездов массой (7200т. – 6500т. – 6500т.) в нечетном направлении и 3800 т. – в четном направлении приведены в таблице 2.7.

	Таблица 2.7 – Результаты расчета минимальных напряжений на токоприемниках локомотиво при пропуске пакета поездов массой 
7200-6500/ 3800 т.

	Межподстанционная зона

	Номер пути

	Минимальное 3-х минутное напряжение на токоприемнике, В

	Минимальное мгновенное напряжение на токоприемнике, В

	Царское Село – Антропшино

	I путь

	3306

	3322

	

	II путь 

	3505

	3490

	Антропшино – Вырица

	I путь

	2955

	2984

	

	II путь 

	3192

	3250

	Вырица – Новинка

	I путь

	3226

	3271

	

	II путь 

	3268

	3277

2.2.3 Определение максимальной температуры контактной подвески

Определение максимальной температуры контактной подвески произведено путем интегрирования уравнения теплового баланса провода.

Перегрев провода относительно температуры окружающей среды за промежуток времени , град.:

				,                                                               (2.2)

				где  ? перегрев провода относительно температуры окружающей среды, возникающий при протекании по нему длительного допустимого тока,, град;   ? ток, протекающий по проводу в промежуток времени , А; ? постоянная времени нагревания провода, с; 	? начальный перегрев
провода, град.

Исходными данными для расчета является зависимость тока провода от времени, длительно допустимый ток провода, максимально допустимый его перегрев, постоянная времени нагревания и исходная температура провода. При расчете температур контактных проводов на участках постоянного тока правила ЦЭ-462 требуют учитывать износ провода, равный 15 % площади его полного сечения.

Для контактного провода 2МФ-100 износа  с,  А, , для усиливающего повода М-120:  с,  А, , Начальная температура проводов принята равной 35 °С, что учитывает дополнительный нагрев контактной подвески под воздействием солнечной радиации. Скорость воздушного потока принята равной 1 м/с.

В ходе дальнейших расчетов были определены усредненные за 3 и 20 минут температуры контактного и усиливающего проводов первого и второго пути. Согласно требованиям правил ЦЭ-462 для медных контактных проводов максимальная температура нагрева при длительности протекания тока 3 минуты не должна превышать 130 °С, а при длительности протекания – 20 минут – 110 °С. Для медных проводов эти температуры составляют 110 и 90 °С соответственно. 

	Максимальный длительный ток при интенсивной нагрузке в случае полного использования пропускной способности равен 2036 А. Данное значение тока не превышает длительно допустимую нагрузку контактной сети с подвеской  М-120+2МФ-100+2М-120, значение которой составляет 3140 А согласно [__]. Максимальный нагрев проводов контактной подвески в двадцатиминутном режиме на участке Антропшино - Вырица равен 56 °С, это значение не превышает допустимое 90 °С.

	Электрические расчеты показывают, что контактная подвеска 
М-120+2МФ-100+2М-120 удовлетворяет требованиям по нагреву проводов контактной сети и имеет некоторый запас в случае сгущения поездов или увеличения объемов перевозок.

	По результатам проведенных тяговых и электрических расчетов для участка Антропшино - Кобралово предложено использовать контактную подвеску типа М-120+2М-Ф100+2М-120. 

	Таблица 2.8 - Нагрев проводов контактной подвески в точках подключения фидеров

	Станция

	Фидер

	Ток, А 1мин

	Ток, А 3мин

	Ток, А

	20 мин

	Темп.,С

	1 мин

	Темп.,С

	3 мин

	Темп.,С

	20 мин

	Марки проводов

	Детское Село

	Ф5-п

	2097

	1582

	894

	41

	41

	39

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Ф4-п

	680

	552

	334

	36

	36

	35

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Отс.

	2256

	1693

	1135

	43

	42

	41

	5А-185









Продолжение таблицы 2.8

	Антропшино

	Ф1-л

	1946

	1588

	714

	41

	40

	38

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Ф2-л

	453

	398

	223

	35

	35

	35

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Ф3-п

	2390

	2007

	1145

	45

	44

	42

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Ф4-п

	733

	680

	543

	36

	36

	36

	М-120+2МФ-100+2М-120

	

	Отс.

	3101

	2634

	2036

	59

	59

	56

	5А-185

	Вырица

	Ф1-л

	1210

	1074

	716

38

38

37

	М-120+2МФ-100+М-120

	

	Ф2-л

	2067

	1525

	585

40

40

37

	М-120+2МФ-100+М-120

	

	Ф5-п

	1982

	1803

	455

43

42

37

	М-120+2МФ-100+М-120



Окончание таблицы 2.8

	

	Ф4-п

	751

	398

	213

35

35

35

	М-120+2МФ-100+М-120

	

	Отс.

	3041

	2796

	1378

54

54

43

	5А-185

	Новинка

	Ф1-л

	425

	354

	108

	35

35

35

	М-120+2МФ-100+М-120

	

	Ф2-л

	1929

	1700

	564

	42

	42

	38

	М-120+2МФ-100+М-120

		

	Отс.

	1857

	1638

	551

	41

	40

	38

	5А-185

	

3 РАСЧЕТ МАКСИМАЛЬНЫХ ДЛИН ПРОЛЕТОВ

3.1 Определение значений метеорологических факторов с учётом микроклиматических особенностей на участке перегона Антропшино – Кобралово.

Территория перегона Антропшино – Кобралово проходит по Ленинградской области. 

Участок работ расположен во II климатическом районе согласно СНиП 23-01-99* климатического районирования территории России для строительства. Климат характеризуется относительно мягкой зимой, прохладным сырым летом, высокой влажностью воздуха, большой облачностью и муссонными ветрами. 

Средняя годовая температура воздуха +5,4 0С. Максимально низкая температура зимой – минус 36 0С, максимально высокая температура летом - +37 0С. 

Профиль участка в большинстве представлен насыпями в среднем 
до 5 м.

Согласно картам общего сейсмического районирования ОСР-97 СП 14.13330.2011 (СНиП 11-7-81*), сейсмичность участка по картам А и В оценивается в пять баллов и ниже. В связи с этим, на основании СТН ЦЭ 141-99, опорные и поддерживающие конструкции проектируются без учета возможных сейсмических возмущений. 

На основании СП 131.13330.2012 «Свод правил. Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99*» и СП 20.13330.2011 «Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*», для проектирования устройств контактной сети приняты метеорологические условия, приведенные в таблице 3.1





	Таблица 3.1 – Расчётные метеорологические условия и исходные данные

Наименование исходных данных

Характеристика

исходных данных

Номера районов

ветрового

II ( = 25 м/с)



гололёдного

II ( = 10 мм)

Температура воздуха, 0С

при максимальном ветре

-5



при гололёде

-5



минимальная

-36



максимальная

+37

Максимальная скорость ветра, повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет, м/с

25

Толщина стенки гололёда bн, мм

10

Высота насыпи, м

5

Характер местности

открытая местность, лес

Максимальная скорость движения ЭПС по перегону, км/ч

по главным путям

120

Система электрической тяги

Постоянный ток 3,3 кВ

Марки, сечения и

количество

проводов

контактной подвески на главных путях перегона

М-120+2МФ-100



ВЛ ПЭ 10 кВ

3АС-35



Усиливающий трос

А-185





Провода и устройства контактной сети и воздушных линий находятся в эксплуатации на открытом воздухе и подвергаются в течение всего срока службы воздействию различного рода метеорологических факторов. Основное воздействие на работу контактной сети и воздушных линий оказывают ветровые, гололёдные и температурные воздействия в различных сочетаниях. 

Для расчёта нагрузок на провода и поддерживающие конструкции, а также определения длин пролётов используются местные микроклиматические условия повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет:

а) максимальная скорость ветра в режиме ветра максимальной интенсивности;

б) скорость ветра в режиме гололёда с ветром;

в) максимальная толщина стенки гололёда на проводах, имеющего плотность 900 кг/ м3; значения температуры: минимальное, максимальное, 
в режимах ветра максимальной интенсивности и гололёда с ветром.

Определение нагрузок и расчет длин пролетов произведен согласно 
[ 8 ], [ 9 ].

Скорость ветра Vmax в режиме ветра максимальной интенсивности, м/с:

,                                         (3.1)



где  – нормативная скорость ветра  для заданного ветрового района на высоте 10 м от поверхности земли повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет, м/с; – коэффициент изменения скорости ветра, характеризующий местные условия защищённости контактной сети.

Скорость ветра Vг  в режиме гололёда с ветром, м/с:

,                                         (3.2)

где  – нормативная скорость ветра  в режиме гололёда с ветром для заданного гололёдного района на высоте 10 м от поверхности земли повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет, м/с.

Под нормативной нагрузкой понимаем наибольшую нагрузку и воздействия, не стесняющие и не нарушающие нормальных эксплуатационных условий. Под расчётными нагрузками понимаем нагрузки с учётом отклонений в неблагоприятную сторону от их нормальных значений вследствие изменчивости нагрузок или отступлений от условий эксплуатации.

При определении ветровых нагрузок на провода, покрытые гололёдом, нормативную скорость ветра принимают равной 0,5 от нормативной скорости ветра, приведённой в табл.3.1 для повторяемости не реже 1 раза в 10 лет [8, с. 89].

Приняли , .

Значение  приняли одинаковым для режимов ветра максимальной интенсивности и гололёда с ветром (для одних и тех же условий защищённости контактной сети) и определили [ 9 ] по формуле:

,                                               (3.3)

где z – высота расположения проводов над подстилающей поверхностью, м; z0 – параметр шероховатости подстилающей поверхности, м.

Значение z на насыпи определяется как сумма двух слагаемых, одним из которых является нормативное значение высоты расположения проводов контактной сети (10 м), а вторым – высота насыпи (1 м).



Значение z0 приняли по материалам [ 9 ] в соответствии с заданным характером местности. Для участков местности, защищённых лесозащитными насаждениями, не подлежащими вырубке и для станции в пределах станционных построек параметр шероховатости .

По формуле (3.3) .

По формуле (3.1) .

По формуле (3.2) .

Максимальная толщина стенки гололёда bmax  для всех проводов, кроме контактной подвески, мм:

,                                                (3.4)

где  – нормативная толщина стенки гололёда для проводов диаметром 10 мм на высоте 10 м от поверхности земли для заданного гололёдного района повторяемостью не реже 1 раза в 10 лет [9], мм;
 – коэффициент, учитывающий местные условия гололёдообразования на проводах; – коэффициент, учитывающий влияние диаметра провода на толщину стенки гололёда.

Значение коэффициента [9] приняли равным 1,1.

Значение коэффициента для всех проводов воздушных линий и контактной сети приняли равным 1,0 [9].



Для контактной подвески значение толщины стенки гололёда приняли равным [9].

 

Значение температуры воздуха в режимах ветра максимальной интенсивности tв и гололёда с ветром tг приняли равными минус 5 0С , 
tв= tг= - 5 (0С).

Для учёта влияния солнечной радиации на нагрев проводов приняли значение максимальной температуры на 10-15 0С выше максимальной температуры воздуха, tmax = 37 + 15 = 52 (0С).

3.2 Расчет нагрузок на провода. Определение максимально допускаемых длин пролетов контактной подвески анкерного участка.

3.2.1 Физико-механические характеристики проводов. Определение номинального и максимального натяжения несущего троса и контактных проводов.

	Физико-механические характеристики проводов представлены в таблице 3.2, а значения максимально допустимых, номинальных и ориентировочных натяжений проводов в разных режимах приведены в таблице 3.3.

	Таблица 3.2 – Основные физико-механические характеристики проводов

	Марка провода

	М-120

	МФ-100

	М-120

	Фактическое сечение S, мм2

	117,0

	100

	117,0

	Расчётный диаметр di, мм

	14,0

	-

	14,0

	Высота сечения Hк, мм

	-

	11,8

	-

	Ширина сечения Ак, мм

	-

	12,81

	-

	Средний диаметр dср, мм

	-

	12,3

	-

	Нагрузка от собственного веса gi, 

	1,037

	0,873

	1,037

	?·Е·S, 

	21,98

	22,10

	21,98

	24·?·10-6, 

	408

	408

	408





Таблица 3.3 – Максимально допускаемые, номинальные и ориентировочные натяжения проводов в разных режимах

Наименование натяжений, режимов и проводов

Формулы для определения ориентировочных натяжений

Значения натяжений, даН

Максимально допускаемое натяжение несущего троса, Tmax

М-120

Tmax

2000

Номинальное натяжение контактного провода, К

2МФ-100

К

2000

Натяжение несущего троса в режиме беспровесного положения контактного провода, T0

М-120

T0 = 0,75· Tmax

1500

Натяжение несущего троса в режиме ветра максимальной интенсивности (с учётом tmin= - 40( 0C)), Tв

М-120

Tв= 0,82· Tmax

1640

Натяжение несущего троса в режиме гололёда с ветром (), Tг

М-120

Tг = 0,9· Tmax

1800

3.2.2 Определение нагрузок на провода в различных режимах при определении длин пролётов

Определение нормативных нагрузок на провода в режимах ветра максимальной интенсивности и гололёда с ветром приведено в табл.3.4 и табл.3.5.

Таблица 3.4 ? Определение нормативных нагрузок на провода в режиме ветра максимальной интенсивности для расчёта длин пролётов и подвесок

Наименование нагрузок

Формулы для расчёта

Значения нагрузок, 

От собственного веса провода, gi

По справочным данным [8]

М-120, gн=1,037

МФ-100, gк=0,873

На несущий трос от веса вс.......................