Проход полукомпесированной контактной подвески под искуственным сооружением

При выполнениии дипломного и курсово проекта по контактной сети приходится выбирать спосб прохода полукомпенсированной контактной подвески под искуственным сооружением (ИССО). Как правило это пешеходный мост на станции, где полукомпенсированная контактная подвеска. В связи с этим, в данном методичееском пособии также приведены современные типовые конструкции прохода полукомпенсированной подвески под ИССО.

В 2008 году ЗАО «УКС» был разрабогтан проект 4363-4, который являются дополнением к проекту 4363-1,2 («Контактная сеть в искусственных сооружениях». Трансэлектропроект, 1996 г) в части определения способов прохода полукомпенсированных контактных подвесок в ИССО, пересекающих железнодорожные пути, с учетом вертикальных перемещений проводов подвесок при изменении температуры и образовании гололеда, а также с учетом влияния на положение проводов износа контактного провода и воздействия токоприемников.

В данном проекте приведены следующие схемы прохода полукомпенсированной контактной подвески под ИССО для переменного и постоянного тока:

– с врезкой в НТ изолированной и заземленной штанги, с отбойниками для КП (Рисунок 10.1);

– с разаикеровкой НТ на пролетном строении, с отбойниками для КП (Рисунок 10.2);

– насквозь с малой конструктивной высотой (350-500 мм) при близко расположенных точках подвеса НТ (< 25 м), без отбойников для НТ (Рисунок 10.3);

– насквозь с отбойниками для НТ (Рисунок 10.4);

– насквозь без отбойников для НТ(Рисунок 10.5) .

В типовом проекте 4363-4 расчёты сделаны для температурных районов I-III, гололёдных – IV, ветровых – IV, износ КП до 30% при использовании контактной подвески постоянного тока М-120+2хНлОл0,04Ф-100 и переменного тока М-120+МФ-100 (М-120+НлОлО,04Ф-100). Максимальное натяжение несущего троса М-120 принято 20000 Н. Натяжение контактного провода МФ-100 принято 10500 Н, НлОлО,04Ф-100 – 12000 Н. Для указанных полукомпенсированных контактных подвесок в проекте даны рекомендации по выбору схемы прохода ИССО в зависимости от вертикального габарита пролетного строения ИССО, расчетной высоты КП в пределах ИССО. Под расчетной высотой КП понимается расстояние по вертикали от УГР до КП в режиме беспровесного положения КП.

Студент может выполнить расчёт выбора способа прпохода по типовой методике [3-5] для заданного в дипломном или курсовом проекте типа контактной подвески, при этом использовав указанные здесь конструкции.

В проекте 4363-4 учтены следующие требования к проектированию прохода контактной подвески в пределах ИССО:

1. Расстановка опор при проходе ИССО, как правило, должна производиться с учетом расположения ИССО в середине пролета. Длины пролетов на подходах и в пределах ИССО определяются с учетом вертикальных перемещений проводов подвесок в разных режимах и соблюдения минимальных допустимых габаритов. Минимальная высота КП должна рассчитываться с учетом изменения его положения под воздействием максимальной температуры или гололеда на провода подвески.

2. Проект прохода контактной подвески в ИССО должен содержать: расчетные данные снижения (увеличения) конструктивной высоты; уклоны пути и КП; разность уклонов пути и КП; высоту подвешивания НТ и КП; предельные положения проводов подвески при крайних значениях расчетных условий.

3. Конструкция прохода контактной подвески в ИССО должна обеспечивать соблюдение минимально допустимых расстояний между проводами и заземленными частями сооружений, а также между КП и УГР в расчетных условиях эксплуатации. Величина воздушного зазора между частями контактной сети , находящимися под напряжением, и заземленными частями сооружений должна рассчитываться с учетом уменьшения массы КП в процессе эксплуатации и воздействия на подвеску токоприемника.

4. В любой точке пролета при расчетных условиях эксплуатации минимальная высота КП над уровнем головок рельсов должна быть не менее: на перегонах и станциях – 5750 мм, а на переездах – 6000 мм. В исключительных случаях в зоне ИССО это расстояние с разрешения Департамента электрификации и электроснабжения РЖД может быть уменьшено до 5675 мм при переменном токе и до 5550 мм при постоянном токе.

5. При проходе ИССО без отбойников расстояние от КП (НТ) до расположенных над ним заземленных частей ИССО и поддерживающих конструкций должно быть при двух контактных проводах не менее 500 мм, при одном – не менее 650 мм. Эти расстояния должны быть выдержаны с учетом подъема НТ при износе КП. Меньшие расстояния допускаются при установке изолированных отбойников, исключающих возможность приближения КП (НТ) и токоприемников к расположенным над ними заземленным частям на расстояние менее:

для постоянного тока 3 кВ – 200 мм (наименьшее допустимое расстояние – 150 мм);

для переменного тока 25 кВ – 350 мм (наименьшее допустимое расстояние – 300 мм).

Наименьшие допустимые расстояния могут применяться на существующих ИССО с разрешения ОАО «РЖД»

6. При проходе ИССО с отбойниками для НТ расстояние от НТ до изолированного отбойника при расчетной минимальной температуре, взаимодействии подвески с токоприемником и износе КП должно быть не менее 50 мм.

7. При проходе ИССО с отбойниками для КП расстояние от КП до изолированного отбойника при отсутствии токоприемника должно быть не менее 100 мм при одном и двух контактных проводах на перегонах, на железнодорожных станциях, путях депо и других второстепенных путях.

Контактный провод под отбойником должен иметь предохранительную накладку.

При проходе ИССО с отбойниками для КП расстояние от предохранительной накладки до изолированного отбойника при расчетной минимальной температуре, взаимодействии подвески с токоприемником и износе КП должно быть не менее 50 мм.

8. При конструктивной высоте подвески менее 1300 мм опорные узлы должны предусматриваться со смещенными опорными струнами.

9. При проходе ИССО без разанкеровки НТ минимальное расстояние между осями НТ и КП в пределах пролета должно быть, как правило, не менее 300 мм.

10. При переходе от одной высоты подвешивания КП к другой абсолютные значения алгебраической разности уклонов КП и пути в пролетах не должны превышать значений, приведенных в проекте 4363-4.

11. Схемы и узлы прохода проводов различного назначения должны исключать поджатие проводов к заземленным частям до недопустимых значений и обеспечивать допустимые расстояния до земли и сооружений в расчетных условиях эксплуатации.

На рисунках 9.1-9.4 ниже показаны все четыре способа прохода полукомпенсированной контактной подвески под ИССО при системе электроснабжения на постоянном токе. При системе электроснабжения на переменном токе конструкция в целом аналогична только увеличены соответствующие электроизолязационные расстояния.

Рисунок 10.1 – Схема прохода полукомпенсированной подвески постоянного тока под ИССО с врезкой в несущий трос изолированной и заземлённой штанги

Рисунок 10.2 – Схема прохода полукомпенсированной подвески постоянного тока под ИССО разанкеровкой НТ на пролётное строение

Рисунок 10.3– Схема прохода полукомпенсированной подвески постоянного тока под ИССО насквозь с отбойником для НТ

Рисунок 10.4 – Схема прохода полукомпенсированной подвески постоянного тока под ИССО

насквозь без отбойников для НТ

11. Технические указания и рекомендации ОАО «РЖД»

При выполнении дипломного проектирования по направлению контактная сеть следует также уделить внимание техническим указаниям и рекомендациям ОАО «РЖД». Ежегодно «Управление электрификации и электроснабжения Департамента технической политики» (до 2012 г. «Департамент электрификации и электроснабжения») издаёт подобные документы, которые поступают в линейные подразделения компании, а также в проектные и строительно-монтажные организации. Ввиду большого количества таких документов здесь приведены только наиболее важные (по мнению авторов данного учебно-методического пособия) из них за последние несколько лет.

– Техническое указание К-10/06 «О подключении заземляющих проводников к рельсам». Подключение заземляющего проводника от опоры контактной сети к рельсу следует прокладывать стальным оцинкованным многожильным проводом в изолирующей оболочке из светостабилизированного полиэтилена, сечением 120 мм² (для постоянного тока) и 95 мм² (для переменного тока) в теле земляного полотна. Прокладка открытым способом допускается только на объектах, где отсутствует земляное полотно, таких как искусственные сооружения - эстакады, мосты и др. Монтаж и фиксацию заземляющего проводника во всех случаях необходимо проводить таким образом, чтобы исключить возможность закорачивания рельсовых цепей, соприкосновения заземляющего проводника с рабочими органами или какими-либо частями подвижного состава, создания препятствий безопасному проходу в данных местах.

– Техническое указание К-2/07 «О применении медных прессуемых зажимов». В целях повышения надёжности работы контактной сети и обеспечения качества электрических соединений Департамент обязал применять только медные прессуемые зажимы для монтажа и замены электрических соединений: на воздушных стрелках, на сопряжении анкерных участков, между НТ и КП, между УП и контактной подвеской (кроме переходных зажимов медь-алюминий), узлов электрических соединений шлейфов секционных разъединителей с поперечными электрическими соединителями.

– Техническое указание К-04/07. «О применении металлических опор при строительстве и реконструкции контактной сети». Департамент рекомендует вместо железобетонных опор применять раздельные металлические опоры. Это сделано исходя из того, что разница в стоимости а металлических и железобетонных опор сократилась. Проведённый анализ технико-экономического сравнения вариантов монтажу металлических опор взамен железобетонных при строительстве и реконструкции контактной сети также показал ряд преимуществ металлических опор: упрощённый монтаж на железобетонный фундамент с возможностью регулировки вертикального наложения опоры без регулировки положения фундамента; упрощенная диагностика состояния металла, повышенный срок службы; минимальные затраты при дальнейшей эксплуатации; отсутствие проблем с последующей: утилизацией.

– Техническое указание К-06/07 «О несущих тросах контактной сети переменного тока». В проектах КС-160 для переменного тока предусмотрено использование НТ марки М-95 и ПБСМ-95. Анализ повреждений НТ, выполняемым проводом М-95, выявил его недостаточную надёжность, вследствие недостаточного механического запаса прочности, как провода в целом, так и отдельных жил, а также недостаточное сечение жил провода. Существенное влияние на НТ оказывает сокращение межпоездного интервала. Для повышения надёжности контактной сети переменного тока Департамент запрещает применение провода М-95 в качестве НТ на главных путях при новой электрификации и реконструкции существующих участков. Вместо него рекомендуется использовать провод М-120 или Бр-120.

– Техническое указание К-06/08 «О применении полимерных и фарфоровых стержневых изоляторов». Анализ работы устройств электроснабжения показывает, что одними из наиболее часто повреждаемых изоляторов контактной сети являются тарельчатые фарфоровые и стеклянные изоляторы. Основные причины повреждении - воздействие грозовых перенапряжений, вандализм, низкое качество фарфора. В целях повышения надежности работы устройств электроснабжения Департамент электрификации и электроснабжения обязывает службы электрификации и электроснабжения при проектировании и осуществлении ноной электрификации, обновления, реконструкции и капитального ремонта контактной сети применять вместо стеклянных и фарфоровых тарельчатых изоляторов.

1. Стержневые фарфоровые (кроме подвесных для контактной сети переменного тока) и полимерные изоляторы:

- в точках подвеса несущих тросов, усиливающих и питающих проводов и шлейфов разъединителей;

- в фиксирующих тросах жестких поперечин;

- в нижних фиксирующих тросах гибких поперечин.

2. Стержневые полимерные изоляторы:

-в анкеровках проводов контактной сети (в первую очередь в искусственных сооружениях).

- на воздушных промежутках и нейтральных вставках;

- при секционировании проводов контактной сети.

3. В местах, подверженных вандализму в виде боя изоляторов, применять только стержневые полимерные изоляторы.

– Техническое указание К-01/10 «О запрете применения приводов УМП-II». В документе предписывается при новой электрификации и реконструкции вместо приводов УМП-II разъединителей на контактной сети и линиях электроснабжения нетяговых потребителей применять приводы ПДМ и ПДВ.

– Техническое указание К-06/10 «О фундаментах опор контактной сети в скальных грунтах». В настоящее Время при проецировании и строительстве фундаментов опор контактной сети при наличии скальных грунтов следует руководствоваться следующими техническими решениями, предложенными и разработанными ОАО «ЦНИИС»

1. Альбом 3332, фундаменты типа ФАС и анкеры типа АС. Применяются при наличии прочных скальных грунтов II группы в толщине верхнего выветренного слоя или грунта не более 500 мм. Конструктивно состоят из металлических анкеров диаметром 36 или 42 мм, замоналиченных в пробуренных шпурах, и устанавливаемых на них опорных железобетонных блоков.

2. Альбом 7154, фундаменты из металлических труб. Применяются при наличии скальных грунтов I и II группы и верхнего слоя мягких грунтов толщиной до 1 м. Устанавливаются в пробуренные (с использованием комплекса УКБС-2Г) котлованы диаметром 400 иди 60О мм и глубиной до 3,5 м от уровня головки рельса.

3. При наличии погребенных на глубине до 2 м прочных скальных грунтов II группы следует применять комбинированное техническое решение с замоналиченными в шпуры анкерами и опорным блоком (альбом 3532 и трубы соответствующей длины аналогично проектным решением альбома 7154 (установленной на опорный железобетонная блок с выпуском анкеров выше опорных пластин опоры контактной сети.

– Техническое указание А-02/11. «О применении защищенных проводов СИП». В хозяйстве электрификации и электроснабжения на воздушных линиях электропередачи напряжением 6-10 кВ (далее - ВЛ) применяются как неизолированные провода типа АС, так и защищенные провода типа СИП (SAX) При этом большая часть отказов ВЛ, выполненных неизолированными проводами, происходит по причинам падения деревьев, веток, схлестывания проводов при сильном ветре, а также набросов на провода посторонних предметов (вандализм). С целью повышения надежности работы В Л Управление электрификации и электроснабжения Центральной дирекции инфраструктуры — филиала ОАО «РЖД» обязывает при проектировании и проведении работ по реконструкции, обновлению и капитальному ремонту ВЛ применять самонесущие защищенные провода (СИП или SAX). При проектировании ВЛ с защищенными проводами типа СИП (SAX) с размещением на отдельно стоящих опорах защиту ВЛ от атмосферных перенапряжений предусматривать в соответствии с техническим указанием Департамента электрификации электроснабжения от 15.07.2009 А-01/09.

– Техническое указание К-01/12. «О запрете применения проводов марки А и АС в качестве усиливающих проводов, проводов питающих и отсасывающих линий, шлейфов ППС и ПС контактной сети». До настоящего времени при проведении новой электрификации, реконструкции, обновления и капитального ремонта контактной сети в качестве усиливающих проводов, проводов питающих и отсасывающих линий, шлейфов на постах секционирования и пунктах параллельного соединения применяются алюминиевые и сталеалюминиевые провода марок А и АС. При этом ежегодно в массовом порядке происходят случаи пережогов указанных проводов как из-за приближения их к заземленным конструкциям при перепадах температуры вследствие неточной регулировки стрел провеса и высокого коэффициента температурного расширения, так и из-за значительных величин переходных сопротивлений в узлах их соединения с медными проводами контактной сети. В целях повышения надёжности контактной сети начиная с 01,02.2012 Управление электрификации и электроснабжения запрещает дальнейшее применение в проектах электрификации, реконструкции, обновления и капитального ремонта проводов марок А и АС в качестве усиливающих проводов, проводов питающих линий (при их длине до 200 м по условиям монтажа), отсасывающих линий, шлейфов на постах секционирования и пунктах параллельного соединения контактной сети. Вместо проводов марок А и АС в указанных случаях применять провода марок М-95 и М-120.

– Техническое указание К-04/12. «Об ограничении области применения рессорных струн и запрете дальнейшего приобретения ряда зажимов рессорного троса». На сети железных дорог отмечается значительное количество случаев обрыва рессорных тросов контактной подвески, приводящих к поломкам токоприёмников и задержкам движения поездов. Значительная часть случаев является следствием излома рессорных тросов в месте выхода из зажима крепления рессорного троса к несущему тросу. С целью исключения таких случаев Управление электрификации и электроснабжения обязывает начиная с 01.02.2012 Все службы электрификации и электроснабжения Дирекций инфраструктуры железных дорог:

1.1. на участках с установленными скоростями движения поездов до 120 км/ч в плановом порядке производить замену рессорных струн на опорные в кривых участках пути радиусом менее 600 м с установкой двух струн на расстоянии 2 м с двух сторон от точки подвеса;

1.2. на участках с установленными скоростями движения поездов до 70 км/ч в плановом порядке производить замену рессорных струн на опорные на всех участках также с установкой двух струн на расстоянии 2 м с двух сторон от точки подвеса;

2. службы электрификации и электроснабжения Дирекций инфраструктуры железных дорог и подрядные строительно-монтажные организации;

2.1. прекратить дальнейшее приобретение зажимов рессорного троса с жестким креплением рессорного троса типов 048, 048-2, 048-4, 048-8, 048-13, 048-14;

2.2. приобретать для дальнейшего применения зажимы с шарнирным креплением рессорного троса типов 048-3 (КС327), 048-5, 048-6 (КС327-1), 048-12,048-15.

В различных документах Департамент обращает внимание на тот факт, что установка опор на участках постоянного тока в обязательном порядке должна производиться на фундаменты с изолированными анкерными болтами, изолирующими втулками и пластинами.

Список литературы

1. Нормы проектирования контактной сети [Текст]. Ведомственные строительные нормы. СТН ЦЭ 141-99. – М.: Министерство путей сообщения. Департамент электрификации и электроснабжения, 2001.

2. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог [Текст]. ЦЭ-868. — М.: Трансиздат, 2002. — 184 с.

3. Фрайфельд А.В., Брод Г.Н. Проектирование контактной сети [Текст]. — М.: Транспорт. - 1991. - 335 с.

4. Контактные сети и ЛЭП : учеб.-метод, пособие / А. В. Ефимов, А. Г. Галкин, Е. А. Полыгалова, А. А. Ковалев. - Екатеринбург : УрГУПС, 2009. - 88 с.

5. Зимакова А.Н., Гйенко В.М., Скворцов В.А. Контактная сеть электрифицированных железных дорог. Расчеты, выбор конструкций и составление монтажных планов: учеб. пособие. — 2-е стер. изд. — М.: ФГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2011.-232 с.

5. Альбом КС-160.6.0-10 «Схемы подвески, сопряжений, узлы контактной сети с изолированными горизонтальными консолями». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2010 г.

6. Альбом КС-160.6.1-10 «Консоли изолированные горизонтальные, фиксаторы, схемы установки, типоразмеры и таблицы применения». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2010 г.

7 Альбом КС-160.5.0-8 «Схемы подвески, сопряжений, узлы контактной сети с изолированными горизонтальными консолями». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2008 г.

8. Альбом КС-160.5.1-8 «Консоли изолированные горизонтальные, фиксаторы, схемы установки, типоразмеры и таблицы применения». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2008 г.

9. Проект КС.МК-08 "Металлические двухшвеллерные опоры контактной сети. Узлы крепления поддерживающих конструкций. Материалы для проектирования и монтажа." ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2008 г.

10. Проект 7157 «Металлическая анкерная самонесущая опора, узлы крепления анкеровок и конструкция фундаментов». ОАО «Научно исследовательский институт транспортного строительства». 2008 г.

11. Проект 4182И «Железобетонные трёхлучевые фундаменты и анкеры с заострением подземной части для опор контактной сети». ОАО «Научно исследовательский институт транспортного строительства». 2005 г.

12. Проект КС-160.12. Постоянный ток. «Контактная сеть КС-160 на станциях с жесткими поперечинами». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2004 г.

13. Проект КС-160.12-09. Постоянный ток. Альбом 2. «Контактная сеть КС-160 на станциях с жесткими поперечинами». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2009 г.

14. Проект КС-160.11. Переменный ток. «Контактная сеть КС-160 на станциях с жесткими поперечинами». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2003 г.

15. Проект 5254. «Унифицированные конструкции жестких поперечин балочного типа». ОАО «Научно исследовательский институт транспортного строительства». 2006 г.

16. Проект 4363-4. «Проход проводов контактной подвески в искусственных сооружениях. Полукомпенсированная подвеска». ЗАО "Универсал-контактные сети". Санкт-Петербург. 2008 г.