автореферат диссертации по транспорту, 05.22.09, диссертация на тему:Исследование параметров пространственно-ромбовидной автокомпенсированной контактной сети на кривых участках пути

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи УДК 621.332

ВЯЗОВОЙ Михаил Валентинович

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-РОМБОВИДНОЙ АВТОКОМПЕНСИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ.

Специальность 05.22.09,- Электрификация железнодорожного транспорта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996

Работа выполнена в Российском Государственном Открытом Техническом Университете Путей Сообщения.

Научный руководитель - доктор технических наук, професор,

заслуженный деятель науки и техники РФ Демченко Анатолий Тимофеевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гуков Анатолий Игнатьевич кандидат технических наук Чучев Александр Петрович Ведущее предприятие - Управление электрификации и энергетического

хозяйства МПС РФ Защита состоится "£" ае-га&ЬЯ 1996г. в аудитории N 42. час мин, на заседании Специализированного совета К 114.09.02. при Российском Государственном Открытом Техническом Университете Путей Сообщения по адресу 125808, ГСП - 47, Москва, ул. Часовая, д. 22/2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "5"*" НОХ^М 1996г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь специализированного совета

'^хлои/

П.Б. Куликов

-3-

Общая характеристика работы.

Актуальность работы. Протяженность электрифицированных железных дорог России достигла 40 тыс. км. или 44% от общей протяженности сети. На них выполняется 73,5% всего объема грузовых перевозок. Ежегодные темпы прироста электрифицированных железных дорог составляют от 2% до 10%.

Практика подтверхедает высокую экономическую эффективность электрической тяги и ее народнохозяйственное значение в экономии энергоресурсов.

К одной из важнейших в области электрической тяги на железнодорожном транспорте относится обеспечение экономичного и надежного токосъема в сложных эксплуатационных условиях. Такие участки требуют при создании новых и проектировании известных подвесок не только специальных конструктивных решений, но и значительного повышения надежности работы, специальных методов обслуживания и ремонта таких конструкций.

Обеспечение надежного токосъема в условиях интенсивного перевозочного процесса и повышение скорости движения подвижного состава стало невозможным при существующих типах вертикальных подвесок.

Одним из наиболее значимых факторов в понятии сложных эксплуатационных условий является стесненный габарит искусственных сооружений ( тоннели ) и протяженные мосты с ездой понизу.

Рассмотрим особенности эксплуатации контактных подвесок возникающие в тоннеле. В первую очередь контактные подвески, работающие в тоннелях, должны иметь малые вертикальные габариты ( малую конструктивную высоту).

В настоящее время существующие методы обделки тоннелей не рассчитаны на применение контактных подвесок с обычной конструктивной высотой, а старые реконструируемые тоннели в большинстве случаев вообще непригодны для эксплуатации в них вертикальных подвесок даже с уменьшенной конструктивной высотой.

Из вышесказанного следует, что для искусственных сооружений, особенно для тоннелей, контактные подвески должны иметь такую конструктивную

высоту, которая позволила бы монтировать их в данном типе искусственных сооружений. Тоннели, особенно протяженные, уже сами по себе являются объектом повышенной сложности в эксплуатации и ремонте. Поэтому контактные подвески, применяемые в тоннелях, должны работать значительно' надежнее, чем существующие в настоящее время.

Ремонтно-восстановительные работы проводить в тоннеле значительно сложнее, чем на открытых участках пути. Поэтому контактные подвески должны иметь как можно меньшую зону повреждения, а ремонтно-восстановительные работы должны занимать как можно короткий срок. В условиях тоннеля необходимо применять такую конструкцию контактной сети, которая позволяет проводить ремонтные работы без полного демонтажа подвески.

Таким образом, контактные подвески для стесненных условий искусственных сооружений должны удовлетворять следующим требованиям:

- иметь минимальные вертикальные габариты;

- обладать высокой надежностью в работе;

- отвечать особенностям эксплуатации в условиях протяженных искусственных сооружений;

- иметь малую зону повреждения;

- обеспечивать ремонтные работы тоннеля без полного демонтажа подвески.

До настоящего времени не решены вопросы механического расчета, монтажа и эксплуатации пространственно-ромбовидной подвески на кривых участках пути.

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание методов расчета и проектирования пространственно-ромбовидных автокомпенсиро-ванных контактных подвесок на кривых участках пути, определение параметров подвески на кривых участках пути для любых климатических условий при любых марках несущих тросов и контактных проводов, разработка технических конструкций пространственно-ромбовидных контактных сетей для открытых участков пути и искусственных сооружений.

Общая методика исследований. Решение поставленной в работе задачи осуществлялось путем расчетов с помощью полученного уравнения состояния пространственных контактных подвесок на кривых участках пути для любого радиуса; разработки методики определения геометрического положения пространственных контактных подвесок в трехмерном пространстве на кривых участках пути; разработки технических решений ПРАКС в искусственных сооружениях и на открытых участках пути; определении критериев выбора параметров ПРАКС на открытых и тоннельных участках пути; проведении лабораторных и эксплуатационных испытаний взаимодействия модификаций ПРАКС с токоприемниками.

Научная новизна. Разработан метод расчета пространственно-ромбовидной контактной подвески на кривых участках пути ( расчет механических характеристик и геометрических параметров ). Определены изменения углов наклона гирлянд изоляторов и гибких фиксаторов в зависимости от длины пролета и радиуса кривой. Обоснованы критерии выбора параметров ПРАКС ( длина пролета, количество ромбов ) на открытых и тоннельных участках пути. Предложены конструктивные решения подвески для тоннельных и открытых участков пути магистральных пиний. Обобщен опыт эксплуатации ПРАКС на действующих участках. Экспериментально подтверждены параметры эластичности и величины углов наклона гирлянд изоляторов ПРАКС и ее модификаций.

Практическая ценности,. Теоретические методы расчета пространственно-ромбовидной контактной подвески вошли в разработку типового проекта ПРАКС для сети электрифицированных железных дорог, разработанного ТРАНСЗЛЕКТРОПРОЕКТОМ, наряду с предшествующими разработками позволили ввести ПРАКС в нормативные документы ( Правила технического обслуживания и ремонта контактной сети электрифицированных железных дорог ), рекомендованные к эксплуатации на магистральных железных дорогах России; позволили получить научно обоснованные критерии выбора параметров ПРАКС для различных условий эксплуатации. Обобщение опыта эксплуатации ПРАКС на действующих участках магистральных железных дорог позволило разрабо-

тать новые конструкции подвески для сложных условий эксплуатации.

Внедрение результатов работы. Полученные результаты реализованы в конструкциях пространственно-ромбовидной подвески на кривых участках пути, как на открытых, так и на тоннельных участках магистральных линий.

Результаты работы легли в основу проектов пространственно-ромбовидной контактной подвески для открытых участков Северо-Кавказской ж.д. (участок Хапры-Синявская, Тоннельная-Новороссийск), Московской ж.д. ( Софрино-Красноармейск), тоннельных участков БАМ ж.д. ( тоннель N1 обхода Северомуйского хребта ), а также в создании типового проекта пространственно-ромбовидной контактной подвески. Материалы диссертационной работы вошли в учебный курс ' Контактная сеть ", читаемый в РГОТУПСе и получили отражение в дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные результаты проведенной работы докладывались на технических совещаниях Управления электрификации и энергетического хозяйства МПС РФ ( 1988-1994гг. ), на международной научно-технической конференции во ВЗИИТе ( 1988г.), на технических совещаниях по применению ПРАКС на ЮКД с участием китайской делегации в августе и декабре 1994г., сентябре 1995г. в Москве и в апреле 1995г. в Пекине, а также на заседаниях кафедры" Энергоснабжение эл.ж.д. " ВЗИИТа (1987-1994гг.).

По материалам диссертации представлялись работы на выставки Всесоюзного смотра творчества молодых ( г. Москва, 1988г. ), на международную "Железнодорожный транспорт-88 " (г. Щербинка, 1988г.).

Публикации. Основные материалы исследований опубликованы в 7 печатных работах и получено одно авторское свидетельство ( в соавторстве).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы / 65 наименований / и 3 приложений. Работа содержит страниц текста, в том числе 14 таблиц, и 45 рисунков.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, приводятся научные ре-

зультаты работы, которые выносятся на защиту.

В первой главе показана актуальность применения пространственно-ромбовидных контактных подвесок в сложных эксплуатационных условиях к которым относятся: участки со стесненными габаритами, с повышенными ветровыми и гололедными нагрузками, а также участки магистральных дорог с высокими скоростями движения.

Дается краткий анализ существующих решений контактной сети на открытых и тоннельных участках пути, как в нашей стране, так и за рубежом.

Таким образом, проведя анализ существующих типов тоннельных контактных подвесок можно сделать вывод, что все они обладают тем или иным серьезным недостатком:

1. Невозможность обеспечения высоких скоростей движения.

2. Значительный вертикальный габарит.

3. Сложность конструкции, которая влечет за собой сложность монтажа и технического обслуживания.

4. Неравномерное распределение эластичности подвески по длине пролета.

5. Большие капитальные затраты на сооружение узлов подвески и их монтаж.

6. Применение нестандартных узлов и деталей.

7. Ненадежный токосъем.

8. Большая зона повреждения и большие сроки восстановительных работ.

Наиболее полно удовлетворяют всем требованиям, предъявляемым к контактным подвескам в сложных эксплуатационных условиях - пространственно-ромбовидная автокомпенсированная контактная подвеска, разработанная доктором технических наук, профессором Демченко А.Т.

Пространственно-ромбовидная автокомпенсированная контактная сеть имеет два несущих троса и два контактных провода. Несущие тросы расположены каждый сбоку от оси пути и жестко закреплены в точках подвеса через

изоляторы. Контактные провода расположены над осью пути в виде ромбов. Для этого они в пролете соеденены шарнирной планкой, а в середине между планками каждый провод крепится к соответствующему несущему тросу фиксирующим элементом. Фиксирующие элементы выполняют двойную функцию: они являются точками подвешивания контактных проводов и одновременно фиксируют провода относительно оси пути.

Во второй главе дается методика расчета механических характеристик и геометрических параметров пространственно-ромбовидных контактных подвесок на кривых участках пути.

Одним из основных положений в методике расчета механических характеристик и геометрических параметров пространственных подвесок и определения уравнения состояния подвески на прямых участках пути, разработанных д.т.н., проф. А.Т. Демченко является то, что провода ПРАКС располагаются симметрично относительно оси пути и все горизонтальные усилия, возникающие в контактных проводах и несущих тросах от изменения их направления в плане уравновешивают друг друга, и подвеска остается неподвижной относительно оси пути. Воздействие дополнительной нагрузки ( к примеру ветровой } в механическом расчете ПРАКС на прямом участке пути не рассматривается.

При расположении пространственно-ромбовидных подвесок на кривых участках пути возникает дополнительное усилие, вызванное радиусом кривой, которое действует в горизонтальном направлении, параллельно горизонтальным усилиям от изменения направления проводов.

Таким образом горизонтальное усилие от радиуса кривой, направленное к центру кривой, с одной стороны (со стороны внешнего несущего троса ) увеличивает горизонтальную составляющую усилия от изменения направления несущего троса и контактного провода, а с другой стороны ( со стороны внутреннего несущего троса ) уменьшает ее.

Состояние несущих тросов пространственно-ромбовидной подвески на кривом участке пути рассматривалось в трехмерном пространстве с учетом действия горизонтальных и вертикальных усилий, а также усилия от радиуса

кривой. Полученное уравнение состояния имеет вид:

К22" уР* )

6 т^к I5 -П^ г-V)

где: В - горизонтальный габарит подвески;

Тх, Т1 - натяжение несущих тросов;

К - натяжение контактных проводов;

I - длина пролета;

д к, д - распределенная нагрузка от силы тяжести несущего троса и контактного провода;

Ь, 11 - температура воздуха;

Е - модуль упругости;

Э - сечение несущего троса; сС - температурный коэффициент линейного расширения;

В - радиус кривой;

п - количество ромбов контактных проводов в пролете.

Данное уравнение состояния является универсальным и пригодно для расчета натяжения нагруженных несущих тросов пространственно-ромбовидной контактной подвески с любым количеством ромбов контактных проводов в пролете.

Расчет геометрических параметров ПРАКС на кривом участке пути существенно отличается от подобного расчета на прямой тем, что расположение проводов подвески ( как несущего троса, так и контактного провода ), относительно оси пути, несимметрично. Это вызвано тем, что в горизонтальную составляющую усилия прибавляется либо вычитается горизонтальное усилие от кривой Рк1 = ^,1), где:

Я - радиус кривой;

I - длина пролета.

Методика расчета геометрических параметров ПРАКС для одного ромба контактных проводов в пролете, в результате проведенных исследований позволяет по рассчетным выражениям для:

КС* ^ .

^ = т - т »

г

сх =

в 'X * ц И Тх+К ^ г

п* -

где: ах - горизонтальный габарит несущего троса; с* - горизонтальный габарит контактного провода; Их - вертикальный габарит несущего троса, определить диапазон изменения геометрических параметров ПРАКС для любых климатических условий и для любых материалов несущего троса и контактного провода.

При длине пролета пространственно-ромбовидной подвески более 20 метров, целесообразно применять ПРАКС с двумя ромбами контактных проводов в пролете; тогда изменение геометрических параметров ПРАКС определяется из выражений:

¿КС* +

а* ~ Т< - 8ТЛ ' г

^п -

Ъ+2К

32 Ъ

В некоторых случаях на открытых участках пути магистральных железных дорог необходимо увеличивать длину пролета подвески до величины, требую-

щей применения трех ромбов контактных проводов в пролете. Тогда изменение геометрических параметров ПРАКС определяются по выражениям:

зксх кег . Л 5-кс.с 5-кег п- = - + ---- - •

а*< тх - <гтхя > т* ~ 1

+ 36Я .

Сх -

ТХ*5К

Для монтажа ПРАКС необходимо знать не только вертикальный (и и горизонтальный ах, габариты несущего троса и сх горизонтальный габарит контактного провода, но и полный вертикальный и горизонтальный габариты подвески в целом с учетом длины гирлянды изоляторов и длины гибкого фиксатора. Это необходимо для определения места крепления гирлянды изоляторов к вертикальной стойке консоли, или к боковой стенке свода тоннеля. В силу различного натяжения внутреннего и внешнего несущих тросов, а также, учитывая дополнительное усилие от кривой, угол наклона гирлянды изоляторов и угол наклона гибких фиксаторов будет различным для двух несущих тросов с внешней и внутренней стороны кривой.

Угол наклона гирлянды изоляторов ) для внешней и внутренней стороны кривой рассчитывается раздельно, согласно распределению сил относительно оси пути и имеет вид:

+

* = ^

где: Е^- горизонтальное усилие, действующее на гирлянду изоляторов с внешней или внутренней стороны кривой;

Су - сила от веса подвески ( с учетом веса изоляторов и арматуры контактной сети).

Угол наклона гибких фиксаторов определяется из выражения:

-12£ = оьсЦ ^

где: горизонтальное усилие, действующее на гирлянду изоляторов от изменения направления контактных проводов;

сила от веса контактного провода и арматуры контактной сети.

Используя методику расчета механических характеристик и геометрических параметров ПРАКС и анализируя полученные монтажные графики ( пример монтажных графиков см. на рис.1 - рис. 4 ), можно сделать следующие выводы:

На прямых участках пути:

1. Длина пролета ограничивается вертикальными и горизонтальными габаритами искусственного сооружения. При длинах пролетов более 40 метров полный вертикальный габарит подвески требует достаточно большой высоты свода тоннеля ( порядка 7,5 -8 метров ), что невозможно в тоннелях старой постройки без их значительной реконструкции.

2. В искусственных сооружениях длина пролета ПРАКС выбирается исходя из условия применения двух ромбов контактных проводов в пролете. Длина ромба ПРАКС не должна превышать 18 метров из-за условия соблюдения максимальной величины местной стрелы провеса в" межфиксаторном" пролете ( под "межфиксаторным" пролетом в ПРАКС подразумевается расстояние между двумя соседними точками фиксации ромбов контактных проводов к несущему тросу).

3. В искусственных сооружениях расположенных, на открытых участках пути на выбор длины пролета оказывают и дополнительные нагрузки. При больших скоростях ветра ( более. 30м/с ) длину пролета следует принимать не более 40 метров с двумя ромбами контактных проводов в пролете.

На кривых участках пути:

1. При радиусах кривых более 1500 метров возможно использование ПРАКС для высокоскоростного транспорта с использованием длин пролетов 35-

Рис.1. Изменение натяжений внешнего и внутреннего несущих тросов.

Рис.2. Изменение горизонтальных габаритов с внешней и внутренней стороны кривой.

Рис.3. Изменение углов наклона гирлянд изоляторов (->() и гибких фиксаторов ).

-15- 40 метров с двумя ромбами контактных проводов в пролете.

2. При радиусах кривых более 900 метров возможно использование ПРАКС с длиной пролета до 36 метров с двумя ромбами контактных проводов в пролете в искусственных сооружениях с различной формой свода, а также при любых климатических условиях на открытых участках пути.

3. При малых радиусах кривых от 300 до 500 метров на длину пролета накладывается ограничение по полному вертикальному габариту подвески. Таким образом длину пролета при 14=300-500 метров следует выбирать не более 20 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете, и не более 15 метров при одном ромбе в пролете.

4. Для увеличения длины пролета в кривых малого радиуса следует переходить. на модифицированную схему пространственной подвески, которая представляет собой неправильный ромб.

Третья глава посвящена анализу изменений геометрических параметров ПРАКС на прямых и кривых участках пути при различных эксплуатационных условиях.

Проведя расчеты подвески можно сделать следующие выводы:

1. Для искусственных сооружений на прямых участках пути:

- Длина пролета пространственно-ромбовидной контактной подвески ограничивается вертикальными и горизонтальными габаритами тоннеля или другого искусственного сооружения. При длинах пролетов более 40 метров полный вертикальный габарит подвески требует достаточно большой высоты свода тоннеля, что невозможно в тоннелях старой постройки без их дополнительной реконструкции.

- В тоннелях и других искусственных сооружениях ( особенно на железнодорожных мостах с ездой понизу ) длина пролета ПРАКС выбирается исходя из условия применения двух ромбов контактных проводов в пролете. Длина ромба ПРАКС не должна превышать 20 метров. Применение трех ромбов контактных проводов в пролете в искусственных сооружениях невозможно вследствии значительного увеличения горизонтального габарита подвески.

-16- В искусственных сооружениях, расположенных на открытых участках пути ( противолавинные галереи, железнодорожные мосты ), на выбор длины пролета оказывают существенное влияние дополнительные нагрузки ( от ветра, гололеда ). При скоростях ветра более 30 м/с и толщины стенки гололеда более 20 мм., длину пролета следует ограничивать в пределах 35-40 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете.

2. Для искусственных сооружений на кривых участках пути.

- При использовании ПРАКС на кривых участках пути радиусом более 1500 метров с двумя ромбами контактных проводов в пролете 35-40 метров различие в натяжении внешнего и внутреннего несущих тросов не превышает 0,5 кН, что не вызывает значительных изменений геометрических параметров подвески с внешней и внутренней стороны. Длины пролетов ПРАКС на кривых с радиусом кривых более1500 метров принимаются такие же, как на прямом участке пути.

- При малых радиусах кривых от 300 до 500 метров на длину пролета накладывается ограничение по полному вертикальному габариту подвески. Таким образом длину пролета при Я=300-500 метров следует выбирать не более 20 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете, и не более 15 метров при одном ромбе контактных проводов в пролете.

- При радиусах кривых 300-500 метров выравнивание углов наклона гирлянд изоляторов достигается за счет применения регулировочного троса или перехода на модифицированную схему подвески.

- При радиусах кривых в пределах от 600 до 1500 метров ПРАКС используется с длинами пролетов от 25 до 35 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете в зависимости от типа искусственного сооружения и района эксплуатации контактной подвески.

3. На открытых участках пути на прямой.

- Длина пролета ПРАКС принимается при двух ромбах контактных проводов не более 36-40 метров, при трех ромбах контактных проводов не более 60 метров.

-17- Эксплуатация ПРАКС с четырьмя ромбами контактных проводов в пролете возможна при длинах пролетов от 60 до 70 метров при установке жесткой распорной планки в средней части пролета.

- Длина смежных пролетов ПРАКС не должна отличаться более чем на 25% от длины соседнего пролета.

4. На открытых участках пути на кривой.

- При радиусе кривой 300 метров длина пролета находится в пределах 30-35 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете. Максимальная длина пролета не должна превышать 35 метров. Для уменьшения вертикального габарита подвески и для выравнивания углов наклона гирлянд изоляторов необходимо устанавливать регулировочный трос.

- При радиусе кривой 600 метров длина пролета находится в пределах 30-40 метров при двух ромбах контактных проводов в пролете. Максимальная длина пролета не должна превышать 40 метров. Установка регулировочного троса обязательна.

- При радиусе кривой 800 метров длина пролета принимается от 36 до 45 метров. От 36 до 40 метров с двумя ромбами контактных проводов в пролете, от 40 до 45 метров с тремя ромбами контактных проводов в пролете.

- При радиусе кривой от 800 до 1000 метров максимальная длина пролета ограничивается 50 метрами при трех ромбах контактных проводов в пролете.

- При радиусе кривой от 1000 до 2000 метров максимальная длина пропета 60 метров при трех ромбах контактных проводов в пролете.

- При радиусе кривой более 1500 метров параметры ПРАКС принимаются такие же, как на прямом участке пути.

- Длина смежных пролетов ПРАКС на кривых участках пути не должна отличаться более чем на 15% от длины большего пролета.

В процессе эксплуатации возникла необходимость усовершенствования конструктивной схемы пространственно-ромбовидной контактной подвески с помощью установки регулировочного троса. Регулировочный трос предназначен для выравнивания углов наклона гирлянд изоляторов с внешней и внутренней

стороны кривой с целью выравнивания полного горизонтального габарита подвески с внешней и внутренней стороны кривой, а также уменьшения полного вертикального габарита подвески в целом. В резальтате усовершенствования конструктивной схемы ПРАКС на кривых участках пути возникла необходимость корректировки геометрических параметров подвески, как на открытых участках пути, так и в искусственных сооружениях.

Сравнивая результаты расчетов полного вертикального и горизонтального габаритов ПРАКС без установки регулировочного троса и с регулировочным тросом, можно сделать следующие выводы:

- Применение регулировочного троса на кривых Я=300 метров п=1 при длинах пролетов до 20 метров дает уменьшение вертикального габарита подвески с 1,045м. до 0,6-0,7м., при сохранении максимального полного горизонтального габарита 1,75м. для искусственных сооружений при 1тт=-20 С, уменьшение полного вертикального габарита при п=2 с 0,95м. до 0,5-0,6м. при длине пролета до 25 метров.

- На кривых Я=600 метров при п=1 и длине пролета до 20 метров уменьшение вертикального габарита с 1,2м. до 0,85м. для искусственных сооружений при Ьтот1=-20 С, при п=2 и длине пролета до 30 метров с 1,1 м. до 0,6-0,7м.

- На кривых 14=300 метров при п=1 уменьшение полного вертикального габарита с 1,2м. до 0,8м. при длине пролета до 20 метров для искусственных сооружений при Ьпю=-40 С, при л=2 с 1,0м. до 0,6-0,7м. при длине пролета до 25 метров.

- На кривых 14=600-800 метров уменьшение вертикального габарита с 1,2м. до 0,7-0,8м. при л=1 и с 1,0м. до 0,7м. при п=2 и длине пролета не более 36 Метров При 1т1п—-40 С.

- Для открытых участков пути тенденция уменьшения полного вертикаль-нога габарита подвески за счет установки регулировочного троса сохраняется. В среднем уменьшение вертикального габарита происходит на 20-25%.

- Применение регулировочного троса на кривых радиусом более 1000 метров не приводит к значительному уменьшению вертикального габарита, по-

этому его применение не является целесообразным.

В четвертой главе были рассмотрены вопросы конструктивных особенностей пространственно-ромбовидной контактной подвески в стесненных условиях ( тоннели с малым радиусом кривых ) и на открытых участках пути магистральных линий.

Предложены конструкции ПРАКС для двухпутных тоннелей с использованием одного несущего троса для каждого пути, а также конструкции ПРАКС на жестких поперечинах и индивидуальных опорах для участка Тоннельная-Новороссийск Северо-Кавказской ж.д., Московской ж.д.

Для уменьшения углов наклона гирлянд изоляторов, совместно с СИБГИПРОТРАНСом предложена конструкция ПРАКС с регулировочным тросом. Кроме того для исключения вероятности подбоя полозом токоприемника гибких фиксаторов разработаны схемы ПРАКС с пятиугольным расположением контактных проводов в пролете или с использованием гибкого звена вместо дополнительного полосового фиксатора.

Также разработаны схемы подключения роговых разрядников и поперечных электрических соеденителей.

Пятая глава отражает результаты лабораторных и эксплуатационных испытаний пространственных подвесок.

Лабораторный эксперимент с четырьмя модификациями пространственных подвесок позволяет сделать следующие выводы:

1. При рассмотрении двух типов пространственных подвесок для однопутных тоннелей - ромбовидная подвеска (рис. 5а.) с наибольшим смещением ромба (8м.) и наименьшей длиной струн, непосредственно крепящихся на своде тоннеля, на 10-20% эластичнее, чем ромбовидная подвеска с наибольшим смещением, но с креплением контактных проводов к несущим тросам. Можно сделать предположение, что это возникает за счет более четкой фиксации струн на своде тоннеля, меньшая длина которых не влияет на изменение сил в контактных проводах при изменении натяжения несущего троса.

2. Если не рассматривать два типа подвески с зигзагообразным распо-

■¿Ш-

стсумя

ст*УН4

Н.т.

к. П.

К-П. Н-т.

оа пцти

777Т

5)

Рис. 5. Модификации ПРАКС: а) пространственно-ромбовидная,

б,в) зигзагообразная.

ложением контактных проводов (рис. 56. и 5в.) для двухпутных тоннелей, то подвеска представленная на рис. 56. так и подвеска представленная на рис. 5в. более равноэластична, чем пространственная подвеска с гибкими фиксаторами,

3. При сравнении схем пространственных подвесок для однопутных и двухпутных тоннелей, то:

- контактная подвеска с зигзагообразным расположением контактных проводов по сравнению с ромбоеидным имеет стрелы провеса контактных проводов на 10-15% меньше;

- при действии одинаковой силы нажатия токоприемника распределение эластичности у зигзагообразной подвески на 15-20% равномернее;

- применение зигзагообразной подвески в двухпутных тоннелях на 10-15% сокращает горизонтальный габарит в целом.

Оценивая результаты эксплуатационных и теоретических исследований жесткостных характеристик ПРАКС, можно сказать:

1. Коэффициенты неравномерности жесткости, определенные теоретическим путем для пролетов длиной 60 метров, составляют 1,86 и 1,88 для трех и четырех ромбов контактных проводов в пролете соответственно. Для экспериментальных кривых коэффициент неравномерности жесткости изменяется 8 пределах от 1,18 до 1,3 в зависимости от силы нажатия токоприемника на контактные провода.

2. Сравнение графиков жесткости подвески для трех и четырех ромбов контактных проводов в пролете с экспериментальной зигзагообразной подвеской показало, что среднее значение жесткости по теоретическим расчетам составило 3,38 кН/м и 4,49 кН/м соответственно, а для экспериментальной подвески 1,71 кН/м.

3. Таким образом видно, что распределение жесткости в пролете в экспериментальной подвеске более равномерное, чем полученное в теоретических расчетах. Результаты испытаний показали, что для более достоверного результата теоретического расчета необходимо учитывать длину фиксирующего элемента.

-224. Величины углов наклона гирлянд изоляторов, полученные экспериментальным способом, подтвердили правильность их теоретического расчета.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В результате комплекса исследований пространственно-ромбовидной контактной подвески на кривых участках пути получены следующие выводы:

1. Разработана методика расчета пространственно-ромбовидных контактных подвесок на кривых участках пути:

- уравнение состояния подвески с учетом влияния дополнительного усилия вызванного радиусом кривой на провода подвески;

- получены уравнения, позволяющие определить геометрические параметры подвески для одного, двух и трех ромбов контактных проводов в пролете;

- определен порядок расчета углов наклона гирлянд изоляторов и гибких фиксаторов.

2. На основании анализа результатов расчетов механических характеристик и геометрических параметров подвески для различных типов проводов и всех климатических условий:

- определены изменения натяжения внешнего и внутреннего несущих тросов от изменения температуры и радиуса кривой;

- при радиусе кривой более 2000 метров пространственно-ромбовидную подвеску можно рассчитывать как на прямом участке пути;

- изменение углов наклона гирлянд изоляторов и гибких фиксаторов пропорционально изменению температуры: при этом плоскость расположения контактных проводов подвески не изменяется, что в свою очередь не влияет на качество токосъема;

- установлены параметры подвески {длины пролетов, количество ромбов) для всех климатических зон, как для открытых участков пути, так и для искусственных сооружений.

3. Предложены новые технические конструкций пространственно-ромбовидной контактной подвески:

- фиксирующий дополнительный трос, проходящий через гирлянду изоля-

торов, закрепленную на своде тоннеля;

- на открытых участках пути регулировочный трос, проходящий между двумя гирляндами изоляторов;

- предложена схема ПРАКС в виде пятиугольного расположения контактных проводов, для выравнивания углов наклона гибких фиксаторов с внешней и внутренней стороны кривой;

- предложена конструкция регулировочной планки, исключающая применение дополнительных полосовых фиксаторов;

- разработаны конструкции ПРАКС в двухпутных тоннелях и на жестких поперечинах;

- предложены схемы подключения ПРАКС к роговым разрядникам и схемы электрических соеденителей.

4. В экспериментальной части исследованы модификации ПРАКС при взаимодействии с токоприемниками, а также подтверждены теоретические расчеты углов наклона гирлянд изоляторов подвески.

5. Результаты работы: легли в основу рабочего проекта " Узлы и конструкции ПРАКС " на участке Тоннельная-Новороссийск Северо-Кавказской ж.д.; типового проекта по ПРАКС, разрабатываемого Трансэлектропроектом совместно с РГОТУ Псом; докладывались на техническом совещании по применению ПРАКС на Китайских железных дорогах с участием китайской делегации а августе и декабре 1994г., сентябре 1995г. в Москве и в апреле 1995г. в Пекине; были отражены в " Правилах устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Демченко А.Т., Вязовой М.В. Применение пространственно-ромбовидной подвески в противолавинных галереях на БАМе. В кн." Проблемы повышения надежности и безопасности технических средств ж.д. транспорта." М. ВЗИИТ, 1988,0.35-36.

2. Демченко А.Т., Вязовой М.В. Контактная сеть. A.C. N 1646922, 1991г.

3. Демченко А.Т., Вязовой М.В. Особенности конструкции пространствен-

но-ромбовидной подвески в тоннелях. В кн. " Использование вычислительной техники при проектировании и эксплуатации электрических железных дорог." М„ ВЗИИТ, 1989, с. 16-24.

А. Демченко А.Т., Вязовой М.В., Кисляков A.B. Пространственно-ромбовидная подвеска на кривых участках пути. В кн. * Повышение надежности устройств системы электроснабжения электрических железных дорог." М., ВЗИИТ, 1990г., с. 14-19.

5. Демченко А.Т., Вязовой М.В., Кисляков A.B. Особенности конструкций контактной сети в тоннелях. В кн." Повышение надежности устройств системы электроснабжения электрических железных дорог." М., ВЗИИТ, 1990г., с. 19-23.

6. Демченко А.Т., Вязовой М.В. Теоретические и экспериментальные исследования жесткостных характеристик пространственных подвесок. В кн.

" Математические методы и задачи функционирования систем железнодорожного транспорта." М., РГОТУПС, 1995г., с. 5-8.

7. Демченко А.Т., Вязовой М.В., Рабкин Б.М. Модель для исследования динамических характеристик контактной сети. В кн." Математические методы и задачи функционирования систем железнодорожного транспорта." М., РГОТУПС, 1995г., с. 15-19. .

8. Демченко А.Т., Вязовой М.В., Демченко Т.А. Применение пространственно-ромбовидной автокомпенсированной контактной подвески на ЮКД. В кн.

" Современные научные аспекты функционирования транспортного комплекса и развитие его кадрового потенциала." М., РГОТУПС, 1995г., с. 44-45. /]

ВЯЗОВОЙ Михаил Валентинович Lrl/7^

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННО-РОМБОВИДНОЙ АВТОКОМПЕНСИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ СЕТИ НА КРИВЫХ УЧАСТКАХ ПУТИ 05.22.09 - Электрификация железнодорожного транспорта Подписано к печати 10.10.96 г.

Формат бумаги 60x90 1/16 Объем 1,25 п.л.

Заказ 663 Тираж 100 экз.

Типография РГОТУПС. Часовая ул., 22/2