Введение к работе
-3-.
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 подтверждает 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
-4-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 ис
кусственных 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 ценность,. 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 КЖД 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 лз страниц текста, в том числе 14 таблиц, и 45 рисунков.