Визначення економічного перетину проводів контактної мережі, вибір типу підвіски і перетин живильних і відсмоктуючих ліній

Розрахунок найвигіднішого (економічного) перетину проводів контактної мережі можна вести різними способами. Спосіб порівняння конкретних варіантів підвісок за величиною приведених річних витрат з метою вибору найвигіднішого (при який приведені річні витрати, зв'язані з перетином контактної мережі, виявляться найменшими) є: громіздким.

Найбільшою простотою і достатньою точністю володіє спосіб розрахунку за наближеними аналітичними формулами.

Економічний перетин проводів контактної мережі в мідному еквіваленті може бути визначений за наступною наближеною формулою:

(1)

Використовуючи нижню можливу межу, одержимо формулу для визначення мінімального економічного перетину проводів контактної мережі:

(1)

де S_{ЭМ (мин)} — мінімальний економічний перетин проводів усіх колій фідерної зони в

мм² (в мідному еквіваленті);

0, 35—коефіцієнт, що враховує вплив ряду факторів: вартості 1 квт∙ год

нормативного строку окупності, питомого опору мідних проводів підвіски,

ступеня використання пропускної здатності ділянки, амортизаційних

відрахувань—на розмір приведених річних витрат по контактній мережі;

b₀— питомі витрати енергії за рік у проводах даної фідерної зони, вимірювані

в кВт× ч/год × Ом.

Питомі витрати енергії В₀ визначаються за формулою:

(2)

де А _год— річні витрати енергії в проводах фідерної зони від руху всіх поїздів, кВт× ч;

l — довжина фідерної зони, км;

r _эк—опір проводів контактної мережі фідерної зони, Ом/км (опір «еквівалентного

контактного проводу»).

Річні витрати енергії D A_год — для ділянок без різко вираженої нерівномірності розподілу поїздів за годинами доби і сезонами (магістральні ділянки залізниць) можуть бути визначені за формулою:

(3)

де k _д— коефіцієнт, що враховує додаткові витрати енергії на власні потреби

рухливого складу і на маневри, а в приміському русі також на опалення і

освітлення;

k _д = 1, 02—при магістральному русі;

k _д = 1, 12—при приміському русі;

k₃ = 1, 08—коефіцієнт, що враховує додаткові витрати енергії в зимових умовах

на збільшення опору руху;

D A _сут — добові витрати енергії в проводах фідерної зони від руху всіх поїздів, кВт-ч.

Добові витрати енергії D A_сут у проводах фідерної зони можуть бути визначені за наступними наближеними формулами:

а) при схемі двостороннього живлення при повному рівнобіжному з'єднанні проводів колій двоколійної ділянки

, кВт× ч (4)

б) при схемі двостороннього живлення при вузловому з'єднанні проводів колій двоколійної ділянки

(5)

Примітки до формул (4, 5)

1. Для розрахунку перетину контактної мережі змінного струму може бути використана тільки формула (4)—це повинно бути враховано при видачі завдання на дипломне проектування.

2. При розрахунку економічного перетину проводів контактної підвіски і при однофазному змінному струмі у формулу (4) підставляється тільки г _эк, а не Z_ТС.

3. При величина повинна прийматися рівною нулю.

У формули (4, 5) входять наступні розрахункові величини:

i — довжина фідерної зони в км;

г_эк—опір 1 км проводів контактної мережі фідерної зони Ом/км (опір «еквівалентного

контактного проводу»).

Як видно з формул (4, 5), добуток г_эк∙ i входить у їхній чисельник; у формулі ж В₀ (2)—цей же добуток знаходиться в знаменнику. Таким чином, при підстановці DА_год в формулу В₀ (2) можливе скорочення на r_эк× i Тому раціональніше протягом усього розрахунку перетину проводів контактної підвіски залишати добуток r_эк× i в буквеному вираженні.

U— середня розрахункова напруга в контактній мережі:

при постійному струмі приймається рівним 3000 В;

при змінному струмі—22500 В;

При змінному струмі розрахункова напруга в контактній мережі заміняється розрахунковим значенням випрямленої напруги, приведеної до сторони вищої напруги трансформатора електровоза.

S t— сумарний час заняття фідерної зони всім розрахунковим числом поїздів за

розрахунковий період (за 24 години) з обліком графікових стоянок усередині

фідерної зони

(6)

де N_пас, N_гр - задане число пар поїздів у добу: пасажирських і вантажних;

v _пас, v _гр—задані середні дільничні швидкості поїздів: пасажирських і вантажних;

S t_T — сумарний час споживання енергії всім розрахунковим числом поїздів за

розрахунковий період (за 24 години) при проході фідерної зони

(7)

де заданий коефіцієнт, відношення часу ходу поїзда по ділянці живлення до

часу його ходу під струмом по цій ділянці;

A_сут—добова витрата енергії на рух усіх поїздів на фідерній зоні в кВт× ч.

Варто мати на увазі, що при розрахунку DA_сут для ділянок змінного струму, у формулу (4) замість величини A²_сут необхідно підставляти (к_d × А_сут)².

де k_d— умовний коефіцієнт, що представляє відношення діючого значення змінного

струму до випрямленого, приймається рівним 0, 97.

Добова витрата енергії A_суг може бути визначена за формулою:

(8)

де l — довжина фідерної зони км;

Р_пас, Р_гр—задана вага локомотива, пасажирського і вантажного, т;

Q _пас, Q _гр— задана вага поїзда, пасажирського і вантажного, т;

N_пас, N _гp— задане число пар поїздів у добу, пасажирських і вантажних;

а_пас, а _{гр. -} питома витрата енергії на тягу для пасажирського і вантажного поїздів,

Вт× ч/т км брутто.

Питома витрата енергії на тягу може бути визначена за формулами:

а) для системи постійного струму:

(9)

б) для системи змінного струму:

(10)

У цих формулах:

4 і 3, 8—коефіцієнти, що враховують середні витрати електроенергії в контактній мережі, на тягових підстанціях і витрати на власні потреби електровоза; вони визначені дослідним шляхом;

i _э—величина еквівалентного підйому, що у залежності від величини керівного підйому може бути визначена для наближених розрахунків згідно таблиці 9;

w_ср—середній питомий опір руху поїзда в кГ/т при середній ділянковій швидкості;

величину w_ср у залежності від типу поїзда і його технічної швидкості можна прийняти згідно таблиці 10.

Таблиця 6

У тому випадку, коли величина заданого керівного підйому відрізняється від приведених у таблиці 9 і є проміжною, значення i_э визначається інтерполяцією.

Таблиця 7