Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 9 doc

MCA&T§K
•
137

Chương VI
CẤU TRÚC VÀ TÍNH TOÁN
HỆ THỐNG MẠNG DÂY TIẾP XÚC
6.1. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG MANG DÂY TIẾP XÚC.
6.1.1. KHÁI QUÁT
Mạng dây tiếp xúc dùng ñể cấp ñiện từ trạm ñiện kéo ñến giàn lấy ñiện của
phương tiện giao thông(cần lấy ñiện).
Có 2 loại mạng dây tiếp xúc: mạng dây treo trên không và mạng tiếp xúc trên ray
thứ 3 ñặt cạnh 2 ray chính.Loại mạng dây treo dùng trong thành phố(tàu ñiện,
trôleybus), hầm mỏ, vận tải công nghiệp (xí nghiệp, bến cảng ) và trên ñường sắt.Loại
dùng ray thứ 3: dùng cho Metro và Mono ray ñể giảm chi phí xây dựng mà vẫn bảo ñảm
an toàn
6.1.2. LOẠI MẠNG DÂY TREO TRÊN KHÔNG
Chia làm 3 kiểu phụ thuộc vào cách treo trên không: kiểu ñơn giản, kiểu xích,
kiểu phức hợp.
a) Kiểu ñơn giản có 2 kiểu
* Kiểu ñơn giản treo cứng:

Hình 6–1. Loại treo trên không ñơn giản cứng.
1. dây tiếp xúc
2. Sứ cách ñiện
f– ñộ võng
l– Khoảng cách giữa 2 cột
ðể giảm va ñập giữa cần lấy ñiện và ñiểm treo dây người ta dùng 2 dây treo gọi là
dây ñàn hồi hay treo mềm.
* Kiểu ñơn giản treo mềm (có ñàn hồi)

138
•

MCA&
TðK

Hình 6–2. Loại treo mềm ñơn giản.
ðể giảm bớt ñộ võng, bảo ñảm tiếp xúc với giàn lấy ñiện tốt hơn và ñể tăng
khoảng cách giữa 2 cột l, người dùng kiểu xích có 2 cách treo.
a) Kiểu xích có 2 loại:

Hình 6–3. Loại treo kiểu xích cứng


Hình 6–4. Loại treo kiểu xích mềm với kiểu xích treo trên 1 dây


Hình 6–5. Loại treo kiểu xích treo mềm trên 2 dây

MCA&T§K
•
139

Yêu cầu: Tiếp xúc tốt, tránh va ñập


Hình 6–6. Loại treo kiểu phức hợp
Phạm vi ứng dụng: Kiểu ñơn giản dùng trong giao thông hầm mỏ, thành phố, tốc
ñộ tối ña 30 ÷ 40km/h

Kiểu xích cứng: Dùng cho ñường sắt với v<70km/h
Kiểu xích mềm 1 dây treo dùng cho ñường sắt với v<120km/h
Kiểu xích mềm 2 dây treo dùng cho ñường sắt với v<160km/h
Kiểu phức hợp dùng cho ñường sắt với v>160km/h
– Theo cách neo dây chia làm 3 kiểu: không bù, bù 1 phần và bù toàn bộ

Hình 6–7. Loại treo trên không khong bù,bù một phần và không bù.ñơn giản.
Loại không bù a, loại bù 1 phần b (chỉ bù cho dây tiếp xúc), bù toàn bộ c.
Trong ñó: 1– dây tx
2– sứ cách ñiện
3– dây treo
4– tải trọng bù.
Loại không bù neo dây trực tiếp vào cột qua sứ cách ñiện, ñộ võng sẽ thay ñổi
theo thời tiết, vào mùa hè nhiệt ñộ cao làm dây giãn nở nhiều. ðể khắc phục người ta

140
•

MCA&
TðK
dùng trọng lượng bù là các khối bê tông hình trụ vào ñể căng thêm dây→ñộ võng nhỏ
ñi, mùa ñông thì bỏ bớt.
ðể ñảm bảo cho thanh tiếp xúc có dạng như ñòn gánh trên giàn tiếp xúc ñược mài
mòn ñều người ta căng dây tiếp xúc hình ziczắc trên mặt phẳng ngang

Hình 6–8. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc.
Theo cách căng dây trên mặt phẳng mạng tiếp xúc chia làm 3 loại: Treo thẳng
ñứng, căng nghiêng 1 phần và căng nghiêng toàn phần.
Căng thẳng ñứng: Dây ñỡ và dây tiếp xúc cùng trên một mặt phẳng (Hình 6–8)

Hình 6–9. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc thẳng ñứng.
Căng nghiêng 1 phần: Dây ñỡ treo thẳng ở trên tim ñường, dây tiếp xúc ñi
ziczắc

Hình 6–10. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc căng nghiêng một phần.

MCA&T§K
•
141

Căng nghiêng toàn phần (Hình 6–9)

Hình 6–11. Loại dây tiếp xúc ñược treo ziczắc căng nghiêng toàn phần.
Cả dây ñỡ và dây tiếp xúc ñều căng theo hình ziczắc nhưng ở các cột ñiện dây ñỡ
và dây tiếp xúc nằm ở 2 phía khác nhau của tim ñường. Cách treo này chống lại tác
ñộng của gió tốt hơn.
Cách treo 1: ðơn giản, nhưng chống lại tác dụng của gió kém
Cách treo 3: Chống lại tác dụng của gió tốt. Dây tiếp xúc ñỡ bị cong do gió thổi.
Dọc theo ñường ray cách khoảng 65÷80km người ta ñặt 1 cột bê tông hay thép,
tay ñỡ(cong son) ñược bắt vào cột ñể treo dây ñỡ. Dây tiếp xúc có tiết diện ñặc ñược
ñịnh vị bằng các thanh ñịnh vị làm bằng thép ống gắn với cột ñiện qua sứ cách ñiện
6.1.2. MẠNG TIẾP XÚC TRÊN RAY
Tim duong
1
2
3
4
5

Hình 6–12a. Tiếp xúc trên ray.

1.
Thanh lấy ñiện 2.Ray cấp ñiện 3.Sứ cách ñiện 4.Tay ñỡ.
5.Tà vẹt


142
•

MCA&
TðK

Hình 12b. Một số dạng lắp ñặt thanh ray thứ 3 của ñường sắt các nước tiên tiến

6.2. TỔNG QUAN CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG MẠNG
DÂY TIẾP XÚC
6.2.1. DÂY DẪN ðIỆN TIẾP XÚC


Hình 6–13. Mặt cắt của dây dẫn tiếp xúc.
Vật liệu: ñồng, ñồng thau, thép, lưỡng kim nhôm–ñồng
Hình dạng tiết diện: Hình mang cá và mang cá dẹt. Loại hình mang cá dẹt có
chiều cao H nhỏ hơn và chiều rộng A lớn hơn.

MCA&T§K
•
143

Diện tích tiết ñiện: 65, 80, 100 mm
2
: dùng cho giao thông thành phố, mỏ, xí

nghiệp 120, 150 dùng cho ñường sắt
6.2.2. DÂY CÁP ðỠ, DÂY CÁP MANG
Cấu tạo: Kim loại nhiều sợi
Vật liệu: ðồng, nhôm, thép, lưỡng kim (thép và nhôm)

Hình 6–14. Mặt cắt của dây cáp ñỡ,cáp mang.
6.2.3. DÂY CÁP TĂNG CƯỜNG.
Dây tăng cường là dây cấp ñiện từ trạm ñiện kéo ra mạng tiếp xúc và dây thu hồi
từ ray về trạm sử dụng dây nhôm hay dây thép – nhôm nhiều sợi giống dây cáp ñỡ,dây
cáp mang.
6.2.4. SỨ CÁCH ðIỆN
Có 3 loại phổ biến: Sứ căng dây, sứ treo dây, sứ thanh
su
day noi

Sứ căng dây Sứ treo


Sứ thanh (Sứ thanh chủ yếu ñể ñịnh vị)

Hình 6–15. Kết cấu các loại sứ.

144
•

MCA&
TðK
6.2.5. KẾT CẤU NỐI VỚI CỘT VÀ CÁC PHỤ KIỆN CỦA HỆ THỐNG TREO
DÂY TIẾP XÚC

Hình 6–16. Kết cấu nối với cột và các phụ kiện của hệ thống treo dây tiếp xúc.
1. Dây tiếp xúc 2. Dây ñỡ 3. Dây treo
4. Thanh lấy ñiện 5. Giàn lấy ñiện 6. ðầu máy ñiện
7. Công sơn treo dây 8. Tay ñịnh vị trên dây tiếp xúc
9. Sứ bát
10. Sứ thanh 11. Dây tăng cường.

6.3. PHÂN TÍCH HỆ THỐNG DÂY TIẾP XÚC
6.3.1. PHÂN TÍCH HỆ TREO DÂY
Trong hệ dây treo ñơn giản người ta thực hiện việc kẹp trực tiếp dây tiếp xúc trên
những kết cấu ñỡ. Tại những ñiểm treo,ñộ cong võng của ñường dây ñổi chiều, kết quả
là khi cần tiễp ñiện ñi qua dưới ñiểm treo sẽ làm thay ñổi ñáng kể khoảng cách tiếp xúc
của cần tiếp ñiện với dây dẫn ñiện,ñôi khi dẫn ñến làm gián ñoạn việc cấp ñiện cho
ñoàn tàu. Tại mỗi ñiểm kẹp cần tiếp xúc của ñoàn tàu ñang chạy ở tốc ñộ cao có thể rời
khỏi ñường dây tiếp xúc hoặc ñà trượt quá lớn của cần tiếp ñiện còn tiếp tục va ñập vào
dây tiếp xúc gây các tổn hại cơ học khác.
Liên quan hệ với việc nêu trên,nên hệ dây treo ñơn giản ñược sử dụng hạn chế. ðể
cải thiện tính chất của hệ dây treo ñơn giản,người ta có thể giảm khoảng cách giữa các
ñiểm treo và nâng cao ñộ căng của dây tiếp xúc
Khi thay ñổi các ñiều kiện thiên nhiên như nhiệt ñộ môi trường, gió bão ñộ căng
dây tiếp xúc thay ñổi, ñiều kiện làm việc bình thường của hệ dây treo bị phá hỏng. ðể
giữ ñộ căng cao trong tất cả các chế ñộ làm việc,người ta thực hiện việc ñiều chỉnh ñộ
căng và bù lại sự thay ñổi chiều dài của ñường dây mà ñường dây chịu nhiệt ñộ môi

MCA&T§K
•
145

trường không ổn ñịnh. Người ta phân biệt thành hệ dây treo ñơn giản không bù, với ñiều
chỉnh theo mùa và hệ dây treo có bù. Trong hệ ñây treo không bù,khi tăng nhiệt ñộ thì

dây dẫn bị kéo dài ra và ñộ căng của nó giảm, ñộ trùng của dây treo tăng lên, cần tiếp
ñiện sẽ tiếp xúc kém ngay cả khi tốc ñộ chạy thấp.
ðiều chỉnh ñộ căng của dây tiếp xúc theo mùa ñược thực hiện bởi ròng rọc và thời
gian là mùa xuân và mùa thu. Song dao ñộng nhiệt ñộ theo thời gian không lớn nên hiệu
quả việc ñiều chỉnh theo mùa tỏ ra không hiệu quả. Ngoài ra chính quá trình ñiều chỉnh
trong ñiều kiện ñang khai thác cũng không thuận tiện.
Những chỉ tiêu tốt nhất có ñược ở những hệ treo dây tiếp xúc với việc giữ ñộ
căng của dây dẫn một cách cố ñịnh bởi ñối trọng qua ròng rọc treo ở cuối ñường dây.










Hình 6.17. Treo dây trên giá ñỡ với xà ngắn mềm
1. Thành giằng 2. Xà ngang mềm 3. Dây tiếp xúc
Có thể cải thiện tác dụng tương hỗ giữa hệ treo dây ñơn giản với cần tiếp ñiện
bằng cách sử dụng không kẹp cứng các dây vào trục ñỡ mà sử dụng các cấu trúc nhíp
ñàn hồi 2 (Hình6.17), hoặc các cáp căng bảo ñảm khả năng chuyển dịch dây tiếp xúc.

Hình 6.18. Hệ treo quả lắc bằng các dây treo nghiêng

146
•

MCA&

TðK
1. Dây treo nghiêng 2. Dầm ngang mềm
3. Dây tiếp xúc 4. Trụ ñỡ
Theo chiều thẳng ñứng khi bị ép lại do cần tiếp ñiện ñi qua. Phụ thuộc vào ñại
lượng chuyển dịch này,người ta phân loại hệ treo dây tiếp xúc thành loại mắc cứng và
mắc ñàn hồi. Quan hệ chuyển dịch thẳng ñứng của dây dấn ñến lực ép vào cần tiếp ñiện
gọi là ñộ ñàn hồi của hệ treo dây tiếp xúc.
6.3.2. HỆ TREO DÂY ðƠN GIẢN
ðó là hệ thống kẹp trực tiếp dây tiếp xúc vào cấu trúc ñỡ tương ñối mềm,nó bảo
ñảm ép dây bởi cần tiếp ñiện tại ñiểm treo dây tiếp xúc. Hệ treo ñơn giản ñàn hồi là hệ
thống treo dây tiếp xúc vào các cấu trúc ñỡ với các nhánh ñàn hồi trung gian,nó bảo
ñảm chuyển dịch từ những vị trí tĩnh khi ép cần tiếp ñiện vào dây tiếp xúc. Trường hợp
này thường sử dụng khi xe ñiện tốc ñộ cao ñi qua các ñường hầm.
61.3.HỆ TREO DÂY PHỨC HỢP.
Dạng khác của hệ dây treo ñơn giản là hệ dây treo quả lắc ñồng hồ (Hình6.18),
trên những dây nghiêng với kết cấu ziczắc, các dây tiếp xúc 3 ñược sử dụng trong
những ñường xe ñiện bánh hơi. Những dây treo 1 ñược ñặt nghiêng theo chiều thẳng
ñứng ñể treo các dây tiếp xúc 3.Khi ñó có sự cân bằng lực tác dụng của lực do khối
lượng dây tiếp xúc và lực kéo nằm ngang của dây treo vào các ñỉnh của ñường ziczắc. ở
cuối mỗi nhịp các dây có ñộ nghiêng trong các chiều ngược nhau như vị trí quả lắc
ñồng hồ. Khi giảm nhiệt ñộ dây co ngắn lại dẫn ñến làm giảm ziczắc, tăng ñộ nghiêng
của các dây treo và bù lại sự thay ñổi chiều dài của dây.
Những thông số tốt nhất ñạt ñược với hệ thống treo xích (Hình6.19). Trong trường
hợp này,các cột ñược nối bởi các cáp mang 1 nhờ các kẹp cơ khí,nối ñến những cáp
mang 1 là các dây căng 3 và dây tiếp xúc 2. Khoảng cách giữa các ñiểm kẹp dây mang
trong hệ treo xích hoặc giữa các ñiểm kẹp dây tiếp xúc trong hệ treo dây ñơn giản gọi là
nhịp treo tiếp xúc. Nhịp của hệ treo ñơn giản không vượt quá 40 45m. Chiều dài giới
hạn của 1 nhịp ở hệ treo ñơn giản phụ thuộc vào cường ñộ gió và các thông số ziczắc
khi ñặt dây tiếp xúc trên mặt phẳng và thường không quá 65 70m
Hình 6.19. Hệ treo xích dây tiếp xúc

a. với các dây treo giữa các ñiểm kẹp ñặt
b. với dây treo lò xo dạng ñelta
c. với dây treo lò xo dạng hình thang
1. cáp treo, 2. dây tiếp xúc, 3. dây căng, 4. dây lò xo

MCA&T§K
•
147












Hình 6.20. Các sơ ñồ hệ treo dây tiếp xúc ñơn (a), kép (b), phức hợp(c)
1. cáp mang; 2. dây căng; 3. dây tiếp xúc;
4. cáp lò xo; 5. dây bổ trợ; 6– dây bổ trợ thứ 2.
Có nhiều phương án cho hệ treo mắt xích. Có thể phân loại chúng theo cách thức
căng dây, cách thức treo dây tiếp xúc với dây mang và theo mặt bằng các dây ứng với
trục ñường thẳng trên mặt phẳng.
Theo phương pháp căng dây, hệ treo mắt xích có thể là không bù (không có bù ñộ
căng), nửa bù (chỉ có thay ñổi ñộ căng dây tiếp xúc ñược bù) và bù toàn phần (bù ñộ
căng dây tiếp xúc và dây mang). ðể tăng ñộ tin cậy làm việc của mạng lưới dây tiếp
xúc, tiện lợi khi lắp ñặt và phục hồi sau sự cố thì người ta chia mạng tiếp xúc thành

những ñoạn có neo, tức ở cuối các ñoạn người ta kẹp các ñường dây không cho chuyển
ñộng hoặc nhờ thiết bị bù ñối trọng. Trong vận tải ñường sắt những ñoạn neo có thể
gồm 20 hoặc nhiều hơn số nhịp, nhưng không quá 1600m khi bù ñối trọng cả 2 phía.
Trong giao thông thành phố việc sử dụng thiết bị bù rất bị hạn chế. Một trong
cách giải quyết là ñặt các ñối trọng của thiết bị bù bên trong các trụ ñỡ của mạng dây
tiếp xúc.
Theo phương pháp treo dây tiếp xúc lên cáp mang người ta phân thành hệ treo
mắt xích ñơn (Hình6.20a), hệ treo mắt xích kép (Hình6.20b) và hệ treo phối hợp.
Hệ treo mắt xích ñơn ñược sử dụng rộng rãi trên nhiều nước. Nó ñơn giản và
trong trường hợp sử dụng thiết bị san bằng ñộ ñàn hồi của nó theo chiều dài nhịp,khi ñó
bảo ñảm ñộ tin cậy tiếp ñiện trong trường hợp tốc ñộ ñến 160km/giờ và cao hơn.
Hệ treo kép thường ñược sử dụng trong các tuyến ñường chính hệ dòng ñiện
không ñổi,nhưng khi mà theo ñiều kiện phụ tải dòng ñiện yêu cầu,ngoài dây tiếp xúc và
cáp mang,người ta còn sử dụng các dây tăng cường. Hệ treo kép có khả năng kéo căng
dây lớn, ñộ võng của dây nhỏ và ñộ ñàn hồi ñồng ñều. Hệ treo kép và phức hợp sử dụng
khi ñòi hỏi tốc ñộ chạy tàu cao hơn 160 km/giờ.
Phụ thuộc vào phương pháp kẹp dây tiếp xúc trên cáp mang gần trụ (cột),người ta
phân loại hệ treo dây với dây căng hỗn hợp (Hình6.19a) và các dây trão lò xo
(Hình6.19b,c). Cáp lò xo ñảm bảo tính chất ñàn hồi ñều của hệ treo trong một nhịp.

148
•

MCA&
TðK
Kẹp dây tiếp xúc trên những cáp mang có thể thực hiện với số lượng nhỏ các dây
treo (hai, ba dây trong một nhịp), hoặc cũng có thể với số lượng nhiều hơn.
Loại thứ nhất dùng cho lưới tiếp xúc cho xe ñiện bánh sắt và xe ñiện bánh hơi,
loại thứ hai cho tuyến vận tải ñiện ñường dài.
Theo vị trí treo mắt xích trên mặt bằng người ta phân thành hệ treo dây thẳng

ñứng, hệ treo nửa lưỡi liềm và lưỡi liềm.
Tại hệ treo thẳng ñứng cáp mang, dây tiếp xúc và các dây nâng(dây treo) ñặt trên
cùng một mặt phẳng thẳng ñứng. Cáp mang ñi theo hình ziczắc như là dây tiếp xúc.
Dầm chìa ñể kẹp hệ treo tiếp xúc cần phải có chiều dài khác nhau.
Trong hệ treo nửa lưỡi liềm (Hình6.21.a,b) cáp mang ñặt theo trục ñường sắt, còn
các dây tiếp xúc ñặt ziczắc.
Trong hệ treo lưỡi liềm (Hình6.21c,d,e) ziczắc của cáp mang và dây tiếp xúc ñược
thực hiện với ziczắc ngược nhau.
Người ta chia lưới tiếp xúc thành những ñoạn có neo ñộc lập về mặt cơ khí. Trên
chiều dài những ñoạn như thế người ta ñặt các thiết bị bù trọng lượng ở 2 dầu cuối (bù 2
phía). Nếu thiết bị bù chỉ ñặt từ 1 ñầu của ñoạn có neo (bù 1 phía), thì chiều dài của nó
lấy bằng 750 800m. ðể bảo ñảm dễ dàng di chuyển cần tiếp ñiện từ khu ñoạn có neo
sang khu khu ñoạn khác,người ta thực hiện việc liên kết các khu có neo. Sự liên kết này
có thể thực hiện trong một, hai, ba và bốn nhịp. Phổ biến người ta dùng liên kết 3 nhịp
mềm các khu ñoạn có neo (Hình6.22). Trong ñó ở những cột neo tăng cường 1 và 4
ngoài trọng lượng mà dây dẫn phải chịu,còn có lực căng từ thiết bị bù tải trọng,và
người ta lại ñịnh vị dây dẫn và cáp ở những nhịp trung gian tiếp giáp nhờ các trụ chuyển
tiếp 2,3.
Chuyển dịch cần tiếp ñiện từ 1 dây tiếp xúc này sang dây tiếp xúc khác diễn ra
thường ở nhịp giữa. Trên hình chiếu bề mặt nằm ngang (Hình6.22) chỉ rõ sự sắp ñặt của
dây tiếp xúc 7, những ñoạn làm việc là ñường nét ñậm. Tại ñiểm giữa của ñoạn giữa là
chỗ tiếp xúc với cần tiếp ñiện của cả 2 dây tiếp xúc.
6.4. PHỤ TẢI TÍNH TOÁN ðẾN DÂY DẪN VÀ CÁP CỦA HỆ TREO TIẾP XÚC
Tính toán cơ học của hệ treo tiếp xúc.
6.4.1. KHÁI QUÁT VỀ TÍNH TOÁN HỆ TREO DÂY.
Khi tính toán cơ khí hệ treo tiếp xúc người ta tính ñến các phụ tải gồm trọng lực
của dây dẫn, cáp và cốt lõi, các phụ tải gió bão. Trong ñiều kiện dao ñộng nhiệt ñộ
không khí,chiều dài của ñường dây và cáp treo thay ñổi dẫn ñến thay ñổi ñộ căng và ñộ
võng của dây.
Phụ tải g

n
, kN/m, là tỷ trọng lượng riêng của dây hoặc là cáp treo, tính cho 1 ñơn
vị chiều dài của nó, ñược xác ñịnh theo công thức.
g
n
= 9,81.10
–9
pS
Trong ñó: p – tỷ trọng vật liệu, kg/m
2
S– Diện tích mặt cắt ngang, mm
2

ðối với hệ treo với số lượng lớn các dây treo,p có thể lấy bằng 10
–3
kN/m
2
với 1
dây tiếp xúc, và 2.10
–3
kN/m với 2 dây tiếp xúc.

MCA&T§K
•
149

Phụ tải gió p
B
, kN/m, tính cho dây dẫn với ñường kính d,mm, ñược xác ñịnh theo
biểu thức

P
B
= 0,615.10
–6
v
2
C
x
d
Trong ñó: d – ñường kính của dây hoặc cáp, mm
v – Tốc ñộ của gió m/giây
C
x
– hệ số khí ñộng học
Phụ tải gió P
B.G
, kN/m, cho dây dẫn phủ lớp băng chiều dày b, mm, ñược xác ñịnh
theo quan hệ
P
B.G
= 0,615.10
–6
v
2
G
C
x
(d+2b)
Trong ñó: v
G

– tốc ñộ gió khi băng giá, m/giây
ðối với 1 công trình bất kỳ phụ tải gió P
B
, kN, tính trên 1 bề mặt nằm ngay thẳng
góc với chiều của gió sẽ ñược xác ñịnh:
P
B
= 0,615.10
–3
v
2
C
x
S
m
;
Trong ñó: S
m
– Diện tích mặt phẳng, m
2

Khi xác ñịnh phụ tải gió người ta giả ñịnh rằng gió tác dụng với tốc ñộ không ñổi
theo chiều nằm ngang.Phụ tải theo chiều thẳng ñứng gồm trọng lượng của dây (g
n
) và
tuyết ñóng băng (g
G
) cùng với phụ tải gió (P
B.G
) hợp thành phụ tải tổng g, tác dụng

trong 1 mặt phẳng nghiêng nào ñó:
g =
22
)(
BGGn
Pgg
++

Tốc ñộ gió ñược lấy phụ thuộc vào vị trí vùng mà ñường sắt ñi qua. Trên cơ sở
kinh nghiệm nhiều năm khai thác ñường sắt ñiện ñể tính toán lưới ñiện tiếp xúc người ta
lấy 4 chế ñộ:
1. Chế ñộ nhiệt ñộ không khí tối thiểu t
min
và không có gió, băng tuyết
2. Chế ñộ băng tuyết khi nhiệt ñộ t
G
= –5
0
C, tốc ñộ gió v
G
khi phụ tải tác dụng từ
băng tuyết g
G.
3. Chế ñộ gió cực ñại với nhiệt ñộ +5
0
C, tốc ñộ gió v
max.
4. Chế ñộ nhiệt ñộ cực ñại t
max
khi không có gió.

150
•

MCA&
TðK

Hình 6
–
21. Vị trí các dây của hệ treo nửa lưỡi liềm (a,b) và lưỡi liềm(c,d,e)
1. Dây tiếp xúc; 2. Cáp mang; 3. Trụ ñỡ;
4. Dây căng; 5. Trục ñường; 6. Thanh ñịnh vị;
l– chiều dài của nhịp; A,C– trụ (cột)












Hình 6
–
22. Sơ ñồ liên kết 3 nhịp 1 ñoạn có neo vật bù
a,b. Các hình chiếu theo chiều thẳng ñứng và từ trên xuống
1,4. trụ neo; 5. dầm chìa ; 7. dây tiếp xúc

2,3. trục cắt ngang; 6. thanh nối dọc; l
n
. chiều dài nhịp chuyển tiếp.

MCA&T§K
•
151

Các chế ñộ nhiệt ñộ tối thiểu và băng tuyết ñược sử dụng ñể kiểm tra dây dẫn cho
ñộ bền vững,vì ở các chế ñộ này cần ñộ căng lớn nhất. Nhờ các tiêu chuẩn ñặc biệt
(nhịp tới hạn, phụ tải tới hạn) có thể sơ bộ chọn chế ñộ nào sẽ cho ñộ bền chắc của dây
dẫn và dây treo.
Các nghiên cứu ñã xác ñịnh rằng ở chế ñộ gió cực ñại,ñộ căng của dây dẫn thường
nhỏ hơn ở chế ñộ băng tuyết. Vì thế chế ñộ gió cực ñại ñược sử dụng ñể tính toán hệ
treo cho ñộ bền trước gió bão và xác ñịnh chiều dài nhất của một nhịp.
6.4. 2. PHƯƠNG TRÌNH ðỘ VÕNG CỦA DÂY DẪN
Dây ñồng nhất mềm tuyệt ñối kẹp chặt trên 2 ñiểm tạo ñộ võng trong không gian
có tên là dây xích. Khi tính hệ treo tiếp xúc sử dụng biểu thức ñơn giản ñối với phương
trình uốn võng ở dạng:
Y= qx
2
/(2H) (6.1)
Trong ñó: y – giá trị uốn võng dây ở ñiểm với toạ ñộ x, m;
q – phụ tải tác dụng lên dây, kN/m;
H – ñộ căng của dây, kN.
Sơ ñồ trên hình (6.23 a) giải thích phương trình (6.1), trên hình vẽ chỉ dây treo tự
do với các ñầu dây ñược kẹp chặt tại các ñiểm A và B ñặt trên cùng 1 mặt phẳng. ðộ
võng của dây tức ñộ trùng lớn nhất của dây tương ứng tại ñiểm giữa của nhịp. Trị số ñộ
võng f,m, ñược xác ñịnh khi x = l/2:
f = ql

2
/(8H)
Trong ñó: l – chiều dài của nhịp, m
Trị số f nhận ñược quan sát trên mặt phẳng, góc nghiêng β (hình 6.23b) phụ thuộc
vào quan hệ của lực thẳng ñứng g
0
và lực nằm ngang (gió) p tạo thành tải tổng hợp g.
Thành phần thẳng ñứng của ñộ võng:
f
g
= f.g
n
/g


Hình 6
–
23. Sơ ñồ xác ñịnh ñộ võng f của dây (a),
trạng thái thẳng ñứng của nó cà di chuyển của dây (b)
A,B– Các ñiểm kẹp ñặt dây; l– chiều dài của nhịp;
b– sự chuyển ngang của dây; f– ñộ võng trong mặt phẳng nghiêng;
g
0
– phụ tải thẳng ñứng; p– phụ tải ngang(gió);
q– phụ tải tổng hợp; f
g
– thành phần thẳng ñứng của ñộ võng;

152
•

MCA&
TðK
D– ñiểm trung gian với toạ ñộ x và y; β– góc nghiêng của dây.
ðối với trường hợp các ñiểm treo của dây trên cùng 1 mức, bằng cách tính phần
phương trình ñường dây xích có thể nhận ñược biểu thức xác ñịnh ñoạn dài của dây L
trong nhịp, m:
L = 2(H/q)Sh(ql/(2H)) (6.2)
ðể tính toán thường sử dụng công thức ñơn giản bằng tổng của hai thành phần bậc
nhất có thể phân thành chuỗi Macloren:
L = l +q
2
l
3
/(24H
2
) (6.3)
Tính tới công thức (6.2) có thể dẫn phương trình (6.3) về dạng
L = l + (8f
2
/(3l))
Dây dẫn thay ñổi chiều dài của nó phụ thuộc vào nhiệt ñộ hoặc phụ tải, ñộ căng,
ñộ võng của nó cũng thay ñổi. ðối với nhiệm vụ trong thực tế cần phải thành lập sự phụ
thuộc giữa phụ tải của dây, nhiệt ñộ và ñộ căng của dây trong hai chế ñộ khác nhau. Sự
phụ thuộc như thế ñược thể hiện bởi phương trình trạng thái của dây: Ta khảo sát dây
dẫn ñược kẹp chặt trên các ñiểm treo trên cùng một mức trong một nhịp chiều dài l,
thêm vào ñó t
l
, q
l

, H
l
, L
l
– tương ứng là nhiệt ñộ(K), phụ tải (kN/m), lực căng(kN), và
chiều dài của dây(m) trong một nhịp ở một chế ñộ, lúc ñó t
x
, q
x
, H
x
, L
x
– cũng là các ñại
lượng ñó ở chế ñộ khác; α – hệ số nhiệt ñộ tăng chiều dài (K
–1
).
Nếu coi ñộ căng của dây là không ñổi, thì chiều dài của nó khi thay ñổi chế ñộ
tính tới thay ñổi nhiệt ñộ, ñược xác ñịnh:
L
x
= L
x0
[1+(H
x
–H
l
)/(ES)]
Trong ñó: E – Mô ñun ñàn hồi của vật liệu chế tạo dây dẫn.
S – Mặt cắt ngang của dây dẫn, mm

2

Vì ñộ biến dạng nhiệt ñộ và ñàn hồi xảy ra ñồng thời nên có thể viết:
L
x
= L
l
[1+α(t
x
–t
l
)][1+(H
x
–H
l
)/(ES)]
Cuối cùng ta có:
L
x
– L
l
= L
1
α(t
x
–t
1
)+L
1
(H

x
–H
l
)/(ES)
Vì chiều dài nhịp l nhỏ khác xa chiều dài dây trong một nhịp L nên có thể tiếp
nhận biểu thức sau:
L
x
– L
l
= lα(t
x
–t
1
)+l(H
x
–H
l
)/(ES) (6.4)
Trên cơ sở biểu thức (6.3) ñối với các chế ñộ khảo sát có thể sử dụng phương
trình sau:
L
x
– L
l
= (l+q
x
2
l
3

/(24H
X
2
)) – (l+q
l
2
l
3
/(24H
l
2
)) (6.5)
Cho cân bằng nhau các vế phải của phương trình (6.4) và (6.5) ta ñược phương
trình trạng thái của dây dưới dạng:
q
x
2
l
2
/(24H
X
2
) – q
l
2
l
2
/(24H
l
2

) =α(t
x
–t
l
) + (H
x
–H
l
)/(ES) (6.6)

MCA&T§K
•
153

Phương trình trạng thái gồm 6 biến số: ðộ căng, phụ tải, nhiệt ñộ ñối với cả 2 chế
ñộ. Nếu biế các ñiều kiện của một chế ñộ (ba biến số), thì, cho hai ñại lượng biến ñổi
của chế ñộ khảo sát (ví dụ, t
x
, và q
x
), ta có thể xác ñịnh biến số thứ 6 – H
x
.
Xem xét trường hợp khi nhịp rất ngắn tức l–> 0. Trong trường hợp này vế trái của
phương trình (6.6) tiến ñến bằng 0 và ảnh hưởng quyết ñịnh ñến ñộ căng là nhiệt ñộ.
Khi nhịp rất ngắn cả dây dẫn trong một nhịp là một dầm ñược kẹp chặt các ñầu như, vậy
sự biến dạng theo nhiệt ñộ ñóng vai trò quan trọng.
Khảo sát trường hợp với nhịp rất dài khi l –>
∞. Sau khi chia vế trái và vế phải
của biểu thức (6.6) cho l

2
,giá trị vế phải của phương trình trở nên không tồn tại. Anh
hưởng chính ñến ñộ căng của dây chính là hợp lực. Mô hình của dây trong một nhịp là
dây dẫn dài mềm kẹp chặt ở hai ñầu và nhiệt ñộ không ảnh hưởng ñến ñộ căng của nó.
Như vậy chuyển từ những nhịp ngắn ñến các nhịp dài có thể gặp trường hợp nhịp
có chiều dài mà ở ñó trị số lớn nhất của ñộ căng dây H
max
sẽ xuất hiện với ñiều kiện thời
tiết như ở chế ñộ nhiệt ñộ tối thiểu. Nhịp với chiều dài như thế gọi là chiều dài nhịp tới
hạn. Sử dụng phương trình trạng thái của dây:
q
r
2
l
2
/(24H
max
2
) – g
n
2
l
2
/(24H
l
2
) = α(t
r
–t
min

) (6.7)
Trong ñó: q
r
– phụ tải hợp thành ở chế ñộ băng tuyết, kN/m;
g
n
– Trọng lượng của dây dẫn (ở chế ñộ t
min
);
t
r
– nhiệt ñộ chế ñộ băng tuyết, t
r
= –5
0
C.
Giải phương trình (6.7) tương ứng ñối với l nhận ñược biểu thức cho nhịp tới
hạn:
l
kp
= H
max
)/()](24[
22
min
nrr
gqtt
−−
α

Nếu nhịp tính ñược lớn hơn nhịp tới hạn l> l
kp
, thì chế ñộ ban ñầu lấy bằng chế ñộ
băng tuyết; khi l< l
kp
chế ñộ xuất phát sẽ là chế ñộ t
min
. ðể lấy làm tiêu chuẩn chọn chế
ñộ tính toán, có thể sử dụng trị số phụ tải tới hạn. Phụ tải tới hạn là phụ tải của chế ñộ
băng tuyết mà ở ñó xuất hiện ñộ căng lớn nhất của dây tức bằng ñộ căng của nó ở chế
ñộ nhiệt ñộ tối thiểu. Giải phương trình (6.7) ứng với q
r
và cân bằng g
r
= g
kp
, nhận ñược
q
kp
=
)/l)](24[
22
min
2
max
nr
gttH
+−
α

Nếu phụ tải tính toán q>q
kp
, thì chế ñộ băng tuyết lấy làm chế ñộ ban ñầu,nếu
q<q
kp
thì chế ñộ ban ñầu sẽ là chế ñộ t
min
.
Xem xét thứ tự giải phương trình trạng thái của dây dẫn. Giả thiết rằng chế ñộ
xuất phát là chế ñộ nhiệt ñộ tối thiểu t
min
, có nghĩa các thông số của chế ñộ n
ày là:
H
tmin
= H
max
= H
cp
; t
l
= t
min
; g
n
. ðối với chế ñộ khảo sát trước hết ta coi ñiều kiện không
có các phụ tải bổ xung, có nghĩa phụ tải q
x
= g
n

. Ta cho các trị số căng dây H
max
nhỏ
nhất, với các bước nào ñó và từ chúng có các trị số nhiệt ñộ từ phương trình 6.6. Tiếp
theo xây dựng ñồ thị phụ thuộc H
x
(t
x
) (Hình 6–24a) và xác ñịnh ñiểm chế ñộ băng giá.
ðể thực hiện ñiều ñó ñặt vào phương trình trạng thái của dây các thông số; ñộ căng của