|
|
|
Forte de rezistenta. Rezistente specifice
Prin forte de rezistenta in tractiunea trenurilor se inteleg acele forte care trebuie sa fie invinse de forta de tractiune dezvoltata de locomotiva pt a se permite deplasarea trenului pe linie.
Fortele de rezistenta se clasifica in fct de caracterul lor :
Fortele care apar ca rezistentala mers in aliniament sau palier se numesc rezistentaprincipale.
RoL-rezistentaprincipala a locomotivei la mers in aliniament si palier
RoV-rezistentaprincipala a vag la mers in aliniament si palier
[R]=Kgf ;tf-in sist ethnic [R]=N:kN in S.I.
RoL=roL*GL=>(Kgf/tf sau N/kN)
Fortele de resist sunt forte dirijate in lungul trenului , practic intr-un plan orizontal.
Greutatea locomotivei este o forta verticala la fel ca tonajul trenului. S-au facut experimente pt fiecare tip de locomotive si vagon , aceste masuratori s-au prelucrat statistic , obtinandu-se formule empirice de calcul a resist specifice roL si roV urmand ca pe baza lor sa se determ resist totale.
RoL=roL*GL RoV=roV*GV
La calc tonajului pe langa rezistentaprincip se tine seama doar de 2 rezistentasuplimentare care nu au caracter de permanenta. Cele 2 rezistentasunt date de declivit si curbe. In aceste conditii la profilul in lung se tine seama de rezistentasuplimentare care apar in tuneluri , la demararea trenului in statie si la temperaturi scazute ce duc la reducerea declivit in vecinatatea statiilor.
S.4.Rezistentasuplimentara datorata declivitatii
i(mm/m)=(∆h/Lo)*1000tgα=∆h/Lo => i=tgα*1000
∆h-diferenta de nivel intre 2 pct situate pe elem de profil (mm)
Lo-proiectia in plan orizontal a dist dintre cele 2 pct.(m)
Dk ∆h se exprima in m si Lo in km =>i(mm/m)= [∆h(m)/1000Lo(km)]*1000
I(mm/m)= ∆h(m)/Lo(km) => declivitatea I este numeric egala cu diferenta de nivel in m dintre cele 2 puncte apartinand aceluiasi element de profil in lung , atunci cand proiectia pe orizontala a dist dintre cele 2 pct este egala cu 1km. Declivitatea I reprezinta raportul exprimat in mm/m (o/oo) intre diferenta de nivel a doua puncte apartinand aceluiasi elem de profil in lung si proiectia pe oriz a dist dintre cele 2 pct.Un elem de profil in lung poate fi situate in palier(i=0 o/oo), in rampa sau in panta. Mersul poate fi in rampa (creste h) sau in panta(scade h).
Ri=GL*i/1000 =>Ri rezulta in aceasi unitate de mas in care se introduce GL.
Ri(Kgf)=GL(tf)*[i(mm/m)/1000]*1000=GL(tf)*i(mm/m)
In calculele de tractiune, pt a se rezolva problema care intervine nu se opereaza cu forte long de felul lui Ri , ci se opereaza cu forte long specifice(resist specifice). ri(kgf/tf)=Ri(kgf)/GL(tf) Ri(kgf)=GL(tf)*i(mm/m) =>ri(kgf/tf)=i(mm/m)
=> rezistentaspecifica suplimentara dat decliv I este egala cu declivitatea i.
Ri(N)=GL(kN)*i(mm/m)
S.5. Determ rezistentasuplim la mersul in curba
Forta de conducere este o reactiune orizontala a sinei care echilibreaza:
-fortele de frecare care se produc intre roti si sina
-forta centrifuga necompensata
-fortele de legatura dintre vehicule
Forta de conducere P apare in pct de contact Aa. In pct de contact (Ae)I dintre suprafetele de rulare apartinand rotilor si suprafetelor de rulare apartinand sinelor apar reactiunile de sprijin si fortele de frecare respective. Se considera un vehicul simplu izolat in pozitie libera avand baza rigida Bo cu n osii si cu roti cu suprafete de rulare cilindrice. Piciorul perpendic din centrul curbei O pe axa long a vehic simplu determina polul Ω. Distanta de la osia din fata la polul Ω este denumita dist polara si se noteaza cu P. toate rotile sunt considerate egal incarcate. Fortele de frecare T sunt perpendic pe razele polare duse dinΩ ; fortele de frecare T au aceasi val in toate rotile. In mod aproximativ se considera ca punctele de contact (Ae)i sunt egal departate de axa long a vehic si se neglijeaza componenta oriz a fortei de frecare dat fortei de conducere P din pct Aa.
α este f mic 2.3 grade. Cand vehic se deplaseaza, P trebuie sa echilibreze fortele de frecare T. echilibrul se realizeaza cand rezultanta R a fortelor de frecare isi face echil cu P. se consid ca P actioneaza in axa primei osii.
-cu q se noteaza razele polare
P=ΣTyP*p=ΣT*qi
Pt rezolvarea problemei se procedeaza astfel:
1-se alege o val pt P
2-se calc qi , cosζi , Σqi , Σcosζi
3-se verifica egalitatile sistemului
Se modifica P ales pana se verific sist
In calc de tractiune rc=650/(R-550) [kgf/tf]
rc-rezistentaspecif la inaintarea in curba si depinde de numai de R
Rc-rezistentala inaint in curba----este o forta ce actioneaza in axa long a vehic si este egala cu forta ce trebuie aplicata pt tractarea vehic in curba.
Rc*R-mom acestei forte in raport cu centrul de curbura.
S.6. Ecuatia de miscare a trenului
Este o expresie matematica care stabileste legatura intre fortele care actioneaza asupra trenului in miscare si acceleratia imprimata acestuia.
F-forta de tractiune la obodaR-rezistR=RL+RV
RV-rezistentaopusa de vagRL-rezistentaopusa de locomotive
Obs. Nu poate fi aplicata direct legea lui Newton deoarece in tren pe langa miscarea de translatie exista subansambluri ( osii montate) care executa misc de rotatie drept urmare energia cinetica a trenului contine o componenta legata de misc de translatie si o comp legata de misc de rotatie a subansamblurilor.
F=m*a F- forta rezultantam-masaa- acceleratia
s-spatiu v-viteza dL-lucrul mechanicdEc-variatia energiei cinetice
Ip-moment de inertie polar ω-viteza unghiulara
S.7. Forte specifice de acceleratie
(f-r)=(F-R)/(GV+GL) GV-greutatea garniturii GL-greutatea locomotivei
(f-ro)=(F-Ro)/(GV+GL) Ro=RoL*GL+RoV*GV
Se utilizeaza notiune de forte specifice de acceleratie in palier si aliniament.
Viteza de echilibru-In cazul vit de echil se anuleaza rezultanta fortelor care actioneaza asupra trenului.
Reg. I (F-R)=rezultanta RegII R' =rezultanta
In aliniament si palier la aceasta vit de echil kisc trenului in regimul I este uniforma.
S.8. Simplificarea profilului in lung
Simplificarea profilului inseamna reducerea nr de elem de profil si alinarea curbelor prin declivitati echivalente.
Elem de profil : ii-declivitateli-lungime In cazul calc de tractiune se opereaza cu elem de profil fictive.
l=l1+l2+l3 in=(i1+i2+i3)/3
Ca sa se poata face simplificarea profilului , eroarea introdusa la det timpului de mers pe profilulsimplificat nu treb sa depaseasca o anumita limita , simplificarea este introdusa dk se respecta li< sau= cu 2000/|Di| unde Di=in-ii. Exista curbe care intervin in profilul in lung simplificat. Rc-rezistentaspecifica datorata curbei Rc=700/R. Se calc o declivitate echivalenta ce tine seama de prezenta curbei.
Iechiv*li=li*ii+Rc*lc In cazul declivitatii intervine resist la mers datorata declivitatii care este numeric egala cu declivitatea ri=I unde ri este resist specifica suplimentara datorata declivitatii. Intotdeauna la atacarea unei rampe se tinde spre vit de echivalente.
S.9. Etape parcurse la studiul traseului
Intocmirea planului de situatie si a prof in lung in zona in zona pct obligate si recomandate in lungul traseului. Pct recomandat este o portiune a traseului. Aceasta prima etapa care serveste la definirea pct intre care se construieste axa zero.
~ducerea axei zero
~geometrizarea axei zero
~kilometrarea aproximativa a traseului primitive (TP)
~intocmirea primei variante de profil in lung (de studiu)
~imbunatatirea traseului primitive
~calc elem curbelor si kilometrarea definitiva intr-un singur pct
~definitivarea PS si a PL
S.10. Axa zero si traseul primitive
Traseul primitive (TP) este alc doar din aliniamente si arce de cerc. Este o proiectie in plan oriz si se util numai in proiectare , pe teren se realizeaza traseul definitive (TD).
TD este alc din aliniamente, curbe progressive si arce de cerc, este situate in aproprierea traseului primitive fiind cel care se realizeaza definitiv. Fiind f.aprop de TP nu poate fi folosit la studiul variantelor. Studiul traseului primitive treb facut astfel incat
Ulterior sa se poata realize TD.
Axa zero reprez linia franta avand extremitatile pe curbele de niv succesive , in pct situate pe curbele de nivel, diferenta de nivel intre cota platformei caii si cota terenului esta nula. Lungimea laturi conturului polygonal care reprez axa zero pe un plan dat depinde de scara planului cu curbe de nivel, de declivitatea aleasa si de echidistanta dintre curbele de nivel.
S.11. Imbunatatirea traseului
Pt a imbunatatii traseul se porneste de la profilul in lung intocmit pe baza kilometrajului aproximativ. Se pune problema de a det dist noului traseu fata de cel vechi. Imbunatatirea traseului se realizeaza pe zonele unde lungimea umpluturilor sau sapaturilor este mare.
1.fata superioara a terenului (FST)
2.substratul caii
NT-nivelul terenului
NP-niv platformei caii
3.umplutura
hr-inaltimea rambleului
iT-panta terenului natural
Pt a imbunatatii pozitia in plan a terenului in zona umpluturilor lungi prima var se muta spre amonte la dist dr.
iT/100=hr/drdr=hr*100/iT
In dreptul fiecarui pichet se determ cate un pct al viitorului traseu pozitionat la dist dr sau dd. Prin aceste pct se duce un nou traseu primitive, refacandu-se profilul in lung de studio bazat pe o kilometrare aproximativa.
Consecinte : 1.Imbunatatirea se face local unde terasamentele nu se compenseaza.
2.Dk se face o mutare locala a traseului primitive, atunci se modifica lungimea traseului pe portiunea afectata se impune o rekilometrare. Pt a nu schimba kilometrarea decat pe zona imbunatatita se introduce un asa numit hectometru deformat intre picheti.
S.12. Curbe de racordare in plan vertical
Este vorba de racordarea intre ele a elem de profil. Aceasta racordare se face cu arce de cerc cu raze mari sau cu 2 parabole amplasate una in prelungirea celeilalte.
Rv-raza curbei de racordare (2000..16000m) intre elem de profil.
tgα2=i2/1000 =>α=i2/1000 α=i2-i1=(i2-i1)/100 tv=Rv*tg(α/2)=Rv*(i2-i1)/(2*1000)
Obs. Raza in plan vertical se determ din conditia de limitare a acceleratiei centrifuge care apare brusc la intrarea pe curba arc de cerc.V^2/Rv<,=0.25m/s^2. Aceste curbe in plan vertical ( in PL ) se introduce numai cand Di>3%. Pt valori mai mici ale lui Di diferenta intre centrul polygonal si arcul de cerc este redusa. In realitate deoarece sina nu se poate frange si in acest caz se realizeaza o racordare.
S.13. Pozitia punctelor de schimbare a declivitatii
Calitativ punctual Vv se allege astfel incat san u existe niciodata suprapunere intre curba din plan vertical si curba progresiva din planul de situatie. In acest scop in proiectare in mod aproximativ se considera ca o curba progresiva se dezvolta pe aliniament pe lungimea 0.5LR unde LR lungimea curbei progressive.
Obs. Punctual Vv poate cadea sip e zona arc de cerc. Se evita suprapunerea curbei de racordare in plan peste curba din profilul in lung deoarece realizarea pe teren si intretinerea unei astfel de solutii este greoaie.
S.14. Profilul in lung
Ti,Te- tg de intrare/iesire Vi-varf de unghi M1.mi-picheti
Etape: 1.prelungirea aliniamentului initial 2.evolventa in MMo'
3.evolventa in M1 4.evolventa in M1' in raport cu aliniamentul initial.
In lungul traseului primitive din prima incercare se face kilometrarea aprox a terenului .
Tot pichetii sunt pct principale ale traseului primitive, intersectia talvegurilor, intersectia crestelor, intersectia cu alte caii de comunicatii. In cazul kilometrarii aprox dist dintre picheti egala cu segmental i-i+1. In cazul kilometrarii definitive dist intre picheti se masoara pe arc , deci este necesara efectuarea calculului elem curbe.
U-unghi de abatere
R-raza
T-tangenta
C-lungimea curbei
B-bisectoarea
Traseul in plan (TP) reprez proiectia pct I si I' din sect transv intr-un plan orizontal.
Profilul in lung reprez proiectia desfasurata a traseului primitive intr-un plan vertical ales arbitrar. Conditia de desfasurare este caracterizata de egalitatea lungimii traseului primitive real cu desfasurata traseului pt orice pct de pe traseul primitive.
Dupa imbunatatirea traseului si efectuarea calcului curbelor se face kilometrarea definitive unde lungimile intre picheti se masoara pe arc.
S.15. Alegerea declivitatii maximesi razei minime la studiul traseului
I=Imax=70mmh=hmax=150mm I=(11.8Vmax^2/R)-150 Rmin=(11.8Vmax^2)/(150+I)
Declivitatea trebuie sa fie sub 15o/oopt linii noi. imax<ic-rc
ic-decliv caract maxima folosita la calc tonajului in lipsa curbelor pe elem de profil respective.
rc=700/R =>resist suplim data de curba cu raza R i=Dh/Lzp
Lzp-lungimea liniei zbor de pasare
Val max a decliviti liniei in profilul in lung este det de considerente:
-reducerea vit de circulatir
-red capacitatii de circulatie si transport
-red sigurantei in circulatie pep ante mari
Avantajele linie cu decliv max:
-adaptarea mai buna la neregularitatile terenului
-scurtarea lungimii liniei
-red vol de lucrarilor de terasamente si lucrarilor de arta
-micsorarea cheltuielilor de investitie
S.16. Racordarea elem de profil
Racordarea elem se face in 2 moduri :
-prin curbe circulare de raze f mari
-intercalarea intre 2 elem de profil de declivitate i1 si i2
racordarea prin curbe circulare permite trasarea fara greutate a curbelor precum si o intretinere usoara a acestora. Racordarea elem de profil prin intercalarea unor elem intermediare este preferata la circulatia trenurilor cu viteze mari.
Elem geom. Ale curbei de racordare: -R (raza curbei )-T (tangenta ) -L curbei
Pozitia schimbatorului de declivitate
LA>50m
Curba
de racordare din PS sa se gaseascape un singur elem de profil.
S.17. Pofil in lung in zona pct de sectionare
Exista 3 sit dupa pozitie: -sit de creasta -sit in treapta-sit in adancitura
In statie decliv nu poate fi oricat de mare , nu se realiz in palier deoarece pt asig pantei fundalului santului se ajunge la ad mari de sant. La semnalul de intrare in statie pot exista situatiile cu tren orpit la semnal, trenul orpit la semnal treb sa poata demara in cond in care la calc tonajului nu s-a tinut seama de resist suplim la demaraj. Atunci cand dupa statie urmeaza un elem de profil cu declivitate max treb lasat un elem de profil intermediar astfel incat decliv max sa fie atacata cu o vit mare. Semnalul de intrare in statie este amplasat la 50m min de ultima joanta sau prima joanta a statiei. In statie de ambele parti se intra in statie cu decliv caract care contine declivit max la care se adauga efortul curbei. Reperele max la pornirea trenului din statie sunt atacate cu o vit suficient de mare.
S.18. Reducerea declivit max in zona tunelurilor
La intrarea in tunel apare un efect de piston , iar drept urmare apare o rez la mers specifica suplim cauzata de tunel. Aceasta rezistentanu a fost luata in calc tonajului . in tunel scade coef de aderenta drept urmare forta la carlig de tractiune este mai redusa, nici aceasta sit nu a fost luata in calc la calc tonajului. In tunele se realizeaza oblig reducerea declivit max, aceasta red este reglementata si este fct de lung tunelului. La capetele tunelului sunt deblee de acces in tunel, tunelul incepe sau se sfarseste acolo unde dif intre platf caii si cota terenului=hc. La red declivit datorata curbelor se deosebesc 3 cazuri: --pe elem de profil se afla amplasata o singura curba cu o lungime mai mare sau cel putin egala cu Ltren ir=i-(650/(R-55)) ir-decliv red
I- decliv initialaR-raza curbei
--pe elem de profil se afla o singura curba cu L<Ltren ir=i-(12*α/Ltren)=i-(650/(R-55)*Lc/Ltren).
--pe elem de profil sunt amplasate mai multe curbe scurte ir=i-12*Sα/Ltren
reducerea decliv PL in tunel este impusa de:cresterea rezistentala mers a trenului in tunel ca urmare a cresterii rezistentadat pres aerului , micsorarea coef de aderenta intre rotile locomotivei si sina ca urmare a umiditatii mai ridicate in tunel. Tunelurile mai scurte de 300m pot fi proiectate fara nicio red a rezistentaliniei in tunel deoarece atat rezistentadat aerului cat si micsorarea coef de aderenta intre rotile loc si sina au val neinsemnate.
In tuneluri nu se admit paliere , acestea treb sa fie inlocuite prin declivitati.
S.19. Colectarea si eva apelor de suprafata in linie curenta
In cazul apelor de suprafata se realizeaza un disp pt colect si evac apelor care in principal are in alc santul de scurgere , rigole , santul de aparare , santul de garda si amenajari speciale in cazul inclinarilor mari ale fundului de sant. In linie curenta este alc din : sant de scurgere, sant de aparare , sant de garda. Santurile de scurgere au fundul paralel cu niveleta.fundul santului treb sa aiba o panta de min 1o/oo dk are fundul captusit. Santurile de garda si cele de aparare urmaresc suprafata terenului natural, in lungul acestor santuri se intocmeste un profil in lung.
S.20. Colectarea si evac apelor de supraf in incinta statiilor
In incinta statiei latimea platformei de pamant este mult mai mare decat in linie curenta deoarece exista mai multe linii. Din acest motiv rezolvarea in linie curenta se aplica numai partial. In zona statiilor se realizeaza colectoare long. Din loc in loc colectoarele long se descarca in colectoare transversale. In pct-le de intersectie intre colectoare se realizeaza camine de vizitare. Aceste camine se fac si in lungul colectoarelor atunci cand dist intre pct de intersectie este>50m. dist minima intre caminele de vizitare este de 50m. se are in vedere ca la iesirea apei din colectorul transv sa nu inghete facandu-se o cadere intre fundul radierului si pereu. In PL de executie sunt indicate componentele disp de colectare si evac a apelor.
S.21. Parametrii prin care se caract comport caii sub convoi
-- D=rigiditatea reazemului de sub talpa sinei
-- U=modul de elasticitate al fundatiei de sub sine
--rc=rigiditatea caii
Se accepta o comportare liniara a reazemelor de sub talpa sinei. Reazemele se sub talpa sinei sunt reazeme tasabile=reazeme elastice.
a- dist intre axele traversei
P-este acea forta care provoaca o tasare unitara de 1 cm a reazemului
P=D*yy-tasarea
Reazemul de sub sina se deformeaza deoarece exista elem elastice deformabile in adancimea prinderii. De asemenea intervine calitatea stratului de balast ,calitatea substratului caii care sunt deform si materialul din zona activa care este deform. Exista cale deformabila puternic si exista cale rigida mai putin deformabila. Sina se paote calc ca o grinda continua de lungime infinita asezata pe reazeme tasabile. Aceste reazeme sunt disp la dist "a" si cu rigiditatea "D" . Marimea D nu depinde de rigiditatea sinei.
Q=U*y
q-reactiunea care apare sub talpa sinei si este numeric egala cu U atunci cand tasarea este unitara. Se poate afirma ca U este acea inc unif distrib pe sina care provoaca o tasare unitara a sinei. Deformabilitatea mediului Winkler cuprinde ca si in cazul D influenta elem prinderii, infl de baza a stratului de sub traverse a substratului terasamentului pe zona activa si elasticitatea traversei.
r-presiune daN/cm^2c-coef de tasare daN/cm^2 y-tasarea cm
Marimea "U" nu depinde de rigiditatea sinei. D=U*a
