FERROVIE - uniroma2.it · 27 tracciati ferroviari andamento planimetrico curve circolari inscrivibilita’ in curva confort utenti trasportati per calcolare rmin si impiega la (4)

1

FERROVIE

(7.5 km) 3 ottobre 1839Milano-Monza (13 km) 1840

3

FERROVIE

VEICOLO FERROVIARIO

4

FERROVIE

VEICOLO FERROVIARIO

ASSALE

A) Corpo Sala B) Portata di calettamento

C) Fusello

D) MozzoE) Disco

F) Corona

H) Cerchione

5

FERROVIE

VEICOLO FERROVIARIO

ASSALE

A) Corpo Sala B) Portata di calettamento

C) Fusello

D) MozzoE) Disco

F) Corona

H) Cerchione

6

INFRASTRUTTURE FERROVIARIE

SOVRATRUTTURA FERROVIARIA

Rotaie

Traverse

AttacchiBallast

Piattaforma di posa

ARMAMENTO

Categoria Peso per asse

Peso per metro

A 160 48B1 180 50B2 180 64C2 200 64C3 200 72C4 200 80D4 225 80

Classificazione delle linee legata alla portanza

7



Rotaie

Traverse

AttacchiBallast

Piattaforma di posa

ARMAMENTO

Tipo Kg/ml Amm

Bmm

Cmm

Dmm

amm

Smm

RA 36S 36,00 60,0 29,00 100 130 9,00 14,0FS 463 46,30 65,0 36,87 135 145 8,12 14,049 49,00 70,0 38,80 125 148 10,50 14,0FS 506 50,60 65,0 38,87 135 149 10,12 16,050 UNI 49,86 70,0 38,80 135 148 10,00 14,0

60 UNI 60,36 74,3 37,50 150 172 11,50 16,5

8



Rotaie

Traverse

AttacchiBallast

Piattaforma di posa

ARMAMENTO

9



Rotaie

Traverse

AttacchiBallast

Piattaforma di posa

ARMAMENTO

BALLASTDistribuzione dei carichi verticali sul piano delcorpo stradale;• Realizza le condizioni geometriche di posa

del binario in costruzione garantendoledurante l’esercizio;

• Consente di correggere i difetti di geometriaindotti dai carichi dinamici ed eventualipiccole alterazioni del corpo stradale;

• Permette un efficiente deflusso delle acque.

10



Soluzioni Innovative

Rotaie

Attacchi

ARMAMENTO

11



Soluzioni Innovative

Rotaie

Attacchi

ARMAMENTO

12

FERROVIE

RESISTENZE AL ROTOLAMENO RrIn Rettifilo In curva

Rr = R’r + R”r Rr = R’r + R”r + RrcR’r Resistenza dovuta alla coppia cinematica dovuta ai cuscinettiR’’r Resistenza relativa alla coppia ruota-rotaia 0.5 ÷ 1 daN/ tRrc Resistenze in curva dovute a strisciamenti relativi tra ruota e rotaia e allo

strisciamento del bordino

R’r

V<80 km/hR’r +R”r = a + b V2

a=2,4 b = 0.001 0.002

V 80 km/hR’r + R”r = a + b V + c V2

a=1.8 b = 0.015 C= 0.007

RESISTENZE AL MOTOR = Ra + Rr + Ri

13

FERROVIE

RESISTENZE AL MOTOR”rc = a /(R-b) (è spesso espresso come aumento fittizio dellapendenza longitudinale i variano a i).

Raggio di curvatura a b

≥ 350 m 650 55

350 ÷ 250 650 65

250 ÷150 650 30

14

FERROVIE

RE

SIST

EN

ZE

AL

MO

TO

15

FERROVIE RESISTENZE AL MOTO

2

0 1.94 2.65100Vr

TRENI VIAGGIATORI2

0 2.04 5.01100Vr

TRENI MERCI

20

10 451.3 0.01 0.002 0.025100e i

Lr V P S P K Vp

S.N.C.F. TGV

- V = Velocità in Km/h;- P = Peso del convoglio in t;- p = Peso assiale in t;- S = Sezione maestra frontale in m2;- L = Lunghezza totale del veicolo;- Pe = Perimetro parziale del convoglio da rotaia a rotaia in m.;- ∑Ki = Somma dei coefficienti di correzione per difetti:

- di carenatura;- pantografi intercomunicanti deformabili;- insufficiente aerodinamicità del muso e della coda del veicolo;- assenza di carenatura dei carrelli;- presenza di protuberanze;- ostacoli poco aerodinamici

IN RETTILINEO CON PENDENZA LONGITUDINALE NULLA

16

FERROVIE RESISTENZE AL MOTOIN RETTILINEO CON PENDENZA LONGITUDINALE NULLA

+ 10 volte

17

FERROVIE RESISTENZE AL MOTO

Consumi di energia piùbassi di qualsiasi altromezzo di trasporto:

5000-7000 kcal / t km aereo

400 kcal / t km autocarro

60 kcal / t km treno

0.007

18

FERROVIE

CARATTERISTICHE TRASPORTO FERROVIARIO

BASSE RESISTENZE AL ROTOLAMENTO

BASSA

ADERENZA

007.0,015.0,8.1

001.0/80

002.0001.04.2001.0

/80

2

2

cbaVcVbaf

hkmVba

VbafhkmV

r

r

RESISTENZE IN CURVA

Raggio [m]

Pendenza equ. [0/00]

1000 0.5 800 0.8 700 1.0 600 1.2 500 1.5 450 1.7 400 2.0 350 2.4 300 2.8 250 3.4 200 4.2 180 4.5

19


CARATTERISTICHE TRASPORTO FERROVIARIO

BASSA

ADERENZA

Pendenze long. basse In Italia

3.5% (V< 160km/h)

1.2% (V>160 km/h)Dipendono dalla

Destinazione di uso della linea

7.50.16144 V

8 0.10.24*8 0.2

VV

Curtius-Kniffler Nouvio-Bernard

20

TRACCIATI FERROVIARILA STABILITÀ DEL

VEICOLO IN CURVA È ASSICURATA

DALL’ACCOPPIAMENTO ROTAIA BORDINO

coscos

1.2

N Q Y senS Q sen Q

Y f NYQ

21

TRACCIATI FERROVIARI

ANDAMENTO PLANIMETRICO

CURVE DI TRANSIZIONE

CURVE CIRCOLARI

RETTIFILI

Utenti professionisti

Velocità prestabilite (fascicolo orario)

Non c’e il problema di guidare gli utenti

La stabilità del veicolo in curva è assicurata dall’accoppiamento rotaia bordino

DIFFERENZE CON LA PROGETTAZIONE DELLE STRADE

22

TRACCIATI FERROVIARI ANDAMENTO PLANIMETRICO

RRpRRRp

222

2

2222

2

2pR

=0.043 m (0,013 in rettifilo)

pmax = 4.5 Rmin = 235 m

pmax = 3.5 m Rmin = 150 m

CURVE CIRCOLARI

INSCRIVIBILITA’ IN CURVA CONFORT UTENTI TRASPORTATI

Criteri di dimensionamento

Rmin= 75 m (Linee metropolitane Norma UNI 7836)

23


2

2pR

Per diminuire i raggi2 carrelli girevoli

Passo 2 3 m

CURVE CIRCOLARI



Interperno

Norme EuropeeInterperno 19 m lunghezza

26.40m

24


2

2pR

Per diminuire i raggi2 carrelli girevoli

Passo 2 3 m

CURVE CIRCOLARI



Interperno

Norme EuropeeInterperno 19 m lunghezza

26.40m

25


CURVE CIRCOLARI

INSCRIVIBILITA’ IN CURVA

CONFORT UTENTI TRASPORTATI

atgggPFtgg

RV

FsenPR

VgP

FsenPF c

2

2

coscos

coscos

amax = 0.6 m/sec2

amin = -0.6 m/sec2

=arctg (h/s)

h è il sovralzo ed s è lo scartamento (1435 mm)

26


CURVE CIRCOLARIINSCRIVIBILITA’ IN CURVA


V(M) Velocità Massima della linea V(m) Velocità minima della linea (80 km/h) g*H/150 Accelerazione compensata dal sovralzo

6.01506.3

1506.3

minmax

min2

2

max2

2

aaa

aghR

mV

aghR

MV

Sottraendo la (1) alla (2) si ha:

amVMVR

26.3 2

22

Sommando la (1) alla (2) si ha: 150

26.3 2

22

hgmVMVR

22

22

2

22

22

2

2

22

2

22

15015026.3

26.3

15026.326.3

mVMVmVMVa

ggmVMV

mVMVah

hgmVMV

amVMV

(6)

(5)

(4)(1)

(2)(3)

27


CURVE CIRCOLARIINSCRIVIBILITA’ IN CURVA


Per calcolare Rmin si impiega la (4)

amVMVR

26.3 2

22

Per valutare il sovralzo con raggi > Rmin si suppone valido il legame tra R ed h introdotto dalla (5)

RRhhRhhR

tgmVMVhR

minmaxminmax

2

22

cos15026.3

Per V(M)<160 km/h

cmmVMVmVMVa

gh 1608.16

80153801536.0

81.9150150

22

22

22

22

Se V(M) < 160 km/hNon si possono impiegare la (5) e la (6) per calcolare Rmin e

sovralzo per R>Rmin

Rmin h

28


CURVE DI TRANSIZIONE

22 1

Kx

RLRKxR f 2AsR

2

2

23

2

2

2

1

1dx

yd

dxdy

dxyd

R

infatti 2

dxdy è trascurabile rispetto all’unità (=15°

2

dxdy =0.072)

212

32

2 61 cxc

Kxdx

Kxdx

Ry

Imponendo le condizioni al contorno:

x=0 y=0 e 0dydx

c1=c2=0

2

3

6 Kxy

Si ottiene anche dall’equazione della clotoide considerando il solo 1°termine delleo sviluppo in serie

22

AxAx

2 1 2 3

12 2

1

12 1 24 1 2 1 ! 3 3 2 6

nn

n

x x xy A A An n A A A

23

4

42

23

2

23

2

232

4161

61

KxK

x

dxK

xd

dxK

xd

R

3 2 1 24 4 3

4 4 4

3 2 52 2 24 4 2

4 4

1 24 4 4 4 4 4

4 4 4 4

32 24

4

3 41 1 1 14 2 4 41 1

1 14 4

3 4 61 14 4 2 41 1

1 14

x x x xd K K KxR ddx K Kx x

K K

x x x K x xK K K K

K KxK

4 4

5 564 42 2

4 4

1 4 54

14 4

K xKx x

K K

Si può impiegare per modesti angoli di deviazione e lunghezze < 0.7*R

Va bene solo per tracciati ferroviari

23

4

42

23

2

23

2

232

4161

61

KxK

x

dxK

xd

dxK

xd

R

Da cui

4 4

54 2

64

14 5

14

dK xR

dx xKK

si annulla per

4max

0.95

4 0.95 26 772'5 x K

dyx K K arctgdx

29


CURVE DI TRANSIZIONE 2

2 1Kx

RLRKxR f 2AsR

L è lunghezza totale l è l’ascissa curvilinea Per l=0 R=

per l=L 1 1 2 1 22

L Lsenr R L L

1R

per l=L/2 2 21 1 12 2

2

L Lsen

r R L L

12R

1 1 2 1 22

l lsenr R L L

RACCORDI SINUSOIDALI

11 2 2

2

dr

dl R L

L 2cos lL

Il contraccolpo non è costante ma varia come la curvatura: (per l=0 c=0 ; per l=L/2 c=2/R*L ; per l=L c=0)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 0,5 1

!/R

x/L

CLOTOID

30


INSERIMENTO CURVE DI TRANSIZIONE LR

xy

6

3

Per definire la curva di transizione si fissa il valore di LPer linee con V<160 km/h

Si fissa un valore massimo della pendenza della rotaia esterna (dalla quota in rettifilo al valore del sovralzo richiesto in curva) 0.2% per V≤75 km/h (d/dt=h*v/ s*L = 0.029 rad/sec) 0.15% per V≤100 km/h 0.10% per 100<V<160 km/h

Per le linee con V>160 km/h Si limita la variazione di accelerazione non compensata 15.0

Ta [m/sec3] T=L/v=L*3.6/V 15.0

6.3

LVa

22

22

22

22

150150

mVMVmVMVghah

mVMVmVMVa

g

15.01506.3 22

22

mVMV

mVMVghL

MV

22

22

8080

15.01506.3

MVMVhgMVL

2 2 2 2

2 2 2 2

80 200 801 0.15 0.153.6 150 9.8180 200 80

V M V Mdq hdt L gV M

0.021 [rad/sec]

100max

dtvBdq

dsdhi i max 0.0015 100 0.029 / sec

100 1.435 3.6idq v rad

dt B

< 0.05 fissato per le strade

31

TRACCIATI FERROVIARI ANDAMENTO ALTIMETRICO

RACCORDI VERTICALI

Per linee con V<160 km/h Si fissa la % di accelerazione verticale che si desidera rispetto a quella di gravità g:

05.0

12781.96.3

2

2

22

VVV

v

RV

RV

Rgv

ga (5%)

05.0127

2

VRv

Corrisponde ad assegnare un’accelerazione verticale av=0.4905 m/sec2

Per le linee con V>160 km/h

Si limita l’accelerazione verticale vvv

v aV

aVR

Rva

96.121

6.34.0

2

2

22

32


DIMENSIONI DELLA SEZIONE TRASVERSALE AV (Italia)

33


DIMENSIONI DELLA SEZIONE TRASVERSALE AV (Italia)

34


DIMENSIONI DELLA SEZIONE TRASVERSALE AV (Giappone)

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