SVEUČILIŠTE U ZAGREBU GRAĐEVINSKI FAKULTET Zavod za prometnice Katedra za željeznice
Kolegij: PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE
Stjepan Lakušić
PRIRUČNIK za izradu programa
Zagreb, listopad 2007. god.
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
1
SADRŽAJ PROGRAMA 1. TEHNIČKI OPIS Nakon izrade cjelokupnog zadatka potrebno je opisati položenu trasu, tehničke elemente i obilježja. 2.1. PRORAČUN ELEMENATA TRASE ⎛V ⎞ ⇒ R min = ⎜ max ⎟ ⎝ 4.6 ⎠
2
[ m]
- minimalni polumjer luka koji se može primijeniti, zaokružuje se na
punih 100 m ⇒ hnor [mm] - normalno nadvišenje vanjske tračnice u krivini (očitanje iz tablice za zadanu brzinu Vmax i izračunati Rmin) ⇒ Lmin - minimalna dužina pravolinijske rampe (očitanje iz tablice za zadanu brzinu Vmax i prethodno očitanu vrijednost hnor) - polovica dužine ulazi u dužinu prijelaznog luka, a polovica u dužinu luka ⇒ u pretprojektu se crtaju samo puni lukovi, pa je nužno da međusobni razmak dvaju lukova bude takav da se u dužinu međupravca mogu ubaciti dvije polovice prijelaznih lukova i obavezna dužina pravca od 10 m ⇒ ρ min = V 2 [ m ] - minimalni polumjer zaobljenja nivelete (vertikalnog zaobljenja) zaokružuje se na punih 1000 m ⇒ zaobljenja nivelete se ne ucrtavaju u uzdužnom profilu trase u pretprojektu 2.2. PRORAČUN ELEMENATA KOLODVORA ⇒ kolodvorski plato mora biti bez nagiba ⇒ dužina kolodvorskog platoa ovisi o predviđenoj dužini vlakova ⇒ D VL = n × 5 + 2 × 25
[ m]
- dužina vlaka
⇒ n - zadan broj osovina vlaka ⇒ KD = D VL + 2 × 10 ⇒ D k min = KD + 2 × 50
[ m]
[ m]
⇒ D p min = D k min + 2 × 100
- korisna dužina kolosijeka - minimalna duljina kolodvora
[ m]
- minimalna duljina kolodvorskog platoa
2.3. SITUACIJA TRASE ⇒ prilikom polaganja trase potrebno je voditi računa o postojećim naseljima i prometnicama, a vodotoke i prometnice prelaziti po mogućnosti okomito ⇒ lukovi manjih polumjera ucrtavaju se isključivo pomoću krivuljara, dok se udaljenosti mjere isključivo nul šestarom sa dva šiljka
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
2
⇒ poželjno je da se situacija trase izrađuje usporedno s uzdužnim profilom, kako bi se odmah moglo pristupiti eventualnom popravku trase ⇒ najprije treba sagledati približni smjer pružanja buduće trase između zadane početne i završne točke, zatim se između pojedinih točaka različitih visina na budućoj trasi mora šestarskim korakom odrediti smjer njenog pružanja nakon čega se povlače buduće tangente i na kraju se ubacuju horizontalni kružni lukovi ⇒ iscrtavanjem poligonalne linije šestarskim korakom između dviju točaka različitih visina na trasi dobiva se tzv. nulta linija ⇒ nulta linija se obično iscrtava u padu ⇒ prilikom polaganja osi pruge treba nastojati da odstupanja od nulte linije budu podjednaka na jednu i drugu stranu kako bi se pravilnim rasporedom usjeka i nasipa omogućilo izjednačavanje zemljanih masa ⇒ ukoliko se ukaže potreba za izvođenjem mostova, vijadukata ili tunela, treba nastojati da se trasa povuče tako da oni budu što kraći ⇒ ucrtanu os pruge treba stacionirati tako da se označi svaki puni kilometar, početak i kraj luka označavaju se strelicama i upisuje se polumjer i označava središte luka, kako bi se konačna trasa mogla izvući šestarom, također treba označiti područje postaja (označiti cijelo područje, sredinu postaje i upisati ime postaje) ⇒ na osi pruge treba označiti objekte (mostove, tunele - ulaz i izlaz, a unutrašnjost tunela crtkanom linijom) 2.4. UZDUŽNI PROFIL ⇒ crtanju uzdužnog profila može se pristupiti tek kad je provedeno stacioniranje tog dijela trase ⇒ mjerilo dužina jednako je mjerilu situacije, dok se visine crtaju u većem mjerilu (1:25000/2000) ⇒ najprije se ucrtavaju kote terena koje se spajaju poligonalnim linijama, nakon toga ucrtava se niveleta s odabranim nagibom pazeći da nagib ne bude veći od najvećeg dozvoljenog nagiba ⇒ u uzdužnom profilu se ucrtavaju samo veći mostovi i vijadukti, te tuneli, dok se zidovi i propusti u pretprojektu ne ucrtavaju ⇒ površine usjeka bojaju se smeđom, a površine nasipa zelenom bojom
Projekt pruge realizira se postupno po fazama. Razlikujemo slijedeće tri faze: 1. prethodne studije (pretprojekt) 2. idejni projekt 3. glavni projekt Navedene faze su međusobno povezane, tako da je svaka slijedeća faza zasnovana na rezultatima rada prethodne.
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
3
PRETHODNA STUDIJA - PRETPROJEKT Zadaća pretprojekta sastoji se u tome da se na određenom generalnom pravcu istraže sve realne mogućnosti vođenja trase pruge, vodeći računa da se povežu naselja i gospodarski centri koji su u prethodnim ekonomskim studijama definirani kao izvorišta robe i putnika koji će se prevoziti novom prugom. Pri analiziranju pravca jedne pruge obično se pojavi više varijantnih rješenja. Ova se rješenja detaljno obrađuju i međusobno uspoređuju radi odabira najpovoljnijeg. Prethodne studije su od velike važnosti za izradu projekta trase, jer se svi daljnji radovi zasnivaju na rezultatima prethodnih studija. Greške učinjene u prethodnim studijama vrlo teško se mogu otkloniti u ostalim fazama rada. Studije trase kao podloge koriste topografske karte u mjerilu 1:50000, 1:25000 i 1:10000 sa visinskom predstavom reljefa pomoću slojnica. Rad na pretprojektu započinje sa detaljnim proučavanjem reljefa terena na topografskim kartama. Pažljivo se obilježavaju vododijelnice i njihova najniža mjesta (sedla), istražuju se glavne riječne doline i njihove pritoke koje se nalaze na pravcu kojim treba voditi trasu i u čijim se dolinama može položiti trasa pruge, određuje se pad ovih dolina i na kraju, označavaju se naseljena mjesta i gospodarski centri koje treba povezati prugom. Istovremeno sa proučavanjem položaja trase na topografskim kartama, projektant se upoznaje s globalnim geološkim uvjetima terena u prostoru trase. Povlačenjem trase na kartama vrši se pomoću takozvane nulte linije. Najprije se izračuna duljina koraka koja određuje nulte točke na planu za zadani mjerodavni nagib im. Ako se s ''e'' označi ekvidistanca slojnica na planu, onda će duljina koraka iznositi: im =
H L
e H = d L
⇒
d=1000 ⋅
e im
[ m]
Veličina koraka izračunata u mjerilu crteža iznosi: d=1000 ⋅ d=1000 ⋅ d=106 ⋅
e 1 ⋅ im M
[ m]
e 1000 ⋅ im M
e im ⋅ M
im H
[ mm]
e
[ mm]
d L
im - mjerodavni nagib [‰] M - mjerilo tlocrta e - ekvidistanca [m] PRIMJER: Za zadane vrijednosti veličina: - ekvidistanca e = 10 m - nagib im = 10 ‰ - mjerilo 1 : M = 1 : 25000 izračunato: d=106 ⋅
10 =40 [ mm ] 10 ⋅ 25000 PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
4
Izračunata duljina koraka ''d'' uzima se u šestar i odmjerava po slojnicama, od početne na slijedeću točku i tako redom dalje, obilježavajući na njima presječene točke. No, s obzirom na veličine polumjera krivina na trasi, ne može se uvijek pratiti konfiguracija terena, naročito tamo gdje postoje nagle promjene reljefa, već se jaruge i izbočeni uski grebeni moraju presijecati. Tu se duljinom koraka ne prate slojnice nego se samo prati visina. To se ponavlja sve dotle dok se ponovo ne dođe na ispruženiji dio terena gdje se postupak odmjeravanja koraka nastavlja. Povezivanjem nultih točaka dobiva se poligon u koji se upisuje os trase pomoću pravaca i krivina, vodeći računa da se između krivina ostave propisane dužine međupravaca. Mjesta za kolodvore treba predvidjeti na dijelovima trase u horizontali ili u nagibu najviše 1.5 [‰]. Iscrtavanjem trase pomoću nulte linije, već prilikom odmjeravanja koraka, pruža se jasan uvid o položaju trase jer se odmah uočava da li se trasa nalazi u usjeku, tunelu ili nasipu. Nakon određivanja stacionaže po osi trase pristupa se izradi uzdužnog presjeka u mjerilu 1:25000/2000, koji se odnosi na teren i niveletu, krivine i pravce, te objekte kao što su propusti, mostovi i tuneli.
DUŽINE PRAVOLINIJSKIH RAMPI NADVIŠENJA BRZINA [km/h ]
h [mm ] 50 55 60 65 70
75
80
85
90
h
95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160
0 20
[mm ] 0
10 10 10 15
15
15
15
15
15
20
20
20
20
20
20
20
25
25
25
25
25
25
30
20
25
10 15 15 15
15
15
20
20
20
20
20
25
25
25
25
25
30
30
30
30
30
35
35
25
30
15 15 15 20
20
20
20
25
25
25
25
30
30
30
30
30
35
35
35
35
40
40
40
30
35
15 20 20 20
20
25
25
25
30
30
30
30
35
35
35
35
40
40
40
45
45
45
45
35
40
20 20 20 25
25
25
30
30
30
35
35
35
40
40
40
40
45
45
45
50
50
50
55
40
45
20 20 25 25
30
30
30
35
35
35
40
40
40
45
45
45
50
50
55
55
55
60
60
45
50
20 25 25 30
30
30
35
35
40
40
40
45
45
50
50
50
55
55
60
60
60
65
65
50
55
25 25 30 30
35
35
40
40
40
45
45
50
50
55
55
55
60
60
65
65
70
70
75
55
60
25 30 30 35
35
40
40
45
45
50
50
55
55
60
60
60
65
65
70
70
75
75
80
60
65
30 30 35 35
40
40
45
45
50
50
55
55
60
60
65
65
70
75
75
80
80
85
85
65
70
30 35 35 40
40
45
45
50
55
55
60
60
65
65
70
70
75
80
80
85
85
90
90
70
90
95
75
30 35 40 40
45
45
50
55
55
60
60
65
70
70
75
75
80
85
85
90
95
75
80
35 40 40 45
45
50
55
55
60
65
65
70
75
75
80
80
85
90
90
95 100 100 105
80
85
35 40 45 45
50
55
55
60
65
65
70
75
75
80
85
85
90
95 100 110 105 110 110
85
90
40 40 45 50
55
55
60
65
65
70
75
80
80
85
90
90
95 100 105 105 110 115 120
90
95
95
40 45 50 50
55
60
65
65
70
75
80
80
85
90
95 100 105 110 115 115 120 125
95
100
40 45 50 55
60
60
65
70
75
80
80
85
90
95 100 100 105 110 115 120 120 125 130
100
105
45 50 55 55
60
65
70
75
80
80
85
90
95 100 105 105 110 115 120 125 130 135 135
105
110
45 50 55 60
65
70
75
75
80
85
90
95 100 105 110 110 115 120 125 130 135 140 145
110
115
50 55 60 60
65
70
75
80
85
90
95 100 105 110 115 115 120 125 130 135 140 145 150
115
120
50 55 60 65
70
75
80
85
90
95 100 105 110 115 120 120 125 130 135 140 145 150 155
120
125
50 55 60 65
70
75
80
85
90
95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160
125
130
55 60 65 70
75
80
85
90
95 100 105 110 115 120 125 130 140 145 150 155 160 165 170
130
135
55 60 65 75
80
85
90
95 100 105 110 115 120 125 130 135 145 150 155 160 165 170 175
135
140
60 65 70 75
80
85
90 100 105 110 115 120 125 130 135 140 150 155 160 165 170 175 180
140
145
60 65 70 80 60 70 75 80
85 85
90 95 100 105 115 120 125 130 135 140 145 155 160 165 170 175 180 190 90 100 105 110 115 120 130 135 140 145 150 160 165 170 175 180 190 195
145
150
Lmin [m ] - minimalna dužina pravolinijske rampe hn [mm ] - normalno nadvišenje vanjske tračnice Vmax [km/h ] - maksimalna brzina vlaka
PRIRUČNIK za izradu programa
150
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
5
NORMALNA NADVIŠENJA VANJSKE TRAČNICE U KRIVINI BRZINA [km/h ]
R [m ]
30 35 40 45 50
55
60
65
70
75
80
85
90
95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160
6000 5000 4000 3000
20
2500 2000
20
20
R [m ]
20
20
20
20
20
20
25
25
25
30
6000 5000
20
20
20
20
20
20
25
25
25
30
30
35
20
20
20
20
25
25
25
25
30
30
35
35
40
40
4000
20
25
25
30
30
35
35
35
40
40
45
50
50
55
3000
20
20
20
25
25
30
30
35
40
40
40
45
45
50
55
60
60
65
2500
20
20
25
25
30
30
35
40
45
45
50
50
55
60
65
70
75
80
85
2000
1900
20
20
20
25
25
30
35
35
40
45
50
55
55
60
60
65
70
75
80
90
1900
1800
20
20
20
25
30
30
35
40
45
50
50
55
55
60
65
70
75
80
85
90
1800
1700
20
20
20
25
25
30
35
40
40
45
50
55
60
60
65
70
75
80
85
90 100
1700
1600
20
20
20
25
30
30
35
40
45
50
55
60
65
65
70
75
80
85
90 100 105
1600
1500
20
20
25
25
30
35
40
45
45
50
55
65
70
70
75
80
85
90 100 105 110
1500
1400
20
20
20
25
30
30
35
40
45
50
55
60
65
75
75
80
85
90 100 105 110 120
1400
1300
20
20
25
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
80
80
85
90 100 105 115 120 130
1300
1200
20
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
80
85
85
90 100 105 115 120 130 140
1200
95
95 100 110 115 125 135 140 150
1100
1100
20
20
25
25
30
35
40
45
50
60
65
70
80
85
1000
20
20
25
30
35
40
45
50
60
65
70
80
85
95 100 100 110
85
95 105 115 115 120 130 140 150
12 125 135 145
900
20
20
25
30
35
40
45
50
55
65
70
80
800
20
20
25
30
40
45
50
55
65
70
80
90 100 105 115 130 130 135 150
700
20 20
25
30
35
45
50
55
65
75
80
90 100 110 125 135 145 145
95 105 120 130 145
600
20 25
30
35
45
50
60
65
75
85
550
20 20 25
30
40
45
55
65
75
85
95 105 115 130 140
500
20 25 30
35
45
50
60
70
80
90 105 115 130 140
450
20 25 30
40
50
55
65
75
90 100 115 130 140
400
20 20 30 35
45
55
65
75
85 100 115 130 145
350
20 25 30 40
50
60
75
85 100 115 130 145
1000 900 800 700 600 550 500 450 400 350
300
20 30 40 50
60
70
85 100 115 135 150
275
25 30 40 50
65
80
95 110 125 145
250
25 35 45 60
70
85 100 120 140
225
30 40 50 65
80
95 115 135
225
200
30 45 55 70 90 105 130 150 35 50 65 80 100 120 140
200 180
180
hn [mm ] - normalno nadvišenje vanjske tračnice Vmax [km/h ] - maksimalna brzina vlaka R [m ] - polumjer krivine
PRIRUČNIK za izradu programa
300 275 250
PRIRUČNIK za izradu programa
PRAVCI I LUKOVI
STACIONAŽA
KOTE TERENA
KOTE NIVELETE
NAGIBI NIVELETE
UDALJENOST KOLODVORA
TUNEL
NASIP
zelena boja
crna boja
USJEK
smeđa boja
LEGENDA:
MJ. 1:25000/2000
UZDUŽNI PROFIL
m.n.m.
0
dužina
nagib
800 m
GOSPIĆ
POSTAJA GOSPIĆ
1
VIADUKT
nagib
100 m
dužina
2
VIADUKT
8250 m
700 m
OGULIN
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA 6
400 m
TUNEL
200 m
D R
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
7
3.1. VOZNO-DINAMIČKI PRORAČUN Prilikom kretanja vozila po kolosijeku javljaju se negativne sile koje se suprotstavljaju vučnoj sili lokomotive i nazivaju se otporima. Otpore dijelimo na: • •
Otpore vozila Otpore pruge
Otpori pruge dijele se na:
a) Otpori od uspona b) Otpori od krivina c) Otpori u tunelu a) Otpori od uspona Usponi stvaraju najveće otpore kod željezničkih pruga i o njihovoj veličini najviše ovisi težina vlaka i brzina vožnje. Ukupni otpor koji treba svladati vučna sila lokomotive na usponu je: Wu = T + N ⋅ f
[daN]
Z
Mt
T, N – komponente težine vlaka f – koeficijent trenja između kotača i tračnice
α
T = G ⋅ sinα i N = G ⋅ cosα α Wu = G⋅sinα + G⋅cosα⋅f [daN] - ukupni otpor kola na kosini u usponu
t gα = h
Wu = G ⋅ tgα + G ⋅ f ;
G
[ daN ] , za male kutove vrijedi: sinα ≈ tgα
Wu = G ⋅ sin α + f ⋅ G ⋅ cos α
G ⋅ f – otpor trenja vlaka G ⋅ tgα - otpor od uspona
A
i[‰]
T
N
i cosα = 1
= ip [‰] tgα =
i = ip [‰] 1000
G ⋅ tgα = G ⋅ ip [daN] wu =
G ⋅ ip G
= ip [daN/t] - specifični otpor od uspona
Specifični otpor od uspona po aritmetičkoj vrijednosti jednak je nagibu uspona izraženom u promilima. b) Otpori od krivina Uslijed djelovanja centrifugalne sile prilikom prolaska vozila kroz krivinu i neradijalnog položaja osovine u krivini, javlja se otpor od krivine (horizontalne krivine). Za praktični proračun koriste se slijedeće formule za specifični otpor od krivine: 1.
wr =
650 R − 55
[daN t ]
- po Röckel-u
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
8
1 ⋅ (160 ⋅ a + 162) [daN t ] - po Schramm-u R f 3. w r = ⋅ (0.72 ⋅ š + 0.74 ⋅ a) [daN t ] - po Protopapadakis-u R
2. w r =
4.
wr =
700 R
[daN t ] - po Protopapadakis-u (za proračun u zadatku)
gdje je: š – širina kolosijeka a – razmak osovina f – koeficijent trenja između kotača i tračnica
c) Otpori u tunelu U tunelu se javljaju dodatni otpori uslijed:
a) pritiska zraka na čelo lokomotive b) trenja s bočne strane vlaka Otpor u tunelu ovisi:
a) o čeonoj površini vlaka, b) dužini vlaka, c) brzini vlaka.
w t = w o ⋅ (1 + p)
[daN/t] - specifični otpor vlaka u tunelu
wo – osnovni specifični otpor vlaka na otvorenoj pruzi p – koeficijent povećanja specifičnog otpora u tunelu, Tablica br. 1
Tablica br. 1 p (koeficijent povećanja specifičnog otpora u tunelu) BRZINA [km/h]
DULJINA TUNELA Lt [km] 3-5 5–7 7–9 9 - 15
80 0.079 0.200 0.300 0.415
100 0.125 0.265 0.400 0.540
120 0.155 0.325 0.490 0.660
140 0.190 0.390 0.580 0.785
160 0.225 0.450 0.675 0.905
Otpor u tunelu dobiva se interpoliranjem vrijednosti iz Tablice br. 2, tako da se za odgovarajuću dužinu tunela Lt i geometrijski (postojeći) nagib na mjestu tunela ip, očita vrijednost mjerodavnog nagiba u tunelu imt, a zatim se računa vrijednost dodatnog otpora u tunelu
wt =
w ti = i mt - i p
[daN t ] kao razlika mjerodavnog i geometrijskog uspona u tunelu.
∑ w ti ⋅ L ti , pri čemu je A A
= duljina promatrane dionice.
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
Mjerodavni uspon u tunelima vrijednostima
9
duljine veće od 300 m, ublažava se prema slijedećim
Tablica br. 2
PRIMJER: Lti = 1150 [m] – duljina tunela ip = 10 [‰] – geometrijski uspon wti(1) = imt – ip [daN/t] = 3.272 [daN/t] wti(2) = 0.6 ⋅ wti(1) [daN/t]
3.1.1. Određivanje mjerodavnog uspona - im Pod mjerodavnim usponom podrazumijevamo najveći uspon na duljem potezu pruge koji lokomotiva nije u stanju svladati naletom, već ga mora svladati snagom motora. • mjerodavan za dimenzioniranje teretnih vlakova.
im = ip ± w r + w t
[daN t ]
Prilikom računanja mjerodavnog nagiba otpor krivine se dodaje za kolosijek u usponu, a
oduzima za kolosijek u padu.
w p = im = ip ± w r + w t
[ daN t ]
- specifični otpor pruge računa se za svaku dionicu položene trase pruge zasebno
⇒ Trasa pruge razdijeli se na dionice tako da se zasebno uzmu dijelovi pruge od jednog loma nivelete do drugog (stanično područje se izuzima) ⇒ na svakoj dionici računa se specifični otpor pruge za slučaj vožnje u usponu i vožnje u padu (paziti na predznak od wr) im = wpmax - mjerodavni nagib pruge ip – vrijednost otpora uspona (uzima se iz uzdužnog profila zadatka br. 2)
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
wr = ∑ wri di
A
w ri ⋅ d i A
10
- specifični otpor krivine za pojedinu dionicu
⇒ specifični otpori pojedinačnih krivina ⇒ dužine pojedinih krivina na promatranoj dionici ⇒ duljina promatrane dionice
Napraviti tablice za svaku dionicu (1, 2, ….,n) KRIVINA
R [m]
di [m]
wri
wri ⋅ di
1 2 3 i Σ= DIONICA
wp(uspon) = ip + wr + wt
wp(pad) = ip - wr + wt
1 2 n im = wpmax - mjerodavni nagib pruge (očita se iz tablice) Otpori od vozila 1. 2. 3. 4. 5.
Otpor Otpor Otpor Otpor Otpor
pogonskog mehanizma voznih strojeva uslijed trenja u ležajevima kotrljanja uslijed nepravilnosti kolosijeka i nepravilnog gibanja vozila zraka
Otpori se mjere i izračunavaju u [daN]. Kada se odnose na čitavu masu vlaka označavaju se sa W [daN]. Budući da su otpori pretežno razmjerni masi vlaka izražavaju se i u [daN/t], te se tada nazivaju specifični otpori. 3.1.2. Otpor lokomotive – wL
⎛ Vr ⎞ WL = 2.5 ⋅ G L1 + c ⋅ G L2 + 0.5 ⋅ c w ⋅ F ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ GL1 c
2
[daN ] - Strahlova formula
⇒ slobodna težina (za električne i diesel lokomotive GL1= 0) ⇒ koeficijent otpora trenja, kotrljanja i pogonskog mehanizma (za električne i diesel lokomotive c = 5) PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
GL2 cw F
Vr
11
⇒ adheziona težina (zadana u zadatku) ⇒ koeficijent otpora zraka (0.56 – 0.715) za električne i diesel lokomotive zadan u zadatku ⇒ površina poprečnog presjeka lokomotive F = 10.8 m2 (za diesel lokomotive serije 642) F = 11.2 m2 (za električne lokomotive) F = 11.7 m2 (za ostale diesel lokomotive) ⇒ relativna brzina Vr = V+12 do V+15 [km/h] (ovisno o jačini protuvjetra, zadana u zadatku)
Vrijednost WL izračunati za V = 0, 10, 20, …., Vmax (zadan u zadatku) [km/h] i napraviti tablicu i dijagram. V [km/h]
0
10
20
30
Vmax
WL[daN]
Otpor lokomotive [daN ]
1200 1000 800 600 400 200 0 0
10
20
30
40
50
Brzina
60
70
80
90
100
[km/h ]
3.1.3. Otpor teretnih vagona (wv) Kod proračuna osnovnih specifičnih otpora vagona na našim željeznicama primjenjuje se formula Strahla:
⎞ ⎛ w v = 2 + m ⋅ ⎜⎜ Vr ⎟⎟ ⎝ 10 ⎠ m ⇒
2
[daN / t ]
koeficijent za vlakove mješovitog sastava i ovisi o konstrukciji vagona (različito natovareni vagoni m = 0.057)
Vrijednost wv izračunati za V = 0, 10, 20, …., Vmax (zadan u zadatku) [km/h] i napraviti tablicu i dijagram. V [km/h]
0
10
20
30
wv[daN/t]
PRIRUČNIK za izradu programa
Vmax
Specifični otpor vagona [daN/t ]
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
12
10 8 6 4 2 0 0
10
20
30
40
50
Brzina
60
70
80
90
100
[km/h ]
Karakteristične vučne sile lokomotiva Kod električne lokomotive, vučnu silu proizvode elektromotori. Kod diesel lokomotive, diesel motor proizvodi električnu struju, a elektromotor vučnu silu (diesel električne lokomotive). Sila koju proizvode elektromotori zove se inducirana pogonska vučna sila (Zti) ili motorna vučna sila. Putem prijenosnog mehanizma ta sila se prenosi na kotače, pri čemu dolazi do gubitka, tako da je vučna sila na obodu kotača manja od inducirane vučne sile. Stupanj iskorištenja je omjer vučne sile na obodu kotača i inducirane vučne sile. Adheziona vučna sila (Za) je sila potrebna da se savlada sila trenja između pogonskih kotača i tračnica. Karakteristične vučne sile lokomotive određuju se eksperimentalno i prikazuju u dijagramu u kojem je apscisa brzina V [km/h], a ordinata inducirana vučna sila Zi [daN], tzv. V-Z dijagram
ili vučni pasoš lokomotive. U vučni pasoš se unosi ADHEZIONA VUČNA SILA kao ograničenje, jer ukoliko pogonska vučna sila bude veća od adhezione vučne sile, odnosno bude veća od sile trenja između pogonskih kotača i tračnica dolazi do proklizavanja, tj. okretanja kotača na mjestu i oštećenja tračnica. Vučne sile u vučnom pasošu prikazane su kao inducirane vučne sile, tako da je vučne sile očitane iz vučnog pasoša potrebno množiti sa stupnjem iskorištenja da bi se dobile vučne sile na obodu kotača. Stupanj iskorištenja za električne i diesel lokomotive je 0.975 tj.
η=
Z0 = 0.975 Zi
3.1.4. Određivanje adhezione vučne sile Zao = μ ⋅ GL2 ⋅ 1000
[daN] - adheziona vučna sila na obodu kotača - koeficijent adhezije po Curtius-u i Kniffler-u za električne lokomotive
μ=
7.5 + 0.161 V + 44
μ=
μo - koeficijent adhezije po Parodi-u za diesel lokomotive 1 + 0.01 ⋅ V
GL2 [t] μo
⇒ ⇒
adheziona težina lokomotive (zadana u zadatku) statički koeficijent adhezije (zadan u zadatku)
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
Z ai =
13
Za 0 [daN] - inducirana adheziona vučna sila 0.975
napraviti tablicu V [km/h]
0
10
20
30
Vmax
Zao [daN] Zai [daN] Ucrtati krivulju adhezione vučne sile u vučni pasoš.
3.1.5. Određivanje karakteristične brzine i granične pogonske vučne sile U vučnom pasošu lokomotive potrebno je pronaći presjecište linije pogonske (motorne) vučne sile (Zt) i adhezione vučne sile (Za). 3
Z [10 daN ] 2 WL [10 daN ] 30
Adheziona vučna sila Pogonska vučna sila Lokomotivski otpori
28 26 24 22
Za
20
Vučna sila
18 16 14 12
Zt
10 8 6
WL
4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
Brzina
80
90
100
V [km/h ]
U presjecištu se iz dijagrama očitaju odgovarajuće vrijednosti Vk i granične pogonske vučne sile Ztg.
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
14
Kod malih brzina vožnje V < Vk za maksimalnu vučnu silu mjerodavno je trenje između pogonskih kotača i tračnica, odnosno u računu se uzima adheziona vučna sila (Za). Kod brzine vožnje V = Vk vrijednost adhezione vučne sile jednaka je vrijednosti pogonske (motorne) vučne sile. Kod većih brzina vožnje V > Vk za maksimalnu vučnu silu mjerodavna je pogonska snaga motora, odnosno u račun se uzima pogonska (motorna) vučna sila (Zt).
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
15
3.1.6. Određivanje vozno - dinamičkih karakteristika lokomotive
Z o = WL + w v ⋅ G V + (G L + G V ) ⋅ i m
[daN ]
Vučna sila jednaka je zbroju svih sila koje se odupiru kretanju vlaka. Iz gornje jednadžbe izvodi se izraz za ukupnu težinu vagona (vučena masa) koju odabrana lokomotiva može vući na odabranom mjerodavnom usponu jednolikom odabranom brzinom:
GV =
ZO − WL − G L ⋅ i m w V + im
[t]
Vučna sila na obodu kotača ZO = ZOmj (Zt ili Za). Očitava se iz vučnog pasoša za odabranu vrijednost V (za električne lokomotive za satno opterećenje).
napraviti tablicu: V [km/h]
0
10
20
30
Vmax
ZOi [daN] ZOi ·0.975 WL wv GL im
⇒ ⇒ ⇒ ⇒
otpor lokomotive, ranije izračunat po izrazu Strahla [daN] specifični otpor vagona, izračunat [daN/t] ukupna težina lokomotive GL= GL1 + GL2 (zadana u zadatku) [ t ] odabrani mjerodavni nagib uspona [‰]
Budući da je dio veličina iz formule u funkciji odabranih vrijednosti brzine V (ZO, WL, wv), dobiti će se za odabrane vrijednosti mjerodavnog nagiba im više različitih rješenja za ukupnu težinu vagona koje odabrana lokomotiva može na usponu vući jednolikom brzinom, tj. GV = f(V, im). Napraviti tablicu: GV [ t ] Brzina
Otpor Otpor Težina lokom. vagona lokom.
V WL wv [km/h] [daN] [daN/t]
GL [t]
Vučna sila
ZO [daN]
im [‰]
0
2.5
5
…
….
27.5
30
0 10 20 30 … Vk … Vmax Napraviti dijagram GV - im (vozno-dinamičke karakteristike lokomotive) u koji se ucrtava snop krivulja GV = f (im) za odabrane brzine V (jače iscrtati krivulju za Vk).
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
16
10000 9000
Težina vagona Gv [ t ]
8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0
2,5
5
7,5
10
12,5
15
Nagib im
17,5
20
22,5
25
27,5
30
[ /OO] O
Dijagram GV - im 3.1.7. Određivanje gornje granične krivulje dinamičkog proračuna je uvjet zaustavljenog vlaka (V = 0) na mjerodavnom usponu.
⇒ Drugi
uvjet
vozno
mogućnosti
pokretanja
Otpor pokretanja vlaka dobije se iz izraza:
Wp = G ⋅ (w pd + w o + i m )
[daN ]
G = GL + GV [ t ] - težina vlaka wpd = wh – wo [daN/t] - početni dodatni otpor wh = 9.5 [daN/t] - početni dodatni otpor vlaka na horizontalnoj pruzi u pravcu wo = 3.5 [daN/t] - specifični otpor vlaka Uvrštavanjem raščlanjenih izraza u formulu za Wp dobiva se:
Z O = (G L + G V ) ⋅ (w pd + w o + i m ) GV =
ZOmj w pd + w o + i m
[t ]
- GL
[daN ]
- težina vagona
U gornji izraz uvrštava se jednadžba ravnoteže sila izražene preko mjerodavnog uspona po kome lokomotiva može vući vagone mase Gv [t] s karakterističnom brzinom Vk [km/h].
im =
Z O − WL − G V ⋅ w v [‰] GL + GV
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
⎛V ⎞ Z Omj − Z O − w pd ⋅ G L + 0.5 ⋅ c w ⋅ F ⋅ ⎜ r ⎟ ⎝ 10 ⎠ GV = 2 ⎛V ⎞ w pd − 0.057 ⋅ ⎜ r ⎟ ⎝ 10 ⎠ ZOmj ZO wpd GL cw F Vr
17
2
[t ]
⇒ mjerodavna vučna sila na obodu kotača, odabrana manja vrijednost između adhezione vučne sile i pogonske vučne sile za V = 0 [daN] ⇒ vučna sila na obodu kotača, za odabranu vrijednost brzina uzima se iz tablice izračunate kod određivanja vozno-dinamičke karakteristike lokomotive [daN] ⇒ wpd = wh – wo = 9.5 – 3.5 = 6 [daN/t] - početni dodatni otpor ⇒ ukupna težina lokomotive GL= GL1 + GL2 (zadana u zadatku) [ t ] ⇒ koeficijent otpora zraka (zadan u zadatku) ⇒ površina poprečnog presjeka lokomotive (zadana kod proračuna otpora lokomotive) [m2] ⇒ relativna brzina Vr = V + n (zadano u zadatku)
napraviti tablicu: 0 V [km/h]
10
20
30
….
Vk
…
Vmax
GV [ t ] Dobivene vrijednosti težine vagona GV [ t ] su ordinate sjecišta gornje granične krivulje sa snopom krivulja GV = f (im) za odabrane brzine V [km/h] u dijagramu GV - im (vozno-dinamičke karakteristike lokomotive). U spomenuti dijagram unesu se izračunate vrijednosti za GV kao točke na krivuljama GV = f (im) za odgovarajuće brzine V. Navedene točke se međusobno spoje i dobiva se gornja granična krivulja. 3.1.8. Određivanje težine vagona na mjerodavnom usponu Težina vagona dobiva se očitanjem iz dijagrama GV - im. Za izračunatu vrijednost mjerodavnog nagiba trase im pronalazi se sjecište sa gornjom graničnom krivuljom i na ordinati očita pripadajuća vrijednost težine vagona GV [ t ].
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
18
PRORAČUN ZAUSTAVNOG PUTA Kočione sile vlaka
K⋅fk
Smjer vožnje Mt
p
K
D/2
B = K⋅fk
Mk
B = K⋅fk
B’= p⋅f
Kočenjem se postiže: 1. zaustavljanje vlaka, 2. smanjivanje brzine vožnje ili održavanje brzine vožnje (na padovima). Najčešće se primjenjuje kočenje pritiskom kočione papuče na kotač željezničkih vozila. Kod električnih lokomotiva za kočenje se mogu iskoristiti motori, pri čemu se stvara okretni moment suprotnog smjera od okretanja kotača, kao što je vidljivo na gornjoj slici. Pritiskom kočionih papuča na kotač silom K, na dodirnoj površini između kotača i papuče javlja se sila trenja K ⋅ fk. Ova sila uvjetuje pojavu momenta kočenja Mk, koji se može izraziti i spregom sila: B = K ⋅ fk , s krakom D/2. Kao reakcija na silu kočenja uslijed trenja između kotača i tračnice u ravnini tračnice javlja se sila odupiranja (sila otpora) B’ = p ⋅ f. B > B’ - dolazi do blokiranja kotača i njegovog klizanja po tračnici čime se smanjuje sila kočenja. B < B’ - dolazi do kotrljanja kotača. B = B’ - onda ostaje samo jedna sila B u središtu kotača, koja djeluje u smjeru suprotnom od kretanja vlaka. Sila kočenja pri kotrljanju kotača je veća nego pri klizanju kotača.
ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA TRENJA KOČIONIH PAPUČA Koeficijent trenja kočionih papuča ovisi o:
1. brzini vožnje vlaka, 2. veličini sile pritiska kočionih papuča, 3. vrsti materijala nalijegajućih površina.
f k = 0.6 ⋅
16 ⋅ K + 100 V + 100 ⋅ 80 ⋅ K + 100 5 ⋅ V + 100
[daN/t]
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
K
⇒
V B B’ p
⇒ ⇒ ⇒ ⇒
19
sila pritiska na jednu kočionu papuču K = 1.5 – 3.5 [103 daN] K = 1.75 – za električne lokomotive K = 2.0 - za diesel lokomotive brzina vožnje vlaka [km/h] sila trenja sila odupiranja (sila otpora) masa vagona koja otpada na kotač
Napraviti tablicu: V [km/h] 5 fk [daN/t]
15
25
35
….
…
Vmax
Određivanje specifičnog otpora kočenja
b k = 10 ⋅ f k ⋅ δ ⋅ γ [daN/t] fk δ γ
koeficijent trenja kočionih papuča [daN/t] koeficijent pritiska kočionih papuča na osovinu δ = 0.6 za teretne vagone postotak kočenja [%] zadan u zadatku
⇒ ⇒ ⇒
Napraviti tablicu: V [km/h] 5 bk [daN/t]
15
25
35
….
…
Vmax
ODREĐIVANJE DUŽINE ZAUSTAVNOG PUTA Ukupna dužina zaustavnog puta je put koji vlak prijeđe od trenutka pritiska na kočnicu do zaustavljanja. Duljina zaustavnog puta dana je izrazom: Sz = S p + Sk Sz Sp
⇒ ⇒
Sk
⇒
[m]
duljina zaustavnog puta prijeđeni put od trenutka povlačenja ručice kočnice do trenutka aktiviranja kočnice (duljina pripremnog puta) stvarna duljina puta kočenja
ODREĐIVANJE DULJINE PRIPREMNOG PUTA Duljina pripremnog puta iznosi:
Sp =
Vmax ⋅ tp 3.6
Vmax tp
⇒ ⇒
tp = 7 − im bk
⇒ ⇒
[m]
najveća brzina vožnje na promatranoj trasi (zadano u zadatku) [km/h] vrijeme pripravnosti (od pritiska na kočnicu do aktiviranja kočnice) [s]
10 ⋅ (- i m ) b k (Vmax )
[s]
najveći mjerodavni pad na projektiranoj trasi im = ip – wr + wt [‰] specifični otpor kočenja [daN/t]
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
20
ODREĐIVANJE STVARNE DULJINE PUTA KOČENJA Stvarna duljina puta kočenja računa se kao zbroj segmenata puta kočenja koje vlak prijeđe za određeni interval smanjenja brzine (u našem slučaju 10 km/h) sve do konačnog zaustavljanja, odnosno Sk = Σ Δ Sk [m].
ΔSk =
(
)
(
V 2 − V22 1000 ⋅ V12 − V22 = 4.17 ⋅ 1 (w u − z ) 240 ⋅ (w u − z )
)
[m] - segment puta kočenja
ΔV
⇒
interval smanjenja brzine ΔV = V1 – V2 (za vrijeme dok se brzina vožnje smanjuje od V1 do V2, vlak prijeđe segment puta kočenja Δ S)
Vsr
⇒
z wu
⇒ ⇒
[km/h], specifična vučna sila z = 0 (prilikom kočenja nema vučne sile) ukupni specifični otpor wu = wo + bk – im [daN/t]
wo
⇒
osnovni specifični otpor vlaka
GV GL WL wv
⇒ ⇒ ⇒ ⇒
ukupna težina vagona (izračunata u 2. dijelu zadatka) [ t ] ukupna težina lokomotive (zadano u zadatku) [ t ] otpor lokomotive (računa se kao u drugom dijelu zadatka) [daN] specifični otpor vagona (računa se kao u drugom dijelu zadatka) [daN/t]
srednja brzina intervala (sve vrijednosti otpora računaju se za Vsr) Vsr =
wo =
WL + G V ⋅ w v [daN/t] GL + GV
ODREĐIVANJE UKUPNE DULJINE ZAUSTAVNOG PUTA Sz = Sp + Σ Δ Sk [m]
ODREĐIVANJE VREMENA ZAUSTAVLJANJA VLAKA TZ = tp + Tk
7− tp =
10 ⋅ (− i m ) b k (Vmax ) 60
Tk = Σ Δ tk Δ
tk =
- vrijeme pripravnosti pretvoreno u minute [min]
[m]
0.06 ⋅ ΔSk Vsr
- segment vremena kočenja [min]
Δ Sk - segment puta kočenja [m]
Vsr =
V1 + V2 2
- srednja brzina kočenja [km/h]
Tz = tp + ΣΔtk – ukupno vrijeme zaustavljanja vlaka [min]
PRIRUČNIK za izradu programa
V1 + V2 2
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
21
Proračun se provodi tablično INTERVAL BRZINE ΔV
REDNI BROJ
VELIČINA
1
V12
2
V22
3
V12 - V22
4
4.17⋅( V1 - V2 )
5 6 7 8 9 10
fk bk wv WL wo bk + (wo - im)
11
ΔSk …. (4) / (10)
12 13
Vsr 0.06 ⋅ ΔSk
14
Δtk …. (13) / (12)
100-90
2
90-80
80-70
ZBROJ 20-10
10-0
2
Σ= ΔSk
Σ= Δtk
Odgovor: Zaustavni put iznosi: Sz [m], a vrijeme potrebno za zaustavljanje iznosi Tz [min]. Usporediti izračunati zaustavni put Sz sa predviđenim zaustavnim putem Lz (zadan u zadatku). Potrebno je: Sz < Lz Ako izračunata duljina zaustavnog puta Sz bude veća od predviđene duljine zaustavnog puta, potrebno je ograničiti brzinu vožnje na padovima trase.
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
22
TEORIJSKA PROPUSNA I PRIJEVOZNA SPOSOBNOST PRUGE Određivanje specifičnog otpora vlaka (osnovnog):
wo =
WL + G V ⋅ w v G
[daN/t] - specifični otpor vlaka (osnovni)
WL = 2.5 ⋅ G L1 + c ⋅ G L2 ⎛ Vr ⎞ wv = 2 + m ⋅⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠
2
⎛ Vr ⎞ + 0.5 ⋅ c w ⋅ F ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠
2
[daN ]
[daN / t ]
WL
⇒
otpor lokomotive (izračunato)
wv
⇒
specifični otpor vagona (izračunato)
G = GL + GV [ t ] - ukupna težina vlaka GL = GL1 + GL2 [ t ] - ukupna težina lokomotive (zadano u zadatku) GV [ t ] - ukupna težina vagona (izračunato)
Napraviti tablicu: V [km/h] 0 WL[daN] wv[daN/t] wo[daN/t]
10
20
….
Vk
…
Vmax
Vmax = V (zadano u zadatku, točka 3.2.)
ODREĐIVANJE SPECIFIČNE VUČNE SILE
zo =
Z omj G
[daN/t] - specifična vučna sila na obodu kotača
Zomj = η ⋅ Zimj [daN ] - mjerodavna vučna sila na obodu kotača (izračunato, točka 3.1.6.) Zimj
[daN] - mjerodavna inducirana vučna sila (Zt ili Za), očitava se iz vučnog pasoša za odabranu vrijednost V
G = GL + GV [ t ] - ukupna težina vlaka V [km/h]
0
10
20
….
Vk
…
Vmax
Zomj[daN] zo[daN/t]
ODREĐIVANJE LINIJE VOZNIH SILA Linija voznih sila (V – i dijagram) služi za određivanje voznih vremena vlakova na međustaničnim razmacima. U zadatku će se koristiti približna metoda za određivanje voznih vremena, koja ne uzima u obzir ubrzanja i usporenja vlakova, odnosno pretpostavlja se jednoliko gibanje vlaka na cijelom odsječku pruge (osim kod pokretanja i zaustavljanja vlakova).
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
23
zo [daN/t] iu [‰] 35 Linija otpora Linija voznih sila Linija ograničenja brzine na usponu Linija ograničenja brzine na padu
30
Ou=0.9Vmax
25
20
15
zo - wo 10
zo zo - wo
5
0 10
-5
20
30
wo
V [km/h] 40
50
wo
-10
-15
Op ip [‰] -20 zo wo Ou Op
⇒ ⇒ ⇒ ⇒
linija voznih sila linija otpora (specifični otpor vlaka) linija ograničenja brzine na usponima (0.9 Vmax) linija ograničenja brzine na padovima (vidi tablicu)
PRIRUČNIK za izradu programa
60
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
24
Izračunate vrijednosti specifičnog otpora vlaka nanose se ispod apscisne osi i spajanjem se dobiva linija otpora. Izračunate vrijednosti specifične vučne sile na obodu kotača nanose se na liniju otpora i spajanjem se dobiva linija voznih sila koja ima lom na mjestu (karakteristične) kritične brzine mjerodavnog nagiba. ip [‰] Vp[km/h]
0-4 Vmax
4-7 100
7-8 95
8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 18-20 20-22 22-25 25-30 90 85 80 75 70 65 60 55 50
POJEDNOSTAVLJENJE UZDUŽNOG PROFILA ⇒ Da bi se lakše odredila vozna vremena vlakova na međustaničnim razmacima, potrebno je provesti pojednostavljenje uzdužnog profila. Potrebno je iznova nacrtati uzdužni profil (samo niveletu i položaj stanica) u mjerilu 1 : 100000/2000 ili 1 : 50000/2000. ⇒ Dionice se uzimaju od sredine jedne stanične zgrade do sredine druge stanične zgrade. Svaka dionica ima kontinuirani nagib od početne do završne točke. ⇒ Potrebno je odrediti mjerodavne nagibe za pojednostavljeni uzdužni profil.
i m = i p + w r + w t [‰] - za prugu u usponu [‰] - za prugu u padu
im = ip − w r + w t
ip =
Σ i pi ⋅ d i Ad
[daN/t]
Σ w ri ⋅ d ri
wr =
Ad
[daN/t]
700 [daN/t] R Σ w ti ⋅ d ti
w ri = wt = ipi di dri dti
Ad ⇒ ⇒ ⇒ ⇒
[daN/t]
⇒
otpor nagiba za pojedinačnu dionicu pojednostavljenog uzdužnog profila
⇒
otpor luka za pojedinačnu dionicu pojednostavljenog uzdužnog profila
⇒
otpor luka (izračunat u točci 3.1.)
⇒
otpor tunela za pojedinačnu dionicu pojednostavljenog uzdužnog profila
stvarne vrijednosti nagiba pruge na dionici [‰] stvarne dužine odsječka određenog nagiba pruge na dionici [m] dužina luka [m] dužina tunela [m]
Napraviti tablicu: DIONICA
Ad
ip
wr
wt
im
[m]
[daN/t]
[daN/t]
[daN/t]
[daN/t] A-B
A-B
B-A B–C C–B C–D D–C D–E E-D
B–C C-D D-E
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
ip
25
ip
B A
D
C
A d1
E
A d2
ODREĐIVANJE VREMENA SLIJEDA VLAKOVA Vrijeme slijeda vlakova tz između dviju stanica A i B na međusobnoj udaljenosti A , je vrijeme koje protekne između odlaska dvaju vlakova istog smjera iz jedne stanice. Ako se pretpostavi da se u stanici odvija križanje vlakova suprotnog smjera. To znači da iz stanice A odlazi vlak broj 1 prema stanici B; kada vlak 1 stigne u stanicu B, iz nje odlazi vlak broj 2 prema stanici A; kada vlak broj 2 stigne u stanicu A iz nje odlazi vlak broj 3 prema stanici B. Vrijeme slijeda vlakova tz je vrijeme koje protekne od odlaska vlaka broj 1 iz stanice A do odlaska vlaka 3 iz stanice A.
Vlak br. 3
tz
Vlak br. 2 Vlak br. 1
A
B
t z = T1 + T2 + τ1 + τ 2 + τ 3 + τ 4 + t A + t B = T1 + T2 + Δt [min] T1 = A d1 ⋅ t1 [min]
A d1
⇒ ⇒
teorijsko vrijeme u smjeru A – B ukupna dužina dionice A - B
(od sredine stanice A do sredine stanice B)
60 [min/km] ⇒ specifično vozno vrijeme u smjeru A – B t1 = V1 brzina vožnje u smjeru A – B V1 [km/h]
⇒ (očitano iz dijagrama voznih sila ’’V – i’’ ovisno o tome da li se radi o
usponu ili padu dionice)
T2 = A d1 ⋅ t 2 [min]
⇒
teorijsko vrijeme u smjeru B – A
60 [min/km] V2
⇒
specifično vozno vrijeme u smjeru B – A
t2 =
V2 [km/h]
τ1 =
V1 [min] 432 ⋅ a
⇒ ⇒
brzina vožnje u smjeru B – A
(očitano iz dijagrama voznih sila V - i) vremenski gubitak pokretanja u stanici A
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
a = 0.10 [m/s2]
26
⇒
ubrzanje kod pokretanja teretnih vlakova (za diesel lokomotive)
⇒
ubrzanje kod pokretanja teretnih vlakova (za električne lokomotive)
⇒
vremenski gubitak zaustavljanja u stanici B
b = 0.10 [m/s2]
⇒
usporenje kod kočenja teretnih vlakova (za diesel lokomotive)
b = 0.25 [m/s2]
⇒
2
a = 0.15 [m/s ]
τ2 =
V1 [min] 432 ⋅ b
V2 [min] 432 ⋅ a V2 [min] τ4 = 432 ⋅ b τ3 =
usporenje kod kočenja teretnih vlakova
(za električne lokomotive)
⇒
vremenski gubitak pokretanja u stanici B
⇒
vremenski gubitak zaustavljanja u stanici A
tA = 3 [min]
⇒
vrijeme zadržavanja u stanici A
tB = 5 [min]
⇒
vrijeme zadržavanja u stanici B
Brzine iz dijagrama voznih sila očitavaju se tako da se za odgovarajući mjerodavni uspon odredi sjecište sa linijom voznih sila i na apscisi očita odgovarajuća brzina, poštujući uvjet ograničenja Vdoz = 0.9 Vmax, a za mjerodavni pad odredi se sjecišta sa linijom otpora i na apscisi očita odgovarajuća brzina, poštujući uvjet ograničenja Vdoz = f (im), a očitana brzina se zaokružuje na 5 km/h na manju brzinu.
Napraviti tablicu: VRIJEDNOST
Ad
A-B
DIONICE B-C C-D
[km]
V1 [km/h] V2 [km/h] t1 [min/km] t2 [min/km] T1 [min] T2 [min] τ1 [min] τ2 [min] τ3 [min] τ4 [min] tA [min] tB [min] UKUPNO
PRIRUČNIK za izradu programa
D-E
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
27
ODREĐIVANJE TEORIJSKE PROPUSNE SPOSOBNOSTI Ako se pretpostavi da prugom prometuju samo teretni vlakovi, može se odrediti najveći mogući broj pari vlakova koji se u toku 24 sata može propustiti prugom (križanje u svakoj stanici).
n=
teorijska propusna sposobnost pruge
1440 [pari vlakova/24 sata] t zmax
⇒
nd = 2 ⋅ n [vlakova/24 sata]
⇒
tzmax [min]
⇒
za jednokolosIječnu prugu 24 sata = 24 ⋅ 60 = 1440 min
teorijska propusna sposobnost pruge za dvokolosiječnu prugu najduže vrijeme slijeda vlakova između dviju stanica na cijeloj trasi
ODREĐIVANJE TEORIJSKE PRIJEVOZNE SPOSOBNOSTI PRUGE Pretpostavljamo da prugom prometuju samo teretni vlakovi maksimalne težine i da se radi o najvećem mogućem broju pari vlakova koji se u toku 24 sata može propustiti prugom.
ΣG V = 2 ⋅ n ⋅ G V [t/24 sata]
⇒
ΣG V = 2 ⋅ n d ⋅ G V [t/24 sata]
⇒
Gv [t]
⇒
teorijska prijevozna sposobnost pruge za jednokolosiječnu prugu
teorijska prijevozna sposobnost pruge za dvokolosiječnu prugu
ukupna težina vagona mjerodavnog teretnog vlaka (izračunato u točci 3.1. -
očitano iz dijagrama) Provesti usporedbu sa predviđenim opsegom teretnog prometa [t/24 sata]. Ukoliko je teorijska prijevozna sposobnost pruge manja od predviđenog opsega teretnog prometa, znači da je cjelokupni predprojekt promašen, jer projektirana pruga ne zadovoljava zahtijevani kapacitet prijevoza. ODREĐIVANJE REALNE PROPUSNE SPOSOBNOSTI PRUGE U stvarnosti prugom ne prometuju samo teretni vlakovi, potrebno je ostaviti prostora i za
putničke vlakove, vremenski interval za popravke i održavanje, procijeniti neravnomjernosti u težini pojedinih teretnih vlakova, postotak ostvarenja predviđenog prometa i sl. Prema tome, unaprijed se može predvidjeti realno smanjenje teorijske propusne sposobnosti pruge.
nr =
(24 − t o ) ⋅ 60 ⋅ γ t zmax
[pari vlakova/24 sata]
nrd = 2 ⋅ nr [vlakova/24 sata] to [h] tzmax [min] γ
⇒ ⇒ ⇒
⇒
realna propusna sposobnost jednokolosiječne pruge
⇒
realna propusna sposobnost dvokolosiječne pruge
dnevni vremenski interval bez prometa (zadan u zadatku) najduže vrijeme slijeda vlakova između dviju stanica na cijeloj trasi koeficijent ostvarenja predviđenog prometa (zadan u zadatku)
Napomena: Dobiveni broj pari vlakova zaokružuje se na manji cijeli broj.
PRIRUČNIK za izradu programa
PROJEKTIRANJE I GRAĐENJE ŽELJEZNICA
nt = nr − δ ⋅
np 2
[pari vlakova/24 sata]
n t = n rd − δ ⋅ n p [ vlakova/24 sata]
np [vlakova/24 sata]
⇒ ⇒
δ
28
⇒ ⇒
Realni broj teretnih vlakova jednokolosiječne pruge
Realni broj teretnih vlakova dvokolosiječne pruge
predviđen broj putničkih vlakova dnevno (zadan u zadatku) koeficijent ekvivalencije teretnih i putničkih vlakova (zadan u zadatku)
Napomena: Dobiveni broj pari teretnih vlakova zaokružuje se na manji cijeli broj. ODREĐIVANJE REALNE PRIJEVOZNE SPOSOBNOSTI PRUGE
ΣG Vr = nt
⇒
Gv
⇒
β
⇒
2 ⋅ nt ⋅GV [t/24 sata] - realna prijevozna sposobnost pruge β realni broj teretnih vlakova dnevno [pari vlakova/24 sata] (prethodno izračunat) ukupna težina vagona mjerodavnog teretnog vlaka [t] (izračunata u točci 3.1.) koeficijent neravnomjernosti teretnih vlakova, razlika u ukupnoj težini (zadan u zadatku)
PROVESTI USPOREDBU S PREDVIĐENIM OPSEGOM TERETNOG PROMETA ΣGvr [t/24 sata]
> Predviđeni opseg teretnog prometa (zadan u zadatku) <
Ukoliko je realna prijevozna sposobnost pruge manja od predviđenog obujma teretnog prometa, znači da je potrebno organizacijskim i drugim mjerama povećati kvalitetu prijevoza na projektiranoj pruzi. Proračun je pretpostavljen za jednak opseg teretnog prometa u obadva smjera.
PRIRUČNIK za izradu programa
