244 - 13. predavanje gornji stroj-smanjeno-1dio (1)
TRANSCRIPT
PUTEVI I ŽELJEZNIČKE PRUGE
XIV Predavanje
Donji i gornji stroj željezničkih pruga Sastavni djelovi i njihova funkcija
UNIVERZITET CRNE GORE
GRAĐEVINSKI FAKULTET U PODGORICI
GORNJI STROJ ŽELJEZNICA Predmetni nastavnik
Doc.dr Zdenka Popović,dipl.građ.inž.
PODGORICA, 2007.
1. UVOD
GORNJI STROJ ŽELEZNIČKE PRUGE
Gornji stroj železničke pruge čine: 1. Šine, 2. Kolosečni pribor, 3. Pragovi ili armirano-betonske konstrukcije i 4. Zastor.
U širem smislu gornji stroj podrazumeva i složene kolosečne konstrukcije, kao
što su: 1. Skretnice, 2. Ukrštaji, 3. Dilatacione sprave, 4. Okretnice, 5. Prenosnice, 6. Iskliznice, 7. Kolske vage, 8. Kolosečne kočnice i drugo.
Slajd br. 1
KOLOSEK
Osnovni uslov za realizaciju železničkog saobraćaja je: prilagođenost oblika i konstrukcije točka i puta po kome se kreće železničko vozilo. Put po kome se kreće železničko vozilo zove se KOLOSEK.
Kolosek čine dve šine na standardnom rastojanju oslonjene na sistem poprečnih ili podužnih pragova.
Slajd br. 2
Izgled koloseka sa poprečnim pragovima Izgled koloseka sa podužnim pragovima
Koloseci bez pragova sastoje se od dve šine na standardnom rastojanju, koje su elastično oslonjene na betonsku ploču.
Izgled koloseka bez pragova
ŠIRINA KOLOSEKA
Normalna širina koloseka se meri upravno na osu koloseka između unutrašnjih strana glava šina i to na 14mm ispod gornje površi glave šine. Normalna širina koloseka iznosi 1435mm. DAVNE 1825.GODINE NA PRVOJ PRUZI ZA JAVNI SAOBRAĆAJ OD STOKTONA DO DARLINGTONA, U ENGLESKOJ, PO KOJOJ SU SAOBRAĆALI VOZOVI SA PARNOM VUČPM I KOČIJE SA KONJSKOM ZAPREGOM, PRIMENJENA JE ŠIRINA KOLOSEKA 4 ENGLESKE STOPE I 8 COLA (odnosno 4 fita i 8 inča).. IZ TEHNIČKIH RAZLOGA PRI GRAĐENJU PRUGE OD LIVERPULA DO MANČESTERA ŠIRINA KOLOSEKA JE POVEĆANA ZA JOŠ POLA COLA, ŠTO ODGOVARA DANAŠNJOJ TZV. NORMALNOJ ŠIRINI KOLOSEKA. Širina uzanog koloseka (760mm) meri se u ravni koja se nalazi 10mm ispod ravni oslanjanja. Na nekim tramvajskim prugama (npr. u Beogradu) primenjuje se širina koloseka 1000mm, iako je u Evropi uobičajena širina tramvajskih koloseka takođe 1435mm.
Slajd br. 3
Primer pruge sa tri širine koloseka: 1067mm, 1435mm i 1600mm
PRIMERI PRUGA SA DVE I TRI ŠIRINE KOLOSEKA
Primer tramvajske pruge sa dve širine koloseka: 1000mm i 1435mm.
Slajd br. 4
Osovinski slog Dvoosovinsko obrtno postolje
KOTRLJAJUĆI ELEMENTI VOZILA
Širina koloseka je usklađena sa dimenzijama kotrljajućih elemenata vozila. Osnovni kotrljajući element je osovinski slog. Osovinski slog se sastoji od osovine i dva kruto nasađena točka.
Šema kola sa dva dvoosovinska obrtna postolja
Slajd br. 5
TOČAK
Oblikom i konstrukcijom točak železničkog vozila je prilagođen kotrljanju po glavi šine. Točkovu su monolitni, ili se na diskove montiraju bandaži.
Kotrljajuća površ bandaža točka je konus sa nagibom izvodnice 1:20 ili 1:40.
Prečnici točkova vagona su 950 do 1050mm, a kod lokomotiva 1050 do 1250mm.
Dodir točka i šine (dodirna površina 1.5-2.0cm2)
VENAC BANDAŽ
Slajd br. 6
Izdizanjem spolje šine u krivini postiže se ujednačeno habanje šina po visini i štite se putnici od velikog bočnog ubrzanja. Na dužini kružne krivine izvodi se konstantno nadvišenje, dok na dužini prelazne krivine nadvišenje linearno raste od nule na početku do punog nadvišenja na kraju prelazne, odnosno početku kružne krivine.
PRAVAC KRIVINA
Primenom vozila sa tehnikom naginjanja u krivini rešava se problem manjaka nadvišenja za putničke vozove, odnosno povećava dozvoljena brzina prolaza vozila kroz krivinu.
h=7.1V2/R
IZDIZANJE SPOLJNE ŠINE U KRIVINI
Slajd br. 7
SAVREMENE KONSTRUKCIJE GORNJEG STROJA ODGOVARAJU ZAHTEVIMA SVE VEĆIH BRZINA, SAOBRAĆAJNIH I
OSOVINSKIH OPTEREĆENJA. Porast osovinskog opterećenja kroz vreme
10 12 14 15 19 20 22 22.5
4
(t)
1835
1850 1880 1900 1930 1835 1950 1980
Porast brzina kroz vreme
Putnički vozovi
Teretni vozovi 300
2000
250
200 160 160
120 100
60 75 90
40
(km/h)
25 1860
35
1900
45
100
160
Podaci sa evropskih železnica
Slajd br. 8
1. Dovoljna nosivost, povoljan prenos i raspodela opterećenja,
2. Bezbednost i udobnost za prevoz putnika,
3. Jednostavno prilagođavanje različitim konstrukcijama donjeg stroja,
4. Jednostavna, kvalitetna i brza mehanizovana ugradnja,
5. Dug vek trajanja uz postojanost kvaliteta elemenata i konstrukcije u celini,
6. Jednostavna vertikalna i horizontalna regulacija,
7. Mali troškovi mehanizovanog održavanja u što kraćim zatvorima koloseka i što dužim intervalima između uzastopnih intervencija,
8. Jednostavna zamena šina, pragova i elemenata pričvrsnog pribora,
9. Rešenje amortizacije vibracija i buke u okolinu u skladu sa zakonom definisanim ograničenjima, 10. Efikasno odvodnjavanje,
11. Efikasno uklanjanje snega,
12. Efikasna kontrola vegetacije,
13. Postojanost na dejstvo atmosferilija (otpornost na koroziju, dejstva mraza)
14. Postojanost pri temperaturnim promenama (dnevne i sezonske temperaturne promene, temperaturne promene usled primene savremenih tipova kočnica na vozilima),
15. Mogućnost recikliranja čeličnih elemenata nakon zamene,
16. Prihvatljiva cena.
OPŠTI ZAHTEVI KOJE MORA DA ISPUNI SAVREMENI GORNJI STROJ
Slajd br. 9
ŠEMATSKI PRIKAZ KONSTRUKCIJE GORNJEG I DONJEG STROJA ŽELEZNIČKE PRUGE
sloj za ojačanje i zaštitu planuma
b) Podužni šematski presek kroz kolosek sa poprečnim betonskim pragovima na betonskoj ili asfaltnoj ploči
a) Podužni šematski presek kroz kolosek položen u tucaničkom zastoru
Gornji stroj
Donji stroj nasip
betonski prag
šina 60E1
Gornji stroj
Donji stroj
zastorna prizma od tucanika
nasip
šina (S45, S49, 60E1, ...)
drveni, čelični ili betonski prag
noseći sloj od betona ili asfalta
stabilizacija hidrauličnim vezivom
sloj za ojačanje i zaštitu planuma
Slajd br. 10
Pritisnuta površina planuma
PRINCIP VERTIKALNOG PRENOŠENJA OPTEREĆENJA SA TOČKA KROZ ELEMENTE GORNJEG STROJA NA PLANUM
TOČAK
ŠINA
REBRASTA PODLOŽNA PLOČICA
PRAG
POVRŠINA PLANUMA
ZASTOR
KONTAKTNI NAPON
PRITISAK PODLOŽNE PLOČICE NA BETONSKI PRAG
PRITISAK BETONSKOG PRAGA NA ZASTOR
PRITISAK ZASTORA NA PLANUM
PRITISAK ŠINE NA PODLOŽNU PLOČICU
Slajd br. 11
2. ŠINA
ISTORIJSKI RAZVOJ ŠINE
Kolosek u srednjevekovnom rudniku: drvena šina sa podužnim, centralnim žlebom u kome se kotrlja cilindrični drveni točak primitivnog vagoneta (sistem “Tramroad”), koji gura pomoćni rudarski radnik, po knjizi Johana Hazelberga (Johan Haselberg), iz 1519.
Konstrukcija koloseka od podužnih drvenih greda zakovanih za poprečne drvene pragove, postavljene na rastojanju 60-90cm (transport uglja kod Njukasla 1765. godine)
Izgled prve šine od livenog gvožđa
(Engleska, 13.11.1767.god)
Naredni istorijski događaj od značaja za razvoj železnice desio se 13. novembra 1767. godine sasvim slučajno u Engleskoj (Coalbrookdale) izlivanjem preteče železničke – gvozdene šine . Ovo je događaj koji je na mnogim jezicima definisao današnji termin “železnica” kao “gvozdeni put”. Poseban kuriozitet predstavlja da je do livenja 5-6t šina od gvožđa pojedinačnih dužina 1,52m i širine 11,4cm došlo zato da bi se sprečilo gašenje visokih peći usled trenutne nestabilnosti tržišta livenog gvožđa.
Kameni oslonci
Ugaoni profil šine
Ugaone šine Džona Kara (John Curr) na kamenim osloncima u koloseku sistema “Tramroad” (Engleska krajem XVIII veka)
Kolosek od Džezopovih kratkih šina od livenog gvožđa na kamenim blokovima (Engleska, 1789. god)
Postavljanje Džezopove šine na kamene blokove bilo je odgovarajuće rešenje za tadašnja osovinska opterećenja i ostavljalo je po sredini slobodan put za konje koji su vukli teret. U narednih 30 godina poseban problem predstavlja kako od kratkih šina urediti pravolinijski kolosek. Korak “od jedne milje” u razvoju železnice načinio je Džon Birkenšo (John Birkenchaw), 21.
oktobra 1820. godine, patentiranjem valjanog profila šine pojedinačnih dužina 4,5m. Ove šine su polagane takođe na kamene blokove, čineći kolosek koji je bio spreman za pronalazak lokomotivskog pogona.
Valjana šina Džona Birkenšoa (John Birkenchaw) iz 1820. godine
Izgled savremene šine
(tzv. Vinjolova šina)
Izgled savremene šine sa žlebom
(tzv. tramvajska šina)
Slajd br. 13
ULOGA ŠINE
•Prenosi opterećenje od točka na oslonac (prag, ili betonska ploča),
•obezbeđuje kotrljajuću površinu,
•prima (athezijom) sile kočenja i pokretanja vozila,
•vodi točak u bočnom pravcu,
•prima normalne sile nastale usled temperaturnih promena,
•funkcioniše kao provodnik na elektrificiranim prugama,
•provodi signalne struje.
Slajd br. 14
KARAKTERISTIKE STANDARDNIH TIPOVA VINJOLOVE ŠINE
H- Visina šine
B1 – Širina glave
B2- Širina nožice
S – debljina vrata
NAPOMENA 1:
Nova evropska oznaka za šinu tipa S 49 i UIC 60 je 49 E1, odnosno 60 E1
NAPOMENA 2:
Masa šine se izražava po metru njene dužine
VINJOLOVA ŠINA
OZNAKA MASA
Slajd br. 15
H- Visina šine
B – Širina glave
B1- Širina vozne glave
R – Širina žleba
S – Debljina vrata ŽLEBNA (TRAMVAJSKA)
ŠINA
OZNAKA MASA
PO
METRU
KARAKTERISTIKE STANDARDNIH
TIPOVA TRAMVAJSKE ŠINE
Slajd br. 16
SKRETNIČKE ŠINE: jezičak, puna šina, vođica
JEZIČAK
H- Visina šine
B1 – Širina glave
B2- Širina nožice
S – debljina vrata
OZNAKA MASA PO
METRU
JEZIČAK
1
Slajd br. 17
ŠINA VOĐICA (SKRETNIČKA ŠINA)
OZNAKA MASA PO
METRU
2
PUNA ŠINA (SKRETNIČKA ŠINA)
3
Slajd br. 18
KRANSKA ŠINA
OZNAKA MASA PO
METRU
ŠINA ZA NAPAJANJE
VOZILA ELEKTRIČNOM STRUJOM
Slajd br. 19