vasÚti pÁlyÁk
Post on 26-Jan-2016
61 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
VASÚTI PÁLYÁK
Közlekedéskinetika és -kinematika
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemAnyagmozgatási és Logisztikai Rendszerek Tanszék
ÉPÍTŐGÉPEK MUNKACSOPORT
Budapest 2014.
Összeállította: Gyimesi András
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika
Gyimesi András 2014.
• Mivel foglalkozunk?• Mozgást előidéző aktív erők• Mozgást akadályozó passzív erők
• A számítások során FAJLAGOS ellenállást fogunk használni:
μ [N/kN]
• Járműre ható ellenállási erő:Fe= μ G [N]
Ahol G a jármű súlya
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika
Gyimesi András 2014.
• Vasúti járműre ható ellenállás összetevői:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika - menetellenállás
Gyimesi András 2014.
• Csapsurlódás: A vasúti kerék csapágyazásának ellenállása:
• Gördülési ellenállás: kerék és sin érintkezésénél kölcsönösen létrejövő alakváltozásokból és a kígyózó mozgásból adódó a jármű mozgását akadályozó hatás. Sebesség függvényében állandónak tekinthető.
μg=a1=0,9-1,1 [N/kN]
• Sinütközési ellenállás: (hevederes) sinillesztések által okozott többletellenállás – függ asinvégek közti hézagok méretétől és a szintkülönbségek nagyságától, a jármű sebességének négyzetével arányos.
[N/kN]
Átlagos értéke: ~0,6 N/kN
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika - menetellenállás
Gyimesi András 2014.
• Légellenállás: mozgó jármű homlokfelületére ható levegő nyomásából, tető és oldalfelületére ható surlódás, az esetlegesen keletkező örvénylő légmozgásokból, valamint az utolsó jármű után keletkező légritkulásból adódó ellenállás. Négyzetesen arányos a jármű sebességével (vagy a relatív sebességével) és egyenesen arányos a redukált homlokfelülettel.
Az előzőek alapján, a menetellenállás számítása:
Egyszerűsítéssel, ha a csapsurlódást sebességtől függetlennek tekintjük:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika - menetellenállás
Gyimesi András 2014.
• Gyakorlati menetellenállási képletek:o Mozdonyellenállási képleteko Kocsiellenállási képleteko Vonatellenállási képletek (Mozdony+kocsik)
• Pályatervezési szabályzat által meghatározott menetellenállás képletek:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – járulékos ellenállások
Gyimesi András 2014.
• Ívellenállás:o külső szálon nagyobb út: nincs differenciálmű, csúszások
egyenlítenek ki az ívhosszak különbségét kúpos kerékkiképzés kerékpár – nyomtáv játék
(rendellenes mozgások a hatást csökkentik!)
o Járműtengelyek párhuzamosak (ábra), nincsenek sugárirányban. Peremsúrlódás + ferde csúszás
o Centrifugális erő miatt külső szálon peremsúrlódáso R≥150 m esetén tervezési szabályzat szerint:
o R<150m esetén:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – járulékos ellenállások
Gyimesi András 2014.
• Emelkedő ellenállása:o Normál vasútüzemben:
[N]
o Nagyobb emelkedésű vasutaknál a fentebb közölt közelítés nem engedhető meg:
[N]
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – járulékos ellenállások
Gyimesi András 2014.
• Kitérő ellenállás: A kitérőn áthaladó járűre az előzőeken túl további járulékos ellenállásként hat. Természetesen csakkitérők hosszában kell számításba venni, ami álltalában a jármű által megtett út elhanyagolató töredéke.Például gurítódombos, vagy folytonos esésű pályaudvarok tervezése esetén azonban a kitérők nagy száma miatt figyelembe kell venni.
μkitérő= 0,2 – 1,9 [N/kN]
(gyakorlati tapasztalat – nagy szórás)
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – járulékos ellenállások
Gyimesi András 2014.
• Belső ellenállás: a vonaton belül keletkező lengések, rezgések, ütközések és súrlódások okozta ellenállás. Számszerüsítésük elméleti megfontolások útján nem lehetséges, a tapasztalat szerint a jármű sebességével egyenesen arányos.
• Gépezeti ellenállás: (vagy gépészeti ellenállás) a mozdony gépészeti egységeiben tetten érhető ellenállás. Külön részellenállásként nem tárgyaljuk, mivel a gyakorlatban a mozdony vonóhorgán mérhető vonóerővel számolunk.
• Gyorsítási (avagy indítási) ellenállás:
mred=m ς =~m+mkerék ς=1,02 – 1,11 (kocsik) ς=1,15 – 1,28
[N] [N/kN]
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – Vonóerő
Gyimesi András 2014.
• Vonóerő: a vontató járművet meghajtó erőgép forgatónyomatékának (különböző áttételeken keresztül) meghajtott kerekek és a sin érintkezési helyén ébred, a kerék és a sin közötti surlódás hatására. Így a legnagyobb kifejthető vonóerő nem lehet nagyobb mint az elméleti surlódási, vagy adhéziós vonóerő:
Ahol μcs: a surlódási tényező a kerék és sin közt (~ 0,15) Gmh: vontató erőkerekeire jutó súlyhányad [kN]
• Teljesítmény (állandó vontatási sebesség esetén):
[kN] így a vonóerő:
[N]
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinetika – Vonóerő
Gyimesi András 2014.
• Vonóerő és teljesítmény diagrammal egybe rajzolt ellenállás diagram
Kiadott nyomtatott anyag: mértékadó emelkedő vontatási munka meghatározása
Vasúti pályák – KÖZLEKEDÉS KINEMATIKA
Gyimesi András 2014.
• Vasúti közlekedéskinematika: a vasúti pályán végbemenő mozgásokkal és azok vágánygeometriai hatásaival foglakozik. A mozgást a mozgásállapot ismeretében, az előidéző okoktól függetlenül vizsgálja. Az adott körülmények között megfelelő vágánygeometria meghatározására alkalmazzuk.
• A valóságos vasúti pálya térbeli vonalvezetésű, ennek megfelelően azt, mint térgörbét vizsgáljuk, a mozgást pedig, mint az ezen a görbén lezajló időbeli jelenséget vizsgáljuk.
A vasúti pályán (térgörbén) mozgó járműszerelvény (pontrendszer) kinematikailag egyértelműen határozott, ha bármely időpillanatban ismerjük a pontrendszer térbeli elhelyezkedését. Az elhelyezkedést leíró időfüggvényt nevezzük mozgástörvénynek:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika
Gyimesi András 2014.
• A sebességvektor a helyvektor idő szerinti deriváltja, így függvénye felírható:
t: érintőirányú egységvektor
• A gyorsulásvektor a sebességvektor idő szerinti deriváltja:
Tehát értelmezhető a pályairányú és a kör középpont felé mutató gyorsulás összetevő is• A h-vektor a gyorsulásvektor idő szerinti deriváltja:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika – átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• Az átmenetiív: két eltérő görbületi sugárral rendelkező pályaszakasz csatlakozásánál a gyorsulás (az előző képletben a harmadik hatványon!) ugrásszerű változásának kiküszöbölése céljából a z eltérő görbületi íveket egy, a pálya síkjában fekvő, fokozatos görbületi változást biztosító közbenső görbületátmenettel kötjük össze.• Az átmeneti ív eleje a zérus (esetleg kisebb) görbületű, átmeneti ív vége mindenkor a
nagyobb görbületű vágánytengelypont. (Jelölések ÁE és ÁV)• Lineáris görbületátmenet esetén a görbület az ívhosszal egyenes arányban változik,
ebben az esetben a görbületváltozás fgv-e:
• Koszinusz átmenetiív:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• Az átmenetiívek kitűzése: Ha G=f(l) (görbület – ívhossz fgv) ismert, akkor:• Átmeneti ív érintő (központi) szög-ívhossz függvény meghatározása:
Mivel alapintegrálokkal az x, y értékei közvetlenül nem számíthatók, ezért numerikus módszerekkel való meghatározásához Simpson féle parabolaformulát, sorfejtést használunk:
Kitűzési pontok x,y koordinátái, ívhossz paraméterrel:
Közelítő képlet (első tagok)
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• x és l egyenlőségének feltételezése miatt :o a valóságnál kisebb értékű vetülettel számolunk, ezért ÁV-ben kisebb görbülettel
(nagyobb sugárral) csatlakozunko A körívet helyettesítő másodfokú parabolaképlet miatt az ÁV pontban
ordinátaeltolódás jelentkezik.
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• Klotoid átmeneti ív kitűzése (lineáris görbületátmenetnél adódó átmenetiív)• Érintőszög függvény:
• Érintő hajlása az ÁV-ben (l=L):
• x,y koordináták meghatározása:
• L=x alkalmazásával:
A közelítés miatt csak rövid átmenetiíveknél használható (L ≤ 0,15 R)
Ahol C=RL a klotoid görbe állandója
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• Klotoid átmeneti ív kitűzése
• ÁV pont közelítő ordinátája:
• Köríveltolás közelítő értéke:
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
• Koszuinusz átmeneti ív kitűzése:• Érintőszög függvény:
• Érintő hajlása az ÁV-ben (l=L):
• x,y koordináták meghatározása:
Gyimesi András 2014.
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Gyimesi András 2014.
• Koszuinusz átmeneti ív kitűzése:• étmeneti ív geometria y=f(x) ordinátája:
• az ÁV pont ordinátája: (x=L)
• A köríveltolás értéke:
• Az átmeneti ív hosszát a h vektor képletéből számítjuk, annak feltételezésével, hogy az átmeneti ív mértékadó pontjában a megengedettnél nagyobb harmadrendű jellemző nem ébred.
• Klotoid átmenetiív L hossza:
• Koszinusz átmenetiív hossza:
• Magyarázat:• Harmadrendű derivált képletébe van G=1/R behelyettesítve
Tessenek letölteni, és átbogarászni:BME-Út és Vasútépítési tanszék (Építőmérnöki Kar)Liegner – Vasútigörbület-átmeneti geometriák és alkalmazásukA fentieknél részletesebben (több esettel is)
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika - átmenetiívek
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika – túlemelés
Gyimesi András 2014.
• A túlemelés szükségességéről:
• Centrifugális gyorsulás:
• Szabad oldalgyorsulás:
• Kocsiszekrény vezérléssel ellátott vasúti jármű:
• Kocsiszekrény exta β fokkal dől
βmax=10° (j.h.)
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika – túlemelés
Gyimesi András 2014.
• Maximális túlemelés:a0max=1m/s2 mmax=150 mm
• Optimális túlemelés:
Miért lényeges ez: VEGYES forgalom, különböző terhelésű és sebességű vonatokMi történik ha nem jó a túlemelés:
• Túlemelés hiány: kisebb túlemelés mint ami ideális lenne az adott szerelvényreekkor a0 pozitív (görbületi középpontból kifelé mutató) külső sinszál
igénybevétele nő (+utaskényelem)• Túlemelés felesleg: a0 negatív (befelé mutat) a járművet a belső sinszál vezeti• túlterhelés + irányszabályozás a külsőn hiba, rángatás …
Vasúti pályák – vasúti közlekedéskinematika – túlemelésátmenet
Gyimesi András 2014.
• A túlemelésátmenet célja: az ív külső illetve belső sinszálai közötti magasság-különbségeknek az átmenet hosszában történő fokozatos változásával, a vágány egyes keresztmetszeteiben a szükséges nagyságú túlemelést biztosítja.
• Túlemelésátmenet eleje: zérus (vagy kisebb) túlemelés• Túlemelásátmenet vége: mindenkori nagyobb túlemelés• Túlemelésátmenet hossza: minden esetben megegyezik az átmeneti ív hosszával és azzal
egybe esik.• Túlemelés geometriája: megegyezik az átmenetiív görbületátmeneti geometriájával.
Klotoid átmenetiív esetén:
[mm]
top related