PAGE
1. Aspecte constructive i urbanistice ale amplasrii liniei
cale
1.1. Noiuni generale Un ora modern, cu o economie dezvoltat i cu
cerine majore social-culturale, nu poate fi conceput fr ci de
comunicaie i transport public urban de cltori bine organizat. ntre
sistemele de suprafa ale transportului public urban de cltori,
tramvaiul ocup un loc principal n preluarea fluxurilor mari de
cltori, avnd cele mai mici costuri de exploatare i fiind nepoluant
dup ultimele soluii tehnice folosite n construcia sa. Aa se explic
faptul c la ora actual, tramvaiul, ca mijloc de transport urban, a
renscut pe plan mondial.Sigurana n circulaie a tramvaiului modern,
fiabilitatea echipamentelor sale, mecanice i electrice, costurile
relativ reduse de ntreinere i reparaii, nivelul redus de poluare
fonic, sunt determinate n mare msura de construcia i starea tehnic
a cii, pe care acesta ruleaz. De aceea, dezvoltarea n continuare a
tramvaiului depinde esenial de sigurana n funcionare a ntregii
gospodrii de cale.Aceast cerin poate fi ndeplinit numai pe baza
aciunii de aducere a cilor existente de tramvai ntr-o stare normal
de exploatare i modernizare a acestora, aplicnd pe scar larg soluii
noi constructive, cu elemente componente din beton, aparate de cale
turnate, rezistente la uzur i care asigur o trecere mai lin a
materialului rulant, precum i mecanizarea complex a lucrrilor de
construcie, reparaii i ntreinere. O atenie deosebit trebuie acordat
scurgerii apelor meteorice de la suprafaa cii, ermetizrii mbrcminii
acesteia, pentru ca apa s nu ptrund la infrastructur, precum i
drenrii apelor ce ptrund la fundaie. n final, toate aceste aciuni
vor conduce la reducerea costurilor de ntreinere i reparaii i la o
mai bun servire a populaiei, care beneficiaz de serviciile
transportului urban de cltori.1.2. Studiul de amplasament
Necesitatea i oportunitatea construirii unei ci noi de tramvai,
trebuie s rezulte dintr-un studiu de transport n comun, corelat cu
cerinele de dezvoltare ale oraului i studiul de circulaie.
Alegerea amplasamentului cii este determinat de posibilitile
tehnice i economice de execuie a acesteia, care trebuie s rezulte
dintr-un studiu de amplasament.Acest studiu trebuie s aib n vedere
urmtoarele:- categoria strzilor, intensitatea i compoziia
traficului conform cu studiul de circulaie;- prevederile schiei de
sistematizare a zonei, dac exist ;- natura terenului rezultat din
studiul geotehnic i regimul apei freatice;- posibilitile de
ncadrare n profilul longitudinal i transversal al strzilor,
rezultate din ridicrile topografice;- amplasarea instalaiilor
edilitare subterane i aeriene;- natura i situaia sistemului rutier
al strzilor existente;- intersecii la nivel sau denivelate, acces
la industrii, proprietai, etc.;- specificul i caracterul arterei n
ansamblul arhitectural al localitaii (zona central comercial
aglomerat, istoric, de agrement, etc.);- legarea zonelor
industriale de cartierele de locuine, de pieele i zonele
comerciale, grile de cale ferat i autogrile, etc.;- posibilitai de
alimentare cu energie electric.Pe baza acestui studiu de
amplasament se trece la elaborarea studiului de fezabilitate i apoi
la proiectul tehnic i detalii de execuie.1.3. Cerine tehnice
privind construcia cilor de tramvai 1.3.1. ncadrarea cii n profilul
transversal al strzilor Calea tramvaiului clasic se amplaseaz
central pe strzi de categoria I-a, figura 1.1.a i categoria a II-a,
figura l.1.b, ncadrat n numrul benzilor, la nivelul carosabilului
acestora, n scopul utilizrii zonei tramvaiului i pentru circulaia
general. La amplasarea central, staiile de urcare i coborre, se pot
amenaja cu refugii pentru pietoni. Pe strzi de categoria a II-a,
calea mai poate fi amplasat i lateral, fig.1.1.c. Pentru degajarea
circulaiei i sporirea gradului de securitate, calea de tramvai este
recomandabil s fie amplasat, pe ct posibil, n platform proprie.
Cile n platform proprie pot fi amplasate pe partea central a
strzii, la acelai nivel, sau denivelat, cu sau fr stlpi ntre ci la
care platforma are o lime de 7 m. n staiile cu refugii pentru
pietoni, limea platformei este de 9,1 m. Pentru soluiile cu stlpi
la mijloc trebuie obinute aprobri prealabile.La amplasarea
denivelat, nivelul superior al inelor trebuie s se situeze deasupra
mbrcminii carosabilului cu 15...20 cm.Amplasarea cilor de tramvai n
platform proprie este recomandat, dac carosabilul are lime
suficient, asigurndu-se pentru fiecare sens de circulaie o lime
minim de 9 m i cu amplasarea staiilor la distane de peste 400
m.Platformele la nivel vor fi delimitate prin marcaje cu borduri
ngropate sau benzi vopsite.n funcie de tipul constructiv al cii,
platformele denivelate pot avea mbrcmintea din plci uoare de beton
armat sau din piatr spart.
Mai nou, n Germania i alte ri se utilizeaz mbrcmini cu gazon,
care dau un aspect general mai plcut al strzii.Amplasarea cilor de
tramvai pe o singur parte a strzii, n platform proprie, poate fi
fcut dac servesc zone industriale periferice i n jur nu sunt
locuine, poduri, riviere, parcuri, strada nu are intersecii i nu se
ntretaie fluxul de baz al celorlalte mijloace de
transport.Amplasarea lateral, lng trotuare, a cilor de tramvai, dei
asigur urcarea i coborrea cltorilor direct de pe trotuar, fr s
traverseze benzile de circulaie, totui, nu elimin pericolul pentru
pietoni i echipajele care intr i ies din cvartalele de locuine. n
acelai tirnp, un asemenea amplasament, ngreuneaz nscrierea curbelor
la intersecii, face imposibil accesul vehiculelor auto la trotuare
i ngreuneaz operaiunile de incrcare i descrcare a vehiculelor de
marf.Amplasarea central n platform proprie a cilor de tramvai are
avantajul c trarnvaiul nu ntlnete obstacole din partea celorlalte
mijloace rutiere de transport.
Fig.1.1. Amplasarea liniei cale pe categorii de strzi n scopul
reducerii aglomerrii stradale de pe magistralele oraelor i din
centrul acestora, s-a extins amplasarea cilor de tramvai n tunele
subterane la mic adncime, figura 1.2. Dac condiiile locale permit,
cile de tramvai pot fi amplasate i n debleu sau pe estacade, figura
1.3.
Fig.1.2. Amplasarea liniei cale n tunele subterane
Fig.1.3. Amplasarea liniei cale pe estacade1.3.2. Profilele
transversal i longitudinal ale cii de rulareProfilul transversal al
cii de tramvai se proiecteaz n asemenea condiii nct s se asigure
scurgerea rapid a apelor de pe suprafaa zonei cilor. n acest scop,
i se d cii o nclinaie spre exterior, dup profilul transversal al
strzii. Aceast nclinaie are o valoare n jur de 10 mm, reprezentnd
diferena de nivel dintre cele dou ine. Pe axa carosabilului strzii,
care are un profil concav nu se admite amplasarea cilor de tramvai.
n curb, nclinarea cii depinde de raza curbei i se schimb n funcie
de supranlarea inei exterioare fa de cea interioar.Profilul
longitudinal al cii de tramvai, amplasat n carosabil, trebuie s se
ncadreze n cotele profilului carosabilului strzii. n cazul cilor pe
platform proprie aceast condiie este obligatorie doar la
interseciile de strzi i s nu stnjeneasc accesul la proprietile
limitrofe. Declivitatea maxim admis a cilor de tramvai, de pe
teritoriul oraului, este de 5 %, iar n cazuri speciale, maximum 6
%. n depouri i la capetele de linii, declivitatea maxim admis este
de circa 0,25 %.1.4. Dimensiuni n plan i gabaritice ale cii Pentru
sigurana n circulaie a tramvaielor este necesar ca toate
construciile i instalaiile din apropierea cii s fie amplasate la
anumite distane fa de aceasta. De altfel, nicio parte a tramvaiului
nu trebuie s depeasc dimensiunile stabilite. Conturul transversal
limit, din care materialul rulant nu trebuie s ias cu niciun punct
de pe periferia sa, se numete gabaritul materialului
rulant.Conturul n planul normal pe cale, care reprezint spaiul
necesar pentru trecerea n siguran a gabaritului mobil al
materialului rulant, care circul pe cale i nuntrul cruia nu trebuie
s ptrund nicio parte a vreunei construcii alturate cii, poart
denumirea de gabarit de liber trecere.ntre gabaritul materialului
rulant i cel de liber trecere se .las un spaiu liber, care este
interzis s fie ocupat, constituind spatiul de siguran.Dimensiunile
principale de gabarit ale materialului rulant sunt:- Limea zonei de
lucru a pantografului - 1.800 mm- Limea caroseriei 2.500 mm-
Inlimea maxim a materialului rulant 3.500 mm- Inalimea minim a
poziiei pantografului 4.200 mm- Inlimea minim de lucru a
pantografului 4.550 mm -Inlimea uzual de suspendare a firului de
contact 5.600 mm Conturul gabaritului de liber trecere se situeaz n
jurul gabaritului materialului rulant, care se mrete cu 500 mm pe
lateralele caroseriei i cu 400 mm, n jurul gabaritului
pantografului, aa cum se vede n figura 1.4.Dimensiunile de gabarit
ale cii de tramvai n aliniament i n staii, cu i fr stlpi pe mijloc,
au urmtoarele valori:- ntre caroseria vagoanelor de tramvai 500 mm-
ntre caroseria vagoanelor de tramvai i construcii sau obiecte
alturate, n linie curent 500mm- ntre caroseria vagonului i latura
stlpului dintre linii 300 mm- ntre caroseria vagonului i
echipamentele fixe pe peroanele staiilor de oprire pentru pietoni
750 mm ntre caroseria vagonului i cantul bordurei platformei
refugiului de pietoni 60 mm Dimensiunea transversal, la baza
stlpului se consider de 400 mm.
Fig. 1.4. Schema de gabarit pentru tramvaiLimea zonei de siguran
a cilor de tramvai n aliniament i a distanei dintre axe, n funcie
de amplasamentul cii i al stlpilor, pentru reeaua de contact, este
redat n tabelul 1.1. Tabelul 1.1Amplasamentul cii Limea spaiului de
siguran Distana minim
a cii duble [mm] ntre axele cilor [mm]
La acelai nivel cu carosabilul
i fr stlpi ntre ci:
- fr refugiu de pietoni 6500 3000
- cu refugiu de pietoni 8620 3000
Pe platform proprie:
- fr stlpi ntre ci 6500 3000
- cu stlpi ntre ci 7000 3000
- fr refugiu de pietoni 3500
- cu refugiu de pietoni 3500Gabaritele de material rulant i de
liber trecere trebuie s fie simetrice n raport cu axa cii de
rulare. Gabaritele pe nlime se msoar de la cota zero - nivelul
superior al capului inelor.Distanele minime de siguran, n mm, ale
cii n aliniament, de la axa acestuia pn la diferite construcii sunt
prezentate n tabelul 1.2 :Tabelul 1.2Distana pn la : Linii
definitive Linii provizorii
ecartament normal [mm]ecartament ngust[mm]ecartament normal
[mm]ecartament ngust
[mm]
Cldiri de locuit, administrative i industriale
3.7503.6002.7502.600
- Zidurile construciiior nelocuibile, garduri, mprejmuiri cu
lungime peste 2 m 2.750 - 2.2502.600 - 2.1002.250 2.100
- Faetele zidurilor, tunelurilor, picioarelor viaductelor,
parapetelor, podurilor i viaductelor2.2502.100
- Trotuar sau bordura acestuia, n cazul cnd linia are platform
proprie sau este nglobat n carosabil1.85017001.5501.400
- Muchia stlpilor plantai pe partea exterioar a
cii2.3502.200
- Muchia stlpilor de sustinere a reelei de iluminat i ai reelei
de contact, n zona depourilor2.2502.100
-Muchia stlpilor dintre ci, din zona depourilor2.2502.100
- Porile deschise de la intrarea n curtea
depourilor1.8501.850
- Porile deschise ale halelor depourilor - depouri existente -
depouri noi1.550 - 1.8501.400 - 1.850--
1.5. Ecartamentul n aliniament al cii de tramvai Dimensiunea
constructiv de baz a cii este ecartamentul, care reprezint distana
dintre feele interioare ale capului inelor, exprimat n mm i msurat
n planul ecartamentului care este situat pe linia de ghidare a
perechii de roi, de ctre capul inei, la 9 mm sub nivelul suprafetei
de rulare. Cel mai rspndit ecartament este cel de 1435 mm , adoptat
pentru prima dat la locomotive n Anglia. Exist ecartamentul de
1.524 mm n Rusia i diferite ecartamente nguste, ca de exemplu, cel
de 900 mm din oraul Linz, din Austria, cel de 1.000 mm pe unele
linii din Germania i alte orae din Europa, iar la noi n ar n Arad i
Iai. Liniile noi se construiesc numai cu ecartament normal.Pentru
cile de tramvai n aliniament, cu in nou cu canal, sau tip cale
ferat, cu ecartament normal sau ngust, se admit abateri doar n
sensul micorrii acestuia pn la 2 mm. n cazul inelor uzate, se admit
abateri doar n sensul creterii ecartamentului, de pn la 10 mm.n
Germania, normele stradale BO-Strab '81, prevd o plaj a abaterilor
de la ecartamentul regulamentar, ntre -5 i + 10 mm.Din cercetri s-a
stabilit c sub sarcina materialului rulant ecartamentul cii crete
cu 1... 2 mm, prin mpingerea elastic a inelor de ctre roi.
d
e6r
Jo Fig.1.5.ina cu canalPrin alipirea buzei unuia dintre bandaje
la capul de in, ntre cellalt bandaj i in se formeaz un interval ,
care exclude blocarea roilor.Din figura 1.5 se observ c valorile
extreme, maxime i minime, se pot determina cu relaiile : (1.1)
(1.2)unde: e valoarea maxim respectiv minim a ecartamentului
ciiA - mpingerea elastic a inelor sub sarcina vagonului de
tramvaier - ecartamentul perechii de roig - grosimea buzei
bandajului nou, n planul ecartamentuluid, dmin - distana interioar
dintre bandaje, maxim i minim;n cele mai nefavorabile condiii, rmne
spaiul necesar ntre buza bandajului i suprafaa interioar a capului
inei. Cu ct este mai mare acest spaiu, cu att sunt mai mari unghiul
de atac al roii la in, mrimea forelor orizontale transversale,
tensiunile de contact, alunecarea forat a bandajului pe in. Toate
acestea implic creterea consumului de energie la mers, creterea
uzurii bandajelor i a inelor i corespunztor creterea costurilor de
reparaii a cii i a vagoanelor de tramvai. 1.6. Puncte finale i
staii Punctele finale din reeaua de cale contribuie n mare msur la
buna desfurare a circulaiei tramvaielor. De aceea, acestea trebuie
s fie astfel construite, nct s asigure: ntoarcerea tramvaielor la
180 fr manevre suplimentare; activitatea nestnjenit a tramvaielor
de pe diferite trasee, care au capt n acelai punct final;
posibilitatea scoaterii din circulaie a tramvaielor cu defeciuni
minore, n scopul remedierii - platforme separate pentru coborrea i
urcarea cltorilor.Punctele finale, att a cilor simple, ct i duble,
se proiecteaz sub form de bucl sau circulare, pe ct posibil n afara
carosabilului strzii i fr intersectri suplimentare a acestora.
Construirea punctelor finale sub form de triunghi sau linie moart
nu sunt recomandate deoarece implic manevre suplimentare sau
vagoane cu comand la ambele capete. Scheme de puncte finale sunt
prezentate n figura 1.6 :
Fig.1.6. Puncte finale pentru trasee de linii2. Elementele
componente ale cii de tramvai 2.1. Infrastructura cii
Infrastructura este partea component a cii, alctuit din
terasamente, lucrri de consolidare i protejare a lor i instalaii de
drenare a apelor.2.1.1. Date constructive ale terasamentului
Terasamentul cii de tramvai l constituie zona cu solul nivelat i
consolidat, n conformitate cu planul i profilele transversal i
longitudinal ale cii. El are ca scop:-preluarea sarcinilor de la
materialul rulant prin intermediul suprastructurii cii i
repartizarea lor uniform solului natural, cu reducerea
corespunztoare a presiunilor specifice;-uurarea condiiilor de
evacuare a apei; -asigurarea unei suprafee bine nivelat i compactat
pe care se amplaseaz suprastructura cii.Dependent de configuraia
terenului i amplasamentul cii n rama stradal, terasamentul are
construcie diferit n profil transversal. Profilul transversal al
terasamentului n carosabil poate fi: cu nclinaie spre centru sau cu
o singur pant. La calea n carosabil (figura 2.1), terasamentul
poate fi sub forma de:
a. - cuv cu dubl nclinaie spre centrub. - cuv cu dubl nclinaie
din centru spre lateralc. - cuv cu o singur nclinaie.Suprafaa
terasamentului pe care se aeaz suprastructura cii se numete
platform de baz. Profilele transversale ale terasamentului sunt
caracterizate de limea i forma platformei de baz, nclinaia
taluzurilor, amplasarea instalaiilor pentru drenarea apei,
amplasarea stlpilor reelei de contact, nlimea rambleului, adncimea
cuvei sau a debleului etc.
Fig. 2.1. Profilul transversal al terasamentului2.1.2. Solul
terasamentului Calitatea terasamentului cii este determinat de
compoziia solului i de execuia corect a lucrrilor. Indicatorii
proprietilor fizice i mecanice de baz ai solului sunt dai de ctre
tipul de roc i dimensiunile particulelor din care este constituit.n
construcia terasamentului cii se admite utilizarea fr nicio
limitare a urmtoarelor soluri: din stnc frmiat preliminar,
nisipoase de granulaie mare, argile nisipoase uscate, zgur
metalurgic.Nu se utilizeaz soluri argiloase umede, soluri srate,
nisip nmolos sau cu turb, soluri de umplutur, cu resturi putrede de
plante etc., deoarece sunt considerate soluri slabe care se taseaz
sub aciunea forelor mari transmise de materialul rulant.Rezistena
solului este caracterizat prin presiunea specific admis la care nu
se produce tasare, cu o valoare minim de 2...2,5 daN/cm. n cazul
cnd nu se respect aceast condiie sunt necesare msuri de ntrire a
solului, prin nlocuirea solului slab cu sol rezistent, prin legarea
solului cu liani organici sau anorganici, ca de exemplu praf de var
sau zgur, pe o adncime de circa 10 cm. Proprietatea solului de a
permite penetrarea apei este foarte important pentru terasamentul
cii. Penetrabilitatea solului depinde de granulaia sa astfel: cu ct
este mai mare granulaia cu att apa penetreaz i se scurge mai rapid,
cum este cazul solurilor nisipoase. Deformaiile terasamentului sub
form de albii (cazul a), respectiv de pungi (cazul b) sunt
reprezentate n figura 2.2.
Fig. 2.2 . Deformaiile terasamentuluiCondiiile de calitate ale
terasamentului sunt deosebit de importante n cazulliniilor de
tramvai cu pat comprimat, din piatr spart i suprastuctura cu ine
petraverse sub care exist concentraii mari de fore. n cazul
liniilor pe plac continu debeton sau pe plci din beton
pretensionat, fenomenul de tasare al terasamentului estemai puin
posibil, deoarece forele ce provin de la materialul rulant se
repartizeazpe o suprafa mult mai mare i deci presiunea specific
este mult mai mic.
2.2. Suprastructura cii Prin suprastructur se nelege partea din
ansamblul cii de rulare a tramvaielor alcatuit din ine, traverse,
plci de beton, prisrna de piatr spart, longrine, rame, aparatele
speciale de cale, elementele de insonorizare i amortizare a
vibraiilor, precum i mbrcmintea cii. 2.2.1. Fundaia ciiPrisma de
piatr spart sau alte elemente de construcie, pe care se aeaz inele,
formeaz aa-zisa fundaie a cii. Ea este amplasat pe infrastructur i
poate constitui o caracteristic a tipului constructiv de cale.
Importana ei este deosebit, ntruct preia sarcinile de la materialul
rulant i le transmite uniform terasamentului.Construcia fundaiei
trebuie s asigure nu numai stabilitatea i durabilitatea cii, ci i
respectarea amenajrii generale stradale. De aceea, construciei
fundaiei i se impun urmtoarele cerine: s fie suficient de stabil
sub aciunea forelor de la materialul rulant, s nu aibe tasri i s nu
faciliteze ndoirea inelor care ar produce distrugerea mbrcminii
rutiere. De asemenea, trebuie s prezinte rezisten la intemperii,
trebuie s prezinte o oarecare elasticitate pentru a asigura o
rezisten maxim mpotriva uzurii inelor, reducerea loviturilor i a
zgomotului provocate de deplasarea materialului rulant. Trebuie s
fie permeabil pentru apele de suprafa i din sol, n cazul liniilor
pe platform proprie i fr mbrcminte, iar n cazul liniilor din
carosabil, s nu fie permeabil pentru apele de suprafa. Materiale
utilizate pentru fundaie sunt: nisip, pietri, piatr, piatr spart,
balast, zgur metalurgic, traverse din lemn, traverse din beton,
beton, bitum. La alegerea tipului de fundaie pentru cile de
tramvai, trebuie avut n vedere urmtorii factori: intensitatea
circulaiei tramvaielor; viteza de circulaie; sarcinile transmise
cii de ctre materialul rulant; rezistena solului din terasamentul
cii; categoria strzii i cerinele de ncadrare n profilul ei
transversal; sistemul de amplasare i posibilitile de separare a cii
de rulare de restul mijloacelor de transport; tipul de mbrcminte al
strzii .Dup elementele principale ce intr n componena fundaiilor,
acestea se pot clasifica astfel: - din piatr sau nisip, cu
traverse, rame sau longrine; din traverse, balast i plci din beton;
din plci i balast; din plci sau longrine.Dup gradul de rigiditate,
fundaiile se mai clasific n: nerigide, semirigide i rigide.2.2.2.
Tipuri constructive de traverse din beton armat Traversele sunt
elementele care transmit sarcinile statice i dinamice de la ine la
balast, fiind puternic solicitate. Asigur ecartamentul i
stabilitatea.
Condiiile impuse traverselor sunt:
rezisten mare;
elasticitate suficient pentru atenuarea ocurilor;
aderen bun la balast, pentru mpiedicarea alunecrii laterale
(deripare) sub aciunea vehiculului;
repartizarea uniform a sarcinilor pe balast ( prisma cii ).
Dup felul materialului, traversele sunt din:
lemn de fag, stejar sau brad, impregnate cu azot, uoare,
elastice, izoleaz fonic, cu masa de 60-90 kg i se nlocuiesc mai
uor, de aceea se prefer la ncruciri i macaze;
beton armat precomprimat, care se utilizeaz tot mai frecvent,
fiind mai rezistente ( se utilizeaz 60...80 ani), ns fiind mai
rigide se monteaz un strat elastic sub ine.
Tipul de baz al traverselor din beton armat, att la noi n ar ct
i n strintate, este traversa monobloc din beton pretensionat.La noi
n ar, traversele din beton armat pentru ina cu canal nu sunt
standardizate, ele executndu-se dup cerine n diferite orae.O
asemenea travers din beton armat, pentru ina tv, este prezentat n
figura 2.3, avnd o lungime de 2240 mm, limea bazei de 200 mm, limea
de la partea superioar de 140 mm, nlimea de 160 mm, iar masa de 154
kg. n cazul cilor cu ecartament ngust, lungimea traversei este de
1800 mm.Recent, R.A.T. Bucureti a elaborat o travers nou bibloc,
utilizat pentru montarea inelor tip 49 B, cu sistem de prindere tip
K.Durata de utilizare a traverselor de beton depinde de factorii
constructivi i de exploatare i se apreciaz, n medie, la 50 de ani.
n Germania, se apreciaz o durat minim de utilizare a traverselor de
60 de ani.
Fig. 2.3. Travers din beton armat, pentru ina tv 2.2.3.
inele
inele constituie elementele care susin i ghideaz vehiculele n
direcia cii, suport direct sarcinile i le transmit traverselor.
Trebuie s ofere suprafa de rulare i de ghidare continu i neted.
Profilul inei este dat de forma seciunii transversale i a evoluat n
decursul anilor, generalizndu-se tipul cu talp lat tip Vignole
(figura 2.4), compus din trei pri principale: 1) capul inei
(ciuperca);
2) inima inei ;
3) talpa inei .
Tipul inei se apreciaz dup masa pe metru liniar , aa cum se
prezint n tabelul 2.1:
Fig. 2.4. ina clasic tip Vignole
Tabelul 2.1
Denumire
< 18ine uoare
18-30ine mijlocii
> 30ine grele
Cu creterea masei liniare crete i momentul de inerie al seciunii
transversale, deci rigiditatea.
Datorit presiunilor mari inele se uzeaz i se deformeaz remanent.
Se realizeaz din oel carbon de calitate, tenace i rezistent la uzur
(r=700.900 MPa), avnd n compoziie 0,4...0,6 % C, min. 0,6 % Mn,
max. 0,3 % Si, max. 1 % S+P. Se monteaz cu nclinaia de 1/20 sau
1/40 spre interior, egal cu nclinaia suprafeei de rulare a
bandajelor.
inele se lamineaz la lungimi de 12,5; 22,5; 25 sau 30 m. Pentru
asigurarea trecerii roilor de la un capt de in la altul, inele se
mbin prin joante. Joantele asigur continuitatea feelor active ale
ciupercii inelor, transmiterea forelor ntre cupoanele vecine i
dilatarea acestora. Pragul vertical admis: 1 mm n linie curent i 2
mm n staii. Nu se admit praguri orizontale.
Asamblrile capetelor de in la transportul urban pe in se fac cu
plcue de asamblare (uor deformabile).
La joantele cu plcue de asamblare, capetele inelor se deformeaz:
apare tasarea de 2.....3 mm (de 1,25....20 ori mai mare fa de ina
continu) i rotirea capetelor, cu unghiul minute, ceea ce conduce la
ocuri.
La construcia cilor de tramvai se utilizeaz urmtoarele tipuri de
ine, prezentate n figurile 2.5 i 2.6.
inele cu canal se utilizeaz la cile construite n carosabilul
strzilor, pentru circulaia tramvaiului, peste care circul i
vehiculele rutiere.
Fig. 2.5. Dimensiuni uzuale pentru ina cu canalinele cu canal
poate fi de mai multe tipuri. Caracteristicile de calcul funcie de
tipul inei i ara productoare sunt prezentate n tabelul 2.2. Tabelul
2.2Tipul ineiP Kg/m2A cm2Modulul de rezisten Wx cm5Momentul de
inerie
l cm4ara
captalplxly
404050,955172,09180,221144,4184Romania
4949,4362,97240,3248,21819320Romania
S4140,9558,97 "3 196,0200,51368260Germania
S4949,4363,0240,2248,21819320Germania
P4344,6557,02081489-Rusia
P5051,6365,9248_2018-Rusia
n Romnia se utilizeaz, n general, inele tip 40 i tip 49,
prezentate n figura 2.6.
O cretere a rezistenei n exploatare a inelor se asigur prin
tratamentul termic al acestora: clire n profunzime sau superficial
folosind cureni de nalt frecven.
Suprafaa de rulare este mult mai rezistent la uzur, reducnd n
acelai timp i posibilitatea formrii uzurii ondulatorii, mai ales la
aezarea inelor pe plci din beton cu rigiditate mare. In acest sens
se folosete procedeul HSH (procedeu de nalt durificare), de ctre
firma VOEST-ALPINE din Donawitz, Austria. Duritatea de pe suprafaa
de rulare a ciupercii atinge valori de 366-377 HB, iar rezistena la
rupere este de 132,8 daN/mm2.
La baza metalurgic a tehnologieie HSH st oelul de calitate S 900
A, iar datorit rcirii accelerate a ciupercii ntr-o baie sintetic,
la finalul procesului de laminare, se obine o microstructur de
perlit lamelar fin, care posed o rezisten ntre 1170 i 1350 N / mm2
Pentru calea de tramvai , firma produce dou sorturi calitative
:
inele HSH L , care se pot ncrca prin sudur
inele HSH ultra dure, nereparabile, care funcioneaz pe
principiul folosete i arunc. Caracteristicile de calcul ale inelor
tip 40 i tip 49 , prezentate mai jos, sunt urmtoarele:
Fig. 2.6. Dimensiuni uzuale pentru ina tip Vignole2.2.4. Sisteme
de prindere a inelor Dup modul cum se fixeaz ina pe elementele
fundaiei, sistemele de prindere pot fi: directe, indirecte i
speciale.La sistemele directe, ina se fixeaz direct de elementul
fundaiei mpreun cu placa rnetalic de baz. La cele indirecte, placa
se fixeaz de elementul fundaiei, iar ina de plac prin piese
diferite. Odat cu elaborarea i introducerea n exploatare a unor noi
sisteme de fundaii i de suprastructuri, s-au lrgit funciile
sistemelor de fixare i cerinele acestora.La sistemele de fundaii
din elemente de beton, pentru reducerea rigiditii cii, sistemele de
fixare trebuie s prezinte elasticitate i s cuprind un element
elastic, amortizor. Pentru reducerea curenilor de dispersie, de
asemenea trebuie prevzute elemente de izolare n sistemele de
prindere.In mod concret, sistemele de fixare a inelor trebuie s
asigure prinderea sigur a inelor de elementele fundaiei, pstrarea
ecartamentului i posibilitatea de reglare a acestuia, durabilitate,
preluarea elastic a ocurilor dinamice, posibiliti de reglare a
nlimii inelor, s fie simple, cu elemente componente putine i uor de
realizat.2.2.4.1. Sisteme directe de prindere
Sistemele directe de prindere pot fi fr sau cu plac de baz.
La primele sisteme, ina se aeaz direct pe traversa de lemn 1 i
se fixeaz de aceasta prin crampoanele 2, nfipte n travers (figura
2.7, punctul a) i prin tirfoanele 2 (figura 2.7,punctul b).
Fig. 2.7. Prinderea direct rigid
a cu crampoane; b cu tirfoaneTirfoanele se fabric n dou tipuri,
B2 pentru traverse de lemn i B5 pentru traverse de beton. Acestea
se deosebesc ntre ele prin lungime i forma filetului.
La cile de tramvai n carosabil, cu plac continu de beton
monolit, construit n Timioara, s-au conceput dou sisteme de
prindere.
Sistemul este constituit dintr-o armtur 1, compus din o plac de
oel de 10 x 100 x 350 mm, n care se sudeaz 2 piulie duble 2, i
ancorele 3 pentru ncastrarea n beton. Clema arc 5 din oel arc se
strnge pe talpa inei prin urubul 6 , prin intermediul unei aibe.
Sub talpa inei se pune o band continu din cauciuc striat groas de
12 mm.
Fig. 2.8. Prindere direct cu cleme elasrice i uruburi nclinate
(Timisoara)Pentru prinderea inelor n jgheaburile metalice ale
plcilor din beton precomprimat sau alte jgheaburi, sistemul de
prindere este cu urub nclinat i clem elastic, avnd buloanele 1 care
se nurubeaz n piuliele duble 2, sudate cu o nclinaie de 60o de
armtura 3, ncastrat n placa de beton. urubul apas talpa inei prin
intermediul clemei elastice 4, confecionat din oel arc de 6 x 70
mm. Sub talpa inei se amplaseaz o band striat de cauciuc 5, groas
de 12 mm.
Fig. 2.9. Prindere direct cu cleme elastice tip W (Germania)
Acelai sistem de prindere funcioneaz n transportul urban din
Austria, sub denumirea de WFP 3 sau 3B, unde sub clema 3 se pune o
folie 4 din polietilen care la sistemul mai sus prezentat
lipsete.2.2.4.2. Sisteme speciale de fixare a inelor n cadrul
acestor sisteme putem ncadra pe acelea care fixeaz ina n
jgheaburile plcilor, prin elemente deosebite de cele folosite n mod
curent.
n Ungaria a fost elaborat sistemul de fixare elastic, prin
profile de cauciuc, montate prin presare (figura 2.10, punctul a).
ina monobloc 1 se aeaz n jgheabul metalic 3, ncastrat n placa 5,
din beton precomprimat, pe banda 4 din cauciuc ripsat. Lateral,
prin presare, se introduc cordoanele 2 de cauciuc, ce fixeaz poziia
inei.
Fig. 2.10. Prindere cu cordoane de cauciuc (Budapesta)
Sistemul prezint elasticitate i asigur izolarea electric a
inelor. n figura 2.10, la punctul b, este prezentat seciunea
cordonului.
Cordonul de cauciuc trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii
tehnice: duritate - 60 ( 5 uniti Shore; rezisten la rupere - 10
N/mm2; alungirea relativ la rupere min. 300%; scderea alungirii la
rupere max. 25%; pondere din rezistena la traciune i alungirea
relativ la rupere max. 20%; temperatura limit de nefiabilitate 40o
C.
Prin verificarea stabilitii ecartamentului fcut n Berlin, la
liniile experimentale, a rezultat o lrgire maxim de 2 mm i o
ngustare maxim de 4 mm, care nu se ncadraz n normative, iar n
decursul timpului aceste date se modific mult, ca urmare a
deformrii remanente a cauciucului i a mbtrnirii acestuia. n final,
sistemul nu asigur ecartamentul corespunztor al liniei, cu
consecine negative asupra siguranei circulaiei, a uzurii inelor,
bandajelor i a consumului de energie electric.
n figura 2.11 este prezentat o soluie asemntoare, elaborat la
Bucureti, pentru profilul de in monobloc tip OR 95/80.
Fig.2.11. Prindere cu cordoane de cauciuc, (Bucuresti)
ina 1 se aeaz n jgheabul de tabl 2, ncastrat n placa de beton
precomprimat 6, pe o band 4 de cauciuc ripsat. Fixarea poziiei inei
se face prin presare lateral ntre in i pereii nclinai ai
jgheabului, a cordoanelor de cauciuc 3 de form hexagonal i 5, de
form rotund.
Fixarea este elastic i are caliti izolante, dar nu asigur
ecartamentul constant al cii. Cauzele sunt multiple, legate de
comportamentul necorespunztor al cordonatelor de cauciuc n decursul
exploatrii (deformare remanent, mbtrnire, etc.).2.3. Principiile
calculului de rezisten a cii de tramvai
Pentru efectuarea calculelor la rezisten a cii trebuie stabilite
caracteristicile de calcul ale acesteia.
Printre acestea n primul rnd se enumer coeficientul de pat sau
constanta elastic C a patului. Acest coeficient, caracterizeaz
proprietile elastice ale balastului de sub travers. Sensul fizic,
al coeficientului de pat al traversei, reprezint mrimea presiunii
pe un cm2, al suprafeei de balast la care are loc o tasare de 1
cm.
La calculul inei, se consider c grinda este rezemat n mai multe
puncte i se utilizeaz coeficientul, care exprim lsarea elastic a
ntregii traverse sau a jumtii acesteia, sub o singur in.
Coeficientul reprezint fora sub influena creia semitraversa se las
n balast cu 1 cm.
Cel mai adesea inele sunt considerate ca grinzi rezemate pe
sprijin compact i elastic.
n acest caz se utilizeaz caracteristica, denumit modul de
elasticitate al fundaiei de sub ine sau modulul de elasticitate al
cii, notat prin U. Acesta caracterizeaz proprietile elastice ale
ntregii ci.
nelesul fizic al modulului de elasticitate al cii reprezint
mrimea forei uniform repartizate, ce trebuie aplicat pe 1 cm de
lungimea inei, care s provoace lsarea ei cu 1 cm. n esen, modulul
de elasticitate al fundaiei de sub ine, este caracteristica de
calcul a cii atotcuprinztoare.
n calcule se utilizeaz, de asemenea, coeficientul rigiditii
relative al fundaiei de sub ine i rigiditatea inei nsi, notat prin
K. Valoarea modulului de elasticitate al cii depinde de muli
factori i nu este constant de-a lungul cii. El depinde de
elementele componente ale fundaiei cii, materialul de construcie al
traverselor, tipul de balast i gradul de compresivitate al
acestuia, de anotimp, etc.
Coeficientul C de pat al cii, exprimat n daN/cm3, se determin
experimental, dependent n principal, de natura balastului. El
reprezint n ine, presiunea n daN/cm2, sub care sprijinul se las
elastic cu 1 cm.
Valoarea coeficientului de pat al traversei, dup literatura de
specialitate, este redat n funcie de amplasarea cii i de natura
balastului.
Pentru calea aezat n pat propriu:
- balast din piatr spart ..................................... C
= 6 daN/cm3- balast din pietri
.............................................. C = 5 daN/cm3
- balast din nisip
................................................ C = 4
daN/cm3Pentru calea ngropat n carosabil se cunosc:
- balast din piatr spart sau pietri, cu drenaj.......... C = 3
daN/cm3
- balast din piatr spart, pietri, nisip de granulaie.........C =
2,5 daN/cm3
- fundaie din beton monolit masiv sau armat i plci amortizate
sub in .....C = 10...250 daN/cm3- beton i beton armat fr plci
amortizoare ...........C = 800...1500 daN/cm3
Coeficientul rigiditii relative K, al fundaiei inei i al inei se
exprim n 1/cm. El se exprim prin formula:
2.3.1. Forele care acioneaz asupra cii de tramvai
Vagonul n micare acioneaz asupra cii cu fore verticale,
orizontale i longitudinale.
Schemele de ndoire a traverselor, sub aciunea forelor verticale,
sunt prezentate n figurile 2.12 i 2.13.Forele verticale sunt
compuse din greutatea proprie a vagonului i a cltorilor ce revine
pe osie, denumit i sarcin static Pst i sarcinile suplimentare
dinamice Pd . Sarcinile suplimentare dinamice, pe vertical, sunt
determinate de oscilaiile pe suspensie a vagonului, trecerea roilor
peste denivelri a inelor, uzurile plate i excentritile
bandajelor.
Forele suplimentare dinamice nu acioneaz simultan i nu se poate
lua n calcul, prin nsumarea valorilor lor maxime, ci doar
rezultanta lor probabilistic. n practic, pentru calcule
simplificate, influena lor asupra rezistenei cii, se materializeaz
prin coeficientul dinamic n, a crui valoare se afl ntre
1,3...1,5.
Literatura de specialitate prevede c mrimea sarcinilor dinamice,
la calculul tensiunilor mecanice din elementele cii, se ia n mod
difereniat i anume: pentru ine n = 1,5
pentru traverse n = 1,3
pentru sol n = 1,1
Fig. 2.12. Schema de ndoire sub sarcin a traversei de lemn
Fig. 2.13. Schema de ndoire sub sarcin a traversei de beton La
mersul vagonului pe o cale dreapt apar i fore laterale datorit
micrii de erpuire. Forele ce acioneaz asupra caroseriei se transmit
ramei boghiurilor, iar acestea le transmit osiilor. Aceste fore se
mai numesc i fore de ram.
Presiunea lateral a roii asupra inei, const din fora de apsare a
buzei bandajului asupra capului de in i fora de frecare care apare
la deplasarea lateral a bandajului pe suprafaa capului inei. Aceste
dou fore se pot nsuma sau scdea n funcie de direcia lor de
acionare.
Aceste fore laterale au valori maxime, la mersul vagonului n
curbe, unde acioneaz fora centrifug i deplasarea centrului de
greutate al vagonului, datorit supranlrii inei exterioare a
cii.
n schema de calcul ele sunt reprezentate prin fora orizontal H i
momentul de ncovoiere M.
Practic i influena acestor fore asupra calculelor la rezisten a
cii se exprim printr-un coeficient specific, care este determinat
experimental i variaz dup caracterul liniei, dreapt sau curb, dup
tipul inei, raza curbei, vitez, etc.
Determinarea matematic a acestor fore este dificil, de aceea ele
se iau n considerare printr-un procent aproximativ de 20...25% din
fora de baz vertical. Pentru acestea, rezistena specific admis de
calcul se reduce cu acest procent.
Forele orizontale longitudinale asupra cii sunt produse de
fugirea inelor i aciunea temperaturii i se noteaz cu T.
Prin cercetri s-a stabilit c fugirea inelor apare n mod
principal ca rezultat al alunecrii erpuitoare a inelor sub
rostogolirea roilor, n mod deosebit n poriunile de frnare. Efectul
principal ns l are variaia temperaturii n ine. La calea pe
traverse, unde inele sunt bine fixate prin sistemul de prindere,
acestea nu se pot dilata, ca urmare n ele se acumuleaz forele de
dilatare i astfel calea este tensionat din cauza temperaturii.La
variaii mari de temperatur, aceste fore devin att de mari, nct
depesc momentul de rezisten al inelor i forele de fixare, nct
acestea se pot ridica n sus sau curba lateral, deplasnd i
traversele. Fuga cii, de obicei se produce la curbe sau pe curbura
podurilor, dac nu sunt amplasate reglementar aparate de preluare a
dilatrii.
Trebuie reinut c mrimea forelor de dilatare termic depinde de
temperatura inelor la care acestea au fost montate.
Pentru ca forele s fie minime este recomandabil ca montarea
inelor s se fac n zona temperaturii neutre, care reprezint media
temperaturilor extreme, pe care poate s le aib inele, n zona
geografic n care se afl cile respective.
n ara noastr se consider c vara, temperatura n ine poate s urce
pn la +60o C i iarna poate s coboare pn la 30o C. n aceste caz,
temperatura neutr este temperatura medie, a crei valoare este de
+60 + (-30) / 2 = 15o C.
Schema sarcinilor exterioare ce acioneaz asupra traversei cii de
tramvai este prezentat n figura 2.14
Fig. 2.14. Forele i momentele care acioneaz asupra traversein
schem sunt introduse urmtoarele nota:
Pt presiunea vertical a inelor;
Ht presiunea orizontal transversal a inelor, transmis traversei
prin sistemul de prindere sau frecare;
Mt mometul ncovoietor din travers, provocat de rotirea inelor,
datorit aciunilor verticale i orizontale a roilor;
T forele longitudinale din plan orizontal (fugirea sau dilatarea
inelor) transmise traversei prin frecare;
q intensitatea reaciei stratului de balast al fundaiei.
La determinarea tuturor acestor fore, pe care le transmite ina
traversei, ina se consider ca o grind infinit de lung, pe fundaie
elastic, supus ndoirii n spaiu i rsucirii de ctre forele verticale
i orizontale. Fundaia elastic a inei opune rezisten la ndoirea ei n
plan orizontal i vertical i la rsucire.
Cercetrile experimentale ntreprinse au stabilit c ndoirea
traverselor sub aciunea momentului Mt este nensemnat. De asemenea
este mic i influena tensiunii din cauza deplasrilor traverselor pe
fundaie, provocat de forele orizontale.
De aceea, n calculele practice de verificare, mrimile Mt i T se
neglijeaz i calculul se face numai sub aciunea sarcinilor
verticale, dinamice rezultante. n schimb, n calculele de proiectare
a elementelor cii, se ia n considerare sarcina dinamic rezultat de
la toate forele din plan vertical i orizontal.
2.3.2. Determinarea forei verticale rezultante
Sarcina dinamic maxim de calcul, Pdin , se determin cu
formula:
Pdin = Pmed + 2,5 S (2.1.)unde : Pmed - valoarea medie a
sarcinilor verticale a roii pe in;
S - abaterea medie ptratic a acestei fore;
2,5 - coeficient, corespunztor probabilitii 0,994.
Ca presiune vertical de calcul, a roii vagonului de tramvai
asupra inei, se ia valoarea ei maxim probabil.
Din figura 2.15 , care reprezint schema forelor ce acioneaz n
curb asupra inelor, reiese c asupra inei exterioare a curbei
acioneaz, de regul, o for orizontal H mai mare, denumit for
lateral. Aceasta are valoarea : H = Z ( F fr (2.2)i ntotdeauna este
ndreptat n exteriorul curbei. Semnul forei F fr , depinde de
amplasarea axei de calcul, n raport cu centrul de rotire al
vagonului n curb.
Fig. 2.15. Forele care acioneaz asupra inelor n curb
Asupra inei interioare acioneaz de regul o for mai mic:
Fint = Pmed ( (2.3)unde: ( = 0,25 coeficient de frecare ntre in
i bandaj.
Mrimea forelor de ram i lateral depinde de o serie de factori,
dar n primul rnd de construcia vagonului, raza curbei, supranlarea
inei exterioare, viteza de mers n curb.
n calculele practice forele H i Zr, se determin n funcie de
acceleraia lateral neamortizat aln .
n asimilare cu forele care acioneaz asupra cii la un vagon pe
patru osii cu boghiuri, de la cile ferate, se poate admite c i la
vagonul de tramvai acioneaz aceleai fore. n acest caz, forele se
calculeaz dup aa numitele grafice paaport i au expresia:
Zr = 31,5 + 26 aln H = 54 + 25 aln
Lund n considerare dinamicitatea lateral vor rezulta
relaiile:
Zdin = Zr x (1 + 0,0024 V) (2.4) Hdin = H x (1 + 0,003 V)
(2.5)
Aceste fore aplicate capului de in provoac rsucirea ei. ncrcarea
echivalent, ((i x Pmed , este diferit la calea cu traverse de lemn
i cea cu traverse de beton. La cele de beton, descarc sarcina, iar
la cele de lemn ncarc sarcina. 2.3.3. Analiza solicitrii de
ncovoiere i a tensiunilor din elementele cii de tramvai
Rezultatele calculelor din ine i a tensiunilor din elementele
cii cu ine Tv 60, traverse de beton i de lemn i strat de piatr
spart, sunt redate n tabelul de mai jos. Tabelul 2.3
Tensiunile din platforma de baz a cii (sol) au o mare nsemntate
practic, deoarece dac ele depesc limitele admise, pot apare nfundri
ale solului sub traverse. Calculul lor exact este foarte complicat.
Din experiene s-a demonstrat c tensiunile n diferite puncte ale
balastului, reprezint un anumit procent din tensiunile care iau
natere direct sub patul traversei, aa cum se prezint mai jos.
Raportul dintre adncimea de aezare a balastului i limea bazei
traversei h/b... ..................0,5 1,0 1,11 11,52,02,5 .
La o grosime a patului de sub travers de 250 mm i o lime a tlpii
traversei de beton de 250 mm, redus cu 10% din cauza ncovoierii sub
sarcin, rezult un raport de 250 : 250 x 0,9 = 1,11, cruia i
corespunde un procent de 54 %. Deci, tensiunea din platforma de
pmnt (p = 0,54 x (b.
La traversa de lemn, suprafaa de aezare se diminuez cu 23%, din
cauza coeficientului de ndoire a crui valoare este de 0,77.
Datele rezultate din calcule sunt trecute n tabelul 2.3.
Rezultatele calculelor prezentate n tabel, confirmate i prin
cercetri experimentate, arat c sgeata elastic Ys a inei, pus pe
traverse de beton armat, este mai mic de peste dou ori dect n cazul
traverselor de lemn. Aceasta scoate n eviden specificul funcionrii
cii cu traverse de beton armat. Tensiunile din inele puse pe
traverse de beton armat se micoreaz cu cca. 20% fa de montajul pe
traverse de lemn, n schimb, tensiunile din platforma patului i din
balast, cresc cu 2%.
2.4. Concluzii
Sistemele prezentate de prindere a inei sunt cele mai
reprezentative, dar ele nu epuizeaz gama larg a acestora, utilizate
n construcia cilor de rulare, n stadiu de experimentare sau
proiect.
Alegerea unuia sau altuia dintre acestea trebuie s fie fcute n
funcie de posibilitile unei execuii corecte, a unei durate mari de
funcionare i costuri minime de execuie i ntreinere.
Sistemele de prindere cu cleme lamelare elastice, au o nlime mic
i mai uor se adapteaz la suprastructura cilor n carosabil. Pentru a
asigura durabilitatea pieselor componente, este necesar protejarea
lor anticoroziv, prin cadmiere i alte msuri de prevenire a intrrii
n contact cu umiditatea. n acest scop, nainte de nglobarea sub
carosabil, elementele componente ale prinderii trebuie unse cu
vaselin, iar ansamblul acoperit cu folie de polietilen i apoi
turnat cu strat de bitum topit.nlocuirea sau ntreinerea
infrastructurii de transport urban pe in va fi reglementat n viitor
de A.F.E.R. (Autoritatea Feroviar Romn), n cadrul unor inspecii de
mentenan, care impun o activitate complex din partea firmelor de
construcii:
Fig.2.16. Lucrare de nlocuire sau ntreinere a infrastructurii de
transport urban pe in3. Elemente elastice amortizoare n calea de
rulareNecesitatea montrii sub ine a elementelor elastice este
determinat de influena negativ ce o are rigiditatea cii, cu fundaie
din elemente de beton, asupra comportamentului acesteia n
exploatare.Montarea acestor elemente sub form de straturi, plci sau
benzi sub talpa inei, sub dale sau stratul de balast are ca efect
reducerea rigiditii cii.Elementele amortizoare ndeplinesc dou
funcii de baz: ca element elastic, care micoreaz starea tensionat a
componentelorcii, ca urmare a repartizrii eforturilor pe un numr
mai mare detraverse sau pe suprafee mai mari a fundaiei cii; ca
amortizor de vibraii i zgomote a componentelor cii caremicoreaz
forele i deplasrile dinamice de sub talpa inei.Aceste dou funcii
determin proprietile pe care trebuie s le posede elementele
amortizoare. Aceste cerine le pot ndeplini eel mai bine
elastomerii, cum sunt cauciucurile sintetice de diferite tipuri,
poliuretanul, polietilena, polistirenul etc. Din aceti polimeri, n
funcie de cerine, se pot confeciona prin vulcanizare la cald plci i
covoare sau se pot utiliza ca mas fluid de turnare, cu vulcanizare
la rece.Elementele elastice amortizoare trebuie s prezinte i o
rezisten mare la eroziune, date fiind condiiile de lucru n cale.
Dintre materialele pe baz de cauciucuri, cauciucul uretanic, pe baz
de poliuretani, ndeplinete eel mai bine aceast condiie. De aceea,
acesta este larg utilizat n diferite compoziii pentru amortizarea
zgomotelor i vibraiilor inelor de tramvai, precum i pentru etanarea
rosturilor din elementele mbrcminii cii. 3.1. Soluii de izolare
fonic i de reducere a nivelului de vibraii
n prezent se elaboreaz unele soluii originale pentru
modernizarea infrastructurii transportului n sistemul roatin, prin
aplicarea unui sistem elastic, pentru reducerea semnificativ a
nivelului de vibraii i zgomot la liniile de cale ferat terane (cale
ferat i tramvai) i subterane (metrou). Pe termen lung, zgomotul i
vibraiile de la calea de rulare au efect distructiv att asupra
structurii cii, ct i asupra construciilor din apropriere, precum i
efect nociv asupra locuitorilor din zon.Cercetrile sunt orientate
ctre identificarea unor modele fizice, experimentale de reducere a
vibraiilor, folosind plcue elastice care se introduc ntre
elementele care constituie sistemul de cale de rulare, dup caz:
ina, placa suport, traversa, dala, balast, platforma din beton.
Principalele caracteristici ce trebuie asigurate pentru plcuele
elastice sunt: capacitatea mare de absorbie a vibraiilor i
zgomotului inelor, meninerea capacitii funcionale pe o durat lung
de timp (peste 15 ani), n condiii de climat natural temperat i de
temperaturi sczute, montajul uor, un cost care s permit reducerea
cheltuielilor de montaj i ntreinere a cilor de rulare.
Soluiile de izolare cu plcue elastice sunt n concordan cu
tendinele din cercetarea european (proiectul CONVURT), urmrindu-se
conformitatea cu cerinele Comunitii Europene n materie de mediu i
de politici urbane. Plcuele executate dintr-un nou material
poliuretanic vor permite reducerea nivelului de vibraii i zgomot cu
pn la 10 dB pentru fiecare etaj elastic. n conformitate cu normele
europene, se are n vedere diversificarea cercetrilor n vederea
aplicrii soluiilor cu plcue la cile de transport de suprafa, n
zonele oreneti i n apropierea oraelor, precum i n zona podurilor i
a tronsoanelor de transport cu risc natural major (defilee,
tuneluri, triaje etc.). Pentru obinerea plcilor elastice se
utilizeaz ca material de baz elastomer poliuretanic, material ce
are proprieti elastice superioare att cauciucului natural ct i
cauciucului sintetic. Datorit structurii specifice, elastomerii
poliuretanici au proprieti deosebite de elasticitate, duritate,
rezisten la temperaturi sczute, la mbtrnire i la ageni chimici.
Pentru a obine diverse grade de elasticitate, elastomerii
poliuretanici vor fi amestecai cu diverse materiale de umplere, n
proporie de 5-30 %. Se stabilesc reetele optime pentru fiecare
aplicaie identificat, precum i structura sistemelor elastice
propuse. Noul sistem elastic se dorete a fi folosit la realizarea
liniilor terane (tramvai i cale ferata) i subterane
(metrou).Obiectivul principal al cercetrilor viitoare este
elaborarea unei soluii tehnice noi pentru modernizarea
infrastructurii transportului cu metroul, tramvaiul i la calea
ferat prin aplicarea pe scar larg a acestui sistem elastic, pentru
reducerea semnificativ a nivelului de vibraii i de zgomot pentru
liniile de cale terane i subterane.
Sunt avute n vedere mai multe tipuri de sisteme de izolare, i
anume:
- sistemul pe platform din beton , utilizat, n special, la
liniile de metrou mai noi i ntr-o
form mai simpl i la tronsoanele feroviare de mare vitez;-
sistemul cu terasament normal, utilizat la liniile de cale ferat,
la liniile de metrou mai vechi, la liniile de metrou uor i
tramvai.
Sistemul de izolare poate fi conceput cu dou sau cu trei nivele
de izolare, respectiv cu
izolare ntre sistemul de prindere i travers i ntre travers i sol
(cu rou, n poza din figura 3.1), la care se mai poate aduga o
izolare suplimentar ntre in i dispozitivul de prindere, recomandat
la curbe i n zone de risc triaje.
Fig. 3.1.Sistem de izolare pe nivele multiple Un sistem de
izolare a cii de rulare la tramvai i metrou este prezentat n
figurile 3.2 i 3.3:
Fig. 3.2. Sistem de izolare a cii cu canal
Fig. 3.3 Sistem de izolare a cii tip Vignole Modelarea i
testarea soluiilor de procesare a compozitelor, precum i realizarea
modelului de baz n scopul utilizrii lor n izolare la calea ferat,
tramvai i metrou au constat n obinerea sistemului elastic care se
utilizeaz la infrastructura acestora n scopul reducerii nivelului
de vibraii i de zgomot, astfel :
locul de montare: calea de rulare metrou Bucureti tipul
prinderii: indirect - elastic
tipul inei: 49, cu posibilitate de extensie la tipurile 60 i
65
tipul traversei: travers bibloc din beton viteze mai mici sau
egale cu 130 km/h i sarcina pe osie ntre 20 i 30 tone, i
independent de aceste valori, pe curbe cu raz mic.
In funcie de modul de utilizare, n cadrul sistemului elastic,
sunt trei tipuri de plcue:
plcua rezilient - PR3, poziionat sub talpa inei;
placa rezilient - PR2, poziionat ntre placa metalic suport i
traversa de beton armat;
placa rezilient celular - PR1, poziionat sub blochetul traversei
de beton armat.
Tipurile de plcue, realizate din elastomer poliuretanic obinut
experimental, sunt prezentate n figurile 3.4, 3.5, 3.6.
Fig. 3.4. Placua elastic tip PR 1
Fig. 3.5. Placua elastic tip PR 2
Fig. 3.6. Placua elastica tip PR 3
n figura 3.7 este prezentat modul de echipare a traversei de
beton cu elemente elastice antivibrante i sistemul de prindere.
Fig.3.7. Traversa de beton cu elemente elastice antivibrante i
sistemul de prindere1 Cutie protectoare antivibrant2 Traversa din
beton tip 2BC 4
3 Placa cu 4 guri, elastic, antivibrant sub placa suport tip
PR2
4 Placa simpl fr nclinare
5 Tirfon B5
6 Clema elastic7 Piesa de sprijin PANDROL
8 Beton monolitizare
9 Antretoaza blochet
10 ina tip 49
11 Placua elastic - tip PR3
12 Diblu B5
13 Placa elastic antivibrant - tip PR1 .4. Aspecte tehnologice
cu privire la operaia de sudare a inelor i aparatelor de cale 4.1.
Noiuni generale de sudare Sudarea ocup un loc important n procesele
de construcie i reparare a cilor de tramvai. Ea este folosit, n mod
principal, pentru mbinarea inelor noi ntre ele, confecionarea
aparatelor speciale i repararea acestora prin ncrcare cu sudur,
refacerea rosturilor la inele rupte i a profilului inelor, mai ales
n curbe, dup uzuri pronunate.Imbinarea prin sudur se obine datorit
apariiei legturilor atomo-moleculare ntre particulele elementare
ale corpurilor mbinate. In acelai scop trebuie asigurat o apropiere
a atomilor obiectelor supuse sudrii, operaie ce se poate realiza
prin mai multe procedee, care pot fi cuprinse n trei grupe: sudarea
prin presiune, denumit i sudarea n stare solid sudarea prin topire
sau sudarea n stare lichid sudarea prin topire i presiune.In
procesul de construcie i reparare a cii se utilizeaz ultimele dou
grupe.La sudarea prin topire, mbinarea elementelor se obine prin
topirea local a metalului de baz din canturile ce se ating, ale
elementelor de sudat sau a metalelor de baz i de adaos i nmuierea
metalului solid cu cel lichid. Pe msura ndeprtarii sursei de
nclzire are loc cristalizarea metalului i formarea rostului, care
mbin cele dou elemente. Rostul l constituie aliajul topit din
materialul de baz i de adaos, iar zona influenei termice reprezint
poriunea din jurul rostului, care i schimb proprietile ca rezultat
al sudrii.Pentru topirea metalelor se utilizeaz surse puternice de
caldur. Dependent de caracterul sursei de cldur se deosebesc
sudarea prin topire electric sau topire chimic. In cazul sudrii
electrice, sursa de cldur este curentul electric, iar la cea chimic
- reacia exoterm (cu degajare de cldur) de ardere a gazelor
{sudarea cu gaz) sau a amestecului de ardere, sub form de pulberi
(sudarea cu termit).In procesul de sudare au loc urmtoarele
fenomene :
vaporizarea i oxidarea unor elemente
- absorbia i dizolvarea gazelor n materia lichid
transformri n zona de influen termic.Aceste procese determin
diferenierea metalului din rostul de sudare i din zona de influen
termic de metalul de baz. La sudare apar deformaii ale construciei
cii i se creeaz un cmp de tensiuni remanente, influennd negativ
rezistena mbinrii prin sudare. Aa cum este cunoscut, conform
principiului suprapunerii efectelor, tensiunile termice remanente
(datorit dilatrilor mpiedicate i a alternanei anotimpurilor,
var-iarn) se suprapun peste cele mecanice, putnd conduce la valori
importante ale tensiunilor rezultante. Aceasta poate constitui un
important factor de nerespectare a condiiilor de siguran n
conformitate cu fiele Uniunii Internaionale a Cilor Ferate (fia
U.I.C. 513). n ultim instan se recomand nlocuirea liniilor, aa cum
s-a procedat n Timioara pe tronsonul de linie de tramvai dintre
Sala Olimpia (Constantin Jude) i Piaa N.Blcescu (Lahovary) unde,
dup 35 de ani, nivelul tensiunilor remanente ar fi putut fi
favorabil iniierii i propagrii unor fisuri n cale cu consecine
negative asupra siguranei circulaiei.
De aceea, este necesar s fie studiate i aplicate cele mai
favorabile procedee de sudare i s se utilizeze cele mai adecvate
materiale, reducnd prin aceasta influenele negative.In procesul de
construcie i reparaie a cilor de rulare, att la cile ferate, ct i
la tramvaie, i gsesc utilizare larg urmtoarele procedee de sudare:
sudarea cu arc electric; sudarea aluminotermic; sudarea prin
electrocontact i presiune; sudarea cu gaze.Lucrrile mai importante,
care se execut prin sudare, la calea de rulare sunt: mbinarea
inelor noi; mbinarea inelor cu aparatele speciale; mbinarea inelor
rupte; confecionarea aparatelor speciale de aliniere; ncrcarea
zonelor uzate ale inelor i aparatelor speciale.Rosturile de mbinare
se realizau n trecut prin eclise mecanice, denumite joante, iar
calea purta denumirea de cale cu joante.
Acest sistem de mbinare a prezentat multe deficiene i anume:
- reducerea duratei de funcionare a inelor, ca urmare a uzurilor
pronunate la joant;
-producerea. de ocuri i zgomote;
- creterea uzurilor la aparatul de rulare al tramvaielor; -
creterea rezistenei n circuitul de ntoarcere al curentului;
- costuri mari de ntreinere.Odat cu dezvoltarea tehnologiilor de
construcie a cilor, s-a trecut la sudarea continu a inelor, formnd
calea fr joante. In acest caz, rosturile de mbinare sunt cele mai
tensionate locuri ale cii i de aceea trebuie s se acorde o atenie
deosebit procesului tehnologic de realizare a acestora.In Timioara,
sudarea aluminotermic a fost introdus nc din anul 1924, cu
materialele i tehnologia firmei Wagner din Austria. Dup anul 1958
nu s-a mai aplicat din lipsa materialelor din import. Sudarea prin
electrocontact i presiune, de asemenea a fost aplicat nc din anul
1938.4.2.. Formele de sudare Formele de sudare pot fi umede,
confecionate pe antier, sau uscate, confecionate n atelier. Ele
trebuie s reziste la temperatura nalt a metalului termitic de
sudur, s se monteze uor pe rostul mbinrii inelor, s aib un numr
minim de elemente componente, s prezinte o suficient permeabilitate
a gazelor etc.Formele umede etaneaz mai bine rostul, dar durata de
sudare crete, deoarece ele trebuie uscate n perioada de prenclzire
a capetelor de in. Pentru confecionarea acestora se folosesc
amestecuri n care, de baz este nisipul de cuar, de magnezit, de
dolomit, etc. Cel mai utilizat este nisipul de cuar. Ca materiale
de legatur se pot utiliza: liani din amot - argil, argil de
formare, sticl lichid sau etil - silicat. Componena amestecului
pentru confecionarea formelor depinde de liantul utilizat.Pentru
formele umede la care ca liant este argila, amestecul de formare
este constituit din:- nisip de cuar 80 ... 85 %- argil de formare
20 ... 15 %.Pentru formele de la rosturi, de obicei se utilizeaz
nisipul de cuar, a crui granulaie maxim este sub 1 mm, iar argila
sub 0,16 mm. Dup amestecarea componentelor, se face umezirea
amestecului cu ap, n raport de 6 ...7 % din greutatea uscat a
acestuia. Pentru o formare mai bun, se recomand ca amestecul s se
acopere cu o prelat, timp de 12 ore i apoi s se fac
formarea.Compoziia materialului de formare, n cazul utilizrii ca
liant a sticlei lichide de sodiu, este:- nisip de cuar 92 ... 93 %-
sticla lichid 8 ... 7 %.Dup amestecarea componentelor, imediat se
trece la formare pentru evitarea ntririi acestuia. Intrirea
semiformelor se face prin insuflare cu bioxid de carbon, sub
presiune de 0,5 ... 1,5 daN/cm , n decurs de 1,5 ... 2 minute, iar
uscarea lor se face prin nclzire la 200 C. La confecionarea
formelor, trebuie acordat o mare atenie sistemului de canale,
pentru conducerea metalului n rost, scurgerea zgurei i evacuarea
gazelor.La metodele actuale de sudare, metalul proaspt ptrunde
permanent n spaiul dintre capetele inelor. Acest metal trebuie s
spele capetele inelor, s le curee de impuritai i s le ncalzeasc pn
la temperatura de topire.Modelarea formelor se face dup modele
turnate din aluminiu i tehnologia cunoscut n turntoriile de metal.
Trebuie ns reinut c densitatea de umplere a formelor este foarte
important pentru reuita operaiei de sudare.4.3. Metode de sudare
aluminotermic a inelor In practica de construcie i reparare a
cilor, s-au generalizat dou procedee de baz de sudare aluminotermic
i anume: sudare prin turnare intermediar; sudare prin turnare cu
adaos n rost.Firma Wagner Electrothermit, din Austria, a elaborat,
cercetat i aplicat n multe ri aceste procedee de sudare,
simbolizndu-le SRZ i respectiv SRE.La procedeul SRZ ( procedeu de
sudare prin turnare intermediar), spaiul liber dintre capetele
inelor. ce se sudeaz este egal n toat seciunea transversal, care se
umple cu lungimea rostului de oel topit i are mrimea de 12 ... 15
mm ca n figura 4.1:.
Fig.4.1. Rostul de sudare
Schema de turnare, la procedeul SRZ, este prezentat n figura
4.2:
Fig. 4.2. Schema de turnare la procesul SRZOelul topit din
creuzetul 1 se scurge n forma 2, prin orificiul superior, peste
miezul refractar 3. De aici, printr-un canal lateral, ajunge la
talpa capetelor de in i se ridic n golul rostului de sudat, pn la
partea inferioar a miezului 3, mbrcnd conturuJ capetelor de in.
Pentru ca oelul topit s nu umple i canalul inei, n acesta se aeaz
miezul 4 , din material refractar. Oelul supranclzit, n contact cu
suprafaa capetelor de in din rost, se nclzete pn la topire i se
mbin, formnd o mas comun, realizndu-se astfel mbinarea. Zgura topit
se scurge n farfuria 5. Pentru protecia sudorilor de stropii de
metal i lumina puternic este prevzut capacul 6.Caracteristic la
procedeul SRE ( procedeu de sudare cu renur i pies intermediar ), n
comparaie cu procedeul SRZ, este faptul c n spaiul dintre capetele
inelor, n zona de sub suprafaa de rulare, se las o proeminen
intermediar, de 12 ... 15 rnm, care formeaz o punte de legatur ntre
acestea, iar sub proeminen, capetele sunt distanate ntre ele.
Proeminena poate fi format direct din captul de in, prin
degajare cu flacr oxiacetilenic, a seciunii de sub proeminen, iar
capetele se taie drept.
Fig. 4.3. Punte de legaturPentru ntreptrundere, respectiv
finalizarea sudrii, cu adaos de pies intermediar, ale crei fee
frontale nc nu s-au sudat, se folosete un dispozitiv de presare
axial a capetelor.La acest procedeu de sudare se mpiedic, n mare
parte, contractarea inelor n procesul de rcire.Schema de turnare
pentru acest procedeu este prezentat n figura 4.4:.
Fig.4.4. Schema de turnare procedeu SRE
Spre deosebire de schema anterioar, aici, uvia de oel topit din
creuzetul 1, cade pe miezul 3, iar de aici, se scurge la talpa
capetelor de in, prin dou canale laterale ale tiparului 2, iar
pentru protecia suprafeei de turnare se pune suplimentar miezul 4
deasupra proeminenei 5. Astfel, la suprafaa de rulare a capului de
in nu ptrunde oelul topit. Canalul inelor este protejat prin miezul
5. Scurgerea zgurii se face n farfuria lateral. Protecia
muncitorilor mpotriva stropilor de metal i a luminii puternice se
asigur de capacul 8.O variant a procedeului SRE este procedeul
SKV-RE, caracterizat printr-un timp mai scurt de prenclzire a
capetelor de in, cu durata de 1 ... 2 minute i o temperatur mai
sczut a acestora, de aproximativ 600 C. Cldura necesar pentru
topirea i sudarea capetelor de in se obine din cantitatea mai mare
de termit. Timpul de efectuare a sudrii se reduce de la 20 minute
la 15 minute.Alegerea unuia dintre aceste procedee de sudare a
inelor cu canal i a construciilor realizate cu acestea, depinde de
condiiile tehnice i tehnologice, de care dispune antierul de
construcii a cilor de tramvai. Procedeul SRZ ofer clar cea mai bun
calitate a sudurii i de aceea se recomand la construcia cilor care
suport sarcini rnari pe osie din partea vehculului. Procedeul este
simplu de realizat i are cea mai mic cerere de utilaje. Procedeul
SRE este indicat n mod deosebit, la montarea n cale a
schimbtoarelor i a ncrucirilor, datorit faptuJui c se mpiedic
contractarea inelor n urma rcirii. Datorit faptului c acestea nu
sudeaz complet seciunea inelor, se utilizeaz la cile de tramvai mai
slab ncrcate.O imagine din timpul procedeului de sudare
aluminotermic a liniei este prezentat n figura 4.5 :
Fig.4.5. Sudarea aluminotermic a liniei cale4.4. Rosturi de
dilataie
Sub influena variaiilor de temperatur, inele de cale ferat i
sporesc sau i reduc lungimea dup cum temperatura crete sau scade.
Cnd temperatura inei variaz cu , lungimea inei se modific cu:
(4.1)n care:
l = lungimea inei;
= coeficientul de dilataie a oelului de in (1,110-5).
n aceast situaie, captul inei se deplaseaz cu cantitatea . Dac
dilatarea, respectiv contracia inei este mpiedicat n in, ia natere
un efort de compresiune sau de ntindere:
(4.2)n care:
E = modulul de elasticitate (2,1105 N/mm2)
A = suprafaa seciunii transversale a inei (mm2)
= coeficientul de dilataie (1,110-5)
= variaia de temperatur (oC)
La sistemele moderne de alctuire a suprastructurii cu eclisaj
ngrijit i cu o prindere puternic, cum este prinderea K, folosit n
prezent la tipul 49 de in i mai mare, sau cu anumite prinderi
elastice n curs de rspndire, modificarea lungimii inei este ntr-o
anumit msur mpiedicat, datorit, pe de o parte frecrilor ce se
produc n eclisaje i pe de alt parte rezistenei opuse de patul de
balast la deplasarea n lungul cii a traverselor.
n mod similar, dilatarea este parial mpiedicat i la inele cu
prindere direct i mixt, dac exist un numr suficient de dispozitive
contra fugirii inelor ntreinute continuu, n stare activ. n acest
caz, deplasarea captului inei, la o anumit variaie de temperatur,
este mai mic dect cea care rezult din relaia de mai sus, n acelai
timp ns ia natere n in un efort axial egal cu suma forelor ce se
opun dilatrii, respectiv contraciei inei. Posibilitatea deplasrii
captului inei se realizeaz nc de la montarea cii prin asigurarea
unui rost de dilataie, a crui mrime trebuie s fie aleas astfel
nct:
- s nu provoace ocuri puternice la trecerea roilor materialului
rulant;
- s permit executarea lucrrilor la linie i n timpul verii fr a
se lua msuri restrictive;
- s nu permit apariia unor eforturi axiale periculoase pentru
stabilitatea cii, n cazul temperaturilor ridicate sau care s produc
ruperea buloanelor n cazul temperaturilor joase.
Diferena de temperatur de care se ine seama la stabilirea mrimii
rosturilor de dilataie pe reeaua C.F.R. este de + 60C... -30C.
Indiferent de valoarea stabilit pentru rosturile de montaj, o
importan deosebit o are meninerea n exploatare a unor rosturi ct
mai uniforme i deci oprirea fugirii inelor prin stngerea
prinderilor i montarea dispozitivelor contra fugirii inelor, la
liniile construite cu ine ce au prinderea direct sau mixt.
4.4.1. Rostul de montaj
Rostul care se las ntre capetele inelor, n momentul montrii cii,
se numete rost de montaj. Mrimea lui depinde de temperatura inei n
timpul montajului, de lungimea inei i de sistemul de prindere al
inei de traverse. La inele cu prindere direct sau mixt valoarea
rostului de montaj s-a stabilit urmrindu-se libera dilatare pn la +
60C, n afar de rosturile la inele de 30 m lungime, deoarece pentru
ecartul de temperatur , libera dilatare se poate aplica la inele cu
lungimea pn la 20,2 m, condiionat de rostul maxim constructiv. La
inele cu prindere indirect, valoarea rostului de montaj s-a
stabilit inndu-se seama de mpiedicarea dilatrilor datorit frecrilor
ce se produc n eclisaj i a rezistenei opuse de patul de balast la
deplasarea n lungul cii a traverselor. La montare, nu se admit
tolerane n plus sau minus fa de rostul de montaj stabilit. Mrimea
rostului de dilataie dintre dou aparate de cale consecutive este
corespunztoare tipului i lungimii contraacului cel mai lung.
Mrimea rosturilor de dilataie din cuprinsul unui aparat de cale
se indic n planul de montare i de pozare al acestuia. n tunelurile
lungi, se las, n mod uniform i indiferent de temperatura din
momentul montrii, un rost de dilataie de 2 mm, ncepnd cu deprtarea
de 50 m de la intrarea n tunel. La joantele izolante, nelipite,
mrimea rostului este cea prevzut pentru rosturile normale, sporit
cu grosimea plcii de izolare. La calea fr joante, rosturile
necesare se stabilesc prin instrucia pentru construcia i
intreinerea cii fr joante.
4.4.2. Rosturi n exploatare
Datorit mpiedicrii pariale a dilatrii sau contraciei inei sub
efectul frecrilor n eclisaj i la prinderi, respectiv datorit
rezistenei opus de balast n cazul prinderilor puternice, mrimea
rostului n exploatare, la o temperatur dat, poate fi mai mare sau
mai mic dect rostul de montaj, corespunztor acelei temperaturi.
Variaia mrimii rosturilor este determinat, de asemenea, de
alternana dilatrilor i contraciilor inelor sub influena variaiilor
de temperatur, ca i de eforturile longitudinale transmise de roile
materialului rulant, ndeosebi n rampe, n zonele de demaraj i de
frnare, precum i de alte fenomene. Rosturile trebuie s fie ct mai
uniforme ca mrime. Valoarea lor nu trebuie s difere de rosturile de
montaj corespunztoare temperaturii la care s-a fcut msurtoarea cu
mai mult de:
- ine cu prindere direct sau mixt:
+ 8 mm i - 2 mm la inele cu lungime mai mic de 15 m;
+ 6 mm i - 2 mm la inele cu lungimea egal cu 15 m;
+ 4 mm i - 2 mm la inele cu lungimea mai mare de 15 m;
- ine cu prinderea indirect sau altfel de prinderi, dar cu
dispozitive contra fugirii n stare activ:
+ 6 mm i - 1 mm la inele cu lungimea egal cu 15m;
+ 4 mm i - 1 mm la inele cu lungimea mai mare de 15 m.
4.4.3. Verificarea rosturilor
Rosturile se msoar anual, pn la 31 martie, de ctre eful
districtului de linii, n zilele cu temperatura ct mai constant, de
preferin cu cer acoperit, cnd temperatura inei este cuprins ntre 0C
i 20C. Pentru msurare, se utilizeaz o pan metalic gradat n mm, care
se introduce lateral n rost, n vederea evitrii influenei bavurilor.
Verificarea rosturilor se efectueaz i naintea executrii lucrrilor
care pot slbi stabilitatea iniei. Msurtorile se execut, de regul,
pe sectoare de cel mult 20 de joante i 300 m lungime de cale.Se
ncepe obligatoriu un nou sector de msurare n urmtoarele cazuri:
- n puncte fixe cu aparate de cale, poduri metalice, treceri la
nivel sau alte situaii n care este mpiedicat deplasarea n lung a
inelor;
- n punctele unde se trece de la o prindere indirect la o
prindere direct sau mixt;
- n punctele unde se trece de la o lungime de in la alt
lungime.
Rezultatul msurtorii se nregistreaz pe foaie de msurare a
rosturilor unde se noteaz i temperatura inelor, msurnd cu
termometrul de in att la nceput ct i pe ntreaga durat a operaiei.
Pentru completarea corect a rubricilor, se vor respecta cu strictee
indicaiile date pe formular. Foile de msurare a rosturilor se
completeaz n dou exemplare, din care un exemplar se pstreaz la
district, iar cellalt exemplar la secia de ntreinere, ndosariate n
ordinea liniilor i a kilometrajului n mape speciale. Pstrarea
foilor de msurare a rosturilor este obligatorie pentru o perioad de
minimum trei ani. La fel se vor pstra i foile de msurare a
rosturilor ntocmite dup executarea lucrrilor de rectificare a
rosturilor de dilataie, respectiv tragerea joantelor la echer. La
prelucrarea de ctre district a unei poriuni de linie nou sau a unei
poriuni de linie la care s-au executat lucrri de reparaii capitale
ori periodice, este obligatorie msurarea rosturilor de dilataie,
respectiv completarea i ndosarierea foilor de msurare a rosturilor
conform normelor artate. Pentru o corect interpretare a
rezultatului msurtorilor, n vederea ntocmirii unui plan judicios de
lucru, pentru reducerea rosturilor la dimensiuni normale, se
procedeaz n felul urmtor:
- se nsumeaz mrimile rosturilor msurate pe sectorul
respectiv;
- se mparte aceast sum la numrul rosturilor msurate, aflndu-se
mrimea medie a rosturilor i se nscrie sub cifra care reprezint suma
rosturilor;
- sub mrimea medie a rosturilor se nscrie mrimea normal a
rosturilor de montaj, corespunztor temperaturii la care s-a fcut
msurarea rosturilor;
- se compar mrimea medie a rosturilor msurate, precum i mrimea
fiecrui rost n parte, cu mrimea normal a rostului de montaj.
Pe baza comparrii mrimii rosturilor msurate cu rosturile de
montaj prevzute se stabilete dac sunt necesare lucrri de
regularizare a rosturilor.
n cadrul verificrii anuale de primvar, aceasta se va face n
modul urmtor:
- dac rnrimea medie a rosturilor msurate nu se ncadreaz n
toleranele admise, trebuie executate lucrri de regularizare, prin
care fiecare rost n parte i implicit, rostul mediu, s fie aduse n
tolerane;
- dac mrimea medie a rosturilor msurate se ncadreaz n toleranele
admise i numai anumite rosturi se gsesc n afara acestor tolerane,
trebuie executate lucrri pentru readucerea acestora din urm n
cadrul toleranelor;
- dac att mrimea medie a rosturilor msurate ct i a fiecrui rost
n parte se afl n cadrul toleranelor nu sunt necesare lucrri de
regularizare.
4.4.4. Executarea lucrilor de regularizare a rosturilor
Lucrrile stabilite ca necesare de executat, n urma verificrilor
anuale, se execut pn la data de 15 aprilie a anului respectiv. Pe
poriunile de linie unde se execut reparaia periodic sau capital a
liniei nainte de 15 aprilie, operaia de regularizare a rosturilor
se include n aceste lucrri. Prin lucrrile de regularizare, n urma
verificrii anuale, rosturile se aduc de regul la o mrime uniform
apropiat de mrimea medie a rostunilor msurate pe sectorul
respectiv. n cazul reparaiei periodice sau capitale a liniilor,
rosturile se aduc la valorile prevzute pentru rosturi de montaj.
Readucerea rosturilor n tolerane, pe sectoarele unde rostul mediu
depete toleranele admise, nu este posibil numai prin simpla
deplasare n lung a inelor.
n aceast situaie se va proceda astfel:
- dac sectorul respectiv este mrginit de puncte fixe, care
impiedic compensri de rosturi cu sectoarele adiacente, se vor
introduce ine mai lungi sau mai scurte pentru a compensa diferena
dintre suma rosturilor msurate i suma rosturilor de montaj;
- dac nu exist puncte fixe de delimitare ntre sectoare, se va
cuta n primul rnd compensarea rosturilor cu ale sectoarelor
adiacente i se va recurge n ultim instan la nlocuirea unor ine cu
altele de lungime diferit, dac compensarea ar trebui efectuat pe
distana a mai mult de circa dou sectoare.
Dac n urma slbirii dispozitivelor de prindere se modific mrimea
rosturilor datorit tensiunilor care au fost n ine, se efectueaz o
nou msurare pe baza creia se stabilesc lucrrile de executat. Sensul
n care trebuie deplasate inele i mrimile acestor deplasri se
stabilesc mai uor i mai precis prin diagrama rosturilor. ntocmirea
acestei diagrame este obligatorie ori de cte ori lucrrile se extind
pe o lungime mai mare dect a unui sector de msurare. n diagram se
noteaz pe orizontal (abscis) numrul joantelor, iar pe vertical
(ordonat) mrimea cumulat a rosturilor. Unindu-se punctele care
reprezint mrimea cumulat a rosturilor msurate, se obine o linie
frnt - linia rosturilor msurate. Dac pe aceeai diagram se unete
printr-o linie dreapt punctul 0 cu ultimul punct al liniei
rosturilor msurate, se obine linia mrimii cumulate a mediei
rosturilor, care se intersecteaz n unele puncte cu linia frnt a
rosturilor msurate.
n cazul n care prin regularizarea rosturilor se urmrete numai
uniformizarea, adic aducerea lor la mrimea medie a rosturilor
msurate pe sectorul respectiv, sensul de deplasare a inelor se
stabilete n funcie de poziia relativ a liniei rosturilor msurate i
liniei mediei rosturilor. n cazul n care se urmrete aducerea
rosturilor la mrimea rosturilor de montaj se construiete o linie
dreapt, reprezentnd mrimea cumulat a acestora i comparaia se face
ntre aceast linie i linia frnt a rosturilor msurate. n ambele
situaii, deplasarea inelor trebuie fcut n sensul numerotrii
joantelor, dac linia frnt a rosturilor msurate se afl sub linia
dreapt i n sens contrar, dac linia frnt se afl deasupra liniei
drepte.
Lucrrile se pot executa fr ntreruperea continuitii firului, n
care caz se spune c se execut ,,rectificarea rosturilor de
dilataie, dar cnd este necesar ntreruperea continuitii firului de
joant se spune c se execut ,,aducerea joantelor la echer.
Deplasarea n lung a firelor se poate executa cu dispozitive
hidraulice. Este interzis utilizarea dispozitivelor cu oc atunci
cnd temperatura inelor este mai mic de +5C.
Rectificarea rosturilor de dilataie se compune din urmtoarele
operaii:
- slbirea buloanelor de la joante
- eventuala slbire a prinderilor inei de plac, respectiv de
travers
- deplasarea inei n lung
- strngerea buloanelor de la joant i a prinderilor inei de plac,
respectiv de travers.
Aducerea joantelor la echer se compune din urmtoarele
operaii:
- scoaterea balastului dintre traversele de la joante i dintre
traversele ajuttoare
- slbirea buloanelor de la joant i desfacerea buloanelor de la
joantele la care se va face ntreruperea continuitii firului de
in
- eventuala slbire a prinderilor inei de plac, respectiv de
travers
- deplasarea inelor
- introducerea plcuelor de dilataie
- strngerea buloanelor de la joant
- manevrarea traverselor de la joante i a traverselor ajuttoare
de la poz i rectificarea ecartamentului
- completarea i profilarea prismei de balast i compactarea
balastului
- strngerea prinderilor inei de plac, respectiv de travers
- montarea dispozitivelor contra fugirii inelor sau deplasarea
celor elastice
- eclisarea joantelor desfcute
- scoaterea plcuelor de dilataie.
Dup terminarea lucrrilor, se msoar rosturile realizate i
rezultatele se nscriu n foaia de msurare. La executarea lucrrilor
se va ine seama de diferena de temperatur fa de ziua cnd s-a
execuatat msurtoarea. Se pot deplasa n lungul cii tronsoane de 3-4
ine i maximum 90 m lungime.
n timpul deplasrii inelor, pentru a le opri n distana necesar
realizrii unui rost de o anumit mrime, se folosesc plcue de
dilataie, cu grosimi de 1-10 mm. Pentru rosturi mai mari de 10 mm
se combin dou plcue. Trecerea trenurilor peste joantele unde linia
s-a ntrerupt se permite cu restricie de vitez, numai dup ce
joantele au fost eclisate, iar n golul rmas provizoriu s-au
introdus i eclisat cuponae de in de acelai tip, ns cu talpa tiat i
cu guri prelungite, pentru a se putea introduce buloanele de
eclisare, avnd lungimi de 50,70,90,110,130,140 i 170 mm. Golul
maxim admis este de 175 mm, n cazul cnd rezult un gol mai mare,
tronsonul deplasat se fracioneaz, astfel ca s nu existe goluri mai
mari de 175 mm. Trecerea trenurilor n timpul programului de lucru
se poate face cu reducerea vitezei pn la 15 km/h i cu msurile
artate. La terminarea zilei de lucru, linia trebuie consolidat
astfel ca s permit circulaia cu vitez normal. 4.5. Inima de
macazeInimile macazelor se sudeaz folosind metoda turnrii
intermediare, n condiii de atelier, pe platforma amenajat prevzut
cu macara. Pe aceast platform se amplaseaz n paralel, la distan de
2 metri, ine sau profile de aceeai nlime. Se aduc la acelai nivel i
apoi se fixeaz pe poziie prin betonare. La partea superioar,
acestea se las libere pe o nlime de 60... 70 mm.Pe inele fixate n
beton se aseaz, n unghi drept, inele mobile, care se pot deplasa
liber n funcie de poziia pieselor ce se sudeaz. Elementele inimii
cu unghi sub 25 ( piesa central i capeii de in, prelucrai pentru
montare ) se amplaseaz pe inele mobile la unghiul proiectat,
lsndu-se un spaiu de 10 mm fa de piesa central. Dac ajustarea
capeilor de in se realizeaz cu flacr, atunci, acetia trebuie nclzii
preliminar i apoi se cur cu abrazivi. Se face verificarea poziiei
corecte i apoi se fixeaz de inele mobile. Intre capetele de in , se
fixeaz prin sudur electric, distanieri. Sudarea se face n forme,
executate dup modele confecionate, pentru unghiul corespunztor al
inimii inei.Accesoriile pentru modele cuprind: modelul de turnare
dinspre macaz (partea stng i dreapt), modelul de turnare spre ieire
(partea stng i dreapt), precum i cutiile pentru miezurile necesare
n jgheaburi.
Inclzirea rosturilor se face la 750... 800 C. Creuzetul cu
termit se fixeaz pe un suport sistem capr, cu gura de scurgere la
distana de 120... 150 mm, fa de partea superioar a formei.RestuI
operaiunilor sunt aceleai ca la sudarea rosturilor, doar cantitatea
de termit este mult mai mare.4.6. ncruciriPregtirea acestora se
realizeaz extrem de minuios pentru a se asigura amplasarea, conform
desenului , a tuturor pieselor cornponente. Sudarea se face pe
acelai stand ca i pentru inimi. In cazul sudrii unei ncruciri a dou
ci simple, se pregtesc dou ine ale sensului de baz. Dac ncruciarea
are o linie curb, atunci inele de baz se consider cele curbe. Se
pregtesc apoi cele dou ine interioare i cele patru exterioare.
Insemnarea inelor se face de la centrul matematic al punctelor de
intersecie a acestora. Capul i inima inelor se amplaseaz dup
unghiul de intersectare a inelor, iar talpa - pe bisectoarea
acestuia. In cazul inelor din curb, capul de mbinare al acestora se
teete sub un unghi corespunztor. Prelucrarea capetelor se face ca i
n cazul inimilor. Piesele astfel prelucrate se amplaseaz dup desen,
pe inele mobile ale standului. Poziia acestora se verific dup
punctele matematice ale intersectrii inelor, dup diagonale i
ecartament. inele de adaos se fixeaz prin hafturi de inele de baz,
dup care se verific din nou poziia lor dup desen. Rigiditatea
sistemului se realizeaz prin fixarea cu flci de strngere.Se taie cu
flacr jgheaburi de 15 mm n coroana inelor de baz i se face ncrcarea
cu sudur, in jgheaburi, a rampei de trecere a buzei bandajului.
Partea central a rampei are poriunea central orizontal, pe o
lungime de 200 mm i o adncime a jgheabului de 9... 11 mm. Prile
laterale ale rampei au o pant de 1: 3. Lucrrile de confecionare a
ncrucirii continu cu sudarea aluminotermic, ca i n cazul inimilor.
Confecionarea formelor pentru ncruciri de diferite unghiuri se face
dup modelul reglabil din figura 4.6. Modelul este constituit din
semiprofilele de in 1 legate prin articulare, scurgerea 2,
articulaiile 3 i corpul 4.
Fig, 4.6. Model reglabil pentru confecionare forme4.7. ncrcarea
zonelor uzate Orice uzur local ce apare la ine sau la aparatele
speciale, poate fi ncrcat cu metal termitic, uiiliznd forme
adecvate i porii mici de termit. Un sistem de form, pentru ncrcarea
capetelor uzate ale inelor, este prezentat n figura 4.7. In capul
inei se aeaz miezul 1, pe suprafaa de rulare se aeaz miezul 2, la
nivelul fr uzur , iar pentru prile laterale forma 3, prevzut i cu
canale pentru curgerea metalului topit la locul de sudur. Pentru
termit se folosete un creuzet din grafit, de mic capacitate i cu
perei subiri, aezat ntr-o carcas metalic 4, pe un suport, ce se
sprijin pe form.
Fig.4.7. Forma pentru uzur
Tehnologia ncrcrii const din urmtoarele operaii: lefuirea
locului uzat, prenclzirea pn la o temperatur de 950...1050 C,
turnarea termitului, tierea cu flacr a bavurilor, detensionarea
suprafeei prin batere cu ciocanul i apoi lefuirea. Amestecul
termitic trebuie s fie astfel aliat, nct s asigure o duritate
corespunztoare. Nu se recomand ncrcarea unor tronsoane mai lungi de
150 mm, deoarece pot aprea tensiuni interne mari n ine. 4.8.
Derularea procedeului de sudare SRE inele TV 60, 1 i 3, ce urmeaz a
fi mbinate prin sudur, se aeaz pe butuci din lemn 2, tiai din
traverse i amplasai la distane de circa 3 metri. Butucii de la
capetele ce se mbin se amplaseaz la distana de 0,5 m, ca n figura
4.8. Este mai bine dac butucii se aeaz nclinai cu 45 pe axul inei,
pentru a mpiedica rsturnarea lor la deplasarea inei.
Fig. 4.8. Model de aezare a inelor pentru sudareCapetele inelor
adiacente itrebuie curate cu grij de murdrie, rugin, uleiuri i
umiditate, pe o lungime de 100... 120 mm, folosind o perie de srm i
crpe curate. Se aliniaz inele pe direcie longitudinal, dup un
liniar metalic de 1 m pe poziia cap n cap , pn la alipire.
Alinierea impune un control geometric ca n imaginile prezentate n
figurile 4.9 i 4.10 :
Fig. 4.9. Alinierea cupoanelor de in
Fig.4.10. Control geometric la alinierePentru crearea spaiului
de sudur dintre capetele inelor se face decuparea unuia din capete,
pe o adncirne de 15 mm, cu flacr propan-oxigen. Decuparea nu se
efectueaz pe ntreaga seciune transversal a inei, ci se prevede o
proeminen sub suprafaa de rulare, ca punte de legtur ntre ine,
conform figurii 4.11 a. Pregtirea rostului, prin decupare, din
capul uneia din ine, se poate face n cazul inelor libere. In cazul
inelor montate, puntea de legtur se realizeaz prin adaosuri de tabl
cu grosimea necesar (15 mm ), aa cum se prezint n figura 4.11 b. Nu
se folosesc niciodat mai mult de dou buci de adaos. Aceast punte de
legtur asigur pstrarea aproximativ a proprietilor fizice ale
materialului din suprafaa de rulare a bandajelor i deci se evit
formarea gropilor n rost, n timpul exploatrii.Dispozitivul de
ghidare se fixeaz pe capul inei ce se decupeaz, la o distan care s
asigure planul tierii, exact la 15 mm de la captul inei.
Verificarea spaiului se efectueaz cu un ablon pan. Pentru
prevenirea deformrii la sudur a inelor (1) n plan vertical,
capetele acestora se nal cu 3... 4 mm, conform figurii 4.12, cu
ajutorul unor pene metalice 3, iar verificarea se face cu un ablon
pan i liniarul metalic 2 de 1 m. Se verific dac inele au rmas n
acelai plan longitudinal i apoi se monteaz, simetric fa de rost.
Fixarea de capul inelor se face cu patru uruburi verticale 4
montate cte dou pe traverse, care la partea inferioar au o piuli cu
aib, ce se strnge sub cap i sub buz, cu ajutorul unei chei fixe de
41 mm.
Fig. 4.11. Moduri de realizare a punii de legtur,
a - cu proeminen fix; b - cu adaos de plci
Fig. 4.12. Fixarea poziiei capetelor de ineAPLICATIE
5. Msurtori privind calitatea cii de rulare n oraul Timioara
Scopul msurtorilor a fost de a stabili starea liniei cale din
Timioara i de a stabili dac un tramvai cu podea joas este apt
pentru exploatare pe aceast reea de linii. Prin stabilirea strii
actuale a liniei cale urmeaz a se deduce dac tipurile de tramvaie
cu podea joas sunt corespunztoare pentru exploatarea n Timioara.
Scopul msurtorilor a fost i de a obine informaii eseniale, precum
distribuia ecartamentului, torsionarea cii, precum i distribuia
tasrii orizontale i verticale. Suplimentar, au fost msurate i
acceleraiile transversale i verticale, precum i cursele suspensiei
primare pe boghiu. Poziia actual a vehiculului a fost localizat
prin GPS.
In tabelul 5.1 sunt prezentate abrevierile utilizate: Tabelul
5.1AbreviereDenumirea complet
DGBoghiu
NSSLimita superioar a inei
ADMASistem de msur a platformei ineriale
GPSGlobal Positioning System
WKCutie vagon
MFCursa de msurtoare
SPEcartament
Supranlare
5.1. Condiii generale 5.1.1. Tronsoane analizate
Timioara este situat ntr-o zon de relief de cmpie. Nu exist
supranlri n curbe. Cocoae i covate nu exist dect n perimetrul
podurilor. Raza minim este de 22 m i se ntlnete de mai multe ori pe
parcurs. Curbele n S sunt realizate uneori cu racorduri foarte
scurte. Reeaua de linii se poate mprti, dup starea liniei n 3
grupe:
a):Tronsoane noi cu ine nglobate:Starea liniilor n reea