KURZUS: Közlekedésépítés
MODUL: I. modul
2. lecke: A kötöttpályás közlekedés jellegzetességei
A lecke célja: a hallgató ismerje a kötöttpályás közlekedés jellemzőit, a vasútvonalak osztályozásának szempontjait és az azokra jellemző értékeket (nyomtáv, sebesség). | |||||||||||||||||||
2.1. Vasútvonalak osztályozása | |||||||||||||||||||
A vasútvonalak jellegük szerint osztályozhatók: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
A pálya vízszintes vonalvezetésének tervezésekor a műszaki fejlesztési kategória szerinti fejlesztési sebességgel kell számolni: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
A túlemelés kialakításánál a kiépítési sebességet kell figyelembe venni. | |||||||||||||||||||
Normál nyomtávú "A" és "B" kategóriájú pályát 225 kN tengelyteherre, míg a "C" kategóriájú pályát 210 kN tengelyteherre kell méretezni. A széles nyomtávolságú vonalakat 250 kN tengelyteherre, míg a keskeny nyomtávolságú vonalakat 125 kN tengelyteherre kell méretezni. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
A nyomkarimás kényszerpályás közlekedés előnyei | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
2.1. A vasúti kerékpár | |||||||||||||||||||
Feladata: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
t = nyomszélesség, a két kerékprofil "B" pontjainak távolsága (kerékabroncs belső síkjától 70 mm-re adódik a névleges futókör sík, az kijelöli az "A" pontot, ettől 10 mm-rel nagyobb sugár adja a "B" pontot). | |||||||||||||||||||
m = nyomkarima magassága, az "A" és "C" ponthoz tartozó keréksugarak különbsége. | |||||||||||||||||||
n = nyomkarima vastagsága, | |||||||||||||||||||
vontató jármű: V < 100 km/h: mm, V 100 km/h: mm, személy- és teherkocsik mm, RIV teherkocsik n 22 mm, ha n < 20 mm, akkor a jármű saját kerékpárján nem közlekedhet. | |||||||||||||||||||
qR = kritikus érintőpont-távolság | |||||||||||||||||||
A jármű kisiklással szembeni biztonságát alapvetően befolyásolja az ún. "nyomkarima felfutási szög". Ennek nagyságát közvetve a qR értékkel lehet ellenőrizni. A tapasztalatok szerint ez a távolság nem csökkenhet 6,5 mm alá. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
A kerék- és a sínprofil csak azokban a pontokban érintkezhet egymással,amelyekben mindkét görbéhez közös érintő húzható. A kerék / sín (és a kerékpár/vágány) érintkezésének geometriája erős hatással van: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
2.2. Egy- és kétpontos érintkezés | |||||||||||||||||||
Egypontos érintkezés: a függőleges és az oldalirányú kerékteher azonos pontban támadja a sínt. Ez akkor fordul elő, ha növekszik az Y erő vagy csökken a Q erő. Ezzel a feltételezéssel élünk, ha a sínszál teherbírását ellenőrizzük. Kétpontos érintkezés: a támadáspontok nem esnek egybe. Az Y+fQ erő jelentősen nagyobb lehet, mint a mért Y erő. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
2.2.1. Egypontos érintkezés geometriája | |||||||||||||||||||
A kerék és a sín érintkezési pontja a kerékpár pálya-keresztirányú helyzetétől függően az A és az A' pontok között alakul ki. Az egypontos érintkezésű kerékprofil alkalmazásának előnye, hogy a nyomkarima érintkezési pontja nem távolodhat el a a kerék feltámaszkodási pontjától, hanem mindig azzal azonos marad. Kisiklás szempontjából hasonlóan viselkedik, mint a kétpontos érintkezésű kerék nekifutási szögnél, amikor a kisiklással szembeni biztonság a legnagyobb értéket éri el. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
A kúpos kerékprofil miatt a középhelyzetéből keresztirányban kitérített kerékpár esetén és . A két kerék szögsebessége () a merev tengelyre szerelésből adódóan azonos, de a kerekek kerületi sebessége az viszony miatt különbözik. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az egy tengelyre erősített két kúpos kerékből kialakított kerékpár bal és jobb oldali futókörei csak akkor azonos átmérőjűek, ha a kerékpár szimmetriasíkja egybeesik a vágány szimmetriasíkjával. A középhelyzetből kimozdítva a kerékpár az egyik oldalon nagyobb, a másikon kisebb átmérőjű futókörön gördül. Így a szimmetrikus helyzet felé visszaindul, majd ezen tehetetlensége miatt túllendül és ún. kígyózó mozgásba kezd. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
= kerékpár gördülő sugara középhelyzetben | |||||||||||||||||||
Futókörök sugarainak különbsége: | |||||||||||||||||||
A kígyózás hullámhossza: | |||||||||||||||||||
Minél nagyobb a kúposság, a kialakuló kígyózási hullámhossz annál kisebb. | |||||||||||||||||||
Ez a Klingel által 1883-ban leírt jelenség a kerék-sín kapcsolat erőhatásait nem veszi figyelembe. Ebből az következik, hogy a tiszta gördülésből eredő harmonikus mozgás állandósul. | |||||||||||||||||||
2.3. Az egyenértékű kúposság | |||||||||||||||||||
A vasúti "őskerék" állandó kúpos hajlással készült. Kúpossága a kúpnyílás-szög fél értékének a tangense volt. Az idők folyamán ebből a profilból sokféle különböző kerékprofilt fejlesztettek ki, amelyek nem lineáris hajlású profillal rendelkeznek, azaz már nem kúposak. A kerékprofil alakját a kopások is befolyásolják. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az egyenes és nagysugarú vonalvezetésű vasúti vágány esetében a kerék - sín érintkezési geometria meghatározó paramétere az egyenértékű kúposság. Az egyenértékű kúposságot a nem kúpos (azaz nem lineáris hajlású) kerékre vonatkozóan kell számítani. Az egyenértékű kúposság a nem kúpos kerékre ad meg egy olyan közelítő helyettesítő (egyenértékű) kúphajlást (a középhelyzetből 3 mm-re oldalt kimozdult kerékpár esetében), amelynél az egyenértékű kúposságnak megfelelő hajlású képzeletbeli, kúpos profilú kerék nagyon hasonló kinematikus hullámhosszat produkálna. | |||||||||||||||||||
Az új állapotú kúpos kerékprofil futókörei sugarainak különbsége az oldalirányú kitérés függvénye. | |||||||||||||||||||
A szabályos kúpos kerékprofil előnye a magas fokú futásstabilitás. Hátránya, hogy a kerék futófelülete mindig azonos helyen érinti a sínt, azaz szűk futásjáték adódik a sínen. Ezért erőteljes a kerék és a sín kopása. | |||||||||||||||||||
Definíció szerint: Az egyenértékű kúposság megegyezik egy olyan képzeletbeli, tökéletesen kúpos kerekekkel ellátott (szimmetrikus) kerékpár kúpszögének tangensével, mely egy képzeletbeli, ideális vágányon ugyanazzal a kinematikushullámhosszal kígyózna (egyenesben és nagy sugarú ívekben), mint a vizsgált valós kerékpár a vizsgált valós vágányon. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
2.3.1. Az egyenértékű kúposság számítása | |||||||||||||||||||
Az üzem közben kifejlődő kopások következtében az eredetileg kúpos futófelület valamilyen görbével leírható felületté alakul. Ekkor módosul az összefüggés is a futókörök sugarainak különbsége és az oldalirányú kitérés között: | |||||||||||||||||||
. | |||||||||||||||||||
Ez az érintkezési geometriában bekövetkező változás csökkenti a jármű futási minőségét. Ezért szükséges, hogy a kopott profilú jármű futási stabilitását javítsuk, pl. lengéscsillapító alkalmazásával. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az előzőleg bevezetett függvény leírható az egyenértékű kúpossággal, mintha az egy képzeletbeli kúpos kerék lenne: | |||||||||||||||||||
2.3.2. A függvény és az egyenértékű kúposság | |||||||||||||||||||
r1 = a jobb kerék futókör-sugara, | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Minél nagyobb az egyenértékű kúposság értéke, annál rosszabb a futási viselkedés. A befolyásoló paraméterek: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Növekvő egyenértékű kúposság érték mellett nő a futási frekvencia, a kerékpár szinusz-futása következtében a jármű magas rezgési frekvenciának lesz kitéve. A kritikus sebesség értéke, amelynél a jármű még éppen stabil futást végez, csökken. Nagy sebesség esetén a sín-kerék érintkezés geometriát úgy kialakítani, hogy az egyenértékű kúposság értéke alacsony legyen. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az egyenes pályán történő futás jósága illetve az ívben futási képesség között különbséget kell tenni. Egyenesben a stabil futás érdekében a kerékpár szinusz-futásának frekvenciájának alacsonynak kell lennie, amely alacsony egyenértékű kúposságot követel. Ívben a stabil futás érdekében olyan kerékprofilokat kell választani, amelyek a járatos sínprofilokon lehetőség szerint nagy futókör-sugár különbséggel gördüljenek. Azaz a külső kerék nagy, a belső pedig kis sugarú futókörön lehetőleg csúszás és rezgésmentes módon haladjon. Ezért ívben futásnál a nagy egyenértékű kúposság az előnyös. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az ábra alapján 1:20 síndőlésnél különösen alacsony az egyenértékű kúposság, s az a nyomtáv értéktől szinte függetlenül alacsony marad. (Ezt a síndőlést alkalmazzák a francia nagysebességű vonalakon.) Az 1:20 síndőlés hátránya, hogy a kedvezőtlenebb kerék-sín érintkezési geometria miatt a kerekeknek nagyobb a kopása. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az egyenértékű kúposság értékét a nyomtávolság erősen befolyásolja, főleg 1432 mm alatt. Ezért a nyomszűkítést kerülni kell! | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Az egyenértékű kúposság határértékeit a kerékpár oldalsó kitérésének amplitúdója (y) függvényében kell ellenőrizni: | |||||||||||||||||||
y = 3 mm, ha (TG - SR) 7mm, | |||||||||||||||||||
ahol: | |||||||||||||||||||
A sínprofil, síndőlés és nyomtáv adatoknak biztosítania kell az előírt értékeket az alábbi kerékprofilokra: | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
Tervezési érték: | |||||||||||||||||||
2.4. Irodalomjegyzék | |||||||||||||||||||
A tananyag elsajátítását megkönnyítik Gajári József Vasútépítéstan I-II. tankönyveinek alábbi fejezetei. Javasoljuk a további ajánlott irodalmak mellett ezek gondos tanulmányozását. | |||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||
További ajánlott irodalom: | |||||||||||||||||||
|
Önellenőrző kérdések | |||||||||
1. Mutassa be a nyomtávolság értékek alapján a vasúti vágányok osztályozási rendszerét! | |||||||||
Önellenőrző feladatok | |||||||||
1. Műszaki fejlesztési szempontból mit jelent az "A" műszaki fejlesztési kategória?
![]() | |||||||||
2. Műszaki fejlesztési szempontból mit jelent az "A" műszaki fejlesztési kategória?
![]() | |||||||||
3. Műszaki fejlesztési szempontból mit jelent az "A" műszaki fejlesztési kategória?
![]() | |||||||||
4. Mekkora a tengely terhelésre kell méretezni az "A" fejlesztési kategóriájú vonalat?
![]() | |||||||||
5. Mekkora a normál nyomtáv?
![]() | |||||||||
6. Mekkora a széles nyomtáv?
![]() | |||||||||
7. Mekkora a keskeny nyomtáv?
![]() | |||||||||
8. Mekkora a fejlesztési sebesség "A" fejlesztési kategória esetén?
![]() | |||||||||
9. Mekkora a fejlesztési sebesség "B" fejlesztési kategória esetén?
![]() | |||||||||
10. Mekkora a fejlesztési sebesség "C" fejlesztési kategória esetén?
![]() |