Siguranța Ghidării unui Vagon de Călători Echipat cu Boghiuri Y32

1. CONSTRUCŢIA GENERALĂ A UNUI VAGON DE CĂLĂTORI ECHIPAT CU BOGHIURI Y32

1.1. Introducere.

Calea ferată – acest miracol atat de controversat la apariția sa in primele decenii ale secolu-lui al XIX – lea, s-a impus treptat aproape in toate țarile lumii, devenind cel mai important mijloc de transport terestru.

Din punct de vedere organizatoric,calea ferata constituie unul dintre cele mai complexe sisteme de trasport. Cele doua componente fundamentale – instalatiile fixe si materialul rulant – se afla in strânsă dependența și se condiționeaza reciproc,atât din punct de vedere tehnic,căt și organizatoric.

Ceea ce caracterizează sistemele de trasport feroviar este calea de rulare – șinele de cale ferata – componente ce reprezintă nu doar drumul pe care îl urmeaza roțile dar și sisteme de transmitere a datelor(la trenurile de mare viteză).Vehiculele de cale ferată prevăzute cu roți cu buze ghidare pe doua șine din oțel laminat.

În prezent, la Caile Ferate Române (C.F.R) se utilizeaza șina gre tip UIC 49, UIC 60 și UIC 65 (49 kg/ml , 60 kg/ml și 65 kg/ml).

Construcția căii trebuie să asigure prin rezistența și stabilitatea elementelor care o compun,siguranța ghidarii și calitatea de mers a vehiculelor feroviare la viteze și tonajele stabilite.Elementele principale ale căii sunt infrastuctura și suprastructura.

Infrastructura este compusa din terasamentul căii creat prin umplutură de pământ (rambleu), fie prin săparea și evacuarea pământului (debleu).În secțtiune trasversală se disting corpul terasamentului cu fața superioară înclinată spre exterior, pentru evacuarea apelor și stratul de repartiție așezat deasupra corpului terasamentului.Fața superioară a stratului de repartiție,întotdeauna orizontală,se numește platforma căii.

Stratul de repartiție și primii 50 cm din corpul terasamentului constituie zona platformei căii.

Suprastrutura căii așezată deasupra platformei căii,cuprinde prisma căii in care este inglobat cadrul șinei – traverse. Cele două șine din oțel sunt așezate pe traverse confecționate din lemn,beton artam si oțel. Traversele au rolul de a menține ecartamentul căii,înclinarea șinelor și de asigura stabilitatea și durabilitatea căii.

Traversele căii ferate trebuie să fie rezistente pentru a suporta forțele transmise de șine,să fie elastice pentru a prelua elastic solicitarile dinamice și totodata să fie cât mai ușoare pentru a reduce masa care participă la șocurile și vibrațtiile produse in timpul rulării vehiculului și deci pentru a micșora forțele dinamice de interacțiune dintre roți și șine.

Traversele confecționate din lemn au masa mai mică și sunt mai elastice in comparație cu traversele din beton.Deși lemnul are modul de elasticitate mai mic și teoretic ar trebui să asigure o circulație mai lină a materialului rulant, capacitatea de cedare a infrastructurii este mai mare atunci când se utilizeaza acet tip de traversă.De asemenea, în urma măsurătorilor efectuate, nu s-a constatat o rulare mai lină comparabil cu alte tipuri de traverse, ci doar o capacitate mai ridicată de izolare fonică.Traversele din lemn, în urma putrezirii progresive duc la înrautațirea succesivă a menținerii ecartamentului și a stării generale a căii și deci la cheltuieli mari pentru întreținere.

Traversele din beton armat precomprimat au masa mai mare decât cele din lemn, dar prezintă un avantaj din punct de vedere al tehnicii suprastructurii căii. Menținerea bună și durabilă a ecartamentului căii și comparativ cu traversele din lemn au durată mai mare în serviciu.Elasticitatea mai mică a acestor traverse se compensează prin adoptarea unor sisteme corespunzătoare(elastice) de prindere a șinelor.

Traversele din oțel, se utilizează la schimbătoarele de cale sau pe poduri.Acestea asigură menținerea durabilă a ecartamentuluii căii,au rezistență mare in patul de balast contra deplasărilor longitudinale și transversale ale căii și oferă posibilitatea recondiționării prin sudare. Ca dezavantaje se menționează cheltuielile de montaj și întreținere ridicale, sensibilitatea la influențe chimice de mediu, rulaj zgomotos al vehiculelor.

Așezarea traverselor se face la o anumită distanță, care este dependentă de lungimea șinei, de sarcina maximă admisibilă pe osie a vehiculelor care circulă pe linia respectivă și diferită în aliniament față de curbe. La calea fără joante, în linie curentă, traversele sunt așezate la o distanță de circa 60 cm.

Traversele sunt așezate pe un strat permiabil pentru aer si apă, alcătuit din piatră spartă, care constituie prisma căii(patul de balast). Aceasta face ca eforturile exercitate asupra căii, rezultate din interacțiunea cu vehiculele de cale feroviare, să se repartizeze cât mai uniform în infrastructură și să ofere traverselor și prin aceasta căii o rezistență suficientă contra deplasărilor transversale și longitudinale. Totodată acest strat conferă o elasticitate căii și un efect de amortizare a vibrațiilor la trecerea materialului rulant.

Calitatea unei linii de cale ferată se apreciază în funție de caracteristicile geometrice, masice și regimul de viteză ale materialului rulant care circulă pe linia respectivă. La trecerea vehiculelor, asupra căii se produc solicitări statice și dinamice, iar imperfecțiunile căii afectează calitatea de mers a vehiculului, stabilitatea și chiar siguranța ghidării acestuia.

Vehiculul generează în cale eforturi longitudinale, verticale și transversale. Eforturile longitudinale se produc în general datorită accelerațiilor și frânărilor sunt mai puțin importante în comprație cu cele produse de solicitările dinamice verticale și transversale.

Pe direcția verticală, pe lângă solicitările statice și cvasistatice(în curbe), se produc imprtante solicitări ale elementelor suprastructurii căii datorită suprasarcinilor dinamice la contactul roată-șină, acestea depinzând în principal de caracteristici masice, elastice și amortizare ale căii ( efectul de amortizare este cauzat de frecările dintre elementele structurale ale căii, în principal de frecarea dintre traverse și stratul de balast) și de cele ale vehiculului(o importanță deosebită are masa nesuspendată a vehiculului, a cărei influență asupra mărimii suprasarcinilor crește o dată cu viteza de circulație).

Rezistența căii la solicitările verticale ramâne în general în domeniul elastic, ceea ce simplifică mult modelul matematic al fenomenelor.

În procesul de ghidare ale vehiculului apar forțe care solictă calea pe direcție transversală. Solicitări importante în planul căii se produc datorită mișcării de șerpuire a materialului rulant ( cu valori maxime la viteza critică, atunci când mișcarea devine instabilă) datorită insuficienței sau excesului de supraînălțare în curbe, precum și datorită efectelor dinamice la circulația în curbe. Rezistența opusă de cale solicitărilor transversale depășește rapid domeniul elastic după care calea se deformează neelastic și conservă deplasări reziduale importante atunci când forțele depășesc o anumită limită. Rezistența transversală a căii limitează viteza maximă de circulație pentru a asigura siguranța ghidării vehiculului.