Zeleznicki Sistemi SG

elezniki sistemi

Infrastruktura

Prof. Dr Vojkan Luanin

Student Doktorksih studija Sneana Golubovi, M.Sc.

elezniki sistemi - Infrastruktura eleznika pruga, sainjena od jednog ili vie koloseka, predstavlja

kontinulanu konstrukciju koja omoguava neprekidnu i sigurnu vonju eleznikih vozila odgovarajuom brzinom.

Pruga se sastoji od donjeg i gornjeg stroja, objekata na pruzi, signalnih ureaja, kontaktne mree, zemljinog pojasa i vazdunog prostora visine 12 metara iznad gornje ivice ine. Tip konstrukcije i dimenzije ovih delova se odreuju u zavisnosti od obima tereta za transport, tipa vunog vozila i vagona, i brzine vonje kompozicije. Osnovni parematri pruge su: irina koloseka, osovinsko optereenje (dozvoljen maksimalni teret), najvea dozvoljena brzina.

elezniki sistemi - Infrastruktura

elezniki sistemi - Infrastruktura Gornji stroj pruge ine balast, pragovi i ine sa inskim priborom.

Osnova uloga balasta je da ravnomerno i elastino rasporedi pritisak i smanji udare na zemljinu podlogu, zatim da odvodi (proputa) povrinske

vode i zatiti zemljanu podlogu od zamrzavanja. Postavljanje balasta pod prugu sastoji se od

istovara, ubacivanja balasta pod prugu i njegovog ravnanja, podbijanja balasta pod pragove i ispravke pruge.



Kolosek je osnova po kojoj se kreu inska vozila. Sastoji se od dve eline ine koje naleu na pragove tako da se odrava ispravno odstojanje ina i noenje odgovarajue mase voza. U dananje vremen poznat je i sistem voenja magnetnom levutacijom.

Projektovanje i konstrukcija koloseka je deo kompleksnih i multidisciplinarnih radova koji ukljuuje zemljine radove, obradu elika, obradu drveta i sisteme veanja infrastrukturu eleznice.

Prema irini koloseka pruge se dele na: - Pruga uskog koloseka 750mm - Pruga normalnog koloseka 1435mm - Pruga irokog koloseka 1524mm - Industrijska pruga nestandardnog koloseka (sa obino mallim

brzinama ali veliki kapacitet tereta)

irina pruge je rastojanje izmeu unutranjih strana glava ina mereno normalno na osu pruge na visini od 14 mm ispod gornje povrine glave ine. Ako je kolosek u pravcu, ine se postavljaju na istoj visini i imaju isti standardni razmak izmedu unutranjih ivica glava ine (1435 mm, 900 mm ili koji drugi) uz dozvoljena odstupanja od standardnih irina.



I u pravcu i u krivinama ine su na pragovima za 20:1 nagnute prema osi koloseka (zbog koninosti tokova na inskim vozilima), to se postie ili usecanjem pragova (ako ina lei neposredno na pragu) ili podlonom ploom ija je ravan na koju se ina postavlja izvedena pod pomenutim nagibom.

Prema brzini dele se na konvencionalane (do 200 km/h) i brze pruge (preko 200 km/h)


ine se postavljaju na specijalnim osloncima koji se nazivaju pragovi. Pragovi mogu biti od drveta i betona kao i od betonskih panela. Pragovi se postavljaju na jednakim rastojanjima a broj pragova po kilometru pruge zavisi od osovinskog pritiska kompozicije, nosivosti podloge, brzine kretanja kompozicije, vrste ina i kvaliteta zastornog materijala.

Drveni pragovi, se najvie nalaze u upotrebi zbog njihove elastinosti, vrstoe, dobrog naleganja u zastoru i lakog izvoenja privrenja. Lako mogu da se seku i bue. Ovi pragovi nisu osetljivi na udarce, manje se oteuju i stvaraju znatno manju buku pri kretanju vozova. Mogu da budu od tvrdog ili mekog drveta, najee bukovina i hratsovina. Radi dueg veka trajanja vri se njihova impregnacija - premazivanje pragova zatitnim sredstvima radi spreavanja truljenja (kreozotno ulje ili cink hlorid). Trajnost ovako impregnisanih pragova proseno se kree od 1520 godina. Na industrijskim kolosecima trajnost drvenih pragova se kree 30-40 godina. Zbog dobre elastinosti podjednako se koriste za stacionarne i pomerljive koloseke. Skorije su postal skupi i pojavile su se druge vrste materijala kao to je beton i elik.

Betonski pragovi su najpopularnije nove vrste pragovaPrednosti u odnosu na drvene pragove su: jeftiniji, otporni na poare, brzo se porizvode, prilikom izmene menja se samo jedan prag a ne cela deonica kao kod drvenih pragova. Betonski pragovi su mnogo tei od drvenih pragova, tako da imaju vei otpor pri oscilacijama. Manje su elastini i mogu lako da se stvore naprsline pod veim teretom, tj. imaju veliku krutost i krtost. Takoe imaju nedostatak jer ne mogu da se seku za skretnice i specijalne zahteve pri radovima na prugama. Proizvode veliku buku pri prelasku vozova. Betonski pragovi mogu da budu

teki i do 320 kg u poreenju sa drvenim pragovima koji su teki oko 100kg. Rastojanje izmeu betnoskih Pragova je oko 25% vee nego kod drvenih pragova.

Sledei tip betonskog praga je dvoblokovksi prag koji se sastoji od dva betonska bloka spojena elinom ipkom. 30% je laki od obinog betosnkog praga, sa mogunosti da se runo pomera.

Postoji mogunost postavljanja dvoblokovskih pragova i drvenih pragova na istoj ini. Pragovi prikazani na slici dopunjeni su sa drvenim pragovima na skretnicama, jer je jednostavnije sei i prilagodinti dimenzije na eljenu meru. Pragovi na prelazima i raskrsnicama variraju u dimenzijama u zavosnosti do nijihovog poloaja. elini pragovi se sada ee korist na prugama koje se manje koriste, ali one se najee smatraju pogodnim za pruge gde je brzina 160 km/h ili manje.

ina je u osnovi kontinuirani nosa koji se oslanja na mnogo oslonaca (pragova). U poprenom preseku ine razlikujemo: glavu ine, vrat i noicu. ine se izrauju valjanjem iz elika velike vrstoe, koji treba da ima malo habanje, a istovremeno i dobru elastinost.

Najei oblici ina su T, U i H. Izbor profila ine vri se na osnovu namene pruge, osovinskog optereenja transportnih sredstava, frekvencije i brzine saobraaja, razmaka pragova itd. Svi potrebni podaci o inama su danas normirani. Usvojeni stadard za oznaku ina je UIC 54 (teina ine je 54 kg/m). Duine ina su razliite i kreu se od 15 do 30m. Na 1.6 km ina postavljau se oko 2400 pragova.

ine mogu da budu postavljene u nosae od livenog gvoa koji su klinastim osiguraima vezani za inu. Ovi nosai su preko zavrtnjeva vezani za prag. Takoe, ina moe da bude direktno vezana za prag preko takozvanog Pandol osigura. U sluaju da je potrebno da se izoluje strujno kolo iz ine koja je pod elektrinim naponom, izmeu ine i poloke se postavlja gumena zatita koja se nalazi i oko osiguraa.

ine se za pragove privruju specijalnim spojnicama i pomou zavrtnjeva. Postoje razliiti tipovi veza a nain privrivanja zavisi do: osovinskog pritiska, intenziteta saobraaja, tipa koloseka i vrste pragova.

Danas, ine su zavarene tako da mogu da budu duge i nekoliko stotina metara. Moderan kolosek se sastoji od zavarenih ina kako bi se ostvarila bolje kretanje po inama, smanjilo habanje, smanjila oteenja i kako bi se eliminisala buka koja nastaje pri kretanju preko spojeva na inama. Ekspanzija je minimizovana postavljanjem i obezbeivanjem ina na zatezanje. Ako je zatezanje podeeno na zadovoljavajui nivo, ekvivalentno na odgovarajui nivo temperature ine, ekspanzioni spojevi esto nisu potrebni.

Ranije, ine su obino postavljane u standardnim duinama i bile povezane se zavrtnjima i spojnicama. Usled velikih napona i temperaturnih promena dolazi do ekspanzije tj. irenja ina. Tako da kod ina koje se spajaju na ovakav nain postoji ekspanzioni prostor.

Kod zavarenih ina specijalni spojevi koji omoguavaju ekspanziju su postevljeni na odgovarajuim mestima. Ti spojevi mogu biti i na maetsima gde se menja oblik ine ili dimenzija. ina tei da se istegne u pravcu kretanja tako da se postavljaju zatege na odreenim intevalima ina ispod podloke kako bi se spreilo pomeranje ine. Takoe mogue je postavljanje dodatnih ina na sredini koloseka koji zavrtanjskim vezama vezani za pragove spreavajui da se pragovi pomeraju usled pomeraja ina.

U Evropi su kvalietet i kriterijum prihvatljivosti reguslisani meunarodnim standadrom UIC 860 V, sa kojim su usaglaeni nacionalni standradi. Visoki spoljni naponi se sabiraju sa unutranjim naponima i time predstavljaju znaajno opterenje ina sa mogunou da iniciraju postojee prisline, koje mogu dosveti do lama ina. Unutranje greke koje nastaju u proizvodnom procesu kao i u fazi zavren obrade su mogue. Mogue je ultrazvuno ispitivanje za kontrolu kvaliteta u proizvodnji novih ina i ina u ekslpoataciji radi otkrivanja prslina i odreivanja njihovog polozaja i prirode prsilna. Utvreno je da se ultrazvunim ispitivanjem ina korienjem razliitih senzora i frekvencija mogu uspeno otkriti greke kao to su mrlje, prsline, nemetalni ukljuci.

U dananje vreme postoji opseg modernih formi koloseka koji koriste betonsku osnovu. Oni se najee koriste na specijalnim lokacijama kao to su tuneli ili mostovi gde je vrsta osnova neophodna kako bi se obezbedila stabilnost koloseka u odnosu na okolnu strukturu. Ova vrsta koloseka je ploasti kolosek ili betonski panel ili nebalansirani kolosek.

Neki ploasti sistemi koloseka imaju pragove koji lee na gumenim ili slinim nosaima tako da postaju plutajui ploasti kolosek. Ova vrsta koloseka se koristi kako bi se smanjile vibracije.

Osnovni argument za razliku u projektovanju koloseka bazira se na trokovima montae i odravanja. Postoje i drugi uslovi kao to je okruenje, buka, virbacija, prostor, lokacija, klima kao i tip saobraaja na tim kolosecima. Odnos izmeu balansiranih i nebalansiranih koloseka: * Postoje velike varijacija u formi koloseka i sistema koje zahtevaju ugradnju betonske osnove koja ne zahteva ballast. Skoro sve ove forme i sistemi zahtevaju manju dibinu pri izgradnji nego kolosek sa balastom. Meutim, preciznost pri montai mora da je vea nego to je potrebna za kolosek sa balastom. * U zavisnosti ta je prioritet, da li kvalitet koloseka ili trokovi tako se i bira kolosek sa ili bez balasta. Za koloseke u tunelima i mostovima (vijaduktima) gde je otean i sloeniji saobraaj time i oteanije odravanje treba postavljat koloseke bez balasta. Meutim, treba obratiti panju prilikom montae i projektovanja kako bi se obezbedio najbolje funkcionalniji sistem.

Odnos izmeu balansiranih i nebalansiranih koloseka: * Osobina balasta da omogui da kolosek bude naknadno podeen je jedna od njegovih najozbiljnijih nedostataka. Boni pomeraji koji nastaju usled prolaska voza u krivinama su jedni od najveih trokova odravanja dodatih na lomove zbog osovinskog optereenja i oteenja usled raznih vremenskih uslova i vode. Oteenje balasta vodi ka oteenju koloseka kada voz prolazi i eventualno oteenje ine ili praga, smanjenog komfora u vozu i dodatnom habanju inskih vozila. Osim to balast treba da se regularno dopunjava i sabija, balast treba istit ili zameniti svake pete godine.

Fiksirane formacije koloseka koji koriste ploaste ine ili betonske osnove nemaju problema sa ovim. Meutim, montaa ploastih koloseka je skuplje za 20% od koloseka sa balastom. Kako bi se ovaj odnos izbalansirao trokovi odravanja su proraunati das u smanjeni od 3 do 5 puta u odnosu na trokove odravanja koloseka sa balastom. Ovo je odraeno na brzim prugama u Japanu.

Kolosek treba stalno proveravati kako bi se obezbedilo da okolna struktura nema efekta na kolosek. Kolosek treba uvek meriti kada kada se nova vrsta vozova uvodi. Veoma je vano da se uvide male varijacije u poloaju ina, ivica platform, lokacije kablovoda i signalne opreme da usled odravanja i renoviranja nemaju uticaja na kolosek. Moderni vozovi za merenje/badarenje opremljeni su optikom i laserskom opremom. Opticki sistemi emituju svetlosni snop iz vozova dok se oni kreu. Adekvatno postavljene kamere snimaju lom svetlosnog snopa i tako obezbeuju merne informacije. Voz moze da se krece i do 80 km/h ali mora da se kree nou. Laserski snop se takoe koristi ali, kako se rotira oko voza i formira spiral svetlosti, moe da doe do promaaja oteenja.

http://www.youtube.com/watch?v=fwoZPxq1BiA&feature=related

Nagibi koloseka imaju veliki uticaj na teinu kompozicije, izbor vue, trajanje vonje, koenje i sl., a time i na investicione i trokove transporta uopte. Zbog toga se pri projektovanju trase budue pruge utvruje varijanta sa maksimalnim nagibom u oba smera vonje kao i maksimalnim radijusom krivine, koja obezbeuje najmanja investiciona ulaganja i u najmanjoj meri utie na trokove transporta. Nagib pruge moe biti pozitivan uspon ili negativan pad. Ako je jednak nuli kolosek je horizontalan. Razlikujemo vie nagiba od kojih su najznaajniji: merodavni, ekvivalentni i fiktivni. * Merodavni nagib je uspon koji moe da savlada neko vuno sredstvo vozei natovarenu kompoziciju odreenom ravnomernom brzinom. Ako u pravcu transporta tereta nema uspona, onda se kao merodavni uspon uzima vrednost specifinog otpora pri kretanju voza iz mesta izraena u . * Ekvivalentni uspon je onaj ija vrednost u odgovara specifinom otporu horizontalne krivine. * Fiktivni uspon predstavlja zbir stvarnog i ekvivalentnog uspona i ne sme ni na jednom delu uzdunog profila pruge da ima veu vrednost od merodavnog uspona.

Za datu nozbrdicu, minimalna vuna sila koja se zahteva kako bi se savladao nagib je

Proirenje koloseka u krivini je nuno da bi se olakao prolaz vozilu, smanjio otpor od krivine, troenje ina i venaca na tokovima inskog vozila itd. Veliina potrebnog proirenja zavisi od radijusa krivine, razmaka kolskih slogova i konstrukcije vozila. Minimalna veliina proirenja moe se odrediti iz sledeeg obrazca:

Dozvoljeno odstupanje od propisanih vrednosti za irinu koloseka 1435 ili 900 mm ne sme biti vee od 35 mm kod proirenja i 3 mm kod suavanja, jer u protivnom pri eksploataciji nastaje vrlo veliko habanje glave ina i druge pogonske nezgode

Nadvienje spoljne ine u krivinama je nuno da bi uravnoteilo delovanje centrifugalne sile. Naime, kod vozila se delovanje centrifugalne sile prenosi na tokove koji pritiskuju na spoljnu inu ako je ova na istoj visini sa unutranjom, te se na taj nain poveava trenje izmeu venca toka i ine to dovodi do prekomernog habanja. Ako su brzine velike dolazi i do iskliznua ili prevrtanja vozila. Nadviavanjem spoljne ine na visinu koja obezbeuje da rezultanta teine vozila i centrifugalne sile bude upravna na kosu ravan koloseka postie se da optereenje obe ine bude podjednako.


U teitu vozila deluju sila teine vozila (G) i centrifugalna sila (Fc) - koja ima smer dejstva ka spoljnoj strani koloseka, i kod veih brzina ona prouzrokuje prevrtanje vozila. Rezultanta ove dve sile (Fr) e delovati upravno na kolosek kada ugao izmeu G i Fr bude jednak uglu nagiba koloseka prema horizontali (). Iz uslova jednakosti komponenata sila koje deluju u ravni paralelnoj sa ravni koloseka imamo:

Ovde h predstavlja izdizanje spoljne ine - nadvienje, a s1 rastojanje izmeu osa ina.

elezniki sistemi - Infrastruktura Ako sada u prethodni obrazac uvedemo izraz za centrifugalnu silu dobiemo:

Ovde brzina kretanja vozova predstavlja prosenu brzinu vonje kroz krivinu, poto ova brzina nije ista za sve vrste transportnih sredstava. Ako sada brzinu uvrstimo u km/h tada e izdizanje spoljne ine u krivini za pruge normalnog i uskog koloseka iznositi :

Izdizanje spoljanje ine, kao i njeno sputanje na poetnu kotu, ostvaruje se postepeno na celoj duini prelaznog luka krivine. Minimalno nadvienje se uzima 20 mm, a najvee dozvoljeno 60 mm - za pruge uskog koloseka i 120 mm - za pruge normalnog koloseka.

elezniki sistemi - Infrastruktura Prelazne krivine (prelaznice) se postavljaju kod prelaza pruge iz pravca u krivinu sa ciljem da se ublai ili eliminie udar usled bonog pritiska na spoljnu inu kod naglog prelaza iz pravca u krivinu. Prelazna krivina se obino izvodi u vidu kubne parabole, mada postoje i druge krive koje se mogu primeniti za ovu svrhu (klotoida, luna radioida i sl.). Prelaznu krivinu karakterie oblik i duina. Oblik prelazne krivine treba da obezbedi: postepen i neprekidan prelaz od poluprenika = (pravac) do poluprenika = R (poluprenik krivine); u svojoj krajnjoj taki prelaznica treba da dodiruje kruni luk krivine i poveanje ili smanjene zakrivljenosti treba da usledi po odreenom zakonu. Duina prelazne krivine jednaka je duini prelazne rampe:

Minimalna duina prelazne krivine treba da iznosi 10 m, ako je poluprenik krivine: ispod 550 m kod koloseka irine 1435 mm, odnosno ispod 350 m kod koloseka irine 900 mm.


Skretnice su ureaji tj. mehanike instalacije koji se ugrauju u kolosek i ine deo koloseka sa zadatkom da omogue prelaz kompozicije sa jedan na drugu kolosek. Najrasprostranjenija tzv. prosta odnosno jednostavna skretnica sa dva pokretna jezika kod koje novi kolosek poinje skretanje, od osnovnog koloseka u pravcu, pod odreenim uglom. Prosta skretnica moe biti desna ili leva zavisno od toga u kome pravcu se odvaja novi kolosek gledan od poetka skretnice tj. ulaza u skretnicu.

Glavni dijelovi skretnice su: - prevodniki ureaj - meuine - srcite

elezniki sistemi - Infrastruktura Prevodniki ureaj je deo skretnice koji slui za usmerivanje eleznikih vozila na eljeni smer vonje. Sastoji se od dve glavne ine, dve prevodnice, kliznih jastuia i skretnikog zatvaraa. Prijevodnice se pomiu po kliznim jastuiima pri emu se jedna odmie, a druga priljubljuje uz pripadajuu glavnu nalenu inu. Poloaj prijevodnica osigurava se uz pomo skretnikog zatvaraa ili skretnike brave.

Meuinske skretnice su srednji deo skretnice koji povezuje prevodniki ureaj sa srcitem. Sastoji se od etiri obinih voznih ina od kojih jedan par vodi u pravac, a drugi u skretanje.

Srcite je deo skretnice na kome se seku oba smera vonje preko skretnice, u pravac i u skretanje. Sastoji se od vrha srca, dveju krilnih ina, dveju voznih ina i dveju skretnikih vodilica. Na samom secitu smerova vonje kolosek je prekinut kako bi tokovi vozila, prolazei u oba smera, mogli nesmetano prei preko dela skretnice koji slui za vonju u drugom smeru. Prelazei s krilne ine na srce i obratno, toak eleznikog vozila ostaje u vazduhu i gubi voenje. Zbog toga se, uporedno uz vozne ine, sa unutranje strane skretnice ugrauju skretnike vodilice koje usmeravaju drugi toak i time spreavajui iskliznue vozila.

Srce skretnice je deo srcita na kome se izravno presecaju oba smera vonje preko skretnice. Srce skretnice sastoji se od vrha srca i krilnih ina. Razlikuje se prema obliku, konstrukciji i gradivu.

elezniki sistemi - Infrastruktura Skretnice moraju omoguiti mirnu vonju u pravac nesmanjenom brzinom, a na odvojni kolosek s dovoljno velikom brzinom. Stoga se najvea doputena brzina skretanja u odvojak (za skretnice bez nadvienja) rauna po izrazu V = 2,9 * (dvostruki korjen iz R) gdje je: V - brzina vonje u skretanje (km/h) R - poluprenik luka skretnice (m)

Prema osnovnoj nameni i konstrukciji, skretnice se dele na etiri grupe: * jednostruke * dvostruke * krine * kombinovane.

Jednostruke skretnice su one skretnice pri kojima se od matinog (glavnog) koloseka odvaja samo jedan odvojni kolosijek u skretanje.

Dvostruke skretnice mogu meusobno povezivati tri koloseka.

Krine skretnice, koje esto nazivaju "engleskim skretnicama" postavljaju se na ukrtanju dva koloseka u istom nivou ako je na tome mestu potrebno osigurati prelaenje vozila s jednoga koloseka na drugi.

Kombinovane skretnice takve su konstrukcije da mogu povezivati razliite irine koloseka.

elezniki sistemi - Infrastruktura Upravljanje skretnicama obavlja se runo ili automatski.

elezniki sistemi - Infrastruktura Upravljanje skretnicom predstavlja mehaniko delovanje na pokretne delove prevodnikog ureaja. Postavljanje skretnic u eljeni poloaj moe se obaviti neposredno, runim pomeranjem postavljaa smetenog pored skretnice, posrednim mehanikim postavljanjem iz skretnikog bloak, ili elektromehanikim napravam. Kod skretnica razlikujemo tri poloaja: - Redovni : skretnica je postavljne u ovaj ploaj

kada nema vonje preko nje - Pravilan: skretnica je postavljne za predvienu

vonju preko nje - Ispravan: kada je kod skretnice jedan jeziak

dobor priljublje uz glavnu inu a drugi dovoljno razmaknut.

Vozovi velikih brzina zahtevaju i skretnice velikih brzina. U Japanu takozvan Shinkansen ima specijalno izgraene koloseke i skretnice. Skretnice su napravljene za brzine od 160 km/h.

elezniki sistemi - Infrastruktura Visoko brzinske skretnice Pokretni penosnik montiran je da promeni pravac kretanja voza na ravnoj pruzi pri velikim brzinama i levitaciji voza ili na iskrivljenom delu pruge kojom se kree voz pri malim brzinam na tokovima. Na Yamanashi Maglev test pruzi testiraju se dva tipa brze skretnice, elektrini i hidraulini.

Tip pomeranja bonih zidova se koristi na terminalima na krajnjim i poetnim stanicama voza kada se on kree sporo na tokovima. Promena pravca se dobiva prostim pomeranjem bonih zidova pruge vertikalno ili bono. Poetni i krajnji deo bonog zida skretnice pomeraju se bono, dok se srednji deo bonog zida skretnice pomera vertikalno.

Documents

Zeleznicki Sistemi SG