PARÂMETROS DE PROJECTO DO TRAÇADO DE VIA

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1 PARÂMETROS DE PROJECTO DO TRAÇADO DE IA alores Limites Normatios António Fidalgo do Couto 1/3

2 Características da linha férrea Bitola b 1435 mm b b + c 1500 mm ias Múltiplas entre-eixo: E 4,0m bitola eixo de ia ETI (Especificação Técnica de Interoperabilidade): E 4,50m Topo do carril plano de ia /3

3 Características da linha férrea Rampa máxima Apenas com tráfego de passageiros: 5/30 mm/m ETI - 35 se: i méd (10 km) < 5 L< m França (SNCF) (Paris-Sudeste - 40 ) Alemanha (DB) - 1,5 (Colónia-Frankfurt -40 ) Japão Raio mínimo f ( MAX e min, h, I, E) 3/3

4 Componentes do traçado em planta Alinhamentos Rectos Curas Composta Cura circular Curas de transição Comprimento Efectio Limite (Norma EN ) III I Categorias de Linhas de tráfego Linhas de tráfego Linhas de alta tráfego misto concebidas misto com elocidade (elocidade em para elocidades elocidades de unicamente Km/h) de comboios de comboios de dedicadas a passageiros passageiros tráfego de 00 < < 300 < 30 (ou 50) passageiros (com eículos 50 < < 300 dotados de características técnicas especiais) alor limite recomendado [m] alor limite máximo [m] max 1,5 max 4/3

5 Circulação em Cura Acelerações/Forças a nc plano horizontal plano de ia plano horizontal plano de ia Força Centrifuga: - Exerce uma força contra o carril exterior - Submete os passageiros e mercadorias a acelerações não desejadas. - Cria um momento F c * y c efeitos: desnielamento transersal e/ou ripagem da ia aumenta o desgaste dos carris exteriores descarrilamentos e/ou capotagem 5/3

6 Circulação em Cura Escala (h) b carril exterior plano horizontal h plano de ia carril interior Limitar os esforços transersais e choques à entrada e saída das curas, que conjuntamente com os moimentos de lacete, podem produzir descarrilamentos e capotagem Conseguir um desgaste similar em ambos os carris, limitando assim a ripagem da ia, o desnielamento transersal da ia e o excessio trabalho dos aparelhos de fixação Permitir uma maior comodidade para os passageiros e eitar possíeis moimentos das mercadorias 6/3

7 Circulação em Cura Escala teórica (h t ): a nc 0 m/s Escala prática (h): h t b 17R h t 11,8 R h t R. g. h b III I Categorias Linhas de tráfego Linhas de tráfego Linhas de alta de tráfego misto concebidas misto com elocidade (elocidade para elocidades elocidades de unicamente em Km/h) de comboios de comboios de dedicadas ao passageiros passageiros tráfego de 00 < < 300 < 30 (ou 50) passageiros (com eículos 50 < < 300 dotados de características técnicas especiais) alor limite recomendado (mm) alor limite máximo (mm) ETI França (SNCF) Alemanha (DB) Japão mm, 00 mm (cat.) mm (Excep.180 mm) (rec.) 180 mm mm 7/3

8 Circulação em Cura Insuficiência de Escala (I h t -h): a nc ( t ) (3,6). R (a ncpass. 1,0 1.5 m/s ) I b' a g nc > t 17R. h b Categorias de tráfego alor limite recomendado alor limite máximo ª [mm] [mm] (elocidade em km/h) Mercadorias Passageiros Mercadorias Passageiros III - Linhas de tráfego misto concebidas para elocidades de comboios de passageiros 00 < < 300 I - Linhas de tráfego misto com elocidades de comboios de passageiros < 30 km/h (ou 50 km/h em linhas modernizadas) com eículos dotados de características técnicas especiais - Linhas de alta elocidade unicamente dedicadas a tráfego de passageiros 00 < < d < < c 130 c < b 160 d 180 b 160 < < 00 x 140 x < < 30 x 10 x < < 50 x 100 x x 100 x < < 300 > 50 x 80 x 130 c b Estes limites da insuficiência de escala deem ser aplicados apenas aos tipos de eículos especificos dotados de características mecânicas especiais tais como pequena massa por eixo, massas não suspensas reduzidas, baixo coeficiente de souplesse. c Em ias não balastradas, para elocidades superiores a 50 km/h, pode ser utilizada uma insuficiência de escala de 150mm. d Estes alores só são aplicáeis a agões de mercadorias que apresentam características mecânicas especiais, que lhes conferem desempenhos semelhantes aos dos eículos de passageiros. Norma EN /3

9 Circulação em Cura Insuficiência de Escala (cont.): ETI França (SNCF) Alemanha (DB) Japão mm (Excep.160 mm) - 70mm (rec.); 130mm (lim.) 150 mm (n. perm.) mm 9/3

10 Circulação em Cura Excesso de Escala (Eh-h t ): < t 17. R. h. b a g. h b' (3,6) b' g nc a nc. R Norma EN : Limite recomendado: 110 mm; Limite máximo*: 130 mm. E *Para comboios de passageiros, o alor limite máximo de E 110 mm. França (SNCF) mm (Excep mm) 10/3

11 Circulação em Cura elocidades máximas e mínimas admissíeis E Raios mínimos I ht h b h 17R h h b. 17 Usando I e E (ETI) rec. : t h b 17R min máx ( h E ) 17( h + I ) Lim I E h R b. Lim max min ( I Lim + h).17. R b ( h E R ).17. lim b França (alores praticados) m Alemanha (DB) : -R rec (h100mm; I rec 70 mm) -R lim (h+i lim 90mm) - R perm (h+ I 330mm ) Japão (alores praticados) m 11/3

12 Curas de Transição cura de raio ariáel ao longo da qual a escala crescerá de forma contínua até atingir o alor correspondente ao alor a implementar na cura circular, h. a implementação da escala é geralmente feita por eleação da fila alta, com manutenção da espessura de balastro sobre os carris da fila baixa. L b h a força centrífuga cresce progressiamente sendo compensada pela contínua ariação da escala. 1/3

13 Curas de Transição Dimensionamento: Limitação dinâmica: ariação da escala em função do tempo limitar o alor desta elocidade ascensional dh Limitação geométrica: ariação da escala em função do comprimento dh/dl limitar: dh/dl Empenamento descarrilamento Limitação de conforto (limites na sobreaceleração normal): ariação da insuficiência de escala em função do tempo di/ Limites do conforto: S an da nc / 0,5 e 0,4 m/s 3. Altas elocidades: S an 0,15 m/s 3 S anp ( 1+ s) da nc alor máximo aceitáel 0,3 m/s 3-0,8 m/s 3 O desenolimento L da cura de transição deerá cumprir os três critérios, prealecendo os relatios à segurança em relação com o de conforto 13/3

14 Curas de Transição Limitação dinâmica dh dh dl dh.. Δh. dl dl 3,6. L dh Δh. 3,6. L Norma EN lim lim III I Categorias de Linhas de tráfego Linhas de tráfego Linhas de alta tráfego misto concebidas misto com elocidade (elocidade em para elocidades elocidades de unicamente Km/h) de comboios de comboios de dedicadas a passageiros passageiros tráfego de 00 < < 300 < 30 (ou 50) passageiros 50 < < 300 alor limite recomendado (mm/s) alor limite máximo (mm/s) dh L Δh. dh 3,6. Alemanha (DB): LIM 8 L. Δh max Para ariações de escala com declie ariáel o alor dh/ éariáel, atingindo a meio da cura o seu alor máximo 14/3

15 Curas de Transição Limitação geométrica L Δh dh dl lim Limitação de conforto da nc A norma EN di -alor limite recomendado:,5 mm/m -alor limite máximo:,5 mm/m da ( S ) nc lim an. g Lim b' di Norma EN III I Categorias de Linhas de tráfego Linhas de tráfego Linhas de alta tráfego misto concebidas misto com elocidade (elocidade em para elocidades elocidades de unicamente Km/h) de comboios de comboios de dedicadas a passageiros passageiros tráfego de 00 < < 300 < 30 (ou 50) passageiros 50 < < 300 alor limite recomendado (mm/s) alor limite máximo (mm/s) LIM di dh dl LIM L ΔI. di 3,6. Alemanha (DB): 4 L ΔI max. max Lim. 15/3

16 Curas de Transição ariação de curatura e de escala linear: Clotóide (r. l const. A ) Para a escala teórica: /r g.h t (l)/b Para a escala prática: a nc /r - g.h(l)/b elocidade constante () S Para o ponto de tangencia cura de transição/cura circular teremos : LA /R da R g. h b' nc an. A resposta dinâmica às ariações dos gradientes de escala e curatura depende fundamentalmente: L da concepção da suspensão do eículo do tipo e desenolimento dos elementos de transição 16/3

17 Curas de Transição ariação de curatura e de escala não-linear SCHRAMM 1/ r 1/ R. l L se 0 l/l 1/; 1/ r 1/ R l 1. 1 se 1/ l/l 1 L BLOSS 1/ r 1/ R l l 3. L L COS (cura de transição japonesa) SEN 1/ r l 1. π. l sen 1/ R L. π L 1/ r 1 π l 1. cos 1/ R L Limites de dh/: III I Categorias de Linhas de tráfego Linhas de tráfego Linhas de alta tráfego misto concebidas misto com elocidade (elocidade para elocidades elocidades de unicamente em Km/h) de comboios de comboios de dedicadas a passageiros passageiros tráfego de 00 < < 300 < 30 (ou 50) passageiros 50 < < 300 alor limite recomendado (mm/s) alor limite máximo (mm/s) 17/3

18 Curas de Transição 18/3

19 Curas de Transição Moimento (oscilatório) de balanço Quando o eículo circula ao longo de uma cura de transição fica sujeito a uma elocidade angular (ω) criada pela introdução da sobreeleação (ângulo de sobreeleação ψ h/b ) : Aceleração angular do moimento de balanço (α) 1 d h d h α α ' d h dl α. b'. 0 0 b dl b' Sobreaceleração angular do moimento de balanço ( α& ) dα 1 b' 3 d h d h. 3 dl b' & α 0 3 d h 3 dl α& 0. b' 3 d ω ψ dh b' dh. b' dl limite a adoptar para α 0 0,1 rad/s. Limite a adoptar para α& 0,rad / 0 s 3 Para a aceleração lateral não compensada (a nc ) e a sobreaceleração (S an ) correspondente, deer-se-á também ter em conta a aceleração induzida pelo moimento de balanço. 19/3

20 Perfil Longitudinal Sempre que i superior a: - mm/m, < 30 Km/h Concordâncias erticais (D> 0 m) - 1 mm/m. > 30 Km/h Concordâncias (circunferência/parábola) D R ( a b) 1000 ( a b) z( x) x 000D D 0/3

21 Perfil Longitudinal Aceleração ertical (a ) a R 3,6. R 17R g Níeis aceitáeis de comodidade ( ) LIM a Norma EN 1,96R a 1/3

22 Perfil Longitudinal Raios mínimos das concordâncias erticais R. 17 g a ( R ) LIM Tendo presentes os alores limite de a a norma fixa para R lim : ETI: a 5000 m França (TG Paris-Sudeste): m Alemanha (DB) : R rec 0.4. max R 0.5. lim max R perm ( con.) R perm ( conc.) max max Japão (alores praticados): m /3

23 Perfil Longitudinal Sobreaceleração ertical Sa da ( ) d( 1/r ) 3 0 d 1/r ds Sa A menos dos sinais temos: dr r Sa 46, ds alor limite a adoptar: Sa 0 0,5 m/s 3 0 Esta condição permite controlar as descontinuidades na curatura ertical NOTA: adicionalmente deer-se-ia analisar o efeito da ariação escala (moimento de balanço) no perfil longitudinal 3/3