Cale ferată

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Exemplu de cale: o pereche de șine montate pe traverse

Calea ferată este infrastructura de bază în construcția liniilor de cale ferată și a tramvaielor . Este o structură compusă din două profile metalice din oțel , numite șine , a căror secțiune este o grindă dublă T asimetrică, montată paralel pe o structură de susținere numită traversă prin intermediul diferitelor sisteme de fixare în funcție de vârstă și tip.construcția liniei ferate.

Structura

Șinele sunt fixate, unul lângă altul în perechi și paralel, pe traverse , cu o înclinație de 1/20 pe plan orizontal, prin șuruburi și glezne; traversele (din lemn, oțel sau beton) sunt încorporate în balast , o structură de secțiune trapezoidală cu o înălțime maximă de aproximativ 50 cm, alcătuită din brecii selectate în acest scop, cu dimensiuni în fiecare direcție între 25 și 60 mm pentru linii ferate și între 15 și 30 mm pentru tramvai sau linii ușoare. Scopul balastului este de a distribui uniform încărcăturile de funcționare și datorită trecerii trenului pe fundația drumului, astfel încât să se evite defecțiunile structurale și să se asigure o bază care nu cedează liniei, datorită breșelor ( cu margini ascuțite), care, spre deosebire de pietricele, se potrivesc împreună într-un mod stabil. Faptul că breșa nu este legată, ci doar susținută, garantează și drenarea apei de ploaie.

Întregul celor două șine și traversele se numește șină , în timp ce întregul set de șină + traverse + structuri de ancorare se numește armament . Ecartamentul este definit ca distanța dintre tangențele marginilor interne ale capetelor șinelor, luate cu 14 mm sub suprafața de rulare. Ecartamentul nu este universal: diferite națiuni și sisteme feroviare pot avea ecartamente diferite. În Italia, gabaritul întregii rețele de stat de 1435 mm, definit la nivel internațional ca gabarit normal sau standard , și este derivat direct din gabaritul folosit de George Stephenson (4 '8 1/2 ") pentru a prezenta lumii prima locomotivă.

Șinele

secțiune de șine de diferite tipuri

Șinele sunt elementul fundamental al unei piste. De obicei sunt montate în perechi; cu toate acestea, în cazul tronsoanelor de cale ferată cu ecartament dublu, pot fi montate 3 sau 4 pe cale. În unele cazuri rare, cum ar fi la stația Volos din Grecia , au fost montate chiar 4 șine pentru a crea o linie triplă de 600, 1000 și 1435 mm [1] . În calea ferată de război ușor care lega Romano d'Ezzelino (VI) de Valle Santa Felicita, existau cinci șine: două pentru ecartamentul de 750 mm pentru locomotivele cu raft, două cu ecartamentul de 600 mm pentru vagoane, pe lângă cale a raftului [2] .

Șinele de astăzi sunt construite din oțel de bună calitate și sunt adesea verificate cu ultrasunete pentru integritate. Secțiunea ia și denumirea de Terza Rail , nu utilizată pentru circulație, ci pentru furnizarea de energie, montată lângă șine în caz de tracțiune electrică. În Italia, producția de șine se desfășoară în fabricile siderurgice din Piombino și din ILVA din Taranto.

Istorie

În lumea anglo-saxonă, inițial s - au răspândit șinele de lemn cu un capac metalic subțire, cunoscut sub numele de șine din fier . Cu toate acestea, fragilitatea lor, întreținerea necesară și performanța slabă le-au făcut preferabile numai dacă a fost necesar să se construiască noi secțiuni rapid și economic.

Șină dublă de ciuperci, observați panoul de fixare din lemn de esență tare.

Primele șine din metal erau realizate din fontă , foarte scurte (o curte ) și montate pe piulițe mari de piatră înecate în pământ. Deoarece au fost supuse unor frecvente spargeri din cauza fragilității inerente a fontei, au fost produse în curând în fier , mai puțin ușor de rupt, dar mai supus uzurii. Cu această metodologie s - au construit și calea ferată Napoli-Portici și calea ferată Milano-Monza . Mai târziu, pentru a limita costurile frecvente de înlocuire, a început să producă bare de șină cu ciuperci duble, montate cu pene din lemn dur, în plăci speciale de fixare, la rândul lor fixate pe traverse de lemn. Când ciuperca superioară a fost purtată, au fost răsturnate și reasamblate.

În Italia , atelierele feroviare Pontassieve s-au născut tocmai pentru a produce aceste pene din lemn de esență tare, deoarece Compania pentru căile ferate romane a folosit șine cu dublă ciupercă. Cu toate acestea, sistemul dublu de ciuperci s-a dovedit a fi doar aparent mai ieftin, deoarece era de fapt greoi la asamblare și a necesitat reajustări frecvente ale penei de fixare: în curând noile șine de profil Vignoles au intrat în circulație și s-au stabilit. Până la începutul secolului al XX-lea , șinele de fier s-au deformat cu relativă ușurință și cu greu puteau rezista la viteze ce depășeau 100 km / h. Astăzi, cu utilizarea oțelurilor din ce în ce mai bune, este posibil să se creeze șine speciale capabile să reziste la viteze de peste 500 km / h cu trenurile grele. În funcție de utilizarea prevăzută a șinelor, se modifică tipurile de oțel din care sunt realizate șinele, dimensiunile acestora și, în consecință, greutatea și viteza maximă admisibilă a vehiculelor care trec.

Caracteristici

Șinele își arată caracteristicile. Primul număr care precede formularea „UNI” indică greutatea pe metru a șinei. Forma profilului șinei și caracteristicile materialului corespund acestui număr și codului standard UNI ulterior; acest standard îndeplinește condițiile sistemului de clasificare UIC . Sina a imprimat pe tijă sau a marcat cu o linie de sudură, indicația numelui sau inițialelor producătorului, anul producției, clasificarea UIC și, cu o săgeată sau cu două secțiuni longitudinale de lungime diferită, direcția laminării , unde proeminența celui mai lung indică direcția.

În Italia, șinele sunt fabricate în diferite lungimi, în funcție de tipul UNI. Prin urmare, avem următoarele lungimi:

  • 21 UNI : 12 m;
  • 27 UNI : 12, 15, 18 m;
  • 30 UNI : 12, 15, 18 m;
  • 36 UNI : 12, 15, 18 m;
  • 46 UNI : 12, 18, 36 m;
  • 50 UNI : 18, 36 m;
  • 60 UNI : 36, 108 m.

În Statele Unite standardele sunt diferite, deci puteți găsi (de exemplu) șine de 57 kg / m, 66 kg / m, 67 kg / m, 69 kg / m; rețineți că, în acest caz, masele sunt exprimate conform sistemului imperial , astfel încât greutățile anterioare pot fi indicate ca 115, 133, 136 sau 140 de lire sterline pe curte .

În timp ce sistemul normativ UIC - UNI urmează o succesiune dimensională normală îngustă ( seria Rénard ), conform unui „motiv logic” al greutății și, prin urmare, al caracteristicilor geometrice și mecanice, sistemul american codifică starea de fapt a producătorilor (în această caz de șine); la rândul lor, tipurile de șine sunt grupate în clase , clasele asigură diferite tipuri de utilizare, legate de tehnologiile de gestionare a liniilor.

Conectarea șinelor

Joncțiunea șinelor
Joncțiune izolată pentru circuite de cale
Șinele unite în sudare continuă

Metodele de îmbinare a șinelor au cunoscut o lungă evoluție. Cea mai simplă metodă, utilizată pe scară largă în trecut, implică utilizarea unor plăci metalice cu 4 găuri numite lamele de joncțiune , plasate în perechi lateral pe tija celor 2 șine care urmează să fie unite și șurubate prin intermediul șuruburilor de joncțiune . În construcția pistelor, câțiva milimetri sunt lăsați voluntar între un element și altul, pentru a permite metalului să se extindă atunci când este încălzit de soare, fără a genera tensiuni interne sau deformarea pistei. Prin urmare, plăcile de fixare sunt echipate cu găuri ușor ovale, pentru a permite adaptarea la aceste variații termice. În trecut, îmbinarea a avut loc în același punct pentru ambele piste după modelul englez. Mai târziu au trecut la metoda americană de a li se alătura eșalonat. Prima metodă a avut caracteristica de a induce un anumit galop al materialului rulant în tranzit, deoarece punctul de joncțiune a avut tendința de a scădea, a doua a făcut în schimb acest punct critic mai stabil pentru tranzit (existând unul câte unul), dar indus în schimb o legănare adevărată și dreaptă de -a lungul marșului.

Cu aceste tipuri de fixare pe punctele de joncțiune, totuși, se creează vibrații și scuturări enervante și reprezintă o slăbiciune mecanică a șinei. Astăzi această metodă este utilizată numai pentru construcția de linii și fitinguri într-o economie mare, sau menținută pentru forță majoră pe liniile de construcție vechi.

În prezent, metoda preferată este aceea de sudare aluminotermică care formează un sistem complex definit ca o șină lung sudată .

Șinele lungi sudate sunt șine de o astfel de lungime încât partea lor centrală nu suferă mișcări datorită expansiunii sau contracției datorită excursiilor zilnice sau sezoniere de temperatură; acest lucru se realizează prin strângerea strânsă a elementelor pentru atașarea șinelor la traversele și prin fricțiunea barelor transversale pe patul de drum. Pe liniile RFI SpA , lungimile de 150 m, pentru 50 de șine UNI și 200 m, pentru 60 de șine UNI, sunt minimul pentru care se poate considera că partea centrală nu este afectată de efectul excursiilor termice. În consecință, șinele lungi sudate sunt considerate a fi cele care depășesc această măsură. Șinele lungi sudate utilizate în rețeaua națională constau dintr-un anumit număr de secțiuni contigue, fiecare cu o lungime de 864 m, alcătuite respectiv din șine de 24 sau 36 de 36 m sau 24 m, sudate aluminotermic. Secțiunile de 864 m sunt sudate împreună și strânse permanent la grinzile transversale la temperatura de reglare a tensiunii interne , care pentru rețeaua națională este de 30 ° C și corespunde temperaturii medii între o maximă în planul de fier (plan imaginar care trece prin ciuperca șinei tangente) de 60 ° C și un minim de -10 ° C, la care se adaugă 5 ° C în medie. Șinele lungi sudate la rețeaua națională au dezvoltări chiar de câțiva kilometri; la capetele lor se montează rosturi de dilatare speciale care au scopul de a compensa fără întrerupere extinderea șinelor adiacente.

Acest tip de cale, deși este mai scump, este considerabil mai ușor de întreținut datorită traverselor din beton și utilizării abundente a pietrei zdrobite . Când este necesar să înlocuiți o parte a căii, tăind-o și sudând una nouă, cele două bonturi adiacente sunt încălzite și blocate la traversele pentru a se asigura că nu există deformări cu variații climatice.

Traversele

Traversele sau traversele sunt al doilea element esențial al pistei: de fapt, au atât funcția de a menține gabaritul exact, cât și aceea de a descărca greutatea materialului rulant care trece peste acesta pe cea mai mare suprafață a acestora, în contact cu solul.

Sisteme de fixare pe traverse

Fixare simplă cu șurub și placă de ghidare
Accesoriu pentru șină de tip elastic " Pandrol e-Clip" [3]
Fixare indirectă cu șurub și placă
Fixare elastică a șinei " Pandrol Fastening-Fc" [4]
Accesoriu indirect pentru placa de ghidare și șuruburi de un tip mai modern, potrivit pentru viteză și greutate axială mai mari decât tipul anterior
Fixare pe șină de tip elastic "Clemă de tensionare Vossloh " [5]

Există mai multe modalități de atașare a șinei la traverse și acestea sunt parțial determinate de tipul de șină.

Metoda tradițională engleză, în prima jumătate a secolului al XIX-lea, când un șină cu ciuperci duble era răspândită (cu profiluri groase simetric deasupra și dedesubt), presupunea fixarea șinei cu pene de lemn în carcase speciale de pe traverse. Acest tip de șină, „cap de taur”, odată purtat pe partea superioară, putea fi demontat și reasamblat inversat, prelungindu-și durata de viață și ușurând reparațiile. Pe de altă parte, stabilitatea a fost mai mică datorită bazei reduse și a necesitat ajustarea frecventă a blocurilor de lemn.

Astăzi acest tip de tehnică a fost abandonat în favoarea liniei de bază plate, introdusă în Statele Unite și a devenit un standard mondial: partea inferioară este mai subțire și mai largă și oferă mai multă stabilitate pistei, facilitând în același timp fixarea. Șinele de la început erau fixate cu ajutorul unor cuie mari, direct pe lemn. Mai târziu, având în vedere instabilitatea acestei fixări, au fost folosite șuruburi mari cu cap pătrat care au fost înșurubate direct la traversă după interpunerea unei plăci de fier cu două găuri. Următorul pas evolutiv a condus la îmbunătățirea prin dublarea funcției de fixare a plăcii pe lemn de la aceea de fixare a șinei la placă cu ajutorul șuruburilor și piulițelor .

Sistemul a suferit un rafinament suplimentar menit să ofere o anumită elasticitate atașamentului și o simplificare pentru utilizarea cu metode mecanizate de asamblare sau întreținere a șinelor. Începând cu 2014, sistemul Pandrol este folosit mai frecvent, care arată ca un fel de capse metalice mari, răsucite și formate, compuse dintr-o bară cilindrică de oțel cu un diametru de 10 mm îndoit pe sine pentru a agăța baza șinei de placa de fixare deja montată pe traverse.

Astăzi traversele, din beton armat, sunt asamblate cu inserții de cauciuc pentru a atenua vibrațiile dintre șină, placa de fixare și sol.

Materiale alternative

În 2015, start-up-ul Palermo Greenrail [6] a prezentat la expoziția Ecomondo din Rimini un nou tip de traverse de cale ferată din beton armat precomprimat acoperit cu plastic reciclat și pulbere pentru anvelope la sfârșitul ciclului de viață (ELT) [7] [8 ] ] [9] și testat pentru prima dată în septembrie 2018 de-a lungul căii ferate Reggio-Emilia-Sassuolo [10] .

Compania declară că 1.670 traverse fac posibilă construirea a 1 km de cale ferată, cu o durată de viață utilă de 50 de ani (comparativ cu 30-40 de traverse tradiționale din beton), reducerea costurilor de întreținere de 2-2,5 ori, reducerea vibrațiilor și zgomot, recuperați 35 de tone de anvelope la sfârșitul ciclului de viață și 35 de tone de plastic, capabile să dezvolte anual până la 35 MWh pe kilometru de energie regenerabilă, „prin intermediul sistemelor piezoelectrice sau a modulelor fotovoltaice polimerice ” care exploatează compresia și vibrațiile generate când trece trenul. Pistele integrează un modul de transmitere a datelor pentru diagnosticare în timp real , întreținere predictivă , securitate și telecomunicații (modul LinkBox ) [11] [9] [10] [8] .
Compania a fost printre câștigătorii premiului SeedLab 2015 [12] .

Constructie

Până relativ recent, asamblarea unei piste era în esență o operație manuală, obositoare și solicitantă. Traversele au fost așezate pe stratul de pietriș nivelat unul în spatele celuilalt la distanțe prestabilite între 60 și 80 cm. Bara de șină a fost așezată pe ele și o echipă de lucrători a înșurubat sistemele de fixare; lucrarea a fost repetată bară cu bară până la atingerea lungimii dorite. Barele au fost apoi unite, aliniate și ancorate cu moloz. Începând cu a doua perioadă postbelică , au fost construite mașini pentru controlul mecanizat al alinierii și geometriei căii nou asamblate , corectându-i montajul și nivelul. Ulterior, au fost dezvoltate trenuri reale de utilaje care efectuează toate operațiunile rapid și complet automat.

Întreținere și control

Întreținerea liniei este acum o operațiune extrem de automatizată și trebuie să fie mai frecventă pe măsură ce viteza de tranzit crește. Montarea și întreținerea șinelor nu mai sunt efectuate manual de către echipe de muncitori, ci sunt folosite mașini speciale, capabile să pregătească solul, să așeze șinele sau să le scoată semi-automat.

Lucrările de întreținere de rutină includ reintegrarea balastului, răspândirea erbicidelor sau controlul liniei. Toate aceste operațiuni sunt acum efectuate de echipamente și vehicule speciale sau chiar de trenuri feroviare speciale.

Există mai multe mașini sau trenuri de diagnosticare pe rețeaua feroviară italiană. Cele utilizate în prezent sunt: Trenul de măsurare Archimedes (tren de diagnosticare creat prin colaborarea dintre RFI și MER MEC care este capabil să măsoare peste 200 de parametri de infrastructură, cum ar fi geometria, curenții codați, tensiunea și grosimea liniei de contact), mașina Talete (specializat pentru parametrii armamentului: geometria și profilul șinelor), mașina Aldebaran (pentru inspecțiile liniei de contact) și trenul Galileo (pentru inspecțiile cu ultrasunete ale șinelor). Boghiurile PV6 și PV7 sunt încă utilizate pe scară largă în liniile secundare sau cu trafic mai puțin intens, cu care Rfi poate aranja alte controale ale parametrilor geometriei căii (ecartament, aliniere, nivel longitudinal, înclinare și înclinare)

Clasificări

UIC

În Europa, dimensiunile și cerințele pistelor sunt clasificate conform reglementărilor UIC . În Italia există un standard UNI specific, UNI3141, care codifică profilul secțiunii transversale a șinei, aria relativă, momentele de inerție și modulele de rezistență în raport cu axa de simetrie și axa neutră perpendiculară pe aceasta., care nu diferă prea mult de cel european și este considerat a fi integrat cu acesta. Codificarea UNI distinge 7 tipuri principale:

  • 21 UNI având o masă de 21,737 kg / m;
  • 27 UNI având o masă de 27.350 kg / m;
  • 30 UNI având o masă de 30.152 kg / m;
  • 36 UNI având o masă de 36,188 kg / m;
  • 46 UNI cu o masă de 46.786 kg / m;
  • 50 UNI având o masă de 49.850 kg / m;
  • 60 UNI cu masa de 60,340 kg / m.

Cele mai utilizate tipuri sunt 36 UNI și 50 UNI pentru liniile de tramvai și metrou și 60 UNI pentru liniile ferate principale. Astăzi, pe toate liniile noi și pentru reînnoirea celor existente, se utilizează (UNI) UIC-60. Profilul șinelor prezente pe întreaga rețea națională este definit Vignoles .

Există și alte tipuri de șine utilizate în instalațiile industriale și în porturile pentru macaralele pod ( șină Burbach ), definite la nivel internațional de standardul DIN 536, sau în căile ferate de construcții sau miniere ( căi ferate Decauville ) definite internațional de standardul DIN 5901.

Clasificarea SUA

În Statele Unite, Federal Railroad Administration a dezvoltat un sistem de clasificare a rutelor pentru aplicarea limitelor de viteză sau de serviciu.

  • Linie închisă : utilizabilă numai pentru trenurile de marfă, cu cel mult 16 mile / oră. Nu pot trece mai mult de 5 vagoane de materiale periculoase odată.
  • Clasa 1 : utilizabilă pentru trenurile de călători, limitată la 15 mile / oră. Mărfurile păstrează limita anterioară.
  • Clasa 2 : utilizabilă pentru trenurile de călători până la 30 mile / oră și până la 25 pentru transportul de marfă.
  • Clasa 3 : poate fi utilizată pentru trenurile de călători până la 60 mile / oră și 40 pentru transportul de marfă.
  • Clasa 4 : cel mai frecvent tip; până la 80 mile / oră pentru trenurile de călători și 60 pentru transportul de marfă,
  • Clasa 5 : 90 mile / oră pentru trenurile de călători și 80 pentru transportul de marfă.
  • Clasa 6 : limită unică de 110 mile / h
  • Clasa 7 : limită unică de 125 mile / h.
  • Clasa 8 : limită unică de 160 mile / h.

Ultimele două tipuri de piste sunt predominant în zona de nord-est a SUA, unde operează Acela Express .

Clasa 9 , cu o limită de 200 mile / h, este prevăzută, dar nu există încă.

Notă

  1. ^ iTreni, 308/2008 , p. 30 .
  2. ^ Mario Pietrangeli, Muzeul European al Transporturilor Ogliari , p. 36.
  3. ^ (RO) Sistem Pandrol e-Clip , pe pandrol.com. Adus la 30 ianuarie 2018 (arhivat din original la 29 ianuarie 2018) .
  4. ^ (RO) Sistemul Pandrol Fastclip FC pe pandrol.com.
  5. ^ (RO) Vossloh Group - Sisteme de fixare a șinelor și plăcuțe de bază pe rail-technology.com.
  6. ^ Greenrail , pe greenrailgroup.com . Adus pe 27 iulie 2021 .
  7. ^ Ecopneus: prezentat la Ecomondo reutilizarea cauciucului reciclat pentru traverse de cale ferată , pe ferpress.it , Rimini, 6 noiembrie 2015 ( arhivat la 2 noiembrie 2018) .
  8. ^ a b Între Reggio Emilia și Sassuolo, prima întindere din Italia cu traverse inteligente , pe macplas.it , 18 septembrie 2018. Adus la 31 octombrie 2018 ( arhivat la 2 noiembrie 2018) .
  9. ^ a b M. Rubino, Căile ferate „mai verzi” cu traverse de cauciuc reciclate din anvelope , pe repubblica.it , 5 noiembrie 2018 ( arhivat 7 noiembrie 2015) .
  10. ^ a b FER Emilia-Romagna, pentru prima dată în Italia, o porțiune de piste cu traverse ecologice , pe teleborsa.it , 9 septembrie 2018. Accesat la 2 noiembrie 2018 ( arhivat la 2 noiembrie 2018) . Găzduit pe Il Messaggero .
  11. ^ Traversele inteligente sunt testate pe teren în Italia , pe Polymerica.it , 14 septembrie 2018 ( arhivat la 2 noiembrie 2018) .
  12. ^ L. Tremolada, NeuronGuard, Greenrail și SBskin. Iată „câștigătorii” Seelab pe argomenti.ilsole24ore.com . Adus la 31 octombrie 2018 ( arhivat la 2 noiembrie 2018) .

Bibliografie

  • Felice Corini , Construcția și exploatarea căilor ferate , ediția a II-a, vol. 2 ° Impianti , Torino, UTET, 1929, pp. 58-160
  • Felice Corini, Construcția și exploatarea căilor ferate , ediția a III-a, vol. 1 ° Tehnica și economia transportului feroviar , volumul 2 ° Sisteme feroviare fixe și sisteme de semnalizare , Torino, UTET, 1950, pp. 389-530
  • Guido Corbellini , Lecții de tehnici de transport și economie , vol. Prima tehnică de transport , Milano, librăria politehnică Tamburini, 1952, pp. 88–200
  • Uberto Bajocchi, Tehnica și economia transporturilor , vol. , Roma, V. Ferri Înființare tipolitografică, 1954, pp.
  • Tipuri de armament de bază , în A cincizecea aniversare a căilor ferate de stat , în Ingineria feroviară , 10 (1955), n. 5-6, pp. 355–363; odihnă. 1905-1955. A cincizecea aniversare a căilor ferate de stat , Albignasego, Duegi Editrice-Roma, Colegiul inginerilor feroviari italieni, 2002, ISBN 88-900979-0-6
  • Bruno Jaforte, Conexiunile plan-altimetrice pentru curbele liniilor foarte directe , în Ingegneria Ferroviaria , 31º, n. 11/1976, Roma, Colegiul italian de ingineri feroviari, noiembrie 1976, pp. 12-22.
  • Mario Maroni, Armamentul pistei . în Ingineria feroviară , 16 (1961), n. 7-8, pp. 595-600
  • Gianni Robert , Căile ferate în lume , Milano, Vallardi, 1964, pp. 321-345
  • Giuseppe Tesoriere, Construcția de drumuri, căi ferate și aeroporturi , Palermo, G. Denaro, 1967, vol. , pp.
  • Lucio Mayer, Instalații feroviare. Tehnică și exercițiu , Roma, Colegiul italian de ingineri feroviari , ediția I 1970 pp. 53–144, ediția a II-a 1986 pp. 101–209, ediția a 3-a 2003 editată de Pier Luigi Guida și Milizia, vol. 1, pp. 131-270
  • Giancarlo Bono, Carlo Focacci, Spartaco Lanni, Suprastructura feroviară , Roma, Colegiul italian de ingineri feroviari, 1997
  • Gian Guido Turchi, Piesa între trecut și viitor , în I Trene , 25 (2005), n. 268, pp. 28–32

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 25795 · LCCN (EN) sh85111063 · GND (DE) 4021250-6 · BNF (FR) cb119316998 (data)
Transport Portal de transport : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de transport