INGENIERIA DEL TRANSPORTE 68.07 Transporte Ferroviario UBA - Facultad de Ingeniería Departamento Transporte INGENIERIA DEL TRANSPORTE 68.07 Transporte Ferroviario

Estructura de Vía Riel Fijación Durmiente ( 45 cm ) Durmiente Balasto (posición, transmisión de esfuerzos, drenaje) ( 60 cm ) ( 1:1 ) A ³ 30 cm ( 2 - 3 % ) Subrasante

Balasto Durmiente (en madera: 12 x 24 ) longitud = trocha + 1m. P Densidad en vías principales entre 1100 y 1700 dtes/km (aprox. 60 cm entre si) Otros materiales: hormigón armado y pretensado / metálicos P t Zona sin compactar d = 90 cm Long.durmiente b Durmiente Balasto: piedra granítica de aristas vivas entre 20 y 60. Desgaste LA £ 25%. Entre 1700 y 3000 tn/km de vía según tipo trocha. h ³ 30 cm Pd = P / (b d) 45° Pd = P / [ (2h + b) d ] £ sadm

Rieles y fijaciones

Rieles y fijaciones PESO DEL RIEL (fórmulas empíricas): p (kg/m) > Vmáx (km/h) / 2,2 para V £ 160 km/h 2,5 P para P = peso del eje más pesado en ton 31,046 T 0,2033 para T = millones de ton brutas anuales FIJACIONES Directa Rígida Clavo de vía Tirafondo Flexible Clavo flexible Clepe Indirecta Silleta y tirafondo Clepe sobre placa de asiento

Rieles y fijaciones

Elementos de la Vía Ferroviaria

Gálibo y Perfil de Obra

Normas básicas de trazado En llanura : i £ 5 %o ( r ³ 1000 m) En colina : 5 %o < i < 12 %o En montaña : i ³ 12 %o ( r ³ 150 m) Técnicas de trazado para iterreno > id : faldeo (apoyado en ladera) lazo (faldeo con curvas horizontales) zig-zag (con cambio de sentido de marcha) hélice (rodeando el cerro)

Curvas Horizontales: Peralte Acción sobre el riel int. a causa del peso Pr = P sen a Acción sobre el riel ext. por la F centrífuga Fc = F cos a Para a ® 0 Þ tg a » sen a = h / t cos a » 1 Pr » P h / t Fc » F = (P/g) * (V2/ r) W = P R = r G = t E = h

Curvas Horizontales: Peralte Pr » P h / t Fc » F = (P/g) * (V2/ r) h = t ((V2 / r)/g) h = t V2 / 127 r con h,t y r en m y V en km/h hadoptado = 2/3 h £ t /10 (para evitar sobrepresión en el riel interno con los trenes lentos) W = P R = r G = t E = h

Curvas Horizontales: Transición TE EC CE ET Le = 10 hadop riel exterior hadop 1%o riel interior TANGENTE ESPIRAL TANGENTE ESPIRAL CIRCULAR

Curvas Verticales Se emplean parábolas Cóncavas: L (m) = 60 Di (%o ) acoples traccionados Convexas: L (m) = 30 Di (%o ) acoples comprimidos

SEÑALAMIENTO AUTOMÁTICO

ESTACIÓN EN VÍA SENCILLA

Tracción ferroviaria Fenómeno de rodadura TL= Peso de la locomotora (ejes tractivos). M = Momento transmitido por el motor. R = Resistencia del tren. F = Fuerza en la llanta = M / r m = Coeficiente de adherencia rueda - riel. 0,33: Riel seco. 0,10: Riel húmedo. M r F R . TL F mTL Si : F £ R y F £ mTL ® Inmovilidad (ni giro ni traslación). y F > mTL ® Giro con resbalamiento sin traslación. F > R y F > mTL ® Traslación con resbalamiento. y F £ mTL ® Traslación sin resbalamiento.

Tracción ferroviaria Resistencias al avance Resistencia al movimiento uniforme: Ro Rozamiento en los ejes. Rodamiento rueda - riel. Movimientos anormales (sacudidad y oscilaciones). Fricción con el aire. Resistencias accidentales: De inercia (al cambio de velocidad tangencial): Ri A las pendientes: Rp A las curvas horizontales: Rc R = Ro + Ri + Rp + Rc con R en kg = ( ro + ri + rp + rc ) ( T + TL) con r en kg/ton y T y TL en ton

Tracción ferroviaria Resistencia al movimiento uniforme Fórmula de Davis (1926, modificada en 1970): ro = 0,27 + 9 / w + 0,003 V + 0,175 k V 2 / n w donde: ro = Resistencia al movimiento uniforme en kg/ton P = Peso total (ton) w = Peso promedio por eje (ton) n = Nro. de ejes por vehículo k = Coeficiente de resistencia del aire = 0,07 (para vehículos convencionales) V = Velocidad en km/h

Tracción ferroviaria Resistencia de inercia Principio de inercia: R = m a En la práctica: Ri = [ ( P / g ) a ] b y ri = ( a / g ) b donde: ri = Resistencia de inercia en kg/ton P = Peso total (ton) a = Aceleración del tren (m/s2) g = Aceleración de la gravedad (m/s2) b = Coeficiente de inercia de masas rotatorias (1,04 a 1,08)

Tracción ferroviaria Resistencia a las pendientes P cos a P sen a P a Resistencias al rozamiento y al rodamiento v Fuerza que se opone al movimiento Para a ® 0 Þ sen a » tg a Rp = P tg a = P i y rp = i donde: rp = Resistencia a la pendiente en kg/ton P = Peso total (ton) i = Pendiente en por mil

Tracción ferroviaria Resistencia a las curvas horizontales Debida al rozamiento de las ruedas sobre los rieles (pestañas y llantas) para acomodarse al cambio de curvatura que hace que el externo sea más largo que el interno. Fórmula de Desdowitz: rc = 500 t / R donde: rc = Resistencia a la curvatura horizontal en kg/ton t = Trocha (m) R = Radio de la curva (m)

Tracción ferroviaria Fuerza en el Gancho TL T LOCOMOTORA FG TREN REMOLCADO F FG = F - RL TL

Tracción ferroviaria Fuerza tractiva de la locomotora (I) Curva de Fuerza Tractiva a Plena Potencia mTL F = 270 P / V donde: F = Fuerza en la llanta (kg) P = Potencia (HP) V = Velocidad (km / h) Vc = Velocidad Crítica V

Tracción ferroviaria Fuerza tractiva de la locomotora (II) mTL F tractiva R del tren Fa = F - R disponible para acelerar R > F ® Sin movimiento Vr = Velocidad de Régmen V

Rampa Máxima mTL = ( ro + rp ) ( T + TL) En la máxima rampa que puede subirse por simple adherencia: R = mTL = Ro + Ri + Rp + Rc si V = cte y es una una recta Þ Ri = Rc = 0 mTL = ( ro + rp ) ( T + TL) mTL = ( roc + imáx ) ( T + TL) imáx = [ mTL / ( T + TL) ] - roc donde: roc = Resistencia al movimiento uniforme para Vc imáx = Máxima pendiente que puede subirse por adherencia.

Rampa Determinante Velocidad de Régimen Continuo (VRC) Mínima velocidad a plena potencia que puede mantenerse por tiempo ilimitado sin recalentamiento excesivo de los motores (dato del fabricante). Rampa Determinante (id) Máxima rampa para máxima potencia y Velocidad de Régimen Continuo. Rampas mayores pueden salvarse a velocidades menores o por inercia o corte del tren a velocidades menores que VRC. En general puede adoptarse id = 25 %o.

El trazado ferroviario se basa en minimizar la Longitud Virtual. Longitud ideal en recta y horizontal que requiere el mismo consumo energético (trabajo mecánico) que el trazado en estudio: LV = W / Rrecta y horizontal = (Wpromedio por rampa ambos sentidos+ Wcurva) / [ ro ( T + TL) ] El trazado ferroviario se basa en minimizar la Longitud Virtual.

Trabajo mecánico en un trazado El trabajo mecánico en una sección recta y horizontal de longitud “d”: W = R d = ro ( T + TL) d en rampa con i £ ro : Wsubida = ( ro + i ) ( T + TL) d Wbajada = ( ro - i ) ( T + TL) d Wpromedio = ( Wsubida + Wbajada ) / 2 = ro ( T + TL) d en rampa con i > ro : Wbajada = 0 Wpromedio = [ ( ro + i ) / 2 ] ( T + TL) d > ro ( T + TL) d (rampa nociva que requiere L > L en recta y horizontal) en curva horizontal con rc > 0 Wcurva = rc ( T + TL) d = ( 500 t / R ) ( T + TL) [( 2 p R ) (a / 360°)] = k ( T + TL) a con k = 500 t 2 p / 360° = 8,73 t