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Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Prof. Dr. Felipe Kabbach PTR – 2501 PTR – 2302 Ferrovias e Aeroportos Aula especial Transição na grade curricular R i c a r d o M a r t i n s d a S i l v a Projeto Viário Prof. Dr. Telmo Giolito Porto 2 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Conteúdo Características do transporte ferroviário Sobrelevação Raio Mínimo Superlargura Curvas de transição Lotação de trens / Rampa compensada AMV 3 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Bibliografia APOSTILA DO CURSO – Site da disciplina ESTRADAS DE FERRO - EPEC/625.1^B77 2a edição TRATADO DE FERROCARRILES - EPEC/625.1^T691 (Apenas o volume II) LA VOIE FERRÉ - EPEC/625.5^AL41 (Apenas o volume II) THEORY AND PRACTICE - EPEC/625.1^F265 1a edição A INFRAESTRUTURA DA VIA FÉRREA - Estante de Dissertações DO PLANEJAMENTO Á IMPLANTAÇÃO DE PROJETOS DE MODERNIZAÇÃO FERROVIÁRIA, UM PROCESSO CONDICIONADO PELO FATOR TÉCNICO-ESPECIALIZADO - Estante de Dissertações URBAN PUBLIC TRANSPORTATION SYSTEM AND TECHNOLOGY - EPEC/388.4^V972u MODERN RAILWAY TRACK - EPEC /625.143^Es92m DESVÍOS FERROVIÁRIOS - EPEC /625.151^R618d AMERICAN RAILWAY ENGINEERING ASSOCIATION - EPEC /385^Am35c, EPBC /385^Am35c REDE FERROVIÁRIA FEDERAL NORMAS E INSTRUÇÕES DE VIA PERMANENTE - EPEC/625.1^R246no^V3, V4, V8 NORMAS E INSTRUÇÕES DE ELETROTÉCNICA - EPEC/625.1^ V5/7 ESTUDOS E RELATÓRIOS TÉCNICOS - EPEC/625.1^R246no^V1, V2, V3 REVISTAS: REVUE GENERALE DES CHEMINS DE FER - Biblioteca da Engenharia Elétrica RAILWAY GAZETTE - Biblioteca da Engenharia Elétrica RAILWAY INTERNACIONAL - Biblioteca da Engenharia Elétrica QUARTELY REPORT OF RTRI - RAILWAY TECHNICAL RESERARCH INSTITUTE, JAPAN Mais detalhes no site da disciplinaMais detalhes no site da disciplina 4 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Na Internet: www.poli.usp.br/d/ptr2501 Programa da disciplina; Apostila; Bibliografia; Apresentações de sala de aula; Notas e freqüências; Exercícios on-line; Fotos e link’s interessantes; Esta aula especial também está disponível! Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Características do transporte ferroviário 6 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Transporte ferroviário Características do material transportado Carga Longa distância; Volume; Baixo valor específico; Ex: grãos,minérios, etc.; ferrovia rodovia R$/ ton distância~400 km 7 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Transporte ferroviário Características do material transportado Passageiros longa distância Conforto; Velocidade média alta; Independência das condições climáticas Transporte urbano metropolitano Capacidade (60.000 pass/h) 8 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características da ferrovia Contato metal-metal 9 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características da ferrovia Contato metal-metal Eixos guiados Cabine de um trem da CPTM 10 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Cabine de um TGV 11 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características da ferrovia Contato metal-metal Eixos guiados Bitola Bitola 1 Bitola 2 B < 1,0 m B = 1,0 m B = 1,435 m B = 1,6 m ~1,65 m Sem expressão econômica Bitola métrica Bitola normal Bitola larga 12 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Solidárias ao eixo  13 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Existência de frisos nas rodas Friso 14 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Existência de frisos nas rodas Conicidade das rodas Conicidade Linha retaCurva 15 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Existência de frisos nas rodas Conicidade das rodas Paralelismo dos eixos do truque Truque Define o raio mínimo de inscrição Truque 16 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Existência de frisos nas rodas Conicidade das rodas Paralelismo dos eixos do truque Carga na ponta dos eixos P 17 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Características dos veículos Roda solidária ao eixo Existência de frisos nas rodas Conicidade das rodas Paralelismo dos eixos do truque Carga na ponta dos eixos Roda dentro do gabarito da caixa Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Sobrelevação 19 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação Superelevação (ou sobrelevação) Consiste em elevar a cota do trilho externo de uma curva. Menor desconforto; Menor desgaste no contato metal-metal; Menor risco de tombamento para o lado externo da curva; Cálculos da superelevação: Teórica; Prática; Prática máxima; Bα h 20 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação teórica Força Resultante Força Peso Força Centrífuga B α h h Superelevação B Entre-eixos B bitola 21 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação teórica ( ) ( )αα cos⋅=⋅ FcsenP α é pequeno Î cos α =1; ( ) FcsenP =⋅ α ( ) R VmsenP 2⋅=⋅ α sen α = h/B; R V g P B hP 2 ⋅=⋅ R V g Bh 2 ⋅= R VBh 2 127 = para:• h em metros; • B em metros; • R em metros; • V em km/h; g = 9.81 m/s2 e v (m/s) = v (km/h) / 3.6; Força Resultante Força Peso Força Centrífuga Bα h h Superelevação B Entre-eixos 22 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Problemas no dimensionamento pelo método teórico Na via projetada para velocidade máxima prevista para trens de passageiros, aparecem os seguintes problemas: Utilização da via por diversos tipos de veículos Veículosde manutenção mais lentos (risco de tombamento para o lado interno da curva); Desgaste excessivo do trilho interno; O trem de passageiros pode reduzir a velocidade. 23 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação prática Via projetada para velocidade diretriz; Velocidade máxima prevista para trens de passageiros; Trens de carga e manutenção utilizam a mesma via; NecessNecessáário adotar rio adotar hhprpráátt < < hhteteóóricorico 24 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação prática Critérios racionais: Conforto A aceleração centrífuga não equilibrada não pode causar desconforto aos passageiros Segurança Parte da força centrífuga não é equilibrada, mas a estabilidade é garantida por um coeficiente de segurança. Os critérios são equivalentes em seus resultados. 25 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério do conforto Força Resultante Força Peso Força Centrífuga Bα hprát h Superelevação prática Força η.m η: componente da aceleração centrífuga não compensada 26 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério do conforto ηαα ⋅=⋅−⋅ mPFc sencos η⋅=⋅⋅⋅−⋅ m B h gm R Vm prat2 B h g R V prat⋅−= 2 η Para velocidade em km/h, temos: B gR Vhprat ⋅⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −⋅= η 127 2 Bα hprát ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅= g B R VBhprat η 127 2 Sup. teórica Redução 27 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério do conforto • bitola larga: • bitola métrica : 106,0 127 2 −⋅ ⋅= R VBhprat 046,0 127 2 −⋅ ⋅= R VBhprat Metrô: η = 0,85 m/s2 em linhas de fixação direta do trilho à estrutura – linha norte-sul – e η = 0,65 m/s2 para vias sobre lastro com dormentes de monobloco protendido – linha leste-oeste. Basicamente, podemos indicar: • bitola métrica : η = 0,45 m/s2 • bitola normal : η = 0,60 m/s2 • bitola larga: η = 0,65 m/s2 28 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério da segurança H Força Peso Força Centrífuga B α hprát Fc . cos α P . cos α CG P . sen α CG’ d • d: deslocamento do centro de gravidade; • H: altura do centro de gravidade em relação aos trilhos; Parte da força centrífuga não é equilibrada, mas a estabilidade é garantida por um coeficiente de segurança. 29 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério da segurança R V g P R VmFc 22 ⋅=⋅= R V g PFc ⋅⋅= 2 2 6,3 Para cos α = 1 e Fc . sen α = 0 Para V dado em km/h: ( ) H B hP R VPHsenPFcMi p ⋅⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅⋅ ⋅=⋅⋅−= 81.996,12 2 α Momento instabilizador:H B α hprát CG CG’ d 30 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Critério da segurança Momento estabilizador: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅≈⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= dBPdBPMe 22 cosα Equilíbrio: MinMe ⋅= n: coeficiente de segurança (~5) H B hP R VPndBP prat ⋅⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅−⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⋅ ⋅⋅=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅ 1272 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅⋅−⋅ ⋅= dB nH B R VBhprat 2127 2 H B α hprát CG CG’ d Sup. teórica Redução 31 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação máxima Superelevação máxima : evita o tombamento do trem para o lado interno da curva quando este está parado sobre ela. • d = deslocamento do centro de gravidade (~0,1 m); • H: ~1,5 m para locomotivas diesel-elétricas e 1,8 para vagões fechados carregados até o teto; H entre-eixos deslocamento do CG Bα hmax altura do CG força peso d d: H: B: α 32 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superelevação máxima Método Racional: ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −≈⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= dBPdBPMe 22 cosα Momento instabilizador: ( ) H B hPHPMi =⋅⋅= αsen Equilíbrio: MinMe ⋅= onde n é coeficiente de segurança. H B hPndBP max 2 ⋅=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅= d B nH Bh 2max Momento estabilizador: Método Empírico (Normas ferroviárias): B = 1.60 m Î hmax = 16 cm; B = 1.00 m Î hmax = 10 cm; H Bα hmax d α 33 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Velocidade limite Velocidade limite: máxima velocidade com que um trem pode percorrer uma curva que tenha superelevação prática máxima. ( )maxmax ,hRfV = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −⋅⋅−⋅ ⋅= dB nH B R VBh 2127 2 lim max BgR Vh ⋅⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −⋅= η 127 2 lim max ConfortoConfortoSeguranSeguranççaa R B g Bh V ⋅ ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅+ = η max max 127RnH dB B hV ⋅ ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅ − += 2127 maxmax 34 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Velocidade limite RV ⋅= 7,4lim ConfortoConfortoSeguranSeguranççaa R B g Bh V ⋅ ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅+ = η max lim 127RnH dB B hV ⋅ ⎟⎟ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅ − += 2127 maxlim Estabelecida a variação da velocidade limite em função da superelevação prática máxima adotada em cada trecho da estrada de ferro, o valor da velocidade máxima é função do raio mínimo desse trecho. b = 1,6 m: b = 1,0 m: RV ⋅= 2,4lim RV ⋅= 8,4limb = 1,6 m: b = 1,0 m: RV ⋅= 2,4lim minlim RkV ⋅= Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Raios mínimos 36 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Raio mínimo Permitir inscrição da base rígida Limitar o escorregamento roda-trilho Velocidade diretriz Estabelecido por normas Raio mínimo Solidárias ao eixo  Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Superlargura e curvas de transição 38 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Superlargura Alargamento da bitola nas curvas (~1 a 2 cm) Facilita a inscrição do truques Reduz o escorregamento das rodas Desloca-se o trilho interno, pois o externo guia a roda Distribuição da superlargura feita antes da curva circular ou durante a transição Expressões práticas (Norma): mSpara R S 02.0,012.06 ≤−= 39 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Concordância em planta com curvas de transição Curvatura: inverso do raio Curva em planta Diagrama de curvatura Variação brusca de curvatura: repercute sobre os passageiros, cargas, veículo e via R C 1= C = 1/RC = 0 R R = ∞ 40 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviárioe transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 M R = ∞ R ρ C = 1/R C = 1/ρ lM l Concordância em planta com curvas de transição Curva de transição: variação contínua de C = 0 a C = 1/R Evita: Desconforto; Custo; Risco; 41 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Concordância em planta com curvas de transição Implantação da superelevação na curva de transição B αM hM B α h Tangente Transição Curva 42 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 M R = ∞ R ρ C = 1/R C = 1/ρ lM l Concordância em planta com curvas de transição Expressão que relaciona raio da curva de transição num ponto com a distância percorrida nesta curva Rll totalM ⋅=⋅ρ ρ ρ R Rg VB g VB l l h h l l total MM total M = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ =→= 2 2 • Clotóide; • Espiral de Cornu; • Espiral de Van Leber; 43 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Instalação da curva de transição Dificuldade de implementação da curva de transição: Instalação Define-se a máxima variação tolerável da superelevação (por exemplo: 1mm/m); Cálculo da superelevação h (por exemplo: 15 cm); (por exemplo: ) Ábacos de topografia; Aplicativos informatizados; kRll totalM =⋅=⋅ρ hhltotal ′= / mmmmmmltotal 150/1150 == Rlk total ⋅= 44 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Instalação da curva de transição R R R R R’ Sem transição Transição com raio conservado Transição com centro conservado 45 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Concordância Vertical Raios e inclinação muito mais restritivos; Maior custo de implantação; Iv Iv ACv ACv PTv PCv PIv PIv PTv PCv Rv Rv 46 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Concordância Vertical Curvas parabólicas c: é tabelado, função da classe da ferrovia e concavidade (côncava/convexa). Tangente: 1% a 2%, podendo chegar a 4% (METRÔ e TGV) Evitar coincidência com AMV Risco de descolamento z = c . x 2 z x P Fcf 47 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Concordância Vertical Curvas: circulares, parabólicas ou elípticas Circulares: quanto maior o raio, maior o conforto e o custo. Europa: 5000 a 10000 m; Brasil: 1500 m; Parabólicas: mais empregadas no Brasil e EUA. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo Lotação de trens e Rampa compensada 49 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens Capacidade de carga variável do comboio: Liberdade para acoplar vagões e locomotivas Caminhão: Capacidade pré-definida Comboio ferroviário: Liberdade para acoplar vagões e locomotivas 50 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens Princípio do cálculo da lotação: Σ esforço trator das locomotivas = Σ resistências ao movimento Resistências: Resistência Normal, atua sempre Rn: vento, atritos, etc. Resistências “acidentais”: Rr: rampa Rc: curva Ri: inércia Esforço trator: Potência do motor Peso: evita que a locomotiva “patine” 51 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens – Esforço trator Potência da máquina V F Curva ideal, determinada pelo fabricante Pontos ou marchas Potência desenvolvida na operação VlimiteVCrítica VFPot ⋅= V W F HPef ⋅= 24.273 onde: • F: força tratora da locomotiva, em kgf; • V: velocidade do comboio, em km/h; • WHPef = η. Wnominal, em HP, sendo η o rendimento do moto 52 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens – Esforço trator Aderência fPF adad ⋅= onde: • Fad: Força de atrito aderente, em tf; • f: atrito roda-trilho; f: fator de atrito (0,18 a 0,22) Trilho seco, molhado, sujo, limpo 53 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens – Resistências Como o peso dos vagões é variável (depende da carga), as resistências acidentais e normal são determinadas de forma específica para um dado tipo de veículo; Veículo sist P FR Re=′ 54 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens Equação de equilíbrio ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( onde: • Ploco: peso da locomotiva; • Pvagão: peso do vagão; • k: tipos de vagões; • locomotivas iguais; vagãoTotalvagãoLocoTotallocolocoloco RnRnFn ⋅+⋅=⋅ 55 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( 56 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( 57 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( 58 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( 59 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( 60 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Lotação dos trens O cálculo da lotação é feito para o pior trecho maior somatória de resistências velocidade crítica (velocidade baixa, com elevado torque nos eixos). Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( Resistência de rampa negativa 61 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Resistências ao movimento da composição Resistência Normal Fórmula de Davis – As constantes variam com o tipo de veículo onde: • R’n: taxa de resistência normal em lb/short-ton (1 lb/short-ton = 0.5 kgf/tf); • w: peso médio por eixo em short-ton (1ton = 1,1 short-ton); • n: número de eixos por veículo; • V: velocidade em mi/h (milhas/hora); • A: área em sq.ft (pés quadrados); (p/ locomotivas com peso por eixo acima de 5 ton) nw VAV w Rn ⋅ ⋅⋅+⋅++=′ 20024.003.0293.1 62 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Resistências ao movimento da composição Resistência de Rampa Contrabalançar a componente do peso oposta ao movimento Para R’R em kgf/tf → Fresist em kgf, P em tf, i em %. i P P P FR resistR =≅=⋅==′ αθθ tansensen F V Pα iRR ⋅=′ 10 100 1000 iRR ⋅=′ i em m/m → R’R (admensional) onde: • R’R: Taxa de resistência de rampa, em kgf/tf; • i: rampa em %; 63 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Resistências ao movimento da composição Resistência de Curva Dificuldade de inscrever o veículo na via Distância entre eixos do truque Bitola da via Raio da curva Fórmula empírica (Stevenson) ( )8.31002.0 ++⋅+=′ bp R RC (p/ locomotivas) p onde: • R’c: Taxa de resistência de curva, em kgf/tf. • R: raio da curva, em m; • p: base rígida, em m; • b: bitola, em m; R bRC ⋅=′ 500 (p/ vagões) 64 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Resistências ao movimento da composição Resistência de Inércia Reserva de potência cEΔ=τ ( )22 2 1 if VVmlF −⋅⋅=⋅ ( )22 2 1 if VVP ml P F −⋅⋅=⋅ ( )22 2 1 ifi VVlg R −⋅⋅⋅=′ ( ) l VV R ifi 224 −⋅=′ onde: • R’i: Taxa de resistência de inércia, em kgf/tf; • Vi: velocidade anterior, em km/h; • Vf: velocidade após aceleração, em km/h; • l: trecho percorrido em aceleração em m; Para V em km/h e R’i em kgf/tf: 65 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Rampa compensada É a inclinação de rampa correspondente à maior somatória de resistência de rampa e curva do trecho Traçado em planta Traçado em corte R n R n + R c R n + R c + R r R n + R r R n + R r ∑ ′+′+′+′⋅+′+′+′+′⋅=⋅ k iRcnvagãovagãoiRcnlocolocolocoloco RRRRPnRRRRPnFn 1 )()( Escola Politécnica da Universidade de São Paulo AMV – Aparelho de mudança de via 67 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Função Desviar os veículos com segurança e velocidade comercialmente compatível; Importância Flexibilidade no traçado; Único elemento móvel; Segurança Custo de manutenção e aquisição Cidade A Cidade B Cidade C A B C AMV 68 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Agulha ou chaves Coração ou jacaré Contra-trilho 69 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Agulha 70 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Coração fixo 71 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Agulha ou chaves Coração ou jacaré Contra-trilho Fig. A Fig. A Fig. B Fig. B 72 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Coração móvel 73 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via AMV-A (AREA – USA) Empregado em pátios ou linhas com preponderância de cargas; Simples, barato, robusto; Não permite superelevação; AMV-U (UIC – Europa) Linhas de passageiros; Menos impacto; Maior conforto, segurança e velocidade; Secante Tangente 74 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via Brasil (AREA) em transporte de carga ou pátios; (UIC) em transporte de passageiros; AMV-M (Metrô – SP) “Nacionalização” do AMV-U 75 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via 2 2 1 βtg N ⋅ = Número do AMV 1 passo N passos β 16 14 12 10 8 5 N f(V) Carga Passageiros Ângulo maior, raio maior, velocidade maior. 76 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 AMV – Aparelhos de mudança de via AMV otimizado: α < β β α deve ser menor que β , para que a curva na agulha não limite a velocidade no AMV. α 77 / 75Escola Politécnica da Universidade de São Paulo PTR 2501 – Transporte ferroviário e transporte aéreo www.poli.usp.br/d/ptr2501 Na Internet: OBRIGADO!OBRIGADO! Disponível no site: www.poli.usp.br/d/ptr2501
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