TRANSPORTE FERROVIÁRIO

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Via Permanente

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Universidade Júlio de Mesquita Filho - UNESP

Campus Bauru

Departamento de Engenharia Civil

1 MALHA FERROVIÁRIA NACIONAL

2 PARTICIPAÇÃO DAS FERROVIAS NO TRANSPORTE DO PAÍS

VIA PERMANENTE

3

4

5

MECÂNICA DA LOCOMOÇÃO FERROVIÁRIA

PLANO OPERACIONAL

TRANSPORTE FERROVIÁRIO

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• Vocação • Carga

• Longa distância; • Grande volume;

• Baixo valor específico; • Ex: grãos,minérios, etc.;

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Característica 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

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Características básicas da linha de

ferrovias

• É preparada para receber grandes pesos por eixo (20 a 30t é comum!!!!)

• Possui componentes ligados com a rigidez adequada

• É construída prevendo operações para manutenção (ou: “conserva”)

• Tem geometria compatível com o trem, sua segurança e controle

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Carga na ferrovia (36 solicitações!)

• P = peso por eixo do trem (t);

• V = velocidade do trem de passageiros (km/h) • I = Coeficiente de impacto

• Carga para cálculo: P_c =P.I

2

1 (

100 / )

30000

V

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Principais funções do trilho

• Ser a superfície de tráfego e guia dos trens • Suportar os esforços transmitidos pelo trem

(36 !!! Estáticos ou dinâmicos)

• Distribuir e transmitir tais esforços

• Contribuir para a rigidez longitudinal da linha • Suportar e transmitir os esforços atribuídos à

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OS TRILHOS

• HOJE USA-SE O TRILHO VIGNOLE.

• A NOTAÇÃO É TR n, n é aproximadamente o número de quilo por metro de aço no trilho • OS PERFIS ATUAIS EM FABRICAÇÃO SÃO OS

TRs 45, 50, 57 e 68

• As principais normas da ABNT são a CB 23, a PB 12 e a EB 119

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COMPRIMENTO DE TRILHOS

• DA SIDERÚRGICA: 12, 18, 24m

• MAS A FERROVIA SOLDA OS TRILHOS EM OFICINA, OU NA LINHA

• FEPASA - RIO CLARO: 300m • SNCF: 300m

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Bitola: distancia entre os boletos de

trilhos

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Bitolas mais usuais

• Métrica: 1,00m • Larga: 1,60m

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A bitola define as relações geométricas

trem-via

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Dormentes

• Viga transversal que transmite ao lastro os esforços transmitidos pelos trilhos

• Os materiais que o compõem podem ser: madeira,

aço, ou, concreto

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FIXAÇÕES

• Ligam os trilhos ao dormente

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Lastro e sub-lastro

• Distribuem as cargas à plataforma

• Os materiais que o compõem podem ser: solo, areia, escórias, pedras, cascalhos,

pedregulhos, pedra britada (o mais comum) • A “soca” é a operação para compactar o lastro

e fornecer a resistência para suportar as cargas

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Soca: é efetuada abaixo dos

dormentes, “região de soca”

• Manual (com a soca, um tipo especial de picareta), ou

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Juntas entre trilhos

• São os espaços entre trilhos

• O tamanho das juntas é denominado “folga de junta”

• Quando a folga de junta é zero, a junta é denominada “topada”

• A folga de junta varia ao longo do tempo • A máxima folga de junta entre trilhos é

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Talas para junção entre trilhos

• Ligam trilhos nas juntas

• Transmitem tração, ou compressão entre os trilhos

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Aparelhos para mudar direções dos

trens nas linhas

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SOBRELEVAÇÃO: diferença de altura

entre boletos dos trilhos

• V = velocidade em km/h;

• R = raio da curva em metros • S = sobrelevação em metros

S

b V

R

b

bitola

l

ura do boleto





'

( arg

)

2

127

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(47)

A velocidade na curva leva a

acelerações laterais:

• Centrípeta: • Compensada, ou ideal nas curvas: • Não compensada, ou de reações de boletos:  _centrípeta  _c V R   2

 _compensada  _comp Vteórica

R

  2

(48)

MAS, O USUÁRIO SUPORTA:

2 2

0,85 /

m s



_{naocompensada}

0,65 /

m s

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CONCORDÂNCIA EM PLANTA

• PC: ponto de curva

• PI: ponto de intersecção • PT: ponto de tangente • AC: ângulo central

• Î: ângulo de deflexão AC = Î

• PC – PI e PI – PT: tangentes externas • PC – PI = PI – PT

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CONCORDÂNCIA EM PLANTA

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Para AB ≠ 20m: Para AB = 20m:

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• Tangentes exteriores

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• Cálculo do Desenvolvimento

360º → 2πr AC → D

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CONCORDÂNCIA EM PLANTA

RAIO DA

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SOBRELEVAÇÃO: diferença de altura

entre boletos dos trilhos

• V = velocidade em km/h;

• R = raio da curva em metros • S = sobrelevação em metros

S

b V

R

b

bitola

l

ura do boleto





'

( arg

)

2

127

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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 • Veículos de manutenção mais lentos (risco de

tombamento para o lado interno da curva); • Desgaste excessivo do trilho interno;

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Superelevação prática

• Via projetada para velocidade diretriz;

• Velocidade máxima prevista para trens de passageiros;

• Trens de carga e manutenção utilizam a mesma via;

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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

Superelevação prática

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Conforto

Para velocidade em km/h

Para bitola larga

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Basicamente, podemos indicar: • bitola métrica : η = 0,45 m/s2 • bitola larga: η = 0,65 m/s2

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Segurança

• Parte da força centrífuga não é equilibrada, mas a estabilidade é garantida por um coeficiente de segurança

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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

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A velocidade na curva leva a

acelerações laterais:

• Centrípeta: • Compensada, ou ideal nas curvas: • Não compensada, ou de reações de boletos:  _centrípeta  _c V R   2

 _compensada  _comp Vteórica

R

  2

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MAS, O USUÁRIO SUPORTA:

2 2

0,85 /

m s



_{naocompensada}

0,65 /

m s

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VELOCIDADE LIMITE

Máxima velocidade com que um trem pode

percorrer uma curva que tenha superelevação prática máxima

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SITUAÇÕES POSSÍVEIS

SOBRECARGA NOS TRILHOS DA

CURVA

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SOBRECARGA NOS TRILHOS DA CURVA

Momento em relação ao trilho interno

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SOBRECARGA NOS TRILHOS DA CURVA

Momento em relação ao trilho externo

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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

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Concordância em planta com curvas de

transição

• Curva de transição: variação contínua de C = 0 a C = 1/R

Evita:

• Desconforto

• Custo

• Risco

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Concordância em planta com curvas de

transição

• Implantação da superelevação na curva de transição

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Concordância em planta com curvas de

transição

• Expressão que relaciona raio da curva de transição num ponto com a distância

percorrida nesta curva

• Clotóide;

• Espiral de Cornu;

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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);

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Traçado Vertical – Concordância

• Evitar coincidência das curvas verticais com AMV

• Curvas: circulares, parabólicas ou elípticas • Circulares: quanto maior o raio, maior o

conforto e o custo.

 Europa: 5000 a 10000 m; Brasil: 1500 m;

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Traçado Vertical – Concordância

• Parabólicas: mais empregadas no Brasil e EUA • c: é tabelado, função da classe da ferrovia e

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Traçado Vertical – Concordância

• Inclinação de 1% a 2%, podendo chegar a 4% (METRÔ e TGV)

• Metrô de São Paulo, Metrô de Salvador Rampa máxima: 4%

• DNIT