Õppeaine: TRT444 Raudtee ehituse projekteeriminekeesvm.weebly.com/uploads/8/6/3/9/86393452/loengumaterjalidtrt444.pdf · Soome raudteede projekteerimisnormid RAMO ja RATO: ... СНиП

O1A. Sissejuhatus

Õppeaine: TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine

Õppejõud: Kees Vanamölder

Tallinna Tehnikakõrgkool 2016/17K

Õppeaine sisu

Käesoleva aine eesmärk pole üliõpilastele ühegi konkreetse seaduse ega projekteerimisnormi sisu õpetamine, vaid alusteadmiste andmine rööbasteede projekteerimise ja projektide lugemise kohta.

Hinde kujunemine:

Arvestustöö, max 70 p

Kodutöö, max 30 p

ÕPPEAINE RAUDTEE EHITUSE PROJEKTEERIMINE SISU

O1 Sissejuhatus. Seadusandlus, projekti faasid, üldnõuded projektidele

O2 Ehitusprojektide vormistamine. Joonised, seletuskiri ja väljastatavad andmed. Projekti lugemine

O3 Raudtee alusehitis ja teerajatised

O4 Raudtee plaanigeomeetria ja piirkiirused

O5 Raudteepöörmete ja ristete projekteerimine

O6 Rööbasteede ja raudteerajatiste ruumiline planeerimine

O7 Raudtee püstgeomeetria ja pikiprofiil

O8 Kiirraudteede (projektkiirus 250 km/h või enam) projekteerimise eripära

Arvestustöö

Arvestustöö

Arvestustöö toimub viimasel tunnil. Aega on 45 min.

Arvestustöö sisu:

A) Lühiküsimused aine sisu kohta: enamik küsimusi pärineb kordamisküsimuste nimekirjast

B) Arvutusülesanne ühel järgnevatest teemadest:

• Raudtee plaanikõverike geomeetriline arvutus;

• Raudteeveeremi dünaamika arvutus plaanikõverates;

• Raudtee pikiprofiili geomeetriline arvutus;

• Raudteejaama ristlõike skitseerimine;

• Vajaliku pöörme tüübi määramine.

Arvestustööl on lubatud kasutada valemilehte, mis tuleb ise ette valmistada. Valemilehel võivad olla ainult valemid, mitte seletused.

Õppejõu kontakt: [email protected] +372 56979725

mailto:[email protected]

Õppematerjalid

Õppematerjalid, sh loenguslaidid asuvad aadressil http://keesvm.weebly.com/courses

Õppematerjalid on jaotatud kohustuslikeks (tulevad arvestustöösse) ja soovituslikeks (arvestustöösse ei tule, mõeldud huvitatud tudengitele lisalugemiseks)

Kohustuslikud materjalid:

• Loenguslaidid ja loengus räägitud materjal

Loenguslaidid on kättesaadavad e-õppe kaustast.

Soovituslikud lisamaterjalid

• Raamat Варфоломеев, В. В., Колидий Л. П. Устройство пути и станции: учеб. для техникумов ж. д. транспорта. Москва 1992.

Raudteede projekteerimisnormid vene, soome ja rootsi keeles

• Õppejõu poolt soovitatud KTH vm ülikooli magistri- ja doktoritööd

Loenguslaidid on mõeldud kasutamiseks ainult aine TRT444 tudengitele õppetöö eesmärgil. Slaidide mistahes viisil levitamine või kopeerimine ilma õppejõu loata ei ole lubatud.

http://keesvm.weebly.com/courses

Lisamaterjalid (soovituslikud)

Kirjandus:

Coenraad Esveld. Modern railway track.

Internetiallikad:

http://www.esveld.com – C. Esveldi publitseeritud teadusartiklid; Delfti ülikooli loengumaterjalid jms;

http://kth.diva-portal.org – KTH magistri- ja doktoritööde jm publitseeringute infosüsteem. Otsisõna: railway.

http://gece.ttu.ee - TTÜ teedeinstituudi koduleht. Huvipakkuvad õppeained:

• Tee-ehitus I – teede alusehitis ja mullatööd;

• Veeristete projekteerimine

• http://gece.ttu.ee/KonspektMK.pdf - muldkehad

Soome raudteede projekteerimisnormid RAMO ja RATO: http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf7/radanpidon_tekniset_ohjeet_web.pdf

http://www.esveld.com/

http://kth.diva-portal.org/




http://gece.ttu.ee/

http://gece.ttu.ee/

http://gece.ttu.ee/KonspektMK.pdf

http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf7/radanpidon_tekniset_ohjeet_web.pdf

http://www2.liikennevirasto.fi/julkaisut/pdf7/radanpidon_tekniset_ohjeet_web.pdf

O1B. Seadusandlus ja nõuded projektidele




Nõuded ehitusprojektile

Nõuded ehitusprojektile, RT I, 18.07.2015, 7 § 3. Ehitusprojekt (1) Ehitusprojekt koosneb: 1) projekteeritud lahendusi kirjeldavatest tekstilistest projektdokumentidest, nagu seletuskiri, tabelid; 2) graafilistest projektdokumentidest, nagu tehnilised joonised, illustratsioonid, skeemid, graafikud; 3) muudest asjakohastest dokumentidest. (2) Ehitusprojekti juurde kuuluvad asjakohasel juhul ka muud dokumendid, mis seonduvad ehitamisega, ehitise kasutamise ning korrashoiuga, nagu kasutus- ja hooldusjuhend. (3) Ehitusprojekt peab sisaldama ehitise tehnilisi andmeid, mis on nõutud: 1) ehitusloa taotlemisel või ehitusteatise esitamisel; 2) kasutusloa taotlemisel või kasutusteatise esitamisel.


Nõuded ehitusprojektile, RT I, 18.07.2015, 7 § 4. Ehitusprojekti osad (1) Konkreetsest ehitisest tulenevalt sisaldab ehitusprojekt üldjuhul järgmisi osi vastavas täpsusastmes: 1) asendiplaan; 2) arhitektuur, sealhulgas sisearhitektuur ja maastikuarhitektuur; 3) konstruktsioonid; 4) tehnosüsteemid, nagu küte- ja ventilatsioon, jahutus ja soojusvarustus, gaasivarustus, veevarustus- ja kanalisatsioon; 5) elektripaigaldised (tugevvoolu-, nõrkvoolu- ja automaatikapaigaldis); 6) tuleohutus; 7) energiatõhusus; 8) asjakohasel juhul ehitise eripärast tulenev osa. § 5. Ehitusprojekti staadiumid (1) Ehitusprojekti staadiumiteks on eelprojekt, põhiprojekt ja tööprojekt.


Nõuded ehitusprojektile, RT I, 18.07.2015, 7 Eelprojekt on ehitusprojekti staadium, milles esitatakse ehitise arhitektuurilahendus ja insener-tehniliste lahenduste põhimõtted, mida tellija kooskõlastuse korral detailiseeritakse projekteerimise järgmistes staadiumites. Põhiprojekt on ehitusprojekti staadium, milles esitatakse ehitise arhitektuurilahenduste ja insener-tehniliste lahenduste ning kvaliteedi kirjeldus täpsusega, mis võimaldab määrata ehitise eelarvelist maksumust, korraldada ehitushanget ja koostada ehitamiseks hinnapakkumust. Tööprojekt on ehitusprojekti staadium, milles esitatakse ehitise arhitektuurilahenduste ja insener-tehniliste lahenduste ning kvaliteedi kirjeldus täpsusega, mis võimaldab nõuetekohaselt ehitada ning koostada teisi ehitamisega seonduvaid dokumente, mille olemasolu peetakse vajalikuks.

Kokkuvõte – nõuded ehitusprojektile

Projekteerimise 3 põhifaasi:

• Eelprojekt – alternatiivide analüüs, põhimõttelised lahendused.

• Põhiprojekt – tehniline lahendus, mis võimaldab määrata ehitusmaksumuse ja viia läbi ehitushange

• Tööprojekt – projekt, mis on mõeldud ehitamiseks.

Uue raudtee ehitus, tavapärane tegevuskava:

Planeeringute alusel koostatakse kindlaksmääratud trassile eelprojekt. Eelprojekti baasil korraldatakse ehituse-projekteerimise ühishange. Hanke võitja peab koostama raudtee tööprojekti ja selle järgi ehitama.

Olemasoleva raudtee kapitaalremont, tavapärane tegevuskava:

Koostatakse raudtee ehituse tööprojekt ja selle alusel viiakse läbi ehitushange.

Ehitusloa väljastamine

http://www.tja.ee/valjastatavad-load/

Ehitusluba annab õiguse ehitada ehitist, mis vastab ehitusloa andmise aluseks olevale ehitusprojektile. Ehitusluba on nõutav ehitusseadustiku lisas 1 nimetatud juhul.

Raudteerajatise ehitusprojekti aluseks olev detailplaneering või projekteerimistingimused kooskõlastatakse Tehnilise Järelevalve Ametiga. Tehnilise Järelevalve Amet esitab ehitusloa eelnõu kooskõlastamiseks asutusele, kelle õigusaktist tulenev pädevus on seotud ehitusloa taotluse esemega ning arvamuse avaldamiseks asutusele või isikule, kelle õigusi või huve võib ehitis või ehitamine puudutada. Tehnilise Järelevalve Amet teostab riiklikku järelevalvet raudteerajatiste üle vastavalt ehitusseadustiku § 130 lg 3.





Ehitusluba

Ehitusloa väljastab Tehnilise Järelevalve Amet ehitusprojekti alusel.

O2. Ehitusprojektide vormistamine ja projektide lugemine




Ehitusprojektide vormistamine

Projekt sisaldab: 1.Projekti üldist kirjeldust, üldosa; 2.Projekti põhiosa. Tööde kirjeldused e. projekti tuum; 3.Raudtee geomeetria tabelid (vtp – htp – datauot - difference) 4.Töömahtude tabeleid jaotatuna tööliikide kaupa; 5.Kooskõlastamiste koondtabel; 6.Projekti jooniste loetelu ja joonised Üldosa, projekti kirjeldus: 1.Projekti kirjeldus (Mida tehakse ja milleks, kasutusiga, projekti nr....); 2.Ehitise kirjeldav nimetus (pikem, kirjeldav nimetus); 3.Tellija (kontaktid, registreeringud, tegevused); 4.Projekteerijad (kontaktid, registreeringud, tegevused); 5.Ehitusgeodeetiliste uurimistööde andmed (kontaktid, registreeringud, tegevused); 6.Ehitusgeoloogiliste uurimistööde andmed (kontaktid, registreeringud, tegevused); 7.Olemasoleva(te) ehitis(t)e varasema(te) ehitusprojekti(de) ja ümberehitus(t)e tööjooniste andmed; 8.Mõisted; 9.Projekteerimise lähteandmed (tellijapoolne lähteülesanne, eraldi lisades); 10.Projekteerimisel aluseks võetud ehitusnormid ja eeskirjad; 11.Ehitustööde üldised nõuded. (Kõige mahukam üldosa)

Geodeetilise alusmõõdistuse leppemärgid

https://www.riigiteataja.ee/akt/12861144

https://www.riigiteataja.ee/akt/12861144

Töödemahtude tabelid - näide

Töödemahtude tabelid - näide

Materjalide spetsifikatsioon - näide

Jooniste loetelu ja joonised

Esitatakse järgnevad joonised: 1. Asendiplaanid (asukohaskeem) 2. Pikiprofiilid (rööbasteed, teed, trassid, kommunikatsioonid ja tehnovõrgud) 3. Ristlõiked ja lõiked (kindla sammuga ja/või iseloomulikest kohtadest) 4. Tehnovõrkude koondplaan vajadusel 5. Vertikaalplaneerimine vajadusel 6. Rajatiste projektid (sillad, truubid, platvormid, estakaadid) 7. Eriosade projektid. Elekter, side, ohutusautomaatika projektiosa joonised

Joonised – nõuded maanteeprojektidele

Joonised Mõõtkava

põhiline võimalik Maantee

Asukoha skeem Trassi plaan (asendiplaan) 1:1000 1:2000 Pikiprofiil (klassikaline) 1:5000; 1:500; 1:100 1:2000; 1:200; 1:50

Tüüpristprofiilid 1:100 1:50 Tehnovõrkude joonised 1:1000 1:2000 Maakasutuse plaan Vertikaalplaneerimine

1:1000 1:1000

1:2000 1:2000

Plaan – näide (Tallinn-Rapla raudtee kapitaalremondi tööprojekt)

Info: Raudtee geomeetria, piketaaž, ristumised tehnovõrkudega, kraavid, maa-ala korrastamine, teed, platvormid, muud tööd ja rajatised

Pikiprofiil – näide (Tallinn-Rapla raudtee kapitaalremondi tööprojekt)

Info: Raudtee geomeetria, ristumised tehnovõrkudega, geoloogiliste uuringute info, kraavid, platvormid, pöörmed, ristumised teiste joonehitistega, valgusfoorid jne.

Projekteeritud rööbastee geomeetria tabel - näide

Tüüpristlõige – näide (Haapsalu uue raudteejaama eskiisprojekt)

Info: Raudtee pealis- ja alusehitise konstruktsioon ja geomeetria, küvetid, materjalid, muud raudteerajatised (vajadusel).

Ristlõige – näide (Tallinn-Rapla raudtee kapitaalremondi tööprojekt)

Info: Raudtee kõrgusmärgid, välisrööpa kõrgendus, ballastiprisma ja muldkeha geomeetria, ristumised tehnovõrkudega, kraavid, kinnistu piirid, kõrvalolevad rööbasteed, muud raudteerajatised jne.

O3. Raudtee alusehitis ja teerajatised




Mõisted

Pealisehitis – tee või raja ülemine, perioodiliselt uuendatav osa, mis koosneb rööbastest ja pöörmetest koos sideosadega, liipritest (prussidest) ja ballastist ning mis annab veeremi rataste koormuse edasi muldkehale või rajatisele.

Muldkeha – pinnasest rajatis, millele toetub tee pealisehitis. Muldkeha moodustavad täidendid, süvendid, veeviimarid jm.

Rööbastee – pealisehitisest, muldkehast koos veeviimaritega ja muudest rajatistest koosnev ehitis, mida mööda liigub raudteeveerem.

Mulle – muldkeha, mis on ehitatud eesmärgiga rajada raudtee ümbritsevast maastikust kõrgemale.

Süvend – muldkeha osa, mis on ehitatud eesmärgiga rajada raudtee ümbritsevast maastikust sügavamale.

Raudtee muldkeha saab asuda kas muldel või süvendis.

Raudtee alusehitis - komponendid

1 - kraav; 2 – muldkeha perv; 3 – teepeenar; 4 – muldkeha; 5 – raudtee pealisehitis; 6 – muldkeha nõlv; 7 – berm; 8 – külgreserv.

Berm – muldkeha nõlval olev horisontaalne osa

Külgreserv – koht, kust eemaldatakse pinnast, juhul kui muldkeha ehitatakse kohalikust pinnasest.

• Siirdekõveriku jooksul toimub välisrööpa kõrgendusele üleminek ning vajadusel rööpmelaiuse muutus

Kiirraudtee tüüpristlõige muldel

1 - kraav; 2 – muldkeha perv; 3 – teepeenar; 4 – muldkeha; 5 – raudtee pealisehitis; 6 – muldkeha nõlv; 7 – berm; 8 – külgreserv.

Berm – muldkeha nõlval olev horisontaalne osa

Külgreserv – koht, kust eemaldatakse pinnast, juhul kui muldkeha ehitatakse kohalikust pinnasest.

Kiirraudtee tüüpristlõige kaljusüvendis

Muldkeha laius

СНиП 32-01-95 2012:

Raudtee muldkeha pealmiku laius peab olema küllaldane, et mahutada raudtee pealisehitis.

Muldkeha servades jäävad mõlemale poole ballastiprismat teepeenrad, mis on vajalikud selleks, et sinna saaksid minna töölised rongi läbilaskmise ajaks ja et sinna saaks asetada tööriistu ja mehhanisme. Peale selle kaitseb teepeenar ballastiprismat varisemise eest.

Raudtee alusehitis – Orava-Koidula jaamavahe ehitus 05.2010

Raudtee plaanikõverik koosneb 3-st horisontaalelemendist:

1. Siirdekõverik – üleminek sirgelt ringikõverikule R=∞ -> R=400 m (näites)

2. Ringikõverik R=400 m

3. Siirdekõverik – üleminek ringikõverikult sirgele R=400 m -> R=∞

Veeremi koormused raudtee alusehitisele Kogukoormus = staatiline koormus + dünaamiline koormus Vertikaalse teljekoormuse jaotumine eri liiprite vahel ei ole konstantne, vaid on muutuv kombinatsioon. Sõltub rööpa margist, aluslapi ja kinnituse tüübist, liiprite ja ballasti omadustest jne. Hea: Raske (kõrge) rööbas, elastne rööpakinnitus, tihe liipriepüür, graniitkillustik Mida ühtlasem on jagunemine, seda paremates tingimustes töötab rööbastee pealis- ja alusehitis

Raudtee muldkehade tihendus ja kandevõime Nõutavad tihendustegurid raudtee muldkehale: Peateed •Raudtee mulde ülemine kiht h < 0,5 m k=1,03; •Raudtee niiskumata kiht 0,5 < h < 1,00 m k=1,00; •Raudtee mulde alumine kiht 1,00 < h k=0,98 Kõrvalteed •Raudtee mulde ülemine kiht h < 0,5 k=1,00; •Raudtee niiskumata kiht 0,5 < h < 1,00 k=0,97; Muldes võib kasutada vähese orgaanilise aine sisaldusega pinnast. Pinnase orgaanilise aine moodustavad lagunemata ja poollagunenud taim- ja mikroorganismide jäänused ning huumus. Saksamaalt pärit kandevõime väärtused mida Eestis kasutatakse uute raudtee peateede muldkehade projekteerimisel: 1.Mulde ülemise osa projekteerimisel nõutav elastsusmoodul E=120 MPa, koos tihendusteguriga 1,03 2.Mulde alumise osa E=80 MPa koos tihendusteguriga 1,00. Kihtide miinimumpaksus 0,70 m. 3.Kõrvalteede osas on nõuded vastavalt E=100 MPa ja k-1,00 ning E=60 MPa ja k-0,97 Projekteerija esitab projektis nõutavad mulde kihtide kandevõime väärtused MPa ning Järelevalve kontrollib ehituse käigus kaetud aktide vastuvõtmisega töö nõuetele vastavust. Kandevõimet (ja tihendatust) kontrollitakse eelnevalt kalibreeritud Inspector või Loadman seadmega Raudteede Koostööorganisatsioon (OCžD) soovitused nr P 732/2 ja P 762/1 30.10.2003.a annavad mulde nõutavaks deformatsioonimooduliks 80 MPa muldes ja 50 MPa süvendites. (Raudteeameti kiri 29.03.2004 nr 20-1/733)

9

Muldkeha filtratsiooninõuded Selleks, et tagada raudtee pealisehitise häireteta ekspluatatsioon, peab olema tagatud sadevee väljavool pealisehitisest muldkeha kaudu ning muldkeha ja ballasti külmakerkeohutus. Muldkehas kasutatavate materjalide filtratsioonimoodul peab olema vähemalt 0,5 m/ööpäev. Kui muldkeha rajatakse halbade filtratsiooniomadustega pinnastele, siis tuleb muldkeha ülakihti rajada dreenkiht filtratsioonimooduliga vähemalt 3 m/ööpäev ning paksusega 0,2-1,0 m. Dreenkihi materjaliks sobib hästi liiv või liiva-killustiku segu. Kui teostatakse olemasolevale raudteele kapitaalremonti, siis tuleb filtratsioonimoodulit eelnevalt mõõta ning vajadusel pinnas asendada.

Rööbastee filtratsiooniprobleemid Kui muldkeha filtratsioon ei ole tagatud või on ballastiprisma filtratsioon halvenenud ballasti saastumise tõttu, siis tekivad rööbasteel lirtsmed, mis viivad rööbastee geomeetria halvenemiseni ning tekitavad rööbastee kandevõime kadu. Ballasti ja muldkeha ülakihi märgumine võib tekitada ka külmakerkeid, mis võivad halvemal juhul põhjustada veeremi rööbastelt mahamineku.

Sillad Raudteesild on rajatis raudtee juhtimiseks üle veekogu, joonehitise vm takistuse. Sildu, mis ei ole rajatud üle jõe või veekogu, nimetatakse ka viaduktideks. Raudtee- ja maanteesildade konstruktsioon on sarnane ja seetõttu on ka mõnedel käesoleva esitluse illustratsioonidel kujutatud maanteesildu.

Sillad 1 – talasild; 2 – sõrestiksild; 3 – kaarsild; 4 – rippsild; 5 – vantsild Raudteesildade puhul on enim kasutatavateks tüüpideks tala- ja sõrestiksillad.

Talasildade tüübid 1 – lihttalasild, üheavaline; 2 – jätkuvtalasild, kaheavaline 3 – integraalsild, üheavaline; 4 – raamsild

Lihttala- ja jätkuvtalasillad Jätkuvtalasillal puudub keskmise toe kohal vuuk ning toimub paindemomendi ülekandmine ühelt sildelt teisele. Jätkuvtalasildade puhul on paindemomendid peakandurites väiksemad, kui lihttalasildadel. Jätkuvtalasildade peakandurid reeglina valmistatakse objektil (monoliitsest betoonist). Lihttalasildade puhul on võimalik kasutada ka monteeritavat lahendust.

Sõrestiksild. Näide. Narva raudteesild. Terasest sõrestiksild, valminud 1947. a. Arvutusskeem: kolmesildeline lihttala.

Lihttalasild. Näide. Tootsi-Lavassaare kitsarööpmelise raudtee viadukt üle Tallinn-Pärnu mnt. Betoonist talasild. Arvutusskeem: 4-avaline lihttala.

Jätkuvtalasild. Näide. Västra Årstabron Stockholmis. Betoonist talasild pikkusega 833 m ja laevasõidugabariidiga 26 m Arvutusskeem: jätkuvtala

Sildeehitise ristlõigete tüübid 1, 2, 3 – betoontalasillad; 4 – karptalasild; 5 – terassild puitprussidel, peakanduritega külgedel; 4 – komposiitsild (betoonplaat + terastala).

Integraalsild. Näide. Topi raudteeviadukt Urda ja 89. km vahel. Betoonist talasild. Arvutusskeem: Integraalsild

Sildade projekteerimine Silla kandevõime – silla konstruktsiooni võime võtta vastu koormusi ilma purunemata ning jääkdeformatsioonide tekketa

Kandevõime tagatakse järgnevate põhinõuete täitmise teel:

• Pinged kandekonstruktsioonides ei tohi tekitada jääkdeformatsioone ega põhjustada purunemist:

• Talade ning varraste stabiilsus peab olema tagatud ning ei tohi avalduda nõtke nähtuseid.

Sildeehitise kandevõime

Põhilised koormuste liigid:

• Rongide liikluskoormus;

• Omakaalukoormus;

• Tuule- ja lumekoormus.

Paindemomendiga koormatud talas:

𝜎𝜎 =𝑀𝑀𝑊𝑊𝑦𝑦

𝜎𝜎 – pinge talas [Pa] – terastalade puhul piiratud terase voolepiiriga, nt 355 MPa

𝑀𝑀 – paindemoment [Nm]

𝑊𝑊𝑦𝑦 - Vastupanumoment [m^3]

Sildeehitise kandevõime näitab sildeehitise võimet vastu võtta koormusi ilma purunemise või jääkdeformatsioonide tekketa

Eurokoodeksi järgi on varutegur liikluskoormustele 1,45 ja omakaalukoormustele 1,35.

Sildeehitise paindejäikus Sildeehitise vajaliku paindejäikuse määrab suurim lubatav läbipaine sildeehitise keskel.

Läbipaine on piiratud nii visuaalsetel kaalutlustel, kui ka eesmärgiga vähendada sillale, veeremile ja reisijatele mõjuvaid dünaamilisi vertikaalkoormuseid.

Raudteesilla sildeehitise suurim lubatud läbipaine:

1600

𝐿𝐿

Sildeehitise paindejäikuse üldvalem: 𝐸𝐸𝐸𝐸

Läbipaine on pöördvõrdeline paindejäikusega ning arvutatakse järgnevalt:

𝑤𝑤 =5𝑝𝑝𝐿𝐿4

384𝐸𝐸𝐸𝐸≤

1600

𝐿𝐿

E – Materjali elastsusmoodul (terasel 210 Gpa)

I – sildeehitise ristlõike inertsimoment [m^4]

L – silde pikkus [m]

p – lauskoormus [N/m]

I-terastala paindejäikus ning kandevõime

𝐴𝐴2 = 𝑏𝑏2ℎ2 𝐴𝐴3 = 𝑏𝑏3ℎ3

𝑊𝑊𝑦𝑦 =𝐸𝐸𝑦𝑦

𝑑𝑑2 + 0,5ℎ3

Inertsimomendi 𝐸𝐸𝑦𝑦 arvutamine, mis on vajalik paindejäikuse määramiseks

Vastupanumomendi leidmine kandevõime määramiseks:

OSA 4: RÖÖBASTEEDE PLAANIGEOMEETRIA JA PIIRKIIRUSED

Tallinna Tehnikakõrgkool, TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine 3 EAP Õppejõud: Kees Vanamölder [email protected]

1

Rööbasteede plaanigeomeetria ja piirkiirused: peatüki sisu

1. Sissejuhatus: Raudtee piketaaž, koordinaadistik

2. Raudtee plaanikõverikud

3. Välisrööpa kõrgendus plaanikõverikes

4. Kvaasistaatilised põikjõud ja rööbastee koormustaluvus

5. Siirdekõverike geomeetria ning veeremi dünaamika

6. Raudtee plaanikõverike geomeetriline arvutus

2 Tallinna Tehnikakõrgkool, TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine 3 EAP. Osa 4: Raudteede plaanigeomeetria ja kiirused Õppejõud: Kees Vanamölder

Rööbastee geomeetria: piketaaž

Raudtee ehituses kasutatav piketaaž, näide:

km+m 0+436,28 = 1. km 5. pk = km 0,436 = pk 4 +36,28

Punkt, mis asub projekti järgi 0+436,28 – objektil on see 36,28 m piketipostist 4/5 edasi või 63,72 m piketipostist 5/6 tagasi

Raudteede projekteerimises ja ehituses kasutatakse piketaaži kujul km+m (0+000,000) või km,m (0,000). Raudteeliikluses kasutatakse piketaaži järgarvude kujul (1. km, 1. pk)


Rööbastee geomeetria: koordinaadistik ja raudtee asukoha defineerimine

• Raudtee asukoht projektis X, Y plaanil fikseeritakse rööbastee telje järgi 1 mm täpsusega

• Raudtee kõrgused H tähendavad rööpapea kõrgusmärki. Kõverates, kus on välisrööpa kõrgendus, tähistab H projektis madalama ehk sisemise rööpa kõrgust


Rööbastee geomeetria esitus tabelkujul

Väljund rööbasteede projekteerijalt raudtee loodusesse väljamärkimise tarbeks võib olla Eestis levinud praktika kohaselt:

• XML fail (sisaldab raudtee geomeetriat)

• ALG fail (projekteerimise tööfail)

• Eelmainitule lisaks paremal kuvatav tabel

• Joonised ja BIM mudel

5

Tallinna Tehnikakõrgkool TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine 3 EAP Osa 4: Raudteede plaanigeomeetria ja kiirused Õppejõud: Kees Vanamölder

Rööbasteede geomeetria – hariliku raudtee plaanikõveriku 3 geomeetrilist elementi

Raudtee harilik plaanikõverik koosneb 3-st horisontaalelemendist:

1. Siirdekõverik – üleminek sirgelt ringikõverikule R=∞ -> R=𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 (näites 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 = 𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒𝟒 𝒎𝒎)

2. Ringikõverik R=𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹=const

3. Siirdekõverik – üleminek ringikõverikult sirgele R=𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 -> R=∞

Näide: plaanikõverik Tallinn-Väike jaama ja Järvevana ülesõidu vahel:


Rööbasteede geomeetria – plaanikõveriku kõverusdiagramm

Eestis kasutatavad tähistused:

SKA – siirdekõveriku algus; RKA – ringikõveriku algus; RKL – ringikõveriku lõpp; SKL – siirdekõveriku lõpp

Kõverusdiagramm on joonis, kuhu on märgitud raudtee kõveruse (kõverus võrdub raadiuse pöördväärtusega 1/R) muutumine

Näide: Plaanikõverik Märsta jaamas Stockholm-Uppsala liinil, koosneb kahest vastassuunalisest kõverikust, mille ringikõverike raadius 1900 m ja siirdekõverike pikkus 80 m (Rootsi tähised: RL – sirge pikkus; Lr – siirdekõvera pikkus). Projektkiirus: 160 km/h

7

Rööbasteede geomeetria – plaanikõveriku kõverusdiagramm

Näide:

• Olemasoleva raudtee geomeetria horisontaalse regressiooni kõverusdiagramm tarkvaraga Bentley Rail Track

• Punktid sp01, sp2, sp3 jne tähendavad geodeetiliselt mõõdetud rööbastee telje punkte

Plaanikõverik Liiva jaama peateel 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 ≈ 800 𝑚𝑚; 𝐿𝐿𝑆𝑆𝑅𝑅 ≈ 100 𝑚𝑚 8

Rööbasteede geomeetria – harilikud plaanikõverikud

Harilik plaanikõverik koosneb ainult ringikõverikust, ilma siirddekõveriketa.

Kõveriku geomeetrilised põhiparameetrid on: pöördenurk φ ja ringikõveriku raadius 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹

Ringikõveriku raadius valitakse lähtuvalt projektkiirusest ja muudest asjaoludest.

Lihtkõveriku (ringikõverik ilma siirdekõveriketa) puhul saab kasutada järgnevaid valemeid:

Kõvera pikkus: 𝑳𝑳𝑹𝑹𝑹𝑹 = 𝝅𝝅 𝑹𝑹 𝜑𝜑𝟏𝟏𝟏𝟏𝟒𝟒

Tangenslõigu pikkus: 𝑻𝑻 = 𝑹𝑹 tan 𝜑𝜑2

Ringikõveriku bisektor: 𝑩𝑩𝑹𝑹𝑹𝑹 = 𝑹𝑹 1cos𝜑𝜑

2− 1

Üldine järeldus:

Plaanikõveriku raadiuse suurendamisega suureneb ka plaanikõveriku pikkus ja bisektor 9

Rööbastee geomeetria – harilikud plaanikõverikud

Üldine järeldus:

Plaanikõveriku raadiuse suurendamisega suureneb ka plaanikõveriku pikkus ja bisektor

Üldise järelduse rakendus:

Raudtee kapitaalremontide käigus, kus eesmärk on säilitada raudtee asukoht olemasoleval muldkehal, on kõverike raadiuste suurendamine kiiruste tõstmise eesmärgil raskendatud. Tavaliselt suurim võimalik põiksuunaline nihe on 0,3-0,5 m (sõltub muldkeha laiusest). Bisektori muutus ei tohi sellest suurem olla.

Harilikud plaanikõverikud –plaanikõverike õgvendamine olemasolevatel raudteedel

Rööbastee geomeetria – välisrööpa kõrgendus

Raudteele antakse põikkalle, kõrgendades välimist rööbast sisemise rööpa suhtes, pöördudes ümber sisemise rööpa. Projektis märgitud projektkõrgus H on antud sisemise rööpa suhtes.

Välimise rööpa kõrgus saadakse rööpa projektkõrguse ja välisrööpa kõrgenduse summana: H+h.

Riik Suurim h Märkused Eesti, Venemaa, Soome 150 mm

Rootsi, Saksamaa, Prantsusmaa 160 mm Erandina 180 mm

Jaapan 180-200 mm Kiirraudteedel

Eri riikides on välisrööpa kõrgenduste suurimad piirväärtused järgnevad:

Välisrööpa kõrgendus

Tallinna Tehnikakõrgkool, TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine 3 EAP. Osa 4: Raudteede plaanigeomeetria ja kiirused Õppejõud: Kees Vanamölder

Rööbastee geomeetria – välisrööpa kõrgendus

Suurim tehniliselt võimalik välisrööpa kõrgendus sõltub kasutatava veeremi tüübist jm parameetritest. Euroopa 1435 mm raudteevõrgul on võimalik rakendada suuremaid välisrööpa kõrgendusi võrreldes Euraasia 1520 mm või Põhja-Ameerika 1435 mm raudteevõrguga, kuna kaubarongidel kasutatavad haakeseadmed on jäigad ega tekita suuri kaubarongide pikisuunalisi tõukeid. Elastsete haakeseadmete kasutamine (nt SA-3 automaatsidur) kombinatsioonis suure välisrööpa kõrgendusega ning lühikese plaanikõvera raadiusega võib viia rongide rööbastelt mahaminekuni kaubarongi pikitõugete tõttu

Suurim tehniliselt võimalik välisrööpa kõrgendus


Rööbastee geomeetria – Harilik plaanikõverik

h – välisrööpa kõrgenduse diagramm

Välisrööpa kõrgenduse tõus peaks üldjuhul kokku langema ringikõverikuga. Võimalikud on ka muud variandid, juhul kui need osutuvad tehniliselt otstarbekateks

Välisrööpa kõrgendus

Rööbastee geomeetria – välisrööpa kõrgendus, piirkiirus kõverikes

𝑎𝑎 =𝑣𝑣2

𝑅𝑅cos ∝ − 𝑔𝑔 sin ∝

Lihtsustatult:

𝑎𝑎 =𝑣𝑣2

𝑅𝑅− 𝑔𝑔

ℎ𝐿𝐿

v – piirkiirus [m/s]

(1 m/s = 3,6 km/h)

g = 9,81 m/s²

a – põiksuunaline resultantkiirendus, Eestis üldjuhul kuni 0,7 m/s²

h – välisrööpa kõrgendus, Eestis kuni 150 mm

L – rööbaste tööpindade vaheline kaugus (Rööpmelaius + 70 mm)

Piirkiiruse leidmine:

𝑣𝑣 = 𝑅𝑅 𝑎𝑎 + 𝑔𝑔ℎ𝐿𝐿

Rongide piirkiiruse arvutus plaanikõveras

Plaanikõver - arvutusnäide

Ülesanne:

Ringikõveriku raadius on 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 = 1050 𝑚𝑚. Arvutage välja minimaalselt vajalik välisrööpa kõrgendus, et tagada reisirongide piirkiirus 120 km/h. Reisirongide puhul a=0,7 m/s². Arvutage välja ka 60 km/h liikuvale kaubarongile mõjuv põiksuunaline resultantkiirendus: leidke, kas kaubarong avaldab rohkem koormust sise- või välisrööpale.

Lahendus:

𝑎𝑎 = 𝑣𝑣2

𝑅𝑅− 𝑔𝑔 ℎ

𝐿𝐿 -> ℎ = 𝐿𝐿

𝑔𝑔𝑣𝑣2

𝑅𝑅− 𝑎𝑎

120 km/h = 33,3 m/s

ℎ = 16009,81

33,32

1050− 0,7 = 58,1 𝑚𝑚𝑚𝑚 -> vajalik h=60 mm

Kaubarongi korral:

𝑎𝑎 =𝑣𝑣2


ℎ𝐿𝐿

60 km/h = 16,7 m/s

𝑎𝑎 =16,72

1050− 9,81

601600

= −0,1𝑚𝑚𝑠𝑠2

Koormus mõjub siserööpale, sest põiksuunaline resultantkiirendus on negatiivne arv.

Plaanikõver – ülesanne

Rööbastee geomeetria – välisrööpa kõrgendus, piirkiirus kõverikes

Teoreetiline välisrööpa kõrgendus ℎ𝑡𝑡 – parameeter, mis näitab, milline peaks olema kõveras raadiusega R välisrööpa kõrgendus,

et seal kiirusega v liikuvale rongile mõjuvate põikjõudude resultant oleks võrdne nulliga 𝑣𝑣2

𝑅𝑅= 𝑔𝑔 ℎ

𝐿𝐿

Välisrööpa kõrgenduse vajak ℎ𝑏𝑏 - parameeter, mis näitab, mitme millimeetri võrra peaks olema kõveras raadiusega R välisrööpa kõrgendus suurem, et seal kiirusega v liikuvale rongile mõjuvate põikjõudude resultant oleks võrdne nulliga.

ℎ𝑡𝑡 = ℎ + ℎ𝑏𝑏

𝑣𝑣2

𝑅𝑅= 𝑔𝑔

ℎ𝑡𝑡

𝐿𝐿

ℎ𝑏𝑏 =𝐿𝐿𝑣𝑣2

𝑔𝑔𝑅𝑅− ℎ𝑡𝑡

ℎ𝑏𝑏 =𝐿𝐿 ∗ 𝑎𝑎

𝑔𝑔

v – piirkiirus [m/s]

Eestis kasutatavale põiksuunalisele resultantkiirendusele 0,7 m/s² vastab välisrööpa kõrgenduse vajak ℎ𝑏𝑏 = 115 mm

h – tegelik välisrööpa kõrgendus [mm]

Välisrööpa kõrgenduse vajak on lineaarses sõltuvuses põiksuunalisest resultantkiirendusest ning on analoogne viis kirjeldamaks rööbasteele mõjuvaid põikjõudusid.

Põiksuunaline resultantkiirendus ning välisrööpa kõrgenduse vajak

Põiksuunaline resultantkiirendus ja põikjõud

𝑎𝑎 =𝑣𝑣2


ℎ𝐿𝐿

Newtoni II seadus:

Kehale mõjuv jõud võrdub keha massi ja selle jõu poolt kehale antud kiirenduse korrutisega.

𝐹𝐹 = 𝑚𝑚𝑎𝑎

𝐹𝐹 = 𝑚𝑚𝑣𝑣2

𝑅𝑅− 𝑚𝑚𝑔𝑔

ℎ𝐿𝐿

Põiksuunaline resultantkiirendus defineerib plaanikõverikes raudtee konstruktsioonile mõjuvate põikjõudude suuruse. Kui muutujana m käsitleda teljekoormust, võib leida telje poolt avaldatava põikjõu. Rööbastee koormustaluvus peab olema piisav, et regulaarselt avaldatavad põikjõud ei põhjustaks selle deformatsioone

Tähelepanu: Põikjõud võivad suureneda rööbastee lokaalsete defektide tõttu (tee väljavisked, rihihälbed jne).

Suurimate põikjõudude leidmisel tuleb summeerida kõik välisjõud: põiktuul, kiivas vankri tõttu tekkiv hõõrdumine, termilised rööbaste sisepinged jne.

Rööbasteedele veeremi poolt avaldatavad põikjõud


Rööbastee geomeetria – põiksuunaline koormustaluvus

Tavaoludes on raudtee põiksuunaline koormustaluvus leitav Prud’Homme’i valemist:

𝞢𝞢𝒀𝒀𝒍𝒍𝒍𝒍𝒎𝒎 = 𝒌𝒌𝒔𝒔𝒌𝒌𝟏𝟏 𝟏𝟏𝟒𝟒 +𝑷𝑷𝟑𝟑

[𝒌𝒌𝒌𝒌]

𝒌𝒌𝒔𝒔 = 𝟒𝟒, 𝟏𝟏𝟖𝟖; 𝒌𝒌𝟏𝟏 = 𝟏𝟏

P – veeremi teljekoormus [kN]

Valem on koostatud lähtuvalt Prantsusmaal insener André Prud’Homme’i poolt 1950. ja 1960. aastatel läbi viidud katsetulemuste statistilise analüüsi tulemustest (85% usaldusnivoo). Katsed teostati raudteel 46 kg/jm rööbastega, puitliiprite sammuga 650 mm.

1990. aastatel tehtud korduskatsed UIC60 rööbastega ja betoonliipritega raudteel kinnitasid varasemate uuringute tulemusi.

Rootsis tehtud uuringute tulemused:

Rööbastee põiksuunaline koormustaluvus on kõige madalam koheselt peale raudtee tõsteremonti. Peale 0,8 Mbrt läbisõitu koormustaluvus suureneb kuni 80% võrra (juhul kui raudtee oli eelnevalt stabiliseerimata)



Materjalide ja elastsete konstruktsioonide väsimustugevus

Rööbastee on elastne konstruktsioon, millele kehtib väsimuspiiri seadus: teatud koormuse mitte ületamisel on konstruktsioon stabiilne ja püsiv. Kui ületatakse korduvalt väsimuspiiri, võivad tekkida rööbastee jäävad deformatsioonid, mis ajas kasvavad.

Väsimuspiir on raudteel defineeritud reeglina põiksuunalise resultantkiirenduse kaudu ja jääb vahemikku 0,65...1,0 m/s².


Raudteeõnnetused plaanikõverates

24.07.2013 Santiago de Compostela, Hispaania

Rongi kiirus: 179 km/h, plaanikõverik R=420 m

Raudteeõnnetused plaanikõverikes

Ülesanne: Hispaania raudteeõnnetus 2013

Lubatud kiiruse arvutus:

𝒗𝒗 = 𝑹𝑹 𝒂𝒂 + 𝒈𝒈𝒉𝒉

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟖𝟖𝟒𝟒

R=420 m, a=0,8 m/s² (Hispaanias), g=9,81 m/s², h=70 mm.

Järeldus: Kui a=0,8 m/s², siis lubatud kiirus v=80 km/h

Õnnetushetkel mõjunud kiirenduse arvutus:

𝒂𝒂 =𝒗𝒗𝟐𝟐

𝑹𝑹− 𝒈𝒈

𝒉𝒉𝟏𝟏𝟏𝟏𝟖𝟖𝟒𝟒

v=179 km/h=49,7 m/s

Järeldus: Kui tegelik kiirus v=179 km/h, siis a= 5,5 m/s²

Järeldus: Kui lubatud kiirust ületati 2,2 korda, siis raudteele jõud suurenesid 6,9 korda.

Raudteeõnnetus Santiago de Compostela


Rööbastee geomeetria – siirdekõverikud

• Siirdekõverik on element, mida kasutatakse raudteel sujuvaks üleminekuks sirgelt ringikõverasse, ringikõverast ringikõverasse või ringikõveralt sirgele

• Siirdekõveriku pikkuse jooksul toimub reeglina ka välisrööpa kõrgenduse tõus / langus ning muutused rööpmelaiuses

• Siirdekõverikul on muutuv raadius, mis üldjuhul muutub lõpmatusest R=∞ (sirge!) kuni ringikõvera raadiuseni

Siirdekõveraid ei kasutata Eestis reeglina järgnevates olukordades:

• Kui ringikõvera raadius on 4000 m või pikem;

• Kui kõver asub jaama- vm kõrvalteel, kus rongide kiirus ei ületa 40 km/h;

• Kui on tegemist pöörme- või pöörmetaguse kõverikuga

Rootsis kasutatakse siirdekõveraid peaaegu igas avaliku raudtee plaanikõverikus, välja arvatud pöörmekõverikel.

Siirdekõverikud

Siirdekõveriku geomeetrilised andmed ja arvutus

Siirdekõverikena kasutatavad matemaatilised elemendid:

• Eestis, Venemaal, Rootsis: klotoid e Euleri spiraal

• Soomes: Euleri spiraal või Schrammi kõverik ehk 4. astme parabool

Schrammi kõverik omab klotoidiga võrreldes paremaid tehnilisi omadusi, kuna siirdekõverast tulenev bisektori pikenemine on väiksem ning sõidu sujuvus siirdekõveras parem.

Tulenevalt Schrammi kõveriku keerulisemast matemaatilisest kujust ning sellest tulenevast keerukamast ehitusest ning hooldusest kasutatakse tänapäeval Schrammi kõverikke vaid erijuhtudel

Schrammi kõverike laiaulatuslik kasutamine toimus Euroopa raudteedel kuni 1980. aastateni.

23

Tallinna Tehnikakõrgkool TRT444 Raudtee ehituse projekteerimine 3 EAP Osa 4: Raudteede plaanigeomeetria ja kiirused Õppejõud: Kees Vanamölder

Rööbastee geomeetria – siirdekõverikud

Siirdekõverike põhjustatav bisektori pikenemine:

𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠 - siirdekõvera pikkus;

𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 - ringikõvera raadius.

Hariliku plaanikõvera summaarne bisektor:

Kui plaanikõveriku mõlemas otsas kasutada pikkusega siirdekõveraid, siis ringikõveriku pikkus on leitav:

𝑳𝑳𝑹𝑹𝑹𝑹 =𝝅𝝅 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 𝜑𝜑

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟒𝟒− 𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠

Plaanikõveriku summaarne pikkus:

𝐿𝐿 =𝝅𝝅 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹 𝜑𝜑

𝟏𝟏𝟏𝟏𝟒𝟒+ 𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠

𝐵𝐵𝑆𝑆𝑅𝑅 =𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠

2

24𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅

𝐵𝐵 = 𝐵𝐵𝑅𝑅𝑅𝑅 + 𝐵𝐵𝑆𝑆𝑅𝑅

Siirdekõverikud

Siirdekõverik tagab raudteele mõjuvate dünaamiliste koormuste sujuva kasvu. Tagatud on reisijate mugavus ning rööbastee häireteta ekspluatatsioon

Siirdekõverate liiga lühike pikkus või nende puudumine toob kaasa veeremi horisontaaltõukeid, mis tekitavad tee deformatsioone (rihihälbeid).

Siirdekõvera projekteerimisel peavad üldjuhul olema tagatud järgnevad parameetrid:

Põikkiirenduse muutus ajas: 𝒅𝒅𝒂𝒂𝒅𝒅𝒅𝒅

≤ 𝟒𝟒, 𝟐𝟐 𝒎𝒎𝐬𝐬𝟑𝟑

Välisrööpa kõrgenduse muutus ajas: 𝒅𝒅𝒉𝒉𝒅𝒅𝒅𝒅

≤ 𝟑𝟑𝟒𝟒 𝒎𝒎𝒎𝒎𝒔𝒔

Välisrööpa kõrgenduse tõus: sõltuvalt kiirusest 0,5...2‰

Siirdekõverike arvutus


Siirdekõveriku lühima võimaliku pikkuse arvutus toimub järgnevalt:

Nõuded: 𝒅𝒅𝒂𝒂𝒅𝒅𝒅𝒅

≤ 𝟒𝟒, 𝟐𝟐 𝒎𝒎𝐬𝐬𝟑𝟑, 𝒅𝒅𝒉𝒉

𝒅𝒅𝒅𝒅≤ 𝟑𝟑𝟒𝟒 𝒎𝒎𝒎𝒎

𝒔𝒔, 𝒅𝒅𝒉𝒉

𝒅𝒅𝑠𝑠≤ 2‰, h=120 mm, a=0,7 m/s²

Arvutatakse välja aeg, mis kulub siirdekõveriku läbimisele juhul, kui 𝒅𝒅𝒂𝒂𝒅𝒅𝒅𝒅

= 𝟒𝟒, 𝟐𝟐 𝒎𝒎𝐬𝐬𝟑𝟑

𝑡𝑡𝑎𝑎 = 𝑎𝑎0,2

Näiteks: kui a=0,7 m/s², siis sellest kriteeriumist lähtuvalt rong peab viibima siirdekõveras vähemalt 3,5 s

Arvutatakse välja aeg, mis kulub siirdekõveriku läbimisele juhul, kui 𝒅𝒅𝒉𝒉𝒅𝒅𝒅𝒅

= 𝟑𝟑𝟒𝟒 𝒎𝒎𝒎𝒎𝒔𝒔

𝑡𝑡ℎ = ℎ30

Näiteks: kui h=120 mm, siis sellest kriteeriumist lähtuvalt rong peab viibima siirdekõveras vähemalt 4,0 s

Ajaliseks kriteeriumiks sobib pikim arvutustulemustes esitatud aeg: 4,0 s.

Kui rongi piirkiiruseks on 120 km/h, siis nendest parameetritest lähtuvalt siirdekõvera pikkus peab olema vähemalt:

𝐿𝐿𝑆𝑆𝑅𝑅 = 33𝑚𝑚𝑠𝑠

∗ 4,0 𝑠𝑠 = 132 𝑚𝑚

Siirdekõverike arvutus


Veeremi dünaamika arvutus raudtee siirdekõverates

Et tagada rööbastee ja veeremi häireteta käitus ning reisijate mugavus rongides, peavad piirkiirusega siirdekõveraid läbivate rongide poolt taristule avaldatavad dünaamilised koormused olema normide piires.

Normeeritud on järgnevad väärtused, mis iseloomustavad dünaamiliste koormuste suurust:

• Välisrööpa kõrgenduse tõus 𝑑𝑑ℎ𝑎𝑎𝑑𝑑𝑠𝑠

- piiravaks teguriks on raudteeveeremi veermiku vedrustuse käik ning paindejäikus

• Välisrööpa kõrgenduse tõusukiirus 𝑑𝑑ℎ𝑎𝑎𝑑𝑑𝑡𝑡

- piiravaks teguriks on välisrööpale mõjuv vertikaalkoormus ning tekkiv vagunite rullumine ümber horisontaaltelje (tekkiv nurkkiirus ning -kiirendus)

• Põiksuunalise resultantkiirenduse muutumise kiirus 𝑑𝑑𝑎𝑎𝑑𝑑𝑡𝑡

- eesmärk on vältida veeremi äkilisi horisontaaltõukeid, et mitte põhjustada defekte rööbastees ning mitte tekitada reisijates ebamugavustunnet

• Välisrööpa kõrgenduse vajaku muutumise kiirus 𝑑𝑑ℎ𝑏𝑏𝑑𝑑𝑡𝑡

- kuna ℎ𝑏𝑏 = 𝑎𝑎𝐿𝐿𝑇𝑇𝑇𝑇𝑔𝑔

, siis on see lineaarses sõltuvuses eelmisest parameetrist

Kõikides arvutustes tuleb veeremi kiirusena arvestada raudtee projektkiirust (või perspektiivset projektkiirust, juhul kui raudteel plaanitakse tulevikus kiirust suurendada).

Reeglina ei tohiks siirdekõvera pikkus raudteel olla alla 20 m, et tagada toppimismasina häireteta töö


Projekteeritud raudtee geomeetria esitus tabelina Näide: Projekteeritud raudtee geomeetria esitus tabelina

Projekteeritud raudtee geomeetria ja olemasoleva võrdlus tabelina Näide: Projekteeritud raudtee geomeetria ja olemasoleva võrdlus tabelina

Ülesanne:

Olemasoleval raudteel on plaanikõverik R=600 m. Puuduvad siirdekõverikud. Kõveriku pöördenurk φ=11,208º. Kapitaalremondi käigus võimalik suurim raudtee põiksuunaline nihe on 0,3 m, mis tekib kõveriku keskkohas. Arvutada kapitaalremondi käigus saavutatav suurim võimalik plaanikõveriku raadius. Vajalik siirdekõverike pikkus peale remonti on 𝑳𝑳𝒔𝒔𝒌𝒌 = 𝟖𝟖𝟒𝟒 𝒎𝒎.

Bisektor algses olukorras:

Bisektor peale kap remonti:

Saadav ruutvõrrand:

𝑩𝑩𝟒𝟒 = 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟒𝟒𝟏𝟏

cos 𝜑𝜑2

− 𝟏𝟏 +𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠0

2

24𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅0

𝑩𝑩𝟒𝟒 = 𝟔𝟔𝟒𝟒𝟒𝟒𝟏𝟏

cos 11,2082

− 𝟏𝟏 = 𝟐𝟐, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒎𝒎

𝑩𝑩𝟏𝟏 = 𝑩𝑩𝟒𝟒 + 𝟒𝟒, 𝟑𝟑𝟒𝟒𝟒𝟒 = 𝟑𝟑, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒎𝒎

−𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟏𝟏𝟐𝟐 𝟏𝟏

cos 𝜑𝜑2

− 𝟏𝟏 + 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟏𝟏𝑩𝑩𝟏𝟏 −𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠1

2

24 = 𝟒𝟒

Ülesanne: Harilikud plaanikõverikud

Olemasoleval raudteel on plaanikõverik R=600 m. Puuduvad siirdekõverikud. Kõveriku pöördenurk φ=11,208º. Kapitaalremondi käigus võimalik suurim raudtee põiksuunaline nihe on 0,3 m, mis tekib kõveriku keskkohas. Arvutada kapitaalremondi käigus saavutatav suurim võimalik plaanikõveriku raadius. Vajalik siirdekõverike pikkus peale remonti on 𝑳𝑳𝒔𝒔𝒌𝒌 = 𝟖𝟖𝟒𝟒 𝒎𝒎.

Saadav ruutvõrrand:

Ruutvõrrandi võib lahendada analüütiliselt või irteratsioonimeetodiga, n-ö katse-eksitusmeetodiga

Võrrandi lahend:

𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟏𝟏 = 𝟔𝟔𝟐𝟐𝟏𝟏 𝒎𝒎


cos 𝜑𝜑2

− 𝟏𝟏 + 𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟏𝟏𝑩𝑩𝟏𝟏 −𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠1

2

24 = 𝟒𝟒


cos 11,2082

− 𝟏𝟏 + 𝟑𝟑, 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝑹𝟏𝟏 −1002

24 = 𝟒𝟒

Ülesanne: Harilikud plaanikõverikud

O5. Pöörmete, ristete ja jaamakõrikute projekteerimine




Pöörmete ja ristete tüübid

Raudtee Tehnokasutuseeskiri:

Pööre – seade veeremi juhtimiseks ühelt teelt teisele. Pööre koosneb pöörangust, riströöpast koos kontrarööbastega ja rööbasteedest nende vahel

Pöörang – pöörme osa, mis koosneb raamrööbastest, sulgrööbastest ja seademehhanismist

Eksisteerivad erinevad pöörmete ja ristete tüübid:

Käesolevas esitluses on juttu tüübist a ehk tavapööre

Pöörmete konstruktsioon

Switch – pöörang

Check rail – kontrarööbas

Crossing – riströöbas

Stock rail – raamrööbas

Switch blade – sulgrööbas

Front of turnout – raamrööpa lukk

Mathematical point – pöörme matemaatiline keskpunkt – punk, kus kohtuvad peatee ja kõrvaltee teljed

Pööre moodustab ühtse tehnilise terviku, mille valmistab pöörme tootja. Tavaliselt on pöörmel standardne konstruktsioon ja geomeetria. Erilahendused on võimalikud, kuid hinnalt kallimad

Pöörmete geomeetria: riströöpa mark

Pöörmete geomeetria kõige olulisemaks parameetriks on pöörme riströöpa mark 1:n, mida nimetatakse ka pöörmenurgaks.

Pöörme riströöpa mark väljendab kõrvaltee direktsiooninurka sirgtee suhtes.

Mõõtühik: 1:n radiaani

1 rad = 180/π º

Pööre riströöpa margiga 1/11:

1:n = 1:11 = 0,0909 rad

0,0909 rad = 5,209º

Eestis kasutatakse tavaliselt pöörmeid riströöpa margiga 1/9, 1/11 või 1/18

Pöörmete geomeetria: pöörmekõver, pöörderaadius

Reeglina koosneb pöörmekõver ühest konstantse raadiusega ringikõverast. Näites on kasutatud raadiusena 300 m.

Kõrvaltee kõverusdiagramm

Pöörmete geomeetria: pöörmekõverad

Eksisteerib kaks põhilist pöörmetüüpi:

A) Pöörme riströöbas on sirgel teeosal, st pöörme kõrvaltee kõver lõpeb enne riströöbast

B) Pöörme riströöbas on kõveral teeosal ning pöörmekõver lõpeb alles peale kõverikku

1520 mm võrgustiku raudteepöörmetel on reeglina kasutusel variant A. Trammiteede pöörmetel on Eestis kasutusel ka variant B. Variant B leiab laialdaselt kasutust ka 1435 mm raudteevõrgus, kus pööre on ühtlasi pikema plaanikõveriku alguseks.

Pöörmete geomeetria: kiirraudtee siire kahe peatee vahel

Selgitus:

Et tagada sujuv üleminek kiirusel 160 km/h, on kasutatud siirdekõveraid:

Pöörmetagustel kõveratel R=4000 -> R=∞

Sulgrööpa piirkonnas oleks konstruktiivselt R=∞ raske saavutada, seetõttu R=10000 -> R=4000.

Sarnase geomeetriaga lahendusi kasutatakse ka väiksemate kiiruste korral

Piirkiirused pöörmetel

Arvutusmetoodika on riigiti erinev. Üldjuhul on sarnane tavalise plaanikõvera arvutusele

Üldnõuded Rootsis:

• Pöörmel tekkiv põiksuunaline resultantkiirendus ei tohiks ületada 0,5...0,7 m/s²

• Siirdekõveraid ei pea pöörme konstruktsioonis ette nägema juhul, kui kiirus kõrvalteel on kuni 100 km/h

• Pöörme paigalgamisel kõverasse ei tohiks seal negatiivne põikkiirendus ületada 0,65 m/s²

Pöörmete tüübid

Kataloogis on pöörmete tähistus järgnev:

[Rööpa mark]-[pöörderaadius]-[riströöpa mark]

Eestis on enamlevinud pöörmete tüübid:

60E1-300-1:11

60E1-960-1:18

60E1-300/200-1:9

Joonisel: R65-300-1/11

Pöörmete tüübid - Rootsi

Rootsis enamlevinud pöörmetüüpide tabel

Pöörmete tüübid - Rootsi

Rootsis enamlevinud pöörmetüübid – pöörderaadius ja piirkiirus kõrvalteed

Pöörmete tüübid - Soome

Soomes enamlevinud pöörmed 60E1 rööpa tüübile

Pöörmete paigaldamine plaanikõverikesse - painutamine

c)

b, d)

𝑅𝑅2 =𝑅𝑅1𝑅𝑅0

𝑅𝑅1 − 𝑅𝑅0

𝑅𝑅2 =𝑅𝑅1𝑅𝑅0

𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅0

𝑅𝑅0 − painutamata pöörme kõrvaltee pöörderaadius

𝑅𝑅1 − peatee raadius plaanikõverikus

𝑅𝑅2 − painutatud pöörme kõrvaltee pöörderaadius

Tehnoloogiliselt on painutamisega võimalik paigaldada pöörang ning vaherööpad plaanikõverasse, mille R ≥ 3000 m. Riströöpa südamik tuleb sellisel juhul tellida eritellimusena.

Kui R < 3000 m, siis tuleb tellida kogu pööre eritellimusena tootjalt vastavalt projekteeritud geomeetriale.

Pöörmed: liikuv riströöpa südamik

Teatavast piirkiirusest või kaubaveokäibest alates on vajalik kasutada liikuvat riströöpa südamikku

Tagab katkematu veerepinna ratta liikumisel üle riströöpa.

Laugpöörmete korral on vajadus liikuva riströöpa südamiku järgi suurem, sest laugpöörmete riströöbas on pikem (seetõttu on tekkivad dünaamilised jõud suuremad).

Nõuded on riigiti erinevad:

• Eestis nõutav pöörmetel, kus piirkiirus on üle 140 km/h

• Rootsis nõutav juhul, kui piirkiirus on 250 km/h või enam

Betoonliipritel pöörmed

Betoonliipritel pöörme transport ehitusobjektile

Jaamakõrikud: pöörmete tüübi valik

Raudtee tehnokasutuseeskiri:

29. Pöörmetel peavad olema järgmist marki riströöpad: 1) peateedel ja reisirongide vastuvõtu-ärasaateteedel mitte järsemad kui 1/11 ning ristpöörmetel ja nende jätkuks olevatel üksikpöörmetel mitte järsemad kui 1/9; 2) pöörmetel, millel reisirongid liiguvad ainult sirgteed mööda, võib riströöpa mark olla 1/9; erandjuhul võib raudtee valdaja loal lubada reisirongide liiklust kõrvalteele mööda pöörmeid, mille mark on 1/9; 3) kaubarongide vastuvõtu-ärasaateteedel mitte järsemad kui 1/9, sümmeetrilised aga mitte järsemad kui 1/6; 4) muudel teedel mitte järsemad kui 1/8, sümmeetrilised aga mitte järsemad kui 1/4,5.

209. Olenevalt raudtee tehnilisest seisundist ja kasutatavast veeremitüübist määrab raudtee valdaja rongide suurimad piirkiirused, millest lähtutakse rongide liiklusgraafiku koostamisel. Kõrvalteele sõitmisel ei tohi kiirus olla: 1) mööda pöörmeid, mille riströöpa mark on 1/11 või järsem, üle 40 km/h; 2) R65 ja UIC 60 tüüpi 1/11 marki pöörmetel üle 50 km/h; 3) sümmeetrilistel 1/11 marki pöörmetel üle 70 km/h; 4) 1/18 marki pöörmetel üle 80 km/h ja 5) reisirongidel mööda 1/9 marki pöörmeid üle 25 km/h.

Eestis kasutatakse tavaliselt pöörmeid riströöpa margiga 1/9, 1/11 või 1/18

1/18 pöörmeid nimetatakse laugpöörmeteks

Pöörmete ühendamine

Vastakuti ühendatud pöörmete raamrööpa lukkude vahele peaks reeglina ära mahtuma pool standardse rööpa pikkust (nõuded on eri riikides erinevad, üldjuhul 10 m):

Kui pöörmed ühendatakse järjestikku, peaks esimese pöörme riströöpa tagumise luku ning järgmise pöörme raamrööpa luku vahele ära mahtuma pöörmeprusside piirkond + 5 m (või pöörmeprusside piirkond + üleminekurööpad). Nõuded on eri riikides erinevad ning iga lahendus nõuab individuaalset lähenemist:

FSKFSK ≥ 10 m

FSKBKS > 5 m

Jaamakõrikud: võimalikud alternatiivsed skeemid

O6. Rööbasteede ja raudteerajatiste ruumiline planeerimine




Raudteeradade telgedevahe jaamavahedes peateede vahel

Võimalik raudteeradade telgedevahe peateede vahel jaamavahedes ei ole reeglina mõeldud inimeste või esemete mahutamiseks veeremi liikumise ajal. Teedevahe määrab veeremigabariitide kaugus üksteisest ja aerodünaamika rongide kohtumisel suurima lubatud kiirusega.

Raudteeradade telgedevahe jaamavahedes peateede vahel

Raudtee tehnokasutuseeskiri Eestis: „Kaherajalisel jaamavahel peab radade telgedevahe sirgetel teeosadel olema vähemalt 4100 mm. Kolme- või neljarajalisel jaamavahel peab teise ja kolmanda raja telgedevaheline kaugus sirgetel teeosadel olema vähemalt 5000 mm.“

Lisa 5 (projektkiirus üle 140 ning kuni 160 km/h):

„Uue raudteeliini ehitamisel või olemasoleva raudteeliini rekonstrueerimisel peab teede telgedevahe sirgetel teeosadel olema vähemalt 4300 mm, olemasolevatel liinidel vähemalt 4100 mm ning teise ja kolmanda tee vahel vähemalt 10000 mm.“

RATO 2 Soomes: Uute raudteede projekteerimisel projektkiirusega kuni 250 km/h peab teedevahe olema vähemalt 4500 mm. Projektkiirusel üle 250 km/h on lubatud vähim teedevahe 4700 mm. Olemasolevatel raudteedel on lubatud vähimad teedevahed järgnevad: • 4100 mm projektkiirusel kuni 140 km/h; • 4300 mm projektkiirusel 141...200 km/h; • 4500 mm projektkiirusel 201...250 km/h;

Rootsis:

Teedevahe peab olema vähemalt 4500 mm.

Raudteeradade telgedevahe jaamades

Raudtee tehnokasutuseeskiri Eestis: „Jaamades peab naaberteede telgedevaheline kaugus sirgetel teeosadel olema vähemalt 4800 mm, teisejärgulistel teedel ja kaubahooviteedel vähemalt 4500 mm. Tehnilise Järelevalve Ameti loal võib naaberteede telgedevaheline kaugus sirgetel teeosadel olla vähemalt 4300 mm. Kui peateed on jaamas äärmised, siis võib nende telgedevahe olla 4100 mm. Vagunist vagunisse laadimiseks määratud teede telgedevahe võib olla 3600 mm.“ TKE lisa 3:

Raudteeradade telgedevahe jaamades

RATO 7 Soomes: Jaamades peateede ja kõrvalteede telgedevaheline kaugus peab olema vähemalt 5300 mm uute raudteede puhul ja 5100 mm olemasolevate puhul. Kahe kõrvaltee telgedavaheline kaugus peab olema vähemalt 4800 mm. Kui teede vahel on ette nähtud sõidukite liikumine, peab telgedevahe olema vähemalt 5800 mm. Kui kahe rööbastee vahel asub teenindustee, siis peab olema telgedevahe vähemalt 7000 mm. Kui teenindusteel on ette nähtud operatiivsõidukite liiklus, peab teedevahe olema väh 8500 mm. TKE lisa 3:

Ehitusgabariidid

TKE: Ehitusgabariit – tee teljega risti oleval tasandil kujutatud piirjoon, millest sissepoole ei tohi ulatuda ükski ehitise või seadme osa. Erandiks võivad olla seadmed, mis on ette nähtud vahetuks koostööks veeremiga. Laadimisgabariit – tee teljega risti oleval tasandil kujutatud piirjoon, millest sirgel rõhtsal teeosal paiknevale veeremile laaditud veos, selle pakend ja kinnitus ei tohi ulatuda väljapoole. Veeremigabariit – tee teljega risti oleval tasandil kujutatud piirjoon, millest ei tohi välja ulatuda ei laaditud ega tühi sirgel rõhtsal teel paiknev veerem. 10. Raudtee- ning muud ehitised ja seadmed, mis paiknevad jaamas või raudtee kaitsevööndis, peavad vastama ehitusgabariidi S (GOST 9238-83 järgi C) nõuetele ja tagama veeremi ohutu liiklemise. Ehitised ja seadmed, mis paiknevad tehaste, töökodade, depoode, sadamate, kaevanduste, kaubahoovide ja muude tööstus- ja transpordiettevõtete või mitteavaliku raudtee (edaspidi mitteavalik raudtee) maa-alal, kus liikleb ühiselt kasutatav veerem, peavad vastama ehitusgabariidi Sp (GOST 9238-83 järgi Cn) nõuetele.

Ehitusgabariit S – TKE lisa 3

Ehitusgabariidi mõõtmete laiendus plaanikõverates

Eelnevalt antud gabariitmõõtmed kehtivad sirge tee korral. Plaanikõverates tuleb mõõtmeid suurendada vastavalt normidele.


Tähistuste seletus – TKE lisa 3

Ehitusgabariidid

Peateede ehitusgabariit Rootsis


Ehitusgabariitide laiendused Rootsis

S – teedevahe sirgel teeosal [mm] R – plaanikõvera raadius [m] h – välisrööpa kõrgendus [mm]

Ülessanne. Raudteejaama ristlõike visandamine

Ülesanne: Raudteejaama võimalik laius (kahe barjääri vahel) on 40 m. Jaamas peavad olema reisirongide vastuvõtu-ärasaateteed – sellisel arvul, mis maksimaalselt võimalik. Jaam asub liinil, kus on 2 peateed. Vahe- või ääreplatvormi ristlõikes on ootepaviljon i laius 0,5 m. Visandada raudteejaama ristlõige. Lähtetase: normaalne. Vajalikud mõõtmed: Ääreplatvormi laius: 2,5 + 0,5 m; Vaheplatvormi laius: 4,0 + 0,5 m; Kaugus barjäärist raja teljeni: 3,1 m; Platvormi horisontaalehitusgabariit: 1,92 m.

Piirdetulbad

Piirdepost paigaldatakse kahe peatee vahele sellisesse kohta, kus teede telgedevahe vastab minimaalsele, mil rongide liiklus kõrvuti rööbasteedel on veel võimalik: • Eestis, Soomes ja Rootsis teedevahe 4,1 m +

vajadusel laiendus kõverates

S – peateede vahel 4100 mm h – välisrööpa kõrgendus [mm]

Reisijate ooteplatvormid – mõõtmed. Nõuded Eestis

Platvormi laius moodustub: Vaba liikumisruumi laius (k.a ohuala) + ootepaviljoni laius Vaba liikumisruumi laius: • Vaheplatvormi puhul 4,0 m; • Ääreplatvormi puhul 3,0 m.

Reisijate ooteplatvormid – mõõtmed. Nõuded Rootsis

Platvormi laius moodustub: Ohuala laius + vaba ruumi laius + ootepaviljoni laius Ohuala min laiused: Kui rööbastee projektkiirus on üle 240 km/h, siis selle ääres platvorme olla ei tohi. Platvormi reisijate ooteala pindala (mitte arvestada selle hulka ohuala ega ootepaviljone) peab olema piisav, mahutamaks tippajal kõik platvormil olevad inimesed tingimusel 1 inimene/m². Inimeste hulk tippajal määratakse vastavalt loendustele, arvestades ka perspektiivset arvu suurenemist tulevikus. H=550 mm; B=1700 mm.

Sildade ja viaduktide alused kõrgusgabariidid

Maanteede projekteerimisnormides määratud sõidutee kõrgusgabariit viadukti all on 5,0 m. Jalg- ja jalgrattatee kõrgusgabariit on 2,5 m. Sildade ja truupide vajalikud veevooluvõimsused määratakse vastavalt vooluhulgale. Sildade aluse vertikaalgabariidi valikul, kui jõgi on mõeldud laevatamiseks, tuleb arvestada ka lähedalasuvate sildade gabariitidega

O7. Raudtee püstgeomeetria ja pikiprofiil




Raudtee pikiprofiil

Raudtee pikiprofiil – joonis, millele on kantud raudteed puudutav tehniline info:

• Rööbastee tõusud, langused, vertikaalkõverad

Vertikaalse ja horisontaalse mõõtkava erinevus 1/10

• Rööbastee plaanigeomeetria – sirged, kõverad, pöörmed

• Teede paiknemine (eraldi joonisel vajadusel)

• Rööbastee ja kraavide kõrgusmärgid, kraavide geomeetria

• Ristumised tehnovõrkudega, ülesõidud, valgusfoorid, isoleerlukud jne

Raudtee pikiprofiil

Raudtee pikikalle i on reeglina defineeritud tuhandikes ehk promillides [‰].

Kui i=1‰=0,1%=1/1000, siis raudtee tõuseb 1 m 1000 m tee pikkuse kohta

𝑖𝑖 =∆ℎ𝐿𝐿

𝑖𝑖 > 0 – rööbastee tõus

𝑖𝑖 < 0 – rööbastee langus

𝑖𝑖 = 0 – rööbastee rõhtne teeosa

Veeremi kaalunormide ja raudtee pikikalde vaheline seos

Üldreegel:

Juhtlangul peab rongi kohaltvõtul (v=0) rongile mõjuvate takistusjõudude summa olema väiksem kui veduri veo- ja haardejõud.

Juhtlang – suurima kaldega lang raudteeliinil (arvestades ka kõverike takistust), mis on pidurdusmaa pikkune või pikem.

Takistusjõud pikikalde tõttu:

Liikumisel isanduvad ka muud takistusjõud, sh veere-, kõverike-, tuuletakistus jne

𝐹𝐹𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = −𝐺𝐺 sin 𝛿𝛿 = −𝑚𝑚𝑚𝑚𝑖𝑖1000

Raudtee pikiprofiil tööprojekti staadiumis (Tallinn-Väike – Liiva lõik)

Raudtee pikiprofiil eelprojekti staadiumis (Idaväila kiirraudtee, Rootsi)

Raudtee püstgeomeetria Raudtee pikikalded ja kõrgusmärgid Navesti tõusul (Türi-Viljandi liinil)

𝐻𝐻2 = 𝐻𝐻1 + 𝐿𝐿𝑖𝑖

Presenter

Presentation Notes

Kõrguste muudu arvutused

Raudtee püstgeomeetria Rööbasteede pikikalde muutused, mis ületavad 1...2‰, lahendatakse püstkõverike abil: pikiprofiili sirged lõigud ühendatakse omavahel kõverikega. Püstkõverike raadius määratakse lähtuvalt sellest, et projektkiirusel sõitvates rongides ei tekiks normatiivset väärtust ületavaid vertikaalkiirendusi. Tavaliselt on kvaasistaatilise vertikaalkiirenduse normatiivseks piiriks 0,2...0,45 m/s². Üldjuhul tuleks vältida pikiprofiilil püstkõverike ja plaanil siirdekõverike kokkulangevust, sest mõlemat tüüpi geomeetrilistes elementides tekivad veeremi vertikaalkiirendused, mis kokkulangevuse korral summeeruvad. Nõuded on eri riikides erinevad.

Raudtee püstgeomeetria Pikiprofiilil on ühtlase kaldega lõikude vähim pikkus reeglina piiratud. Põhjus: Veeremi väljumisel ühest püstkõverikust tekib vedrustuses võnkumine ning selle sumbumine peaks toimuma enne, kui toimub veeremi sisenemine järgmisesse püstkõverikku. Vastasel korral võib tekkida resonantsvõnkumine. Pikiprofiili elementide projekteerimisel tuleb lähtuda raudtee projektkiirusest, sest elementide minimaalne pikkus on reeglina sellest sõltuv. Veeremi viibimine ühes püstgeomeetria elemendis peaks olema ajaliselt vähemalt 1,5 sekundi pikkune.

Raudtee püstgeomeetria Euraasia 1520 mm ning Põhja-Ameerika 1435 mm raudteevõrgul kasutatakse raudteeveeremil elastseid sidureid, mis seab lisatingimused raudteede pikiprofiilide projekteerimisele. Nendes piirkondades projekteeritakse pikiprofiil üldjuhul nii, et pikiprofiili järjest tõusev/langev teeosa ei oleks pikem, kui pikim antud liinil kasutatav kaubarong. Pikim kaubarong on defineeritud jaamade vastuvõtu-ärasaateteede standardpikkusega. Näiteks Eestis Tapa-Tartu liinil on jaamateede standardpikkus 860 m. Raudteel olevate tõusude ja languste vähim pikkus on samuti 860 m (selle jooksul võib tõusu/languse pikikalle muutuda, kuid tõus ei tohi üle minna languseks ega vastupidi). Euroopa 1435 mm raudteel on kaubarongidel kasutusel jäigad kruvisidurid ning seetõttu ei ole pikiprofiilil tõusude/languste tihe vaheldumine piiratud.

Ülesanne: Raudtee püstgeomeetria Raudteejaama kõrik asub km+m 0+500 ja H=70 m. Asukohas 0+650 siseneb raudtee tunnelisse. Mäe ülapinna kõrgus, milleni peab tõusma raudtee, on ühtlaselt H=105 m. Raudtee pikiprofiilis on lubatud pikikalle kuni 12‰. Tõus algab koheselt peale jaama kõrikut. Skitseerige võimalik raudtee pikiprofiil (lihtkujul), arvutage välja tunneli lõpu asukoht (km+m) ja tunneli pikkus (m). Lahendus: Asukohas 0+500 on H=70 m ja algab tõusev pikikalle i=12‰. Tunneli lõpu asukoht: 500+2900=3400 m ehk km+m 3+400. Tunneli pikkus: 3400-650=2750 m.

𝐻𝐻2 = 𝐻𝐻1 + 𝐿𝐿𝑖𝑖 → 𝐿𝐿 =𝐻𝐻2 − 𝐻𝐻1

𝑖𝑖

𝐿𝐿 =105 − 70

0,012 ≈ 2900 𝑚𝑚

O8. Kiirraudteede projekteerimine




Kallutavad rongid. Põhimõte ja kontseptsioon Kallutatavate rongide kontseptsioon töötati välja 20. sajandi keskel eesmärgiga tõsta reisirongide kiirust olemasolevatel raudteeliinidel, kus eksisteerivad järsud plaanikõverikud. Plaanikõverikes vaguni kere kallutab lisaks tee viraažile. Tagatud on suurem kiirus plaanikõverikes, reisijate mugavus on tagatud. Siirdekõverike pikkus peab olema küllaldane, et vältida reisijate merehaigust ning tagada rööbastee häireteta ekspluatatsioon. Kaasajal uut kallutavate rongide kasutamisele orienteeritud taristut üldjuhul enam ei arendata.

Kallutavad rongid. Parameetrid ja näited

Tavarongid Mehaanilselt kallutavad rongid

Põiksuunaline resultantkiirendus rööbasteele 0,65...0,8 m/s² 1,6...2,0 m/s²

Vagunikere kaldenurk 0° 6,5°

Põikkiirendus vagunis 0,7...0,85 m/s² 0,7...0,9 m/s²

Piirkiirus R=1000 m plaanikõveras h=120 mm 130 km/h 180 km/h

Piirkiirus R=600 m plaanikõveras h=140 mm 110 km/h 140 km/h

Presenter

Presentation Notes

Piirkiiruste välja arvutamine tahvlile

Kiirraudteede kontseptsioon

UIC (Rahvusvaheline raudteede liit) definitsioon: Kiirraudteeks nimetatakse raudteeliini, mille piirkiirus on 250 km/h või enam.

Presenter

Presentation Notes

Piirkiiruste välja arvutamine tahvlile

Betoonraudteed Põhjamaade kliimas ei ole ballastraudteed kasutatavad reeglina kiirustel üle 200 km/h lume ja jääga kaasneva ballastikivide lendamise nähtuse tõttu. Kiirrongiga kaasnev lume lendlemine põhjustab n-ö purjeefekti, mis tõstab graniitkive üles. Veeremilt kukkuvad jäätükid, mis tabavad killustikku, põhjustavad sama. Skandinaavias on 200 km/h võimaldavatel raudteedel mõnel pool ballastiprisma ülapinda madaldatud. Mõni sentimeeter annab juba märgatava efekti: kukkuvad jäätükid tabavad enne liipreid, kui ballasti.

Kiirraudtee kontseptsiooni näide: Ostlänken, Rootsi

2017-01-07 6

Tüüpilise kiirraudtee meldepunkti ja jaama teedeskeem

7

Meldepunkt, üldjuhul iga 15-20 km järel:

Kasutatakse järgnevaid pöörmetüüpe:

• 60E2-1200-1:18,5 – meldepunktide siiretes, piirkiirus siirdel 100 km/h

• 60E2-6000/3700-1:32,5 – peateede hargnemiskohtades, piirkiirus kõrvalsuunas 160 km/h

Kõik kiirraudtee pöörmed on varustatud liikuva riströöpa südamikuga

Tüüpiline jaama teedeskeem:

Rööbastee geomeetria kiirraudteedel

2017-01-07 8

Parameeter Väärtus

Piirkiirus 320 / 360 km/h*

Välisrööpa kõrgendus ha ≤ 160 mm

Välisrööpa kõrgenduse vajak hb ≤ 100 mm**

Vähim plaanikõvera raadius R 5050 m

Välisrööpa kõrgenduse muutumise kiirus dha/dt

28 mm/s

Välisrööpa kõrgenduse vajaku muutumise kiirus dhb/dt

28 mm/s

Suurim pikikalle i 25‰

Vertikaalkõvera vähim raadius Rv ≤ 30 000 m

* 360 km/h on perspektiivne kiirus tulevikus ** Kui piirkiirus on ≤300 km/h, siis võib kasutada hb≤153 mm

Rööbastee betoonist pealisehitis ning muldkeha

2017-01-07 9

• Rööbastee betoonist pealisehitise elukaar 60 aastat

• Pealesõidupiirkondade pikkus vähemalt 50 m

Kiirraudteede muldkeha

2017-01-07 10

• Eesmärgiga tasandada muldkeha ehitusjärgseid vajumeid on võimalik rööpaid tõsta betoonplaadil kuni 20 mm

• Muldkeha kõrgus kuni 10,0 m

Betoonraudteede konstruktsioon

Discontinuous supporting, with sleepers: - Installation of pre-cast slabs/panels with fixed geometry of the track. - Installation of sleepers, after fixation on-site encased in concrete.

Discontinuous supporting, without sleepers: - The rails with their point supports/rail fastening system are directly fixed into concrete slab. Continuous supporting: - The rails are installed in the longitudinal recesses of the concrete structure and then embedded by resilient and elastically longitudinal supports.

Betoonraudteed Eksisteerivad raudbetoonist rööbastee pealisehitise kaks põhilist konstruktsioonitüüpi: Paindejäikusega või paindejäikuseta betoonplaat (eksisteerib ka vahepealseid variante). Monteeritav raudbetoon ega kiudbetoon reeglina paindejäikust ei oma. Monoliitse raudbetooni puhul tagab paindejäikuse läbiv tõmbearmatuur plaadi alaosas. Paindejäikuseta betoonplaadi puhul peab aluspinna kandevõime olema hea: see saavutatakse vajadusel olemasoleva pinnase asendamisega. Paindele töötava betoonplaadi puhul nõuded aluspinnasele nii kõrged ei ole (dreeniv ja ühetaoline peab alus siiski olema).

Betoonraudtee ristlõige

Betoonraudtee ristlõige

Kiirraudtee tunnelid Tunneleid rajatakse peamiselt kahel eesmärgil: A) asustatud vm puutumatutes piirkondades, mille vältimine on ilma tunneliteta võimatu või

põhjendamatu ning kus raudtee maapinnale rajamine on elukeskkonda, loodust vm väärtusi arvestades ebasoovitav;

B) Erinevalt tava- ja olemasolevatest raudteedest ei ole kiirraudtee suure pöörderaadiuse tõttu võimalik mägesid vältida. N-ö U-kujuline plaanilahendus, mille parim näide on Horseshoe curve Pennsylvanias USA-s, ei ole kiirraudteede puhul teostatav.

Tunnelite ajendiks võib olla ka A ja B kombinatsioon, st maapinnal on looduskaitseala ja tunnelisse minek tundub pikiprofiili seisukohalt peaaegu sama loogiline kui maapinnale jäämine ning seetõttu rajatakse tunnel.

Documents

Õppeaine: TRT444 Raudtee ehituse projekteeriminekeesvm.weebly.com/uploads/8/6/3/9/86393452/loengumaterjalidtrt444.pdf · Soome raudteede projekteerimisnormid RAMO ja RATO: ... СНиП