Caile de comunicatii terestre

Caile de comunicatii se dezvolta odata cu societatea. Evolutia si progresele unei societati nu se pot realiza fara cai de comunicatii care reprezinta factorul principal care favorizeaza dezvoltarea tuturor sectoarelor de activitate.

Pentru realizarea transporturilor sunt necesare doua elemente si anume: calea de transport, mijloacul de transport.

Calea de transport calea de comunicatie reprezinta suportul material pe care se desfasoara transportul, mediul care face posibila si inlesneste circulatia, elementul purtator, fix.

Mijlocul de transport: - vehiculul care transporta, adica elementul mobil.

Intre cele doua elemente exista o interactiune de care trebuie sa se tina seama si specialistii care se ocupa de cale (CT) si cei care proiecteaza si executa mijloacele de transport (MT).

Fig. 1. Interactiunea dinte CT si MT

In lucrarea de fata va vom ocupa de caile de transport (comunicatii) terestre adica de cai ferate si de drumuri.

I.      Drumuri

Drumuri: sunt fasii de teren special amenajate pentru circulatia vehiculelor si a pietonilor.

Sosele: drumuri amenajate special pentru desfasurarea circulatiei, situate in afara localitatilor.

Strazi: drumuri amenajate in interiorul oraselor (localitatilor).

Bulevarde: strazi principale in marile orase

Autostrazi: drumuri de mari capacitate si viteza, rezervate exclusiv circulatiei autovehiculelor si prevazute cu cai unidirectionale, separate printr-o banda mediana.

Autostrazile intersecteaza denivelat orice alta cale de comunicatie, iar accesul si iesirea autovehiculelor este permisa numai in locuri special amenajate.

Drumuri expres: drumuri de mare capaciatte si viteza, ce se deosebesc de autostrazi prin faptul ca sensurile de circulatie sunt separate numai prin marcaj longitudinal.

Alte categorii de drumuri: piste pentru aeroporturi, piste pentru ciclisti, alei.

Elemente caracteristice ale drumurilor

Fig. 2 Principalele elemente ale unui drum a. Sectiune transversala;

b. Vedere in plan

In functie de pozitia punctului M fata de N, drumul poate sa fie in rambleu (umplutura), in debleu (sapatura) sau in profil transversal mixt: partial rambleu, partial debleu.

Fig.3. Tipuri de profile transversale: a. Rambleu; b. Debleu; c. Mixt

Drumul in plan

Drumul in plan reprezinta o succesiune de aliniamente si curbe

Fig. 4. Drumul in plan

Curbele pot fi circulare sau curbe circulare inzestrate cu curbe de tranzitii.

Stabilirea traseului in plan este o operatie complexa de proiectare unde trebuie sa se tina seama de numeroase aspecte.

relieful regiunii respective;

punctele obligatorii care trebuiesc atinse;

Intersectia cu alte cai de comunicatie;

traversarea apelor importante;

traversarea muntilor;

localitatile care trebuiesc atinse.

Daca traseul trebuie stabilit intre doua puncte obligate pe planuri cu curbe de nivel se foloseste metoda axei zero.

Axa zero: axa unui traseu cu declivitate constanta care sa nu fie nici in sapatura, nici in umplutura, avand astfel in profil longitudinal cotele terenului natural.

Fig. 7. Traseul unui drum

- declivitatea axei zero exprimata in procente

In calcule practice se alege declivitatea si se determina distanta d dintre curbele de nivel.

Traseul proiectat al drumului trebuie sa fie cat mai aproape de axa zero.Traseul drumului astfel obtinut este format din aliniamente si curbe. Aliniamentele nu prezinta probleme din punct de vedere geometric.

Curbele utilizate la drumuri sunt: curbe circulare si curbe de tranzitie (curbe progresive). Racordarea aliniamentelor se face cu ajutorul curbelor circulare.

Elemente geometrice ale unei racordari cu arce de cerc

Fig. 8. Elemente geometrice ale unei racordari cu arce de cerc

- tangenta racordarii

- bisectoarea racordarii - SK=B

- coarda racordarii

- tangenta la arcul de cerc in punctul de la mijlocul curbei K

- perpendiculara din punctul K pe aliniament

- proiectia semiarcului pe aliniament

Elementele geometrice prezentate in figura 8 se calculeaza cu urmatoarele relatii de calcul.

In tabelul nr. 1 se prezinta pentru un interval dat unghiul si valorile, AB, AS, SK, AE, EK

Tabel nr. 1

Necesitatea introducerii curbelor de racordare progresive

Daca vehiculul parcurge traiectorie curbilinie, pe langa fortele care actioneaza in aliniament, apare forta centrifuga orientata spre exteriorul curbei.

Fig. 9. Forta centrifuga care actioneaza in curba

daca este raza de curbura in punctul in care se afla vehiculul ( al traiectoriei vehiculului) atunci forta centrifuga F_c se calculeaza

m- masa vehiculului in kg

v - viteza vehiculului in m/s

- raza de curbura in m

Fc forta centrifuga in N

Daca P= mg unde P este forta gravitationala (forta verticala) si g- acceleratia gravitationala

g= 9.81m/s²

Aceasta forta este o forta orizontala si aplicata in centrul de greutate a vehiculului avand sensul indreptat catre exteriorul curbei (catre concavitatea curbei).

Fig. 10. Racordarea curbelor circulare

In cazul curbelor circulare forta centrifuga apare brusc la intrarea in curba in punctul de tangenta conform figurii10.

Variatia fortei centrifuge este ca alura identica cu variatia curburii fig, daca viteza de parcurgerea curbei este constanta.

Fig. 11. Variatia fortei centrifuge

Aparitia si disparitia brusca a fortei centrifuge pericliteaza stabilitatea vehicului si confortul pasagerilor.

Acest inconvenient major se inlatura introducand intre aliniament si curba circulara o curba, numita curba de tranzitie sau curba de racordare progresiva cu proprietatea ca raza de curbura variaza de la la

Introducerea curbei de tranzitie (racordare progresiva) este posibila daca curba circulara este deplasata catre interiorul curbei conform figurii.

Fig. 12. Schema comparativa a curbelor progresive

La proiectarea drumurilor se utilizeaza trei tipuri de racordari progresive.

Parabola cubica (PC)    (curbura proportionala cu abscisa)

Lemniscata lui Bernoulli (LB) (curbura proportionala cu raza polara)

Fig. 13. Lemniscata lui Bernoulli

Clotoida (sau Spirala lui Euler) (C) (curbura proportionala cu lungimea arcului)

k- constanta

Parabola cubica in cazul razelor mari de curbura caz particular al clotoidei

Clotoida este curba de racordare care aproximeaza cel mai bine traiectoria vehiculului atunci cand vehiculul se deplaseaza cu viteza constanta si unghiul de rotire a volanului este cu viteza unghiulara constanta (v=constant, = constant).

Lungimea curbei de racordare

se determina in afara de niste criterii empirice din criteriu limitarii acceleratiior normale

Lungimea curbei de racordare :

v-viteza de deplasare (m/s²)

R-raza curbei (m)

j-variatia acceleratiei normale (m/s³);

j=0.5 . 1.0 m/s³

valoarea recomandata de norme 0.5 m/s³

Criterii empirice pentru determinarea ui L

Trasarea clotoidei

Fig. 14. Trasarea clotoidei

;

;

Determinarea ecuatiilor parametrice ale clotoidei

Ecuatiile parametrice ale clotoidei (parametrul fiind lungimea arcului l ) sunt:

Elementele geometrice de trasare a curbei progresive sunt prezentate in figura.

Parametrul clotoidei

In multe situatii intalnim ansambluri de curbe, adica curbe care urmeaza unele dupa altele fara aliniamente intermediare.

Se intalnesc doua situatii distincte:

1. curbe alaturate de sens contrar
2. curbe alaturate de acelasi sens

1. Curbe alaturate de sens contrar

Fig. 15. Curbe alaturate de sens contrar

Elementele geometrice din plan sunt prezentate in fig. 15

Se cunosc elementele geometrice ale racordarii progresive si se cere distanta dintre curbele circulare (D)

Distanta dintre punctele de tangenta (E)

Problema poate fi rezolvata in cazul cand:

Atunci cu ajutorul metodei diagramei unghiurilor rezulta:

Problema inversa care trebuie rezolvata : sunt date pozitiile celor doua cercuri (D) si se cere lungimea racordarii in ipoteza

verificam

2. Curbe alaturate de acelasi sens

Fig. 16. Curbe alaturate de acelasi sens

Sunt date doua cercuri cu raze si cercuri care nu se intersecteaza, distanta dintre cercuri fiind:

In alte situatii trebuiesc determinate lungimea curbei de racordare dintre doua cercuri cu pozitii fixate.

Elementele profilului longitudinal al drumului

Fig. 17. Profilul longitudinal

Profilul in lung saul profilul longitudinal reprezinta proiectia desfasurata pe un plan vertical al unei intersectii dintre suprafata generata de verticalele axei drumului cu suprafata terenului natural, numita si linia neagra (linia terenului; multimea punctelor N, respectiv cu suprafata platformei drumului numita linie rosie (linia proiectului: multimea punctelor M).

Linia terenului este o linie neregulata care nu este corespunzatoare pentru circulatie.

La un traseu in plan stabilit de proiectant linia terenului este unica.

La o linie a terenului se pot stabili o infinitate de variante pentru linia proiectaului (linia rosie).

Proiectantul trebuie sa aleaga pe baza unor criterii tehnico-economice varianta optima pentru linia rosie (linia proiectului). Proiectarea profilului longitudinal este deci o rpoblema de optimizare.

Linia rosie este o linie bine definita geometric, formata din portiuni orizontale denumite PALIERE si din portiuni inclinate denumite DECLIVITATI care pot fi RAMPE sau PANTE in functie de sensul de parcurgere al drumului.

Distanta dintre doua puncte consecutive de schimbare a decliviatilor se numeste pas de proiectare

Exemplu:

Drumul pe portiunea la 100 m parcursi urca sau coboara in functie de sensul de parcurgere 4.6 m.

Un element de profil este caracterizat prin lungimea = pas de proiectare () si prin declivitatea (i%).

Cotele de pe linia rosie se numesc cotele proiectului. Diferenta dintre cotele terenului natural si cotele proiectului reprezinta cotele de executie

Criterii de proiectare a liniei rosii

La proiectarea liniei rosii (multimea punctelor M) se au in vedere urmatoarele:

1. Declivitatea elementelor de profil constituie una dintre principalele caracteristici ale liniei rosii si are valori limite in functie de viteza de proiectare. Stabilirea unor valori maxime a declivitatilor se face pe considerente de siguranta si de circulatie fluenta a majoritatii tipurilor de autovehicule existente iar valorile minime, pe necesitatea scurgerii apelor si de a preintampina fenomenul de acvaplanare.
2. Lucrari minime de terasament si compensarea lor. Linia rosie trebuie sa fie cat mai aproape de linia terenului. Proiectarea liniei rosii se recomanda a se efectua in asa fel incat sa se obtina o compensare a volumului de umplutura prin volumul de sapatura.
3. Scurgerea apelor. Este necesara adaptarea unor declivitati minime in sens longitudinal atat a drumului cat si a dispozitivelor de evacuare a apelor.
4. Puncte de cota obligata. La stabilirea liniei rosii trebuie avute in vedere si trecerea acestuia prin anumite puncte fixe, de cota obligata cum ar fi: pasajele de cale ferata, intersectii cu alte drumuri, podurile importante, tuneluri, etc.

Racordarea elementelor de profil

Pentru asigurarea unei continuitati a terenului in profil longitudinal, dar si pentru asigurarea unei vizibilitati corespunzatoare, elementele de profil (declivitatile) se racordeaza cu curbe circulare. Operatia se numeste racordarea verticala (racordarea declivitatilor).

- sunt foarte mici;

; unde

Cotele liniei rosii se corecteaza cu

Drumul in profil transversal

Profilul transversal reprezinta intersectia corpului drumului si a suprefetei terenului natural cu un plan vertical perpendicular pe axa drumului.

Profilul transversal poate fi in umplutura (Rambleu), sapatura (Debleu) sau mixt atat in umplutura cat si in sapatura, (partial in rambleu si in debleu).

Fig. 18. Profil transversal

LEGENDA:

LTN- linia terenului;

TR- taluz rambleu;

TD- taluz debleu;

A- acostament;

ZL- zona laterala;

S-sant;

B- bancheta;

PT- piciorul taluzului;

1:n inclinare taluz rambleu;

1:m inclinare taluz debleu;

DPC- declivitatea partii carosabile;

DA declivitatea acostamentului;

DB declivitatea banchetei;

SR structura rutiera (sistem rutier).

Profilul transversal mixt rezulta atunci cand inclinarea terenului natural este mai mare.

Fig. 19. Profil transversal mixt

Mai pot exista profile transversale in rambleu

Fig. 20. Profil transversal in rambleu

Mai pot exista profile transversale in debleu

Fig. 21. Profil transversal in debleu

Elementele profilului transversal au fost definite in figura 18.

Profilele transversale prezentate erau profile in aliniament si aveau doua pante sub forma de acoperis. In aceste curbe pentru contracararea fortei centrifuge, profilele transversale inainte se convertesc dupa care se suprainalta.

De asemenea pentru o inscriere ma usoara a vehiculelor lungi partea carosabila este supralargita (s=supralargirea), supralargirea se realizeaza la partea interioara a partii carosabile.

Fig. 22. Supralargirea benzii de circulatie pentru inscrierea unui autocamion cu remorca

Fig. 23. Supralargirea benzii de circulatie pentru inscrierea unui autocamion cu mai multe remorci

Operatia de trecere de la profil transversal cu doua pante sub forma de acoperis la profil transversal cu o singura panta suprainaltat, poarta denumirea de amenajarea in spatiu a curbelor.

Aceasta amenajare in spatiu este necesara pentru a asigura stabilitatea si confortul necesar pasagerilor autovehiculelor care circula cu viteza de baza (viteza de proiectare) V(km/h) in curba.

Amenajarea in spatiu a curbelor este reglementata de normativele aflate in vigoare.

Asigurarea stabilitatii autovehiculului in curba

Pentru ca circulatia sa se desfasoare cu viteza de proiectare ceruta in deplina siguranta si confort razele de racordare ale curbelor R trebuie alese in asa fel incat efectul fortei centrifuge Fc de deplasare laterala a autovehiculului spre interiorul curbei, sau chiar de rasturnare sa fie complet anihilat.

Deplasarea laterala pe suprafata imbracamintii a autovehiculului se numeste derapaj.

Tendintei de alunecare transversala a autovehicului i se opune forta de frecare dintre roti si cale precum si suprainaltarea caii in curba (daca exista).

In aliniament profilul transversal sub forma de ACOPERIS.

Daca se pastreaza acelasi profil si in curba partea din exteriorul curbei favorizeaza derapajul rezulta DEVERUL NEGATIV; partea din interior se opune derapajului rezulta DEVER POZITIV.

In scopul impiedicarii derapajului suprafata partii carosabile in majoritatea cazurilor se executa cu panta transversala unica.

Stabilitatea pe profil transversal orizontal

Fig. 24. Stabilitatea pe profil transversal orizontal

- forta de frecare

- coeficientul de frecare transversal

Pentru ca derapajul sa nu aiba loc:

- in functie de natura imbracamintii si a bandajului rotilor si a diferitilor factori atmosferici.

Drum uscat

Drum cu polei

Conditia de rasturnare

Autovehicul modern

Experienta a aratat ca influenteaza si asupra confortului circulatiei:

- curba nu este resimtita;

- curba se resimte slab;

- curba se resimte slab iar calatorii au senzatii neplacute;

- curba prea periculoasa;

Se recomanda ca pentru combaterea actiunii fortei centrifuge sa nu fie mobilizata intreaga forta de frecare ci numai aceea care corespunde unui coeficient (frecare mobilizata

- coeficient de siguranta la derapare

-raza

In cazul platformei orizontale rezulta R mari sau viteze V prea mici

Stabilitatea autovehiculului in cazul profilului transversal cu panta unica

Fig. 25. Stabilitatea autovehiculului in cazul profilului transversal cu panta unica

sau

Asigurarea stabilitatii autovehiculului in curba prin frecare si suprainaltare

Conditia de stabilitate

La limita

Raza curbei circulare pentru o viteza de proiectare data si un si dat, se determina viteza maxima

sau avand

In cazul in care utilizeaza intreaga frecare intre roti si cale se obtine viteza de siguranta care reprezinta limita superioara a vitezei de circulatie in conditii de stare uscata a soselei fara asigurarea conditiei de confort.

Conditia de stabilitate la rasturnare

Rasturnarea nu se poate produce daca derapajul este impiedicat.

Pentru a evidentia gradul de contributie a frecarii si a suprainaltarii in combaterea derapajului se introduce un coeficient de confort

Cu cat valoarea lui este mai redusa respectiv contributia frecarii este mai mica in raport cu a suprainaltarii cu atat conditiile de confort in circulatie sunt mai bune.

raze mari

Ultimele relatii se bazeaza pe consideratia ca din sunt preluate de forta de frecare iar de suprainaltare.

Stabilitatea autovehiculului in cazul profilului transversal cu doua pante

Fig. 26. Stabilitatea autovehiculului in cazul profilului transversal cu doua pante

- raza critica pentru deverul negativ

- nu poate fi luat in consideratie in combaterea derapajului pentru ca panta transversala nu contribuie la combaterea derapajului ci favorizeaza derapajul.

Raze de racordare caracteristice

1. Raza minima care asigura circulatia autovehiculului numai daca profilul transversal al drumului este suprainaltat la maxim.

Trecerea de pe aliniament pe curba circulara de raza se face prin intermediul radioidelor (raza cercului primitiv

Raza maxima pana la care suprainaltarea caii este obligatorie - aceasta reprezinta raza pentru care valoarea suprainaltarii tinde catre valoarea

Rezulta ca pentru arcele de cerc se racordeaza cu aliniamente obligatoriu cu arc de tranzitie, iar profilele transversale au pante unice suprainaltate spre interiorul curbei.

Raza maxima de convertire este raza limita pana la care se impune convertirea profilului transversal.

- aceasta raza este raza critica pentru deverul negativ.

- racordarea aliniamentelor se face cu arce de cerc, modificarea profilului transversal nefiind necesara.

- profil transversal convertit.

Elementele geometrice principale ale unui drum se determina in functie de viteza. Dupa clasa tehnica a drumurilor di dupa zona de relief unde sunt proiectate se stabileste viteza de proiectare sau viteza de baza.

Viteza de proiectare sau viteza de baza reprezinta viteza maxima care trebuie asigurata vehiculelor rapide (autoturisme) in sectoarele cele mai dificile ale traseului in deplina siguranta a circulatiei, in ipoteza ca starea imbracamintii este buna si conditiile atmosferice favorabile.

ALCATUIREA STRUCTURILOR RUTIERE

Tipuri de structuri rutiere

Vehiculele ce formeaza traficul actioneaza asupra soselei prin roti. Sarcina ce se transmite de la roata este uniform distribuita pe o suprafata considerata circulara (suprafata de contact roata-sosea) de diametru D. Daca se considera corpul soselei realizat din straturi uniform si izotrop, atunci se poate observa ca in orice punct din corpul soselei, considerat sub suprafata de contact, apar eforturi principale, normale si tangentiale, a caror intensitate scade cu adancimea (fig.9.3). Daca se foloseste materialul granular la alcatuirea corpului soselei, atunci distributia eforturilor se face dupa un bulb de presiune (fig.9.3). In cazul realizarii corpului soselei in varianta dala de beton, rigida, atunci repartizarea se face pe o suprafata mare si presiunile unitare sunt mici.

Numarul, grosimea si natura straturilor ce vor alcatui sistemul rutier (corpul drumului) se stabilesc pe baza unui calcul tehnico-economic in care se tine seama de trafic,conditii climaterice, natura pamantului din patul drumului, posibilitatea de utilizare a materialelor locale si alte elemente.

Considerand sistemul rutier alcatuit din mai multe straturi cu caracteristici diferite, se poate spune ca cu cat grosimea sistemului rutier este mai mare, cu atat repartizarea eforturilor se va face pe o suprafata mai mare deci, eforturile unitare pe patul soselei sunt mai reduse.

Straturile din sistemul rutier fiind deosebite ca deformabilitate, modul de repartizare a eforturilor va depinde de rigiditatea fiecarui strat.

Alcatuirea si dimensionarea sistemului rutier trebuie facute de asa maniera incat presiunea efectiva, rezultata din repartizarea incarcarilor date de autovehicule, sa poata fi suportata de pamintul din patul drumului.

In calcule se considera si pamantul din patul drumului pana la adancimea la care se resimt incarcarile transmise de vehicule, denumita zona activa. Sistemul rutier impreuna cu zona activa formeaza complexul rutier.

Rolul sistemului rutier este de a prelua si transmite terenului de fundatie incarcarile din trafic fara a se produce fisuri sau deformatii remanente in complexul rutier.

Dupa modul de alcatuire si dupa comportarea sub actiunea combinata a traficului si intemperiilor, sistemele rutiere se impart in:

a. Sisteme rutiere nerigide sau suple, care preiau numai incarcari verticale, au limite largi de deformabilitate deci se pot adapta usor tasarilor neuniforme ale patului drumului fara sa fisureze si sunt alcatuite din materiale granulara aglomerate sau nu cu lianti plastici (fig.9.4.a).

b. Sisteme rutiere rigide, ce pot prelua si solicitari de incovoiere au in componenta cel putin un strat realizat din beton de ciment, rigiditatea fiind mai mare, deci sunt sensibile la tasari neuniforne (fig.9.4.o)

c. Sisteme rutiere semirigide in care se incadreaza pavajele.

Fig.28 Tipuri de sisteme rutiere: a) sistem rutier nerigid: 1-strat de uzura; 2-strat legatura (binder); 3-strat de baza; 4-strat fundatie; 5- substrat fundatie; b)-sistem rutier rigid: 1-strat uzura; 2-strat rezistenta; 3-strat fundatie.

Straturile ce alcatuiesc structura de rezistenta au roluri diferite. In cazul structurilor destinate traficului intens si greu- sosea moderna - cel mai important este stratul de baza. Acesta trebuie sa preia solicitarile de intindere si forfecare rezultate din actiunea vehiculelor si transmise lui prin intermediul imbracamintii Stratul de baza se realizeaza din materiale rezistente aglomerate cu lianti si grosimea sa se poate lua constructiv sau se calculeaza.

Incarcarile normale transmise de stratul de baza sunt preluate de stratul de fundatie care le repartizeaza in asa mod incat sa fie preluate si suportate de pamantul din patul soselei. Stratul de fundatie se poate executa din materiale granulare locale pentru ca presiunile ce le suporta sint mai mici docat cele din stratul anterior. Grosimea stratului se calculeaza.

De multe ori intre stratul de fundatie si patul drumului se interpune un substrat de fundatie. Acesta are rolul de a drena apa, de a intrerupe capilaritatea, deci de impiedicare a ascensiunii; capilare a apei din stratul de dedesubt si de a impiedica contaminarea straturilor superioare cu argila din patul drumului. Se executa din nisip sau balast, are grosimea constructiva de 10-15 cm. Prin marirea grosimii sistemului rutier impiedica patrunderea inghetului pana la patul drumului, deci are si rol antigel.

Stratul superior al sistemului rutier, care se aseaza pe stratul de baza, se numeste imbracamintea drumului. Fiind sub directa actiune a vehiculelor, factorilor atmosferici si razelor solare, trebuie sa fie realizat cu multa ingrijire asa incat sa. preia in bune conditii incarcarile verticale si tangentiale din trafic si sa nu fie influentat de actiunea apei din precipitatii, de inghet-desghet sau de razele solare. De asemeni, pentru a oferi posibilitatea circulatiei in conditii de siguranta si confort, trebuie ca imbracamintea sa fie plana, neteda dar suficient de rugoasa pentru marirea aderentei pneurilor, sa nu produca praf sau noroi. Imbracamintea se poate realiza intr-un strat cand traficul este mai mic, sau din doua straturi atunci cand valorile traficului impun o grosime mai mare a imbracamintii. Stratul superior se numeste, in aceat caz, stat de uzura, iar cel inferior strat de legatura sau binder. Stratul de legatura poate fi alcatuit din materiale mai putin pretentioase nefiind solicitat direct de intemperii, deci se realizeaza nai economicos. Grosimea se ia constructiv.

Sistemele rutiere pot fi alcatuite din toate straturile amintite mai sus, sau pot sa cuprinda numai anumite straturi. Spre exemplu, sistemele rutiere cu imbracamintea din dale de beton sau pavaje au stratul de baza cu rol si de imbracaminte, numit strat portant. Impietruirile provizorii au un unic strat care indeplineste toate functiile.

Tinand cont de intensitatea traficului, drumurile se alcatuiesc si se dimensioneaza diferit, rezultand urmatoarea clasificare:

sisteme rutiere usoare, pentru un trafic de 1000-1500 t/zi;

sisteme rutiere mijlocii, pentru un trafic de 1500-2500 t/zi;

sisteme rutiere grele, pentru un trafic mai mare de 2500 t/zi.

Imbracamintile au o durata de serviciu ce poate fi pusa in legatura cu intensitatea traficului, calitatea materialelor folosite, modul de alcatuire, putand face clasificarea in:

imbracaminti provizorii cu durata de serviciu de 2-5 ani, pentru un trafic mediu de 500-3000 autovehicule/zi;

imbracaminti semipermanente, cu durata de serviciu de 5-10 ani, pentru un trafic mediu de 3000-7000 autovehicule/zi;

imbracaminti permanente (definitive), cu durata de serviciu de 15-30 de ani, pentru un trafic mediu de 7500-10.000 autovehicule/zi.

Un alt criteriu de clasificare este gradul de perfectionare tehnica, dat de numarul straturilor care alcatuiesc sistemul rutier, avand astfel:

drumuri de tip inferior (rudimentare sau provizorii), in care se incadreaza drumurile de paraint, capabile sa suporte un trafic redus (sub 3000 vehicule/zl)j

drumuri de tip intermediar (tranzitorii), alcatuite din impie-truiri sau macadamuri, pentru un trafic mijlociu (3000-7500 veh./zl);

drumuri de tip superior (perfectionate sau moderne), ce cuprind soselele executate Cin materiale aglomerate cu lianti sau pavaje, pentru un trafic intens si foarte intens (7500-10.000 veh./zl).

Tipul imbracamintii se alege in functie de sistemul rutier, astfel pentru sisteme rutiere usoare se vor folosi imbracaminti provizorii, pentru sisteme rutiere mijlocii se aleg imbracaminti semipermanente, iar pentru sistemele rutiere grele - imbracaminti definitive.

Trebuie retinut ca sistemul rutier trebuie sa indeplineasca o suma de conditii pentru a asigura posibilitatea circulatiei vehiculelor in deplina siguranta sl confort cat mai mult timp, indiferent de anotimp si de conditiile meteorologice, dupa cum urmeaza:

rezistenta buna la solicitarile din trafic; deformatiile sa se mentina in domeniul elastic;

rezistenta la uzura produsa de circulatie, deci viabilitate, cat mai mare;

suprafata de rulare sa fie plana, neteda, fara denivelari;

aderenta pneurilor la suprafata sa fie cat mai buna, pentru asigurarea franarii in bune conditii si impiedicarea derapajului;

sa fie igienice, sa nu produca praf sau noroi;

sa suporte sporuri de trafic neprevazute, in anumite limite;

executia si intretinerea drumului sa poata sa foloseasca, in masura cat mai mare, materialele locale.

Principii de alcatuire a structurilor rutiere

Alcatuirea si executarea straturilor rutiere au la baza, in general, fie principiul macadamului (al impanarii), fie al betonului (al amestecurilor compacte).

Straturile alcatuite pe baza principiului macadamului au: structura deschisa si se realizeaza din mai multe sorturi de piatra de forma poliedrica asternute si cilindrate in reprize pana la inclestare completa. Fenomenul de inclestare si impanare, datorat frecarii interne a materialului, da rezistenta acestor straturi, fiind necesara utilizarea materialelor provenite din roci dure, rezistente, acest mod se realizeaza macadamurile simple sau tratate, anrobatele deschise si tratamentele superficiale. Conform principiului betonului, straturile sunt alcatuite din materiale cu granulozitate ce cuprinde un numar mare de fractiuni, rezultand o structura compacta, inchisa, cu un volum de goluri minim. Legatura dintre granule se realizeaza cu lianti, rezistenta stratului, fiind rezultatul coeziunii dintre granule ce depinde de calitatea liantului si de indesarea materialului, care trebuie sa fie energica atru eliminarea excesului de liant si realizarea volumului de goluri minim. Avand in vedere ca straturile superioare ale sistemului rutier sunt supuse direct la actiunea traficului si intemperiilor, se deduce cu usurinta ca acestea vor fi realizate pe principiul betonlui, care prezinta o structura mai compacta, mai inchisa, in timp ce straturile inferioare se vor realiza conform principiului macadamului.

Dupa principiul betonului se executa straturi din betoane si ciment, betoane si mortare asfaltice, anrobate compacte si pamanturile stabilizate.

Drumurile moderne se proiecteaza pentru un trafic de perspectiva realizat in 10-15 ani. Pentru esalonarea investitiilor pe o perioada mai mare de timp, constructia drumului se face etapizat, prin consolidari treptate tinand seama de cresterea in timp a traficului, metoda purtand numele de metoda consolidarilor succesive.

Astfel, la inceput, cand traficul este mai redus, se executa numai substratul si stratul de fundatie care, protejat cu un tratament superficial sau cu un covor asfaltic, poate fi folosit suportand in bune conditii traficul initial. Pe masura ce traficul creste, se realizeaza stratul de baza si apoi, dupa o perioada de timp, si imbracamintea, rezultand sistemul rutier complet executat, putand fi capabil sa suporte traficul de perspectiva prezumat.

Cu toate ca metoda este deosebit de avantajoasa din punct de vedere economic, datorita specificului constructiv, nu se poate aplica decat sistemelor rutiere nerigide.

Intersectii de drumuri

Intalnirea intre doua sau mai multe drumuri, oricare ar fi unghiul sau unghiurile dintre axele lor se numeste intersectie.

Intersectia poate fi la acelasi nivel si intersectii denivelate. Circulatia in intersectii poate fi libera sau poate fi dirijata prin semnale luminoase.

Pentru proiectarea unei intersectii trebuiesc cunoscute:

intensitatea si componenta traficului actual si de perspective;

vitezele de acces de pe diferite cai;

situatia topografica.

In continuare se vor prezenta cateva exemple de intersectii.

Fig. 27. Intersectie in triunghi

Fig. 28. Intersectie in linie

Fig. 29. Incrucisare oblica

Fig. 30. Intersectie giratorie: a- sensurile de circulatie;

b-sectoare de triere si insule de dirijare a circulatiei

Poduri

Podul este o lucrare de arta, realizata de ingineri constructori, destinat sa treaca un obstacol (rau, o vale, cai de comunicatii) trecand deasupra acestora.

Podurile se pot construi din beton, zidarie, metal, lemn, coarde, s.a. . In mare structura podurilor este astfel alcatuita:

Suprastructura - partea superioara a podului care preia incarcarile de la trafic este alcatuita din calea de rulare si structura de rezistenta care sprijina calea de rulare;

Infrastructura - partea din pod care preia incarcarile de la suprastructura si le transmite terenului, alcatuita din culee si pile;

Zona aferenta podurilor - este zona de racordare a podului cu terasamentul, alcatuita din aripi, sferturi de con, placi de racordare, drenuri, rampe de acces, etc.

Clasificarea podurilor

Dupa material

piatra

beton, beton armat, beton precomprimat

cu elemente cu sectiuni mixte otel-beton

materiale compozite

lemn, metal, coarde

Dupa destinatie

poduri rutiere (sosea) destinate circulatiei rutiere

poduri de cale ferata - circulatiei feroviare

poduri combinate (sosea + tramvai)

poduri apeducte sustin canale de aductiune a apei

poduri canal sustin canale (navigabile)

poduri de conducte apa, gaze, chimice

Dupa deschidere

pentru lungimi mai mici de 5 m podete

pentru lungimi mai mici de 20 m poduri mici

pentru lungimi cuprinse intre 20 si 50 m poduri medii

pentru lungimi cuprinse intre 50 si 100 m poduri mari

pentru lungimi mai mari de 100 m poduri foarte mari, in Romania podurile dunarene

Dupa schema statica

Poduri dalate de la 6-18 m deschidere

Poduri pe grinzi

Poduri in arc

Poduri hobanate

Poduri suspendate

Poduri in consola

Calea ferata

Calea ferata se compune din linia propriu-zisa, lucrari de arta cum ar fi poduri, podete, viaducte, tuneluri, s.a., constructii pentru deservirea calatorilor si a traficului de marfuri (cladiri de calatori, peroane, magazii, triaje s.a.), instalatii de automatizare, centralizare si bloc, cat si instalatii de telecomunicatii si constructii necesare repararii, intretinerii, echiparii si alimentarii materialului rulant.

Calea ferata poate fi clasificata dupa:

Ecartament

Ecartamentul reprezinta distanta dintre fetele interioare ale celor doua sine de cale ferata.

Dupa ecartament, caile ferate se impart in:

cai ferate cu ecartament normal, de 1.435 mm, caracteristic celor mai multe tari europene, asiatice, si africane;

cai ferate cu ecartament larg, mai mare de 1.435 mm:

cu ecartament de 1.524 mm, specific pentru Rusia si tarile foste membre ale Uniunii sovietice, Mongolia, China;

cu ecartament de 1.676 mm, specific pentru Spania, India, Chile;

cai ferate cu ecartament ingust, sub 1.435 mm (700-1.200mm), folosite in zonele montane, forestiere, agrigole si pe santiere.

In Romania ecartamentul adoptat este cel de 1.435 mm, insa exista si cai ferate istorice cu ecartament ingust (Mocanita, 760 mm), precum si cai ferate cu ecartament larg (tipic rusesc).

Cu ecartament normal, de 1.435 mm;

Importanta economica

Lungimea retelei de cai ferate in Romania: total: 11385 km din care electrificata: 3888 km.

linii principale: liniile care leaga marile orase;

linii magistrale: linii de o importanta deosebita pe traseul carora trenurile de marfa sau de calatori au trasee directe.

In Romania avem urmatoarele magistrale:Bucuresti-Timisoara; Brasov-Arad; Bucuresti -Oradea; Brasov -Satu Mare; Bucuresti - Vicsani, Faurei - Iasi; Bucuresti -Galati; Bucuresti -Mangalia;

linii secundare

linii de interes local

linii turistice

Dupa relief caile ferate se impart in:

I.     linii muntoase

II.   linii in zone deluroase

III.linii de ses

Detailat despre cale ferata se vat rata in ultimul capitol. Notiuni privind calea, materialul rulant si circulatia trenurilor.

Notiuni generale despre autostrazi

Autostrazile sunt magistrale de circulatie rutiere, cu amenajari si dotari speciale, necesare pentru asigurarea unor debite si viteze mari de circulatie, in conditii de maxima siguranta si confort.

Autostrazile au doua cai de circulatie unidirectionala, separata printr-o zona mediana, fiecare cale cu cel putin doua benzi de circulatie si o banda speciala pentru stationare, care sunt rezemate exclusiv circulatiei auto si accesibile numai in puncte special amenajate.

Autostrazile sunt de trei categorii :

de degajare, situate in zona intrarilor in marile orase;

urbane, amenajate in interiorul oraselor;

de legatura, situate intre centrele populate.

Profil transversal tip pentru o autostrada

Fig.31. Profil transversal pentru o autostrada

A acostamente

BSA - banda de stationare accidentala

BG benzi de ghidare a partii carosabile

PC - parte carosabila

Z- zona mediana

In continuare se vor prezenta cateva profile transversale de autostrazi executate in diferite tari:

Fig. 32. Profile transversale de autostrazi

Sisteme rutiere la autostrazi

Fig.33. Exemple de sisteme rutiere la autostrazi

Profil longitudinal la autostrazi

Linia rosie a autostrazilor se aseaza in general intr-un mic rambleu (0.70..1.20m) deoarece profilul longitudinal trebuie sa apara adaptat la caracteristicile generale ale terenului si nu la denivelarile locale.

Adaptarea unui debleu, chiar de adancimea redusa complica evacuarea apelor de suprafata, izoleaza autostrada de peisaj si o expune cu usurinta inzapezirii.

In general nu se prescriu valori minime pentru declivitati.

Aceasta devine insa necesara pentru a asigura evacuarea corespunzatoare a apelor de suprafata, intrucat in caz contrar stagnarea apei pe partea carosabila sau scurgerea ei prea lenta poate conduce, cand circulatia se efectueaza cu viteze ridicate, la pierderea progresiva a aderentei pneu-imbracaminte ajungand pana la fenomenul de acvaplanare.

Acvaplanarea poate aparea incepand de la viteza de 70 km/h, pentru o grosime a pelicuei de apa, pe imbracamintea rutiera de ordinul a 10 mm, cand pneurile prezinta adancimi ale striurilor de 1 mm.

La viteza de 120 km/h fenomenul se manifesta pentru o grosime a peliculei de apa de 1.3 mm cand adancimea striurilor este de 3.5 mm.

Declivitatile maxime si pasul de proiectare minim si maxim permise la proiectarea profiului longitudinal, sunt date de normativele in vigoare (vezi anexele referitoare la drumuri si autostrazi).

Declivitatile peste 4% aduc un spor important de consum de carburant in special pentru autovehiculele grele.

Probleme de vizibilitate se pun si la autostrazi ca si la drumuri dar cu unele diferente specifice (viteze mari, cai unidirectionale).

Razele racordarilor convexa si concava rezulta din conditia de vizibilitate: inaltimea de privire a conducatorului (K), inaltimea obstacolelor (h), timp perceptie reactie (t), coeficient de frecare (f).

K=1.0-1.35 m

h=0.001-1.2m

t=0.75-2.5s

f=0.26-0.42

Calculul razei de racordare verticala convexa se caculeaza conform fig.34

Fig. 34. Raza de racordare

L- distanta de franare in (m);

- raza convexa (m);

K, h conform figurii (m).

Corelare plan-profil in lung

Traseul unui drum sau al unei autostrazi trebuie sa tina seama nu numai de cerintele impuse de circulatia autovehiculelor ci trebuie sa satisfaca in acelasi timp cerinte estetice pentru calatori si de confort optic pentru conducatorul auto.

Confortul optic reprezinta caracteristica unui drum nu a unei autostrazi rezultand din suprapunerea elementelor geometrice in plan, profil longitudinal si transversal care va conduce la perceperea de la o distanta sufiecient de mare a platformei drumului si alurei terenului ce urmeaza sa fie parcurs si care asigura o continuitate optima a axului proiectat in ceea ce priveste oferirea unor perspective placute ale mediului inconjurator.

Exemple de corelare corespunzatoare si gresite ale elementelor plan-profil longitudinal.

Fig.35. Exemple de corelare corespunzatoare plan-profil longitudinal

Corelare ideala plan-profil longitudinal in zona de deal

Fig.36. Exemple de corelare ideala plan-profil longitudinal in zona de deal

Greseli de corelare plan-profil longitudinal

Fig.37. Greseli de corelare plan-profil longitudinal

Intersectii de drumuri si autostrazi

Intalnirea intre doua sau mai multe drumuri, oricare ar fi unghiul sau unghiurile dintre axele lor se numeste intersectie.

Intersectia poate fi la acelasi nivel si intersectii denivelate. Circulatia in intersectii poate fi libera sau poate fi dirijata prin semnale luminoase.

Pentru proiectarea unei intersectii trebuiesc cunoscute:

intensitatea si componenta traficului actual si de perspective;

vitezele de acces de pe diferite cai;

situatia topografica.

In continuare se vor prezenta cateva exemple de intersectii.

Intersectie de drum cu autostrada tip romb

Lucrari edilitare

Constructiile subterane edilitare cuprind:

conductele de gaz, conductele de apa, canalizare, conducte pentru transportarea agentului termic;

conducte electrice de diferite tipuri, conducte de telecomunicatii;

conducte pentru dirijarea circulatiei.

La aceste constructii subterane edilitare trebuie sa existe acces corespunzator de la suprafata in asa fel ca sa nu deranjeze circulatia.

La 300 m distanta trebuie asigurat acces.

Aceste tuneluri edilitare trebuie sa fie impartite in sectoare max 300 m pentru a fi protejate la incendii.

Pe aceste sectoare trebuie sa se prevada un sistem de ventilare corespunzatoare.

In interiorul tunelului edilitar trebuie asigurat pentru circulatia persoanelor de intretinere un spatiu de cel putin 0.80 latime si 1.90 m inaltime.

In continuare vom prezenta cateva solutii pentru realizarea si amenajarea acestor constructii.

Notatii:

E- cabluri electrice;

T- cabluri pentru telecomunicatii;

- conducte pentru agenti termici;

G- conducte pentru gaz;

- canalizare.

Fig. 38. Amenajarea conductelor in tunelul edilitar

Fig. 39. Sectiunile utilizate: a. Fara conducte de canalizare; b. Conducte in spatii inferioare; c. Conducte de gaze si canalizare in exterior.

Fig. 40. Sectiuni transversale tuneluri edilitare

Fig. 41. Tuneluri edilitare din elemente prefabricate

Fig. 42. Culoar de acces in tuneluri edilitare subterane

Fig. 43. Legatura dintre tunelul edilitar si culoarul de acces

SUBTRAVERSARI URBANE

Notiuni generale

Pentru a fluidiza circulatia vehiculelor in marile orase este necesar realizarea separarii traficului pietonal de cel stradal al vehiculelor (turisme, autobuze, trolleibuze, tramvai, etc.)

Subtraversarile sunt necesare acolo unde traficul de perspectiva (15 ani) se preconizata la 7000 de pietoni respectiv 3000 de vehicule etalon pe ora de varf.

Dimensionarea spatiilor in subtraversari se face tinand seama de anumite reguli:

- pentru o banda de circulatie este necesar 0.75 m, daca se considera 3000 de pietoni/ora.

- langa pereti trebuie pastrat o banda de siguranta de 0.30 m

- experienta exploatarii a aratat ca o latime minima de 4.00 m este necesara

- escalatoarele (acces pe scari rulante, sau scari) trebuie sa aiba pentru o directie cel putin 0.75 m la un trafic de 2125 pietoni/ora

- de la 3.00 m latime este necesara separarea fluxurilor cu balustrada

- daca diferenta de inaltime este mai mare ca 4.00 m sunt necesare scari rulante.

- daca diferenta de inaltime este mai mare de 7.00 m sunt necesare scari rulante pe doua directii

- scarile fixe sunt necesare si in cazul existentei scarilor rulante

- capacitatea teoretica a scarilor rulante la o viteza de deplasare de 0.5 m/s este de 7000-8000 pietoni/ora

- daca viteza de deplasare este de 0.9 m/s rezulta 9000-10000 pietoni/ora

aceste subtraversari pot fi sub forma de culoare fig. 44 sau sub forma de spatii extinse (hala) de anumita forma fig. 45

fig. 44. Subtraversari sub forma de culoare

Fig. 45. Subtraversari sub forma de spatii extinse (hala) de anumita forma

Sistemul constructiv

Culoarele subtraversarilor se pot executa din beton monolit C30/37 sau din beton prefabricat C35/45. C40/50.

In fig. 46 se prezinta un culoar monolit iar in fig. 47 sunt prezentate elemente prefabricate din care se executa culoarele subtraversarilor.

Fig. 46. Culoar monolit

Fig.47. Elemente prefabricate din care se executa culoarele subtraversarilor.

Spatiile mari (halele) sunt executate din fundatii (dala de fundatii) pereti laterali, stalpi si planseu.

Planseele sunt dimensionate in functie de adancime, traficul care se desfasoara peste hala.

Sistemul constructiv depinde de natura terenului in care este executata hala de incarcarile din trafic, de dimensiunile halei.

Stalpii de sustinere se pot amplaasa la 1217m.

Stalpii sunt de obicei dublu articulati si sunt stalpi cu armatura rigida (tevi betonate).

Scarile sunt executate conform fig. 48 si 49.

Fig. 48. Scari

Fig. 49. Scari

Langa scari se prevad rampele. Profilul in lung a rampelor sunt prezentate in fig. 50.

Fig. 50. Profilul in lung al rampelor

La aceste lucrari subterane o mare atentie trebuie acordata izolarii constructiei contra infiltratiilor de ape.

La aceste lucrari trebuie sa avem in vedere aspectele estetice din interiorul subtraversarii.

Subtraversarea trebuie sa fie o continuare fireasca a strazii din orasul respectiv.

Costul orientativ al acestor subtraversari este de 400-500 Euro/mp, din care 50% constructia, 10-20% finisaje, 15-25% refacerea sistemului edilitar, 5-10% reconstructia strazilor.

NOTIUNI PRIVIND CALEA, MATERIALUL RULANT SI CIRCULATIA TRENURILOR

TRANSPORTUL FEROVIAR

Transporturile in general nu inseamna simple operatii de carausie, cum se considera uneori in trecut, ci reprezinta o ramura industriala, desi produsele finale a activitatii acestora nu sunt obiecte fizice.

Transportul reprezinta o continuare a procesului de productie, deoarece bunurile produse de celelalte ramuri economice pot fi folosite doar daca s-a terminat deplasarea lor de la producator la consumator, deci tot un proces industrial, a carei activitate si dezvoltare urmeaza legile generale valabile pentru toate ramurile economiei nationale.

Un loc aparte in contextul transporturilor il ocupa transportul feroviar, mijlocul cel mai bine adaptat pentru circulatia pe uscat a marfurilor de masa si la mare distanta, avand un pret de cost redus, regularitate in deplasare, siguranta ridicata si viteza medie comerciala mai mare decat a altor mijloace de vehiculare. La specificul tarii noastre, de buna desfasurare a transportului feroviar depinde in mare masura corelarea activitatii tuturor ramurilor economice, satisfacerea operativa a populatiei cu bunuri de consum si circulatia calatorilor. Daca la toate acestea se mai adauga consumul redus de combustibil pe tona kilometru, face ca si in continuare transportul feroviar sa detina ponderea principala in traficul de marfuri, prevazandu-i-se pentru cincinalul 1981-1985 o crestere de 18-20%[1].

Spre deosebire de alte ramuri economice, transportul pe cale ferata prezinta unele particularitati si anume:

- circulatia trenurilor se desfasoara continuu, tot timpul anului si in cursul zilei, dupa un program precis, ceea ce impune o perfecta corelare a tuturor sectoarelor de activitate;

- reteaua C. F. R. se intinde pe toata suprafata tarii, dar activitatea ei desi complicata este unitara.

Ce este transportul feroviar? Incercand a defini acest sistem circulatoriu, foarte pe scurt, s-ar putea spune ca transportul feroviar reprezinta un ansamblu de activitati bine organizat si coordonat care se desfasoara continuu si ritmic, avand drept scop folosirea judicioasa a mijloacelor materiale in vederea efectuarii transporturilor de marfa si calatori in conditii de confort si siguranta.

Totalitatea masurilor ce se iau de catre o administratie de cale ferata in scopul folosirii si intretinerii mijloacelor de baza de care dispun (linii, material rulant, instalatii, etc.) pentru realizarea transporturilor, poarta denumirea de exploatare.

Scopul final al unei retele feroviare este deci exploatarea judicioasa a acesteia. Dar o exploatare la parametri ridicati care sa raspunda traficului in continua crestere presupune a se lua masuri tehnico-organizatorice corespunzatoare si de reconstructie a bazei tehnico-materiale.

Pe linia imbunatatirii bazei tehnico-materiale se are in vedere modernizarea parcului de material rulant, extinderea automatizarii, introducerea tehnicii noi in toate ramurile de activitate si modernizarea retelei feroviare.

Prin modernizarea retelei liniilor se urmareste ca acestea sa poata permite circulatia unui numar cat mai mare de trenuri, cu viteze, tonaje sporite si in deplina siguranta. Sunt vizate in acest context dublarile de linii, extinderea electrificarii, imbunatatirea suprastructurii (prin introducerea de sine grele pe traverse de beton, sudura caii si mecanizarea lucrarilor de constructii si intretinere) constructia unor linii noi si variante locale etc.

Asadar in fata factorilor care participa la buna desfasurare a activitatii cailor ferate stau sarcini deosebit de importante. Aducerea la indeplinire a acestora necesita si asigurarea cu personal foarte bine pregatit in toate domeniile si de toate gradele, intre care un rol important il au specialistii in proiectarea, constructia si intretinerea caii ferate.

CE ESTE CALEA FERATA?

Pentru neavizati sintagma cale ferata se confunda cu complexul organism care asigura transportul feroviar. Dictionarul explicativ al limbii romane (editia 1975) defineste calea ferata a fi mijlocul de transport terestru, destinat circulatiei vehiculelor prin rulare pe sine sau pe cabluri.

Referindu-ne la calea ferata conventionala, poate ar fi mai corect a o defini astfel, cale de comunicatie alcatuita dintr-un ansamblu de constructii si instalatii cu ajutorul carora se asigura circulatia materialului rulant in vederea efectuarii transporturilor de calatori si bunuri materiale.

Calea ferata reprezinta una dintre cele mai complexe si vaste lucrari ingineresti, avandu-se in vedere caracterul extrem de variat al constructiilor si instalatiilor ce o compun pe de o parte, volumul si raspandirea lor de pe alta parte.

O cale ferata se compune in principal din:

- calea propriu-zisa, liniile cu dezvoltarile corespunzatoare, necesare trecerii inainte, incrucisarii si prelucrarii trenurilor;

- lucrari de arta ca: poduri, podete, viaducte, tuneluri etc., necesare asigurarii continuitatii caii in depasirea obstacolelor naturale;

- constructii pentru deservirea calatorilor si asigurarii bunei desfasurari a traficului de marfuri (cladiri de calatori, peroane, magazii, etc.);

- instalatii de automatizare, centralizare si bloc si instalatii de telecomunicatii;

- constructii si instalatii necesare repararii, intretinerii, echiparii si alimentarii materialului rulant etc.

CLASIFICAREA LINIILOR DE CALE FERATA

Liniile ferate, in general, se pot imparti in mai multe categorii, functie de anumite criterii administrative, tehnice si de exploatare, astfel:

a) dupa ecartament[2] se deosebesc:

- linii cu ecartament normal, de 1435 mm;

- linii cu ecartament larg, mai mari de 1435 mm;

- linii cu ecartament ingust, sub 1435 mm.

Ecartamentul normal[3] de 1435 mm a fost adoptat de Conferinta Internationala a Cailor Ferate de la Berna din 1887 si insusit de o mare parte a administratiilor de cale ferata din lume (cca. 70% din reteaua mondiala), celelalte, din anumite motive, au adoptat alte ecartamente. In total reteaua mondiala numara peste 90 de tipuri de ecartament. Astfel, in India, Chile, Argentina ecartamentul este de 1676 mm, 1670 mm; in Spania, 1665 mm; in Portugalia, 1661 mm; in Australia de Nord, Brazilia, Irlanda, 1524; in URSS, Finlanda 1450 mm; Franta (linia Paris Orleans), Algeria, 1448 mm; S.U.A. 1435 mm; Europa (fara tarile enumerate la alte ecartamente), Mexic, China, Argentina, Canada, Cuba, Japonia 1067 mm, Japonia, Sumatra, Sudan, Africa de Sud, Noua Zeelanda, Tasmania, Angola 1000 mm; India, Malaiezia, Birmania, 914 mm.

In afara de linii cu aceste ecartamente, majoritatea administratiilor poseda retele si de alt ecartament, mai ales cu ecartament redus, dar numai pe acele linii pe care traficul de marfa si calatori este mic sau la liniile industriale, miniere, forestiere etc. Utilizarea de linii cu ecartamente diferite, in cadrul unei retele de cale ferata, desi prezinta unele avantaje de ordin constructiv, creeaza mari dificultati in exploatare, in special legate de transbordarile de marfuri.

La noi in tara exista (desi putine) si linii cu ecartament ingust de 1000, 760 si 600 mm.

b) Dupa numarul de linii dintre doua statii:

- linii simple, cu circulatie specializata in ambele sensuri;

- linii duble, cu circulatia pe fiecare sens;

- linii multiple, cu circulatie specializata pe sensuri de circulatie. (Constructiile de linii multiple se executa numai in situatii speciale, de exemplu pentru dirijarea traficului din unele complexe feroviare, ca urmare a cresterii traficului si lipsei de capacitate).

c) Dupa importanta economica pot fi:

- linii principale, acele linii care leaga capitala cu marile centre populate, mari centre industriale, etc. Pe aceste linii trenurile circula cu viteze maxime iar traficul este foarte mare.

- linii magistrale, sunt linii principale de o importanta deosebita (cu un puternic caracter de linie principala). Pe liniile magistrale traseele majoritatii trenurilor de marfa sau de calatori sunt directe de la un capat la altul. Reteaua CFR are urmatoarele linii magistrale: Bucuresti Timisoara, Bucuresti Arad, Bucuresti Oradea, Bucuresti Satu Mare, Bucuresti Dornesti, Bucuresti Iasi, Bucuresti Galati, Bucuresti Constanta (Fig. II‑1).

- linii secundare, care leaga diferitele zone ale tarii cu liniile principale, avand o intensitate de trafic relativ mica.

- liniile de interes local, sunt liniile construite pentru deservirea intereselor locale (linii la obiective economice, turistice, etc.).

Clasificarea liniilor in raport cu traficul si viteza de circulatie se stabileste prin ordinul emis de conducerea cailor ferate, pentru linii existente si prin tema de proiectare pentru linii care se proiecteaza.

d) Dupa relieful terenului se deosebesc:

- linii de munte, cu declivitati mai mari de 12% si raze mici de 200‑300 m;

- linii in zone deluroase, cu declivitati de 6-12% si raze de 300‑1000 m;

- linii de ses a caror declivitati au valori sub 6% iar raze de peste 1000 m.

e) Dupa reazemul de sub talpa sinei:

- linii cu traverse;

- linii cu dale;

- linii cu longrine.

f) Dupa felul traficului pot fi:

- linii pentru traficul de marfuri;

- linii pentru traficul de calatori;

- linii pentru trafic mixt.

Liniile retelei CFR sunt destinate traficului mixt.

g) Dupa felul tractiunii deosebim:

- linii pe care tractiunea trenurilor se realizeaza cu locomotive cu abur;

- linii deservite de locomotive diesel;

- linii electrificate, pe care tractiunea se realizeaza cu locomotive electrice.

h) Din punct de vedere a caracteristicilor constructive si normelor de proiectare s-au stabilit 4 categorii de linii si anume:

- linii de categoria I-a, permit circulatia trenurilor cu sarcina de 22 tf/osie. Normele aplicate in proiectarea acestor linii se numesc norme obisnuite. Liniile incadrate in aceasta categorie vor trebui sa asigure un trafic, in curs de 10 ani, de cel putin 3 milioane de tone nete pe an si sa prezinte o importanta deosebita pentru traficul de calatori;

- linii de categoria a II-a, sunt linii secundare care permit sarcini de 17 tf/osie si la a caror proiectare se adopta norme reduse;

- linii de categoria a III-a, sunt liniile industriale care permit sarcini de 15 tf/osie, la a caror proiectare se aplica norme minimale;

- linii de categoria a IV-a reprezinta liniile cu ecartament ingust cu sarcina pe osie de maximum 12,5 tf/osie.

ELEMENTE DE GEOGRAFIE A CAILOR FERATE ROMANE

Reteaua de linii a Cailor Ferate Romane are distributii circulare cu legaturi radiale. Astfel se disting 7 linii radiale si anume:

- linia radiala 1: Brasov, Campina, Ploiesti, Bucuresti, Giurgiu

- linia radiala 2: Podul Olt, Piatra Olt, Caracal, Corabia;

- linia radiala 3: Vintul de Jos, Sibot, Simeria, Subcetate, Petrosani, Tg. Jiu, Filiasi, Craiova, Calafat;

- linia radiala 4: Vintul de Jos, Sibot, Simeria, Ilia, Radna, Arad;

- linia radiala 5: Razboieni, Apahida, Cluj, Huedin, Oradea;

- linia radiala 6: Deda, Saratel, Magherus, Beclean pe Somes, Salva, Viseul de Jos;

- linia radiala 7: Ciceu, Comanesti, Tg. Ocna, Adjud, Marasesti, Tecuci, Barbosi, Galati

In ce priveste directiile circulare, se disting doua inele:

- inelul central, urmareste localitatile Brasov, Fagaras, Podul Olt, Sibiu, Vintul de Jos, Teius, Razboieni, Ludus, Tg. Mures, Deda, Ciceu, Sf. Gheorghe, Brasov;

- inelul exterior, leaga localitatile Bucuresti, Titu, Golesti, Pitesti, Costesti, Piatra Olt, Filiasi, Drobeta-Turnu Severin, Orsova, Caransebes, Lugoj, Timisoara, Arad, Oradea, Satu-Mare, Baia-Mare, Jibou, Beclean pe Somes, Salva, Ilva Mica, Vatra Dornei, Suceava, Veresti, Dolhasca, Pascani, Roman, Bacau, Adjud, Marasesti, Fresani, Buzau, Ploiesti, Bucuresti.

Inelul mare este dublat pe sectorul Veresti Bucuresti Craiova prin linia Veresti, Dorohoi, Iasi, Buhaiesti, Crasna, Zorleni, Barlad, Tecuci, Faurei, Urziceni, Bucuresti, Videle, Rosiori, Caracal, Craiova.

In aceste linii reprezentand linii principale, se racordeaza alte linii secundare, care leaga o serie de alte localitati, sau care realizeaza variante ale acelorasi linii.

GENERALITATI DESPRE MATERIALUL RULANT

Vehiculele care circula pe caile ferate poarta denumirea de material rulant si pot fi: vagoane, locomotive, automotoare, drezine, utilaje, etc.

Materialul rulant trebuie sa fie proiectat si construit dupa tipurile si caracteristicile tehnice aprobate de conducerea cailor ferate, astfel incat sa asigure calitatea e mers in deplina siguranta a trenurilor la vitezele maxime stabilite.

Caracteristicile de baza ale materialului rulant

In miscarea generala in lungul liniei, materialul rulant trebuie sa fie ghidat incat sa nu paraseasca sina pe care ruleaza, de aceea, spre deosebire de alte vehicule, materialul rulant prezinta urmatoarele caracteristici:

a) suprafata de rulare a rotii, numita bandaj, are un profil special pentru mentinerea si ghidarea rotilor pe sine in timpul circulatiei (Fig. II‑2);

b) rotile sunt fixate pe osii, si, desi acest lucru implica o serie de inconveniente, este singurul mod prin care se poate asigura circulatia cu sarcini si viteze mari in deplina siguranta.

c) suprafata de rulare a rotilor are un profil tronconic (vezi Fig. II‑2) cu inclinarea generatoarei de 1:20, asigurandu-se astfel o rulare acceptabila in curbe si atenuarea miscarii de serpuire in aliniament;

d) osiile materialului rulant sunt astfel montate incat sa fie mereu paralele;

e) rotile vehiculului sunt amplasate in general sub cutia acestuia, acesta constituind un inconvenient, deoarece diametrul rotilor se mentine relativ mic. Un diametru mic al rotilor ridica probleme atat in exploatarea materialului rulant cat si a liniei. Dar cutia vagonului sau locomotivei putand depasi in latime rotile, creste gabaritul acestora, prin aceasta sporindu-se capacitatea de transport, in cazul vagoanelor, sau spatiul de montaj al mecanismului motor, in cazul locomotivelor cu abur.

Componente constructive comune ale materialului rulant

Indiferent de tipul materialelor rulante, acestea au cateva componente constructive identice sau asemanatoare, si anume:

a) Aparatul de rulare, care este ansamblul de piese care iau parte direct la rularea vehiculului pe cale, format din: osie, roti si cutiile de unsoare. Dupa cum s-a mai aratat, osia cu rotile formeaza un element monolit, care poarta denumirea de osie montata. Linia de pe bandajul rotii, reprezentand locul geometric al punctelor de contact dintre bandaj si sina in timpul rostogolirii, se numeste cerc de rulare. Diametrul cercului de rulare este variabil, in functie de pozitia punctului de contact pe portiunea A-B a sectiunii prin bandaj (Fig. II‑ )

Osiile montate se pot fixa izolat pe sasiul vehiculului, sau se fixeaza cate doua sau trei pe un cadru, formand un boghiu (Fig. II‑ ).

Rotile folosite la osiile montate pot fi cu bandaj aplicat (Fig. II‑ ) sau confectionate dintr-o bucata. La CFR se aplica primul tip de roti.

Sarcinile de la sasiu se transmit la rotile montate, respectiv la fusurile acestora, prin intermediul cutiilor de unsoare. Acestea din urma pot fi cuzineti de alunecare sau cu rulmenti (Fig. II‑ ).

	Fig. II Roata cu bandaj aplicat

b) Aparatele de tractiune si legare indeplinesc urmatoarele functiuni:

- sa lege vagoanele intre ele, si cu locomotiva de remorcare;

- sa transmita fortele de tractiune de la un vagon la altul, si de la locomotive la vagoane.

Aparatele de legare se numesc cuple si pot fi de doua tipuri:

- cuple cu surub (Fig. II‑6), folosite in prezent pe reteaua CFR.

- cupla automata, care urmeaza sa fie introdusa si la noi, prezentand avantaje incontestabile fata de cupla cu surub.

Aparatele de tractiune si legare folosite actualmente la CFR au capacitatea de 30 tf (datorita tonajelor mari practicate astazi pe reteaua CFR, cuplele sunt solicitate aproape de capacitatea lor admisibila).

c) Aparatele de ciocnire au rolul:

- sa tina materialul rulant la o anumita distanta si intr-o anumita pozitie in tren;

- sa atenueze eforturile de ciocnire;

d) Suspensia. Legatura dintre sasiu si osii se face printr-un ansamblu elastic, numit suspensie, care are rolul de a asigura vehiculului un mers linistit. In general, suspensia se compune din arcuri cu foi, arcuri elicoidale sau combinat.

e) Instalatia de frana

In Fig. II‑4 se prezinta suspensia la boghiuri, iar in Fig. II‑ suspensia in cazul osiilor montate, fixate izolat de sasiu.

Materialul rulant este prevazut cu instalatii de frana, cu ajutorul carora se poate modera viteza sau se poate opri trenul. Principiul de functionare al instalatiei de frana se bazeaza pe transformarea fortei vii (energia cinetica) a vehiculelor in miscare, in lucru mecanic de frecare. Mijlocul cel mai raspandit pentru realizarea franarii este apasarea unei piese numite sabot de frana pe suprafata de rulare a bandajelor osiilor montate (Fig. II‑ ).

Cu cat sabotii de frana sunt apasati mai puternic pe bandaje, cu atat vehiculul se va opri mai repede.

Dupa modul in care se produce forta de apasare a sabotilor pe roti, se deosebesc doua tipuri de frane, si anume:

- frane de mana;

- frane automate cu aer (generalizate la CFR).

In ambele cazuri, instalatia de frana este prevazuta cu un ansamblu de bare si leviere denumit timonerie de frana, prin care se multiplica si se transmite la saboti forta de franare. O instalatie de frana va trebui sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- sa asigure franarea trenului pe un drum stabilit;

- sa realizeze o franare continua, fara socuri;

- forta de apasare a sabotului pe frana sa fie reglabila;

- sa repartizeze forta de apasare uniform la toti sabotii.

Locomotivele electrice si diesel, in afara de frana cu aer, vor fi prevazute de la caz la caz cu frana dinamica (electronica reostatica, electrica recuperativa si hidraulica).

Vagoanele de cale ferata

Vagonul este un vehicul de cale ferata de constructie speciala, servind pentru transportul de marfuri sau de calatori. Totalitatea vagoanelor folosite de caile ferate formeaza parcul de vagoane. Dupa scopul in care sunt construite vagoanele, acestea se clasifica in:

a) vagoane pentru transportul calatorilor;

b) vagoane pentru transportul marfurilor;

c) vagoane pentru nevoile administratiei C.F.

a) Parcul vagoanelor de calatori[4] se compune din:

- vagoane clasa (I-a si a II-a);

- vagoane restaurant;

- vagoane de dormit;

- vagoane pentru posta;

- vagoane pentru bagaje;

- vagoane cu intrebuintari speciale.

Un vagon de calatori (ca si cele de marfa) are doua parti distincte (Fig. II‑ ):

Fig. II Vagon de calatori.

- cutia vagonului compartimentat si amenajat;

- sasiul, care suporta intreaga greutate a cutiei, transmitand-o caii prin intermediul osiilor montate.

b) Parcul vagoanelor de marfa se compune din urmatoarele tipuri de vagoane:

- vagoane acoperite;

- vagoane descoperite;

- vagoane platforma;

- vagoane cisterna;

- vagoane cu intrebuintari speciale (vagoane frigorifice, izoterme, pentru vietati, etc.).

Fig. II‑ Vagoane de marfa acoperite.

Fig. II‑ Vagoane de marfa descoperite.

Fig. II‑ Vagoane cisterna.

Caracteristici mai importante ale vagoanelor:

- ampatamentul total (a_t) este distanta intre osiile extreme la vagoanele cu doua osii, sau distanta dintre pivotii boghiurilor la vagoanele cu boghiuri;

- ampatamentul rigid (a_r) este distanta intre osiile extreme ale vagoanelor, indiferent de tipul acestora;

- greutatea pe osie este greutatea ce se transmite unei osii, din tara si incarcatura vagonului, exprimata in (tf);

- greutatea pe metru liniar, care rezulta din impartirea greutatii totale la lungimea vagonului, masurata intre fetele tampoanelor, exprimata in (tf/m );

- capacitatea de incarcare, reprezentata de greutatea marfii exprimata in (tf/m) care poate fi incarcata in vagoane;

- alte caracteristici, lungimea totala masurata intre fetele tampoanelor, lungimea cutiei, inaltimea peretilor, latimea, etc.;

Locomotivele

Locomotivele sunt masini actionate de motoare de diverse tipuri, destinate remorcarii trenurilor si manevrarii vagoanelor.

Fig. II‑ Locomotiva cu abur seria 150.000

Din punct de vedere al sursei de energie, locomotivele pot fi: cu abur, diesel, electrice, cu turbina sau cu gaze.

a) Tractiunea cu abur[5] este cel mai vechi sistem de tractiune, la care agentul purtator de energie este aburul. Locomotiva cu abur, desi are o constructie simpla, este puternica si ieftina, din punct de vedere constructiv prezentand insa o serie de dezavantaje, dintre care amintim doar randamentul extrem de scazut (cca. 6%), ceea ce a facut sa se renunte la acest sistem in tractiunea trenurilor.

b) Tractiunea diesel se realizeaza cu locomotive la care energia este produsa de unul sau mai multe motoare diesel. In functie de modul in care este transmis cuplul motor la rotile motoare, locomotivele diesel sunt de trei feluri:

- locomotive diesel electrice (Fig. II‑16); locomotive diesel hidraulice;

- locomotive diesel mecanice.

Fig. II a) Locomotiva electrica 060-EA; b) locomotiva diesel electrica seria 060-DA

Introducerea tractiunii diesel pe reteaua CFR prezinta o serie de avantaje fata de tractiunea cu abur, si anume:

- asigura un consum mai mic de combustibil, ca atare si o autonomie de mers superioara;

- randament mai mare (cca. 32%);

- rapiditate la intrarea in serviciu;

- din cauza boghiurilor cu doua sau trei osii motoare, asigura o mai buna stabilitate in circulatie, chiar si la viteze mari;

- avand mase suspendate de marime mai mica, solicita mai putin calea;

- dispunand de posturi de conducere la ambele capete, asigura circulatia in ambele sensuri, astfel nu mai fiind nevoie sa fie intoarse;

- se conduc mai usor, au conditii de confort ridicate la locul de munca al mecanicului, asigurand in acelasi timp o vizibilitate superioara locomotivei cu abur;

- cheltuieli de exploatare mai reduse;

- productivitate de 2-2,5 ori mai mare;

- pretul de cost al unei tone nete transportate este cu peste 20% mai redus;

- posibilitatea construirii de unitati cu diferite puteri;

Dezavantaje:

- cheltuieli de investitii prea mari;

- folosirea unui sortiment de combustibil (motorina) mai scump decat carbunele;

- necesitatea unui sistem de transmisie, ceea ce complica constructia.

In ansamblu, tractiunea diesel este mai rentabila decat cea cu abur, in special pe liniile cu trafic intens si profil usor. Din punct de vedere al prestatiilor, locomotivele diesel se folosesc in general astfel:

- pentru trenuri de calatori, locomotivele diesel electrice si diesel hidraulice;

- pentru trenuri de marfa, locomotivele diesel electrice;

- pentru activitatea de manevra, locomotivele diesel hidraulice.

c) Tractiunea electrica se realizeaza cu locomotive electrice, la care energia motoare este produsa de unul sau mai multe motoare electrice, alimentate de o sursa ce se afla in afara vehiculului.

Fig. II‑ Schema unei instalatii de tractiune electrica feroviara. 1. Centrala electrica. 2. Linie generala de transport de energie electrica. 3. Substatie de tractiune. 4. Linie de contact. 5. Locomotiva electrica. 6. Calea de rulare.

O linie ferata pe care circula locomotive electrice trebuie prevazuta cu o serie de instalatii necesare alimentarii cu energie electrica a acestora. Instalatia pentru tractiunea electrica cuprinde:

- sursele de energie (reteaua nationala de energie electrica);

- linii pentru transportul energiei electrice la substatiile de tractiune;

- substatiile de tractiune, necesare pentru transformarea curentului electric din retea la tensiunea corespunzatoare la alimentarea motoarelor locomotivelor;

- linia de contact;

- calea.

Tendinta generala, la aceasta ora, este de a generaliza tractiunea electrica care asigura o seria de avantaje fata de tractiunea cu abur si chiar fata de cea diesel si anume:

- in cazul unui trafic mare pe liniile cu profil greu pretul de cost al transporturilor este mai mic cu 15-20% fata de tractiunea diesel;

- realizarea de locomotive de mare putere, ceea ce le confera o mare suplete;

- consumul de energie depinde direct de tonajul remorcat si de rezistentele intampinate in mers;

- promptitudine mare la punerea in serviciu, neavand nevoie de pregatiri prealabile in acest scop;

- alimentarea cu energie este continua nefiind necesare opriri pe parcurs pentru aceasta operatie;

- siguranta in functionare;

- realizeaza parcursuri mari, datorita utilizarii continue 24 ore din 24;

- reducerea personalului de conducere de la un singur agent care uneori poate conduce singur mai multe unitati cuplate;

- realizarea unui cuplu motor uniform si o buna stabilitate la mers datorita lipsei maselor neechilibrate;

- putere de regim mare la viteze mari peste 50 km/h;

- reversibilitate in functionare, ceea ce permite o schimbare rapida a sensului de mers fara a fi necesar sa fie intoarsa;

- posibilitati de suplimentare de franare datorita asa numitei frane electrice;

- posibilitatea recuperarii energiei la mersul in pante (motoarele pot functiona ca generatoare);

- lipsa totala de fum si pericolului de a produce incendii;

- confort ridicat pentru personalul de conducere si calatori;

- raza de actiune practic nelimitata;

- capacitate de transport cu 25-40% mai mare decat a locomotivelor cu abur sau diesel, la putere egala.

Dezavantajele tractiunii electrice sunt:

- dependenta de instalatia de alimentare cu energie electrica;

- instalatiile de alimentare sunt foarte costisitoare necesitand in acelasi timp cheltuieli mari de intretinere;

- costul ridicat a locomotivelor electrice;

- masurile suplimentare de protectie la lucrarile de intretinere a liniei.

La C. F. R., alimentarea cu energie electrica se face cu curent alternativ cu tensiunea de 25 kW la linia de contact si frecventa industriala de 50 Hz[6].

GABARITE DE CALE FERATA

Circuland pe linie materialul rulant (asa cum s-a vazut) este ghidat, neparasind sinele. Considerente de ordin constructiv si exploatare a caii impun ca dimensiunile materialului rulant sa nu depaseasca anumite valori in sectiune transversala.

S-au determinat astfel contururi transversale in care sa se inscrie aceste dimensiuni, denumite gabarite, care trebuiesc respectate intocmai atat in proiectarea materialului rulant, a caii, a instalatiilor, a lucrarilor de arta precum si la incarcarea vagoanelor.

Prin respectarea gabaritelor se asigura, spatiul liber necesar de trecere in conditii se siguranta, atat pentru materialul rulant cat si pentru constructiile si instalatiile caii.

Dupa destinatie gabaritele se impart in:

- gabarite de material rulant;

- gabarite de libera trecere;

Gabarit de material rulant. Forme si dimensiuni

Gabaritul de material rulant, este conturul geometric transversal, in plan vertical, perpendicular pe axa caii, in interiorul caruia materialul rulant, la stationare, in pozitie mediana, in aliniament si palier, trebuie sa se inscrie cu toate punctele sale, atat in cazul materialul rulant nou si neincarcat avand tolerantele de fabricatie si uzurile maxime admisibile ale bandajelor, fusurilor si cuzinetilor, cat si in cazul materialului rulant folosit in exploatare si incarcat.

Gabaritele de material rulant sunt:

a) gabarit de vagon:

- gabarit CFR de vagon;

- gabarit redus de vagon;

- gabarit sporit de vagon.

b) gabarit CFR de locomotiva:

Gabaritul de vagon, este gabaritul de material rulant in care trebuie sa se inscrie vagoanele si incarcatura acestora (Fig. II‑ ).

Fig. II Gabarit C. F. R. de vagon

Gabaritul de locomotiva, este gabaritul de material rulant, in care trebuie sa se inscrie locomotivele, automotoarele, macaralele, plugurile, drezinele, masinile grele de cale etc. (Fig. II‑ ).

Fig. II Gabarit C. F. R. de locomotiva

Gabarit de libera trecere. Forme si dimensiuni.

Gabaritul de libera trecere este conturul geometric transversal limita in plan vertical perpendicular pe axa caii, in interiorul caruia afara de materialul rulant nu trebuie sa intre nici o parte a constructiilor (poduri, tuneluri, pasaje superioare, pasarele etc.) sau instalatiilor fixe CF. (semnale, coloane) si nici materiale sau obiecte depozitate de-a lungul linie curente sau in statii.

Exceptie fac numai acele instalatii care sunt destinate sa actioneze direct asupra materialului rulant ca: franele de cale, instalatiile linei de contact, bratele coloanelor hidraulice in functiune, elevatoarele carbuni in functiune etc., cu conditia ca aceste instalatii sa fie astfel amplasate incat sa nu vina in contact direct cu acele elemente ale materialului rulant asupra carora ele trebuie sa actioneze in timpul in care se realizeaza functiile lor specifice.

In curbe conturul geometric transversal limita este continut intr-un plan care trece prin conturul curbei si este perpendicular pe planul tangent la ciupercile sinei; intersectia axei conturului, cu planul tangent este la jumatatea ecartamentului supralargit.

Gabaritul de libera trecere are dimensiuni mai mari decat gabaritul de material rulant, spatiul ramas liber intre cele doua contururi permitand devieri in exploatare provocate de: jocul si uzura vehiculelor, efectul suprainaltarii si fortei centrifuge necompensate, oscilatiile datorate suspensiei elastice, abaterile de la dimensiunile normale ale caii admise de normele de intretinere CF. etc.

Gabaritul de libera trecere asigura circulatia trenurilor fara limitarea vitezei sau alte ingradiri si in deplina siguranta.

In contextul gabaritului de libera trecere distingem:

- gabarit pentru constructii si instalatii noi (Fig. II‑20, Fig. II‑21)

- gabarit pentru constructii si instalatii vechi (pentru cele executate inainte de 1.07.1959, Fig. II‑22);

- gabarit pentru constructii si instalatii existente, executate pana la intrarea in vigoare a STAS 4392/75.

Gabaritele prezentate in Fig. II‑ si Fig. II‑ se refera la portiunile de linie in aliniament sau in curbe cu raza de peste 4000 m. In curbe cu raza sub 4000 m dimensiunile gabaritelor vor fi sporite pe toata inaltimea acestora deoparte si de alta a axei linei ferate.

Sporirea dimensiunilor gabaritelor se datoreaza particularitatilor realizarii caii in curbe si geometriei gabaritului.

La calculul sporurilor S_i si S_e (Fig. II‑23), se ia in considerare un vagon de calcul de 24 m lungime si 17 m lungime intre pivotii boghiului, cu latimea de 3150 mm (vagon tip CFR) sau 3400 mm (pentru vagon tip l-VM), pentru situatia cand acesta se gaseste in curba circulara (Fig. II‑ ) se observa ca o parte din proiectia in plan a vagonului (partea hasurata) iese din gabarit. Punctele cu deplasare maxima fata de gabarit sunt A, B si C.

Fig. II Gabarit pentru lucrari de arta noi.

________ limita contur a gabaritului pentru lucrari de arta;

------------ limita pentru infrastructura podurilor care traverseaza calea ferata si soclurile masive avand latimea sub 6 m, precum si pentru parapetele podurilor in linie curenta;

___.___._ limita pentru infrastructuri de poduri, ziduri paralele cu calea, parapetele podurilor din statii;

_ a _ b _ c  limita pentru suprastructura podurilor metalice cu calea jos in statii;

 limita a gabaritului pentru electrificare;

Fig. II Gabarit pentru elemente ale instalatiilor C. F. noi.

_________ limita contur a gabaritului pentru elemente ale instalatiilor C. F. R.

a b c          limita pentru peroane in halte, in linie curenta

d e     limita pentru stalpii peroanelor si stalpi exteriori ai retelei de contact in zona peroanelor;

f g h i        limita pentru peroane, rampe, cheiuri;

jklphr        limita pentru aparate de manevra la macazuri, semnale, pitice si pentru elemente de la baza semnalelor, in aliniament;

limita de sectiune a masinii de ciuruit balast;

limita a gabaritului pentru electrificare.

Fig. II Gabarit pentru constructii si instalatii vechi.

_________ limita contur pentru lucrarile de arta vechi

limita laterala pentru obiectele, instalatiile si constructiile vechi din statii, precum si pentru semnalele amplasate intre doua linii paralele, in linie curenta, aceasta limita este valabila si pentru constructiile si instalatiile provizorii

limita laterala pentru obiectele, instalatiile si constructiile vechi, exclusive lucrarile de arta in linie curenta;

limita a gabaritului pentru electrificare

Fig. II Sporurile gabaritului in curba.

Fig. II .Determinarea sporurilor de gabarit in curba pentru vagonul de calcul.

Cu suficienta aproximatie, sporurile in punctele A, B si C se pot calcula astfel:

- in punctul A

- in punctul A

Se observa ca:, dar deci . In acest caz se poate considera:

sau exprimat in milimetri:

Sporurile se numesc sporul semilatimii gabaritului deoarece in curba, de cele mai multe ori, firul exterior al caii este inaltat, vehiculul, respectiv gabaritul acestuia se inclina cu o valoare direct proportionala cu inaltimea caii (Fig. II‑ ). Ca atare sporul semilatimii gabaritului, pentru un punct oarecare de pe conturul acestuia, se calculeaza cu relatia:

In care:

R-raza curbei in m;

H- inaltimea deasupra nivelului superior al sinei, pana in punctul pentru care se calculeaza sporul, in mm;

h-suprainaltarea sinei exterioare, in mm;

S-distanta dintre axele sinelor (se poate considera 1500 mm).

Pentru determinarea distantei in interiorul curbei, de la axa liniei la fata verticala a cheiului sau a rampei, la latimea gabaritului, pe langa sporul si se adauga si supralargirea in curba (Fig. II‑ ).

In zonele de trecere din aliniament in curbe (de racordare sau arc de cerc) sporul semilatimii gabaritului nu se mai mentine constant, calculul lor necesita utilizarea unor procedee analitice sau grafice, ca luare in considerare a diferitelor pozitii intermediare ale vehiculului de calcul din momentul trecerii din aliniament in curba sau invers. Aceasta problema se pune de exemplu la determinarea pozitiei punctului unde se amplaseaza marca de siguranta fata de punctul geometric al aparatul de cale.

Fig. II Majorarile distantei din axul liniei la cheu, linia si cheul este in curba

Conditii de asigurare a gabaritelor de libera trecere, in cazul a doua sau mai multe linii C.F.

Din analiza gabaritelor de material rulant, respectiv a gabaritelor de libera trecere se observa ca intre ele exista o diferenta, gabaritul de libera trecere, avand dimensiuni mai mari.

Aceasta diferenta, asa cum s-a mai aratat, este necesara pentru devierile materialului rulant in miscare, pentru deplasarile caii in exploatare si pentru realizarea unui spatiu de siguranta care sa permita circulatia vehiculelor fara ingradiri si in deplina siguranta.

Pentru devierile in exploatare a materialului rulant si a caii se asigura semilatimii gabaritului de material rulant 350/2 mm. spatiul de siguranta care se adauga semilatimii gabaritului de material rulant difera de la caz la caz si depinde de:

- felul constructiilor din vecinatatea liniei (vezi Fig. II‑20, Fig. II‑21);

- gradul de apropiere a persoanelor de vehiculele in miscare (care depinde de viteza de circulatie a acestora).

Acesta al doilea caz se determina distanta dintre linii in statii. Avand in vedere ca in statiile de cale ferata intre linii trebuiesc sa se amplaseze diferite constructii si instalatii si sa stationeze personalul de exploatare, spatiul de siguranta trebuie sa tina cont de aceasta.[8]

Din cele aratate mai sus rezulta ca distanta intre axele liniilor depinde de afectarea acestora si de utilizarea spatiilor dintre ele. In Tabela II‑ , Tabela II‑ si Tabela II‑ sunt date distantele dintre linii pentru diverse situatii iar in Tabela II‑ sporurile cu care se majoreaza distanta dintre linii in curbe cu raza mai mica sau egala cu 4000 m.

Tabela II Distante intre axele liniilor curente in metri

Distantele dintre axele liniilor destinate transportarii marfurilor este de 3,60 m. Pentru linii in depouri, ateliere, remize, incinta uzinelor si porturilor distanta va fi de cel putin 4,5 m.

In statiile pe liniile electrificate unde se justifica construirea de peroane late, accesul la acestea se va face prin tuneluri de acces. In aceste cazuri distanta intre axele liniilor va fi de 10,00 m, reprezentand peroane cu latimea de circa 7 m care vor permite amplasarea intrarilor in tuneluri precum si circulatia carucioarelor intre parapetii iesirii din tunel si marginea peronului.

Tabela II Distanta dintre axele liniilor in statii si triaje in metri

Tabela II Distantele dintre axele liniilor al care se prevad peroane in metri

Tabela II Sporul de distanta intre linii in milimetri

In zona aparatelor de cale, trasarea curbelor se poate face fara adaugarea sporurilor din Tabela II‑ . cu conditia ca marcilor de siguranta sa fie amplasate in punctele (o) aflate la distante (d) de axele liniilor conform Tabela II‑ .

Tabela II

Conditii de amplasare a materialelor in afara gabaritelor de libera trecere

Marfurile si materialele descarcate sau depozitate langa linie se aseaza si se asigura in asa fel incat sa fie respectat gabaritul de libera trecere si sa nu impiedice activitatea personalului, vizibilitatea semnalelor si indicatorilor, buna functionare a aparatelor de cale si a semnalelor.

Depozitele de pamant, pietris, piatra sparta, nisip etc. trebuie amplasate in afara gabaritelor de libera trecere, in urmatoarele conditii:

Fig. II‑ Depozitarea materialelor friabile langa linie

- distanta intre piciorul taluzului natural al depozitului si sina cea mai apropiata trebuie sa fie de cel putin 0,80 m (de partea exterioara a sinei). Aceasta distanta in curbe se majoreaza cu sporurile S_e respectiv S_i+S_i;

- cota piciorului taluzului sa fie cel mult la nivelul superior al traverselor;

- panta taluzului dinspre linie nu trebuie sa depaseasca 2/3

Materialele depozitate in stiva se amplaseaza la o distanta de cel putin 1,75 m fata de sina cea mai apropiata. Aceasta distanta se majoreaza cu inaltimea stivei, daca materialele se pot rasturna inspre linie iar in curbe se adauga si sporurile corespunzatoare, dupa cum depozitul se afla in interiorul sau exteriorul curbei.

Fig. II‑ Amplasarea langa linie a depozitelor in stive.

Verificarea gabaritelor

Verificarea gabaritelor se realizeaza cu instalatii fixe sau mobile.

Instalatiile fixe servesc pentru verificarea gabaritului de incarcare a vagoanelor. O astfel de instalatie este formata dintr-un cadru metalic sau de lemn de care sunt suspendate o serie de vergele sau placi metalice care contureaza prin pozitia si limita extremitatilor lor, gabaritul de incarcare.

Sunt montate de regula pe liniile de incarcare descarcare a statiilor (Fig. II‑ ).

Fig. II Instalatie de verificare a gabaritelor de incarcare

Instalatiile mobile, denumite si sablon de control, sunt formate din rame metalice montate pe vagoane platforma care au partile laterale rabatabile. Partea fixa, rama, contureaza gabaritul de incarcare iar extremitatile partilor rabatabile determina gabaritul de libera trecere. Se folosesc la verificarile periodice a gabaritului de libera trecere in tuneluri si la poduri.

DEFINIREA UNOR NOTIUNI PRIVIND ALCATUIREA SI PROIECTAREA CAII FERATE

Generalitati

Calea ferata este ansamblul constructiilor si instalatiilor cu ajutorul carora se asigura circulatia materialului rulant.

Calea propriu-zisa este formata, in principal, din doua parti: infrastructura si suprastructura.

Infrastructura caii ferate reprezinta partea din constructia unei cai ferate alcatuita din terasamente cu lucrarile de consolidare si protectie aferente, poduri, podete, tuneluri etc. Asadar lucrari ca, ziduri de sprijin, drenaje, aparari de maluri, santuri etc., fac parte din infrastructura caii.

Suprastructura caii ferate reprezinta partea din constructia unei cai ferate alcatuita de regula din sine, aparate de cale, traverse, material marunt de cale si prisma balast. In unele cazuri prisma de balast poate sa lipseasca, cum ar fi in cazul caii pe tabliere metalice, pe unele poduri de beton, pe bascula pod etc. Delimitarea dintre infrastructura si suprastructura pentru unele din situatiile cele mai des intalnite este data in Fig. II‑ , Fig. II‑ , Fig. II‑ , Fig. II‑ .

Fig. II Calea pe terasament.

Fig. II Calea in tunel.

Fig. II Calea pe poduri metalice.

Fig. II Calea pe poduri de beton.

In cazul cand infrastructura o reprezinta terasamentele, suprafata superioara amenajata a acestora, pe care se monteaza suprastructura, se numeste platforma caii (Fig. II‑29). Linie teoretica continua, reprezentand locul geometric al punctelor de pe platforma egal departate de cele doua margini a acestuia se numeste axa platformei caii.

Calea ferata este formata dintr-o succesiune de aliniamente si curbe care se dezvolta in spatiu. Pentru stabilirea pozitiei caii in spatiu trebuie sa fie reprezentata in plan, profil in lung si profile transversale. In plan si profil in lung calea se defineste prin axa ei.

Axa caii ferate este linia continuta in planul tangent la nivelul superior al sinelor, in aliniament si curba, situata la jumatatea ecartamentului, considerand sinele fara supralargire si suprainaltare.

Daca pe portiunile de cale simpla si in aliniament axa caii se confunda cu axa platformei caii, in curba datorita particularitatilor de executie a suprastructurii, intre cele doua axe apare un decalaj (Fig. III‑2, b). La calea dubla (in cazul cand terasamentele sunt comune ambelor fire) se distinge un singur ax al platformei si doua axe ale caii ferate (Fig. III‑2, c, d).

Cotele in profilul in lung si in profilele transversale a caii se pot referi la platforma caii, nivelul superior al traversei sau nivelul superior al sinei (Fig. II‑ ).

Fig. II Cotele relative a caii ferate

Nivelul platformei (NP) reprezinta cota, in profilul transversal, a axei platformei.

Nivelul superior al traversei (NST) este cota, in profil transversal, a traversei in dreptul unuia din firele de sina in aliniament, sau a celui interior in curba.

Nivelul superior al sinei (NSS) este cota, in profil transversal, a fetei superioare a ciupercii sinei pe unul din fire, in aliniament si pe firul interior in curba.

Profilul transversal prin cale

Profilul transversal prin cale este imaginea sectiunii caii cu un plan vertical normal pe axa acesteia (in curbe planul vertical este normal pe tangenta la curba in acest punct) .Un profil transversal cuprinde atat suprastructura cat si infrastructura (Fig. II‑ , Fig. II‑ , Fig. II‑ , Fig. II‑ ) .

Profilurile transversale cuprind toate amenajarile legate de cale in limita zonei de expropriere.

Din punct de vedere a proiectarii profilurile transversale pot fi:

- Profil transversal tip, este sectiunea normala pe axa caii, aplicabila prin adaptare la teren. Astfel pot fi profiluri transversale tip pentru infrastructuri din terasamente, poduri, tuneluri etc.

- Profil transversal caracteristic, este profilul la care intervin modificari fata de profilul tip.

In raport cu pozitia platformei fata de terenul natural se disting:

- Profiluri transversale de rambleu.

- Profiluri transversale de debleu.

- Profiluri transversale mixte.

Rambleu este umplutura de forma regulata executata din pamant sau alte materiale, servind la realizarea platformei caii.

Debleul este sapatura deschisa executata in teren natural pentru realizarea platformei caii.

Profilurile transversale sunt astfel concepute incat sa realizeze o cale reglementara si stabila, asigurand in acelasi timp o functionare de lunga durata in exploatare. O deosebita atentie se da colectarii, drenarii si evacuarii apelor din zona platformei caii.

Planul de situatie

Planul de situatie este planul cu curbe de nivel pe care este reprezentata axa caii.

Deoarece, asa cum s-a aratat, axa caii se dezvolta in spatiu pe plan de situatie se va materializa proiectia acesteia pe un plan orizontal. Asadar proiectia a axei linie pe un plan orizontal reprezentata in planul de situatie se numeste traseul caii. Intocmai ca si in axa caii, traseul este alcatuit dintr-o succesiune de portiuni drepte si curbe (Fig. II‑ ).

Fig. II Portiune din traseul unei cai ferate in planul de situatie.

Portiunea de traseu in linie dreapta se numeste aliniament. Portiunile traseului in curba, sau curbele, folosite la calea ferata pot fi:

a)dupa curba:

- curbe circulare (avand curbura constanta);

- curbe de racordare (avand curbura variabila dupa o lege data);

b) dupa forma in plan:

- curbe simple (curbe cu o singura raza, cu sau fara curbe de racordare);

- curbe compuse, formate din mai multe curbe simple de acelasi sens sau sens contrar.

Aliniamentele prezinta avantaje evidente (pentru circulatia trenurilor) fata de curbe. De aceea in proiectare, de cate ori este posibil, se cauta a se obtine aliniamente cat mai lungi.

Nu totdeauna insa exista posibilitatea de a realiza aliniamente lungi. O serie de factori impun frangerea aliniamentelor cum ar fi: obstacolele naturale sau artificiale, configuratia topografica a terenului la care se inscrie traseul, cerintele de a trece prin anumite puncte obligate, ocolirea unor zone interzise, necesitati de dezvoltare artificiala a traseului in scopul micsorarii declivitatilor, deservirea unor centre populate sau industriale etc.

In practica mondiala a constructiei de cai ferate exista exemple de realizare a unor aliniamente foarte lungi, care au fost inlesnite de conditii de teren usoare (ses) si de lipsa unor conditii speciale impuse traseului.

Astfel in Australia s-a realizat un aliniament de 450 km, in Argentina de 300 km, in Canada de 145 km iar la noi in tara cel mai lung aliniament s-a realizat pe linia Bucuresti Constanta intre statiile Sighireanu Fetesti, de cca. 70 km.

Lungimea minima a aliniamentelor este limitata in general de posibilitatea introducerii curbelor de racordare la curbele arc de cerc si realizarii aliniamentului de redresare. Unghiul exterior (Fig. II‑ ) intre doua aliniamente se numeste unghi de abatere.

Fig. II Amenajarea unei curbe si punctele principale.

Racordarea aliniamentelor se realizeaza in majoritatea cazurilor, asa cum s-a aratat mai sus, prin curbe arc de cerc, intre acestea si aliniamentele adiacente introducandu-se curbe de racordare, denumite si curbe de tranzitie sau curbe progresive (Fig. II‑35).

Asupra curbelor de racordare se va reveni pe larg intr-unul din capitolele urmatoare. In ce priveste curbele arc de cerc acestea sunt determinate de unghiul de abatere α si raza R. Unghiul de abatere este un element care se masoara pe plan sau teren dupa stabilirea aliniamentelor, raza curbei circulare se alege in functie de anumite considerente. Realizarea vitezelor de circulatie prescrise pe o linie de cale ferata si asigurarea inscrierii materialului rulant in curba impun ca la proiectarea unui traseu sa se adopte raze cat mai mari, fara a depasi insa anumite limite impuse de considerente de exploatare. Ori acesta nu este totdeauna posibil, configuratia terenului necesitand adeseori introducerea unor curbe cu raza mica.

Razele minime admise reprezinta limita inferioara a marimii razelor arc de cerc impusa de: viteza maxima de circulatie pe linia care se proiecteaza, de uzura sinelor in curba, de micsorarea coeficientului de aderenta intre rotile locomotivelor si sine, de deranjarea caii si materialului rulant in exploatare, de sporirea rezistentelor n tractiunea trenurilor etc. Desi folosirea unor curbe cu raza mica prezinta avantajul unei inscrieri usoare a traseului la tren, reducandu-se cheltuielile de investitii, factorii enumerati mai sus sunt determinanti in stabilirea razelor minime.

Regulamentul de exploatare tehnica C. F. R. prevede ca razele minime pe linii noi sa fie de 1000 m in regiuni de ses si de 300 m regiuni de munte[13].

In privinta valorii maxime a razelor curbelor, trebuie sa se aiba in vedere ca o sporire exagerata a acesteia creeaza dificultati in intretinerea caii, deoarece curbele rezulta prea lungi, se dezaxeaza usor transformandu-se in portiuni de aliniamente si curbe. Practica exploatarii caii propune a se folosi curbe cu raze sub 3000 m. In ce priveste marimea razelor, se recomanda valori rotunjite la zeci sau sute de metri[14].

Pe reteaua cailor ferate din lume (in exploatare ), au existat sau exista inca curbe circulare cu raze foarte mici de exemplu Boltimore Ohio (SUA) 146 m, Bacu Batu (URSS) 128 m, Balota V. Alba (Romania) 170 m si Oravita Anina (Romania) 114 m.

Fiind puncte de strangulare in circulatia normala a trenurilor, astfel de curbe se elimina prin executarea, in general, de variante locale.

Reteaua CFR (linii cu ecartament normal) de interes public insumeaza cca. 10515 km linii curente[15], din care aproximativ 3600 km linii in curba. Raportul intre lungimea liniei in curba si lungimea totala a retelei de cale ferata (linie curenta), exprimat in procente, reprezinta gradul de sinusoitate a retelei si difera de la tara la tara functie de relief. De exemplu acesta este de 37% in Elvetia, 32% in Franta, 31% in Germania, 25% in URSS si 29% in Romania.

In raport cu sensul de mers, curbele (indiferent de felul lor) pot fi: curbe de dreapta cand centrul curbei se afla pe partea dreapta si curbe de stanga cand centrul curbei se afla pe partea stanga. In reprezentarea conventionala a curbelor in profilul in lung abaterea curbelor se considera in raport cu sensul kilometrajului.

Fig. II Elementele traseului in plan si schema conventionala a traseului.

Un traseu de cale ferata prezinta o serie de elemente caracteristice (Fig. II‑ , a) varfurile de unghi V₁, V₂, V₃, punctele de tangenta ale aliniamentelor cu curbele arc de cerc TI si TE (denumite, tangenta de intrare, respectiv tangenta de iesire) mijloacele curbelor (denumite bisectoare) unghiurile de abatere α₁, α₂, α₃, punctele kilometrice si hectometrice etc.

Schematic planul traseului caii ferate poate fi redat ca in (Fig. II‑36, b). Pe aceasta schema dreapta AB reprezinta axa traseului desfasurata iar linia cotita AB reprezinta un mod conventional de prezentare a curbelor, pozitiilor si abaterea acestora.

Astfel punctele de frangere materializeaza pozitiile kilometrice ale TI si TE iar dupa cum deplasarea liniei AB pe portiunile corespunzatoare curbelor se face in sus sau in jos, abaterea curbelor este la dreapta respective la stanga.

Din motive de exploatare pe linia ferata se prevad din loc in loc statii si halte. Dupa pozitia liniei ferate fata de statii sau halte se distinge:

- linia curenta reprezinta potiunea de linie de cale ferata aflata intre semnalele de intrare a doua statii vecine;

- linia directa este linia in prelungirea liniei curente situata in incinta statiilor sau haltelor de miscare.

Celelalte linii dintr-o statie au denumirea generala de linii abatute. Orice statie (si unele halte) sunt acoperite de cele doua extremitati de semnale de intrare. Incinta unei statii reprezinta distanta intre semnalele de intrare de la cele doua capete ale acesteia.

Fig. II‑ Linia intre doua statii C.F.

Planul in linie curenta difera de planul liniilor intr-o statie. In linie curenta planul caii trebuie sa raspunda unor cerinte tehnice de exploatare iar in statie altora. In studiul traseelor de cale ferata se vor trata pe larg aceste probleme. Reprezentarea lucrarilor de constructii si celor conexe a uni cai ferate, pe planul de situatie, se face prin semne conventionale in conformitate cu STAS 3989/1-68 si STAS 3989/2-68.

Functie de faza proiectului distingem planuri de situatie de studiu si planuri de situatie de executie. Modul de intocmire a acestor doua tipuri de planuri de situatie difera prin gradul de precizie, scara si detaliere a lucrarilor ce se vor executa.

Profilul in lung

Profilul in lung este sectiunea prin axa caii, desfasurata pe un plan vertical, cuprinzand toate elementele principale ale caii. Elementele de baza a unui profil in lung sunt: linia terenului, niveleta (linia rosie) si elementele de profil (Fig. II‑38).

Linia terenului este linia din profil in lung reprezentand intersectia suprafetei verticale ce trece prin axa caii cu suprafata terenului natural.

Intre doi picheti alaturati (doua sectiuni transversale vecine) ale profilului in lung linia terenului se considera o linie dreapta. Deci cotele exacte ale liniei terenului sunt date doar in dreptul pichetilor.

Fig. II Elementele profilului in lung.

Niveleta sau linia rosie este linia de profil in lung reprezentand desfasurata pe un plan vertical al axei caii ferate sau axului platformei.

Niveleta axei caii ferate se foloseste la intocmirea profilului in lung de executie si de exploatare iar niveleta platformei caii la intocmirea profilului in lung de studiu si executiei. Niveleta axei caii ferate in curbe va avea cotele NSS de pe firul interior (firul exterior se suprainalta).

Elementul de profil este portiunea din profilul in lung in care niveleta are aceeasi inclinare fata de orizontala (aceeasi declivitate). Elementele de profil se caracterizeaza prin: marimea declivitatii niveletei (i) si lungimea lor (l).

Punctele de separare dintre elementele profilului in lung se numesc schimbatori de declivitate.

Declivitatea, notata cu i, este raportul dintre diferenta de nivel a doua puncte consecutive ale unui element de profil si protectie pe orizontala a distantei dintre aceste puncte.

Nu la toate administratiile de cale ferata declivitatea se exprima la fel[16]. La C. F. R., declivitatile se exprima in miimi (ex. 2.60, 13.72 etc.) si sunt calculate cu relatia:

Fig. II‑ Stabilitatea declivitatii liniei in profilul lung.

(II.3)

Din analiza relatiei se poate defini declivitatea ca fiind diferenta de nivel exprimata in metrii dintre doua puncte situate la o distanta masurata pe orizontala de 1000 m.

In raport cu sensul de circulatie, declivitatile liniei in profilul in lung sunt de doua feluri, rampe si pante.

Rampele sunt declivitatile pe care trenul le parcurge urcand.

Pantele sunt declivitatile pe care trenul le parcurge coborand.

Daca pentru un sens de circulatie declivitatile sunt rampe pentru celalalt sens de circulatie acestea devin pante. Rampele sunt considerate din punct de vedere al tractiunii trenurilor, pozitive (+) iar pantele negative(-).

Elementele de profil in cadrul carora niveleta este orizontala, adica are declivitate zero, se numesc paliere. Raportul dintre lungimea liniilor in declivitate (a unor retele de cale ferata) si lungimea totala a liniilor, exprimate in procente, se numeste gradul de dificultate a retelei cailor ferate[17].

In proiectarea cailor ferate declivitatea este unul din elementele principale la stabilirea careia se va proceda cu mult discernamant. Adoptarea unor declivitati prea mici va crea dificultati in proiectare, necesitand dezvoltarea exagerata a traseului marind in consecinta volumul lucrarilor de constructii. Declivitatile mari[18], desi inlesnesc evident inscrierea la teren si deci scurtarea traseului, prezinta o serie de dezavantaje cum ar fi:

- reducerea vitezei de circulatie, deci marirea timpilor de mers;

- reducerea tonajului trenurilor;

- reducerea capacitatii de circulatie si de transport a liniilor;

- cresterea consumului de combustibil;

- cheltuieli mari pentru intretinerea caii;

- insecuritate din punct de vedere al sigurantei circulatiei.

Pe reteaua C. F. R. In conformitate cu Regulamentul de exploatare tehnica CFR declivitatea maxima a liniei curente la constructii de linii noi va fi de maximum 15% in regiunile cu profil accidentat si de 4% in celelalte regiuni.

Lungimea elementului de profil (ℓ) reprezinta distanta intre schimbatorii de declivitate care-l delimiteaza, masurata pe proiectia axului caii pe un plan orizontal.

Practica exploatarii recomanda proiectarea unor elemente de profil cat de lungi, deoarece schimbarea declivitatilor pe traseul unei linii, mai ales cand intre valorile declivitatilor alaturate sunt diferente mari, duce la suprasolicitarea aparatelor de legare[19], existand posibilitatea ruperii lor si la schimbarea prea des a regimului de functionare a locomotivei.

Se mentioneaza insa ca reducerea lungimii elementelor de profil mai ales in regimuri deluroase si muntoase permite o inscriere mai buna la teren si ca atare costuri mai mici de constructie a caii.

De fapt lungimea reala a unui element de profil s-ar obtine prin masurarea acestuia pe niveleta. Deoarece inclinarea niveletei este foarte mica, cu suficienta aproximatie se poate inlocui lungimea reala cu proiectia acesteia intr-un plan orizontal.

Pentru atenuarea unor suprasolicitari la care ar fi supus materialul rulant la trecerea de pe un element de profil pe altul, niveletele elementelor de profil vecine se vor racorda prin curbe arce de cerc de raza mare denumite curbe de racordare a declivitatilor sau curbe de racordare in plan vertical, care nu se vor contura in profil lung.

Fig. II‑ Racordarea declivitatilor

Profilul in lung se poate reprezenta schematic, in indicatorul acestuia, prin linii paralele verticale care delimiteaza elementele de profil (sau pozitia schimbatorului de declivitate), declivitatile se sugereaza cu linii inclinate iar palierele prin linii orizontale. Liniile inclinate vor fi urcatoare, pentru rampe si coboratoare pentru pante, orientandu-se dupa sensul kilometrarii.

Marimea declivitatii se scrie deasupra liniei inclinate iar lungimea elementului de profil sub aceasta (Fig. II‑38).

Profilele in lung pentru cai ferate se intocmesc conform STAS 4958-68. Se disting urmatoarele categorii de profile in lung:

- profil in lung de studiu, folosit la studiul traseelor de cale ferata;

- profile in lung de executie, folosit la proiectarea si executia cailor ferate;

- profil in lung de exploatare, folosit in exploatarea cailor ferate neelectrificate sau electrificate.

Functie de categoria profilului in lung, scarile ce se adopta se dau in Tabela II‑ .

Tabela II Scarile adoptate in proiectare pentru profilul in lung

Fig. II‑ Profil in lung de studiu

Fig. II‑ Profil in lung de executie

Desenul profilului in lung se va completa cu un indicator conform STAS 1434-67. In profilul in lung se vor trece toate lucrarile de pe traseul unei cai ferate cu ajutorul semnelor conventionale. Semnele conventionale sunt reprezentari schematice adoptate in vederea materializarii pe planuri, a unor lucrari care nu se pot desena cu forma lor reala.