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1 MASTER UNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO IN INGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE E DEI SISTEMI FERROVIARI Franco Accattatis Modulo VIF VIA E IMPIANTI FISSI.

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Presentazione sul tema: "1 MASTER UNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO IN INGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE E DEI SISTEMI FERROVIARI Franco Accattatis Modulo VIF VIA E IMPIANTI FISSI."— Transcript della presentazione:

1 1 MASTER UNIVERSITARIO DI SECONDO LIVELLO IN INGEGNERIA DELLE INFRASTRUTTURE E DEI SISTEMI FERROVIARI Franco Accattatis Modulo VIF VIA E IMPIANTI FISSI 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari Tipologia e geometria Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria

2 2 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Definizione degli apparecchi di comunicazione Gli apparecchi di comunicazione fra i binari sono i dispositivi che consentono il collegamento fra due binari o il loro attraversamento reciproco. Classificazione funzionale degli apparecchi di binario Scambi o deviatoi semplici: consentono il collegamento fra due binari Scambi o deviatoi multipli: consentono il collegamento fra tre binari Intersezioni: consentono il semplice attraversamento di due binari che si intersecano Scambi intersezione semplici o doppi: consentono lattraversamento di due binari che si intersecano ed il loro collegamento da un solo lato o da entrambi i lati

3 3 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici: il telaio degli aghi Il deviatoio è costituito da una parte mobile (il telaio degli aghi) e da una parte fissa (il dispositivo di incrocio o cuore). Gli aghi sono incernierati elasticamente uno ad una rotaia del ramo deviato e laltro ad una rotaia del ramo di corretto tracciato (principale). Le parti estreme degli aghi sono le punte che vengono a contatto con le rotaie del corretto tracciato.

4 4 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Il tratto di rotaia dalla cerniera elastica alla punta è realizzato mediante alleggerimento prima della suola, poi anche del fungo e del gambo per facilitarne la deformabilità senza creazione di cuspidi. Il telaio degli aghi può assumere due posizioni: quella di continuità col ramo di corretto tracciato quella di continuità col ramo deviato

5 5 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Modalità di impegno di uno scambio. Il deviatoio è impegnato di punta quando è percorso nel verso dal telaio degli aghi al cuore; viceversa è impegnato di calcio.

6 6 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Tallonabilità di uno scambio. Nello scambio percorso di calcio, anche se non è disposto per il tracciato dal quale proviene il treno, il bordino può forzare il telaio modificandone la posizione, cioè tallonando lo scambio. Lo scambio è tallonabile se, una volta impegnato di calcio e aver subito modifica della posizione, ritorna automaticamente nella posizione primitiva.

7 7 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici: il cuore. Nel dispositivo di incrocio vi è una interruzione nella continuità di due rotaie per poter far passare il bordino della ruota che vi transita. Si instaura così uno spazio non guidato al quale sopperiscono le due controrotaie opposte al cuore, che devono impedire lo spostamento verso linterno del binario della ruota che non transita sul cuore. Il cuore è realizzato con rotaie lavorate o fuso in monoblocco, con acciaio al manganese resistente allusura.

8 8 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Geometria dello scambio La curva del ramo deviato è costituita da un arco di cerchio o da un arco di curva a raggio variabile. Langolo di deviazione è espresso attraverso la tangente trigonometrica dellangolo che il ramo deviato forma rispetto al ramo principale alluscita in corrispondenza del cuore. Il ramo deviato può essere totalmente curvo per semplici deviate oppure curvo fino al cuore e poi retto per comunicazioni tra binari paralleli.

9 9 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Sigla del deviatoio E costituita da 3 elementi numerici e 2 letterali: S 60 /250/0,12 d | | | | | definisce la direzione del ramo deviato: d = destra; s = sinistra | | | | è la tangente dellangolo di deviazione alluscita | | | è il raggio in [m] del ramo deviato | | è la massa lineica delle rotaie che costituiscono lo scambio | indica il tipo di deviatoio: S = semplice; D = doppio Raggio di deviata R [m] Scartamento [mm] R R R R Scartamento delle rotaie negli scambi

10 10 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici. Geometria dello scambio. Profili della rotaia.

11 11 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Velocità di percorrenza e comfort di marcia sugli scambi La velocità di percorrenza del ramo di corretto tracciato è la stessa del tratto di linea di cui fa parte. La velocità sul ramo deviato non beneficia della compensazione del sovralzo perché tutti gli elementi dello scambio sono posti senza linclinazione di 1/20 e sullo stesso piano orizzontale. Laccelerazione non compensata ammessa è pertanto di 0,65 m/s 2 : a nc = 0,65 = (V/3,6) 2 /R e la velocità di percorrenza della deviata è espressa dalla formula: V = 2,91R [km/h]

12 12 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Velocità di percorrenza e comfort di marcia sugli scambi Nei deviatoi con ago costruito con pialle, con curva a raggio costante, laccelerazione varia linearmente con contraccolpo costante nel tempo t necessario perché sul ramo deviato entri o esca lintero veicolo rappresentato dal passo p degli assi (nei veicoli a due assi) o dallinterperno dei carrelli (nei veicoli a carrelli). Il contraccolpo vale: c = a nc / t = a nc V/3,6p [m/s 3 ] Nei deviatoi costruiti con frese a controllo numerico la curva può essere realizzata con raggio variabile con continuità sia in ingresso che in uscita e quindi laccelerazione può variare con continuità da 0 a 0,65 m/s 2 e viceversa.

13 13 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Velocità di percorrenza e geometria degli scambi Sigla del deviatoio V [km/h] Cuore Angolo di uscita S60/170/0,1230Retto6°5034 S60/250/0,09230Retto5°1530 S60/250/0,1230Curvo6°5034 S60/400/0,1260Retto4°1346 S60/400/0,07460Curvo5°2155 S60/1200/0,040100Retto2°1726 S60/3000-/ 0, Retto1°1523 S60/6000-/0,015220Retto0°5126

14 14 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi in curva Quando il corretto tracciato si svolge in curva di raggio R il raggio di curvatura r del ramo deviato (calcolato rispetto al corretto tracciato rettilineo R = ) deve variare per conservare lo stesso angolo di deviazione, assumendo il valore r: r < r se il ramo deviato è interno rispetto al corretto tracciato curvo r > r se il ramo deviato è esterno rispetto al corretto tracciato curvo Definizioni Corretto tracciato rettilineo = angolo di deviata r = raggio di curvatura del ramo deviato t = lunghezza della tangente dellangolo di deviata = rtg( /2) Corretto tracciato curvilineo = angolo di deviazione del corretto tracciato = angolo di deviazione della deviata rispetto al corretto tracciato rettilineo = ± + nel caso di scambio curvato verso linterno - nel caso di scambio curvato verso lesterno

15 15 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi per corretto tracciato curvo Relazione fra raggio di curva del corretto tracciato, raggio di curva della deviazione con il corretto tracciato rettilineo ( r ) e raggio di curva della deviazione con il corretto tracciato curvo ( r ): r = [r –/+ (t 2 /R)]/[1 ± (r/R)] Segno superiore = per lo scambio curvato verso linterno Segno inferiore = per lo scambio curvato verso lesterno Scambio simmetrico E il caso di un bivio con corretto tracciato curvo di raggio R. La deviata esterna con curvatura esterna ha un raggio r = R, in modo che lipotetico corretto tracciato rettilineo si inserisce come bisettrice dellangolo fra corretto tracciato curvo e deviata. Scambi multipli Scambio doppio asimmetrico E costituito da due dispositivi semplici, uno destro e laltro sinistro, che si seguono con parziale compenetrazione. Scambio doppio simmetrico o scambio triplo E la versione simmetrica dello scambio doppio, in cui cè un cuore centrale e due cuori laterali gemelli.

16 16 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Tipologia degli scambi curvati CurvaturaDeviazioneScambioRelazione fra gli angoli di deviazione Relazione fra i raggi Interna Destro = + r = (rR – t 2 ) (R + r) Interna Sinistro = + r = (rR – t 2 ) (R + r) InternaEsternaDestro = – r = (rR + t2) (r – R) InternaEsternaSinistro = – r = (rR + t 2 ) (r – R) Esterna Destro = – r = (rR + t 2 ) (R – r) Esterna Sinistro = - r = (rR + t 2 ) (R – r)

17 17 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici. Geometria dello scambio. Scambio su tracciato curvo. Scambio curvato verso linterno della curva. Scambi semplici. Geometria dello scambio. Scambio su tracciato curvo. Scambio curvato verso lesterno della curva.

18 18 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici. Geometria dello scambio. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio destro da corretto tracciato in rettilineo. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio destro da corretto tracciato curvilineo destro. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio sinistro da corretto tracciato curvilineo sinistro.

19 19 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici. Geometria dello scambio. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio destro da corretto tracciato curvilineo con deviazione esterna rispetto al centro della curva. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio sinistro da corretto tracciato curvilineo con deviazione esterna rispetto al centro della curva. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio destro da corretto tracciato curvilineo sinistro con deviazione esterna rispetto al centro della curva.

20 20 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi semplici. Geometria dello scambio. Geometria del tracciato in deviata per uno scambio sinistro da corretto tracciato curvilineo destro con deviazione esterna rispetto al centro della curva. Scambio simmetrico

21 21 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi multipli.

22 22 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Le intersezioni. Lintersezione è un dispositivo che consente il semplice incrocio fra due binari che interferiscono. E classificata con una sigla con 1 elemento letterale e 2 elementi numerici: I/60/0,12 | | |è la tangente dellangolo di deviazione | |è la massa lineica delle rotaie dellintersezione |è la I iniziale di intersezione

23 23 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Lo scambio intersezione E detto anche scambio inglese. Consente lintersezione fra due binari ed il passaggio fra due binari giacenti solo da un lato rispetto allasse dellintersezione (scambio intersezione semplice) o da entrambi (scambio intersezione doppio). Nel cuore doppio aumenta notevolmente lo spazio non guidato, in cui la guida è affidata alla controrotaia. Laltezza della controrotaia è quindi maggiorata di 60 mm per aumentare la lunghezza guidata. La lunghezza non guidata è tanto maggiore quanto minore è langolo di deviazione. Poiché la controrotaia non può superare i 60 mm per motivi di sagoma, la tangente minima dellangolo di deviazione può essere 0,12. A causa dei costi di manutenzione si preferisce sdoppiare le intersezioni anzicché usare gli scambi intersezione.

24 24 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Scambio intersezione o scambio inglese.

25 25 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Il cuore dello scambio e la controrotaia..

26 26 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Lo sdoppiamento di una intersezione.

27 27 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Le comunicazioni. Comunicazioni semplici Consentono il collegamento fra due binari paralleli di interasse i mediante due scambi semplici montati con le deviate in prosecuzione con linterposizione di un tratto rettilineo l s detto serraglia se i > 3,555 m: l s = (i – 3,555)/tg Poiché per il riassetto della cassa nella marcia fra due curve di opposta concavità occorrono almeno 1,5 s per il riassetto della cassa, si deve interporre un tratto rettilineo l V t = V1,5/3,6 = 0,42V [m] aumentando la distanza tra i cuori ovvero si deve ricorrere agli scambi a curvatura variabile per graduare la variazione della accelerazione trasversale.

28 28 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Le comunicazioni semplici: Geometria e cinematica di una comunicazione semplice.

29 29 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Le Comunicazioni successive Si ricorre a tali dispositivi, distanziati di l, quando occorre mettere in comunicazione due binari una volta verso destra e poi verso sinistra. Comunicazione doppia (a forbice) Le due comunicazioni successive vengono sovrapposte a costituire la comunicazione a forbice in cui lintersezione centrale dei quattro rami deviati realizza una tangente circa doppia rispetto a quella dei deviatoi semplici componenti.

30 30 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria. Gli scambi per linee ad alta velocità. Il cuore a punta mobile. La guida tramite la controrotaia provoca spostamento trasversale della ruota e quindi accelerazioni trasversali. Per velocità superiori a 200 km/h le sollecitazioni che ne conseguono non sono accettabili e bisogna ripristinare la continuità della guida di bordino attraverso il cuore a punta mobile, in cui la punta può attestarsi sulluna o laltra rotaia.

31 31 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi ad alta velocità. Il cuore a punta mobile. Cuore a punta flessibile..

32 32 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi ad alta velocità. Il cuore a punta mobile. Cuore a punta articolata..

33 33 Master Universitario di Secondo Livello in Ingegneria delle Infrastrutture e dei Sistemi Ferroviari 4. Gli apparecchi di comunicazione fra i binari. Tipologia e geometria Scambi per linee ad alta velocità. La posa inclinata di 1/20 La posa verticale della rotaia riduce la velocità critica dei carrelli, cioè la velocità limite alla quale si manifesta instabilità laterale di marcia, con necessità di ridurre la velocità di percorrenza dello scambio. Per evitare ciò, si ricorre alla posa inclinata del solo contrago. Per lago, che deve scorrere necessariamente su un piano orizzontale, si può adottare linclinazione del solo fungo..


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