1
به نام خدا
دینامیک قطار
(traction)کشش قطار
در یک قطار لکوموتیو نیروی کشش را فراهم می کند. توان لکوموتیو ممکن است از موتورهای درونسوز و یا از موتورهای الکتریکی برآورده گردد. چرخ هایی که قوه ی کشش را وارد می نمایند بنام چرخ های محرک وچرخ هایی که قوه کشش وارد نمی کنند چرخ های دنباله ای نامیده می شوند.
1.موتورهای درون سوز(دیزل)
انواع موتورهای لکوموتیو
2.موتورهای التریکی
1.محرک
انواع چرخ ها
2.دنباله ای
انواع مختلف نیروهای مقاوم در طی حرکت قطار نیروهای مقاومی شکل می گیرند که نیروی کشنده باید بر آنها غلبه کند.
مقاومت هوا(مکانیکی و آیرودینامیکی) در حرکت مستقیم
مقاومت در اثر قوس
مقاومت در شیب ها
اینرسی(ناشی از شتاب)
مقاومت حرکتی
=کل جرم قطار(تن)M
جرم به ازای هر محور(تن)=m
=پارامتری که مقدار آن به نوع وسیله نقلیه ریلی بستگی λ
دارد.
برای خط با کیفیت خوب:
1
1k = به شکل جلو و عقب قطار بستگی دارد
S = مساحت سطح مقطع جلو قطار
K2 =وابسته به وضعیت سطح P.L (سطح تراز ریل ها)
P = محیط قسمتی که پایین تر از سطح ریل قرار دارد(حدودm10(
.
مقاومتهای مکانیکی و آیرودینامیکی
به عنوان تابعی از سرعت
.
مقاومت حرکتی و قدرت کشش موتور
به عنوان تابعی از سرعت
فرمول های تجربی برای مقاومت حرکتی
در این فرمول ها مقادیر A,B,C به خصوصیات قطار بستگی دارد.
شرکتهای مختلف فرمول های تجربی متفاوتی ارائه نموده اند:
فرمول های راه آهن فرانسه
فرمول های راه آهن آمریکا
فرمول های راه آهن آلمان
فرمول هایی برای راه آهن های عریض و باریک
حرکت قطار در تونل ها
در مقایسه با هوای آزاد حرکت قطار در تونل دارای ویژگی های خاصی می باشد که افزایش ناگهانی فشار با تاثیر ناخوشایند بر روی آسایش سرنشینان همراه است.
مشکلات فشار:با ورود قطار به تونل در قسمت جلویی به دلیل فشرده شدن هوا یک موج با فشار مثبت ایجاد می شود…
و در قسمت انتهایی قطار پس از ورود به تونل به دلیل خلا ایجاد شده موج با فشار منفی ایجاد می شود…
.
.
مادامیکه رابطه زیر برقرار باشد تاثیر قابل ملاحظه ای بر آسایش مسافرین نمی گذارد.
حرکت توام قطارها در تونل(دو طرفه)
موج های فشار تولید شده توسط حرکت هر قطار بر قطار مقابل تاثیر می گذارد و بر قطار با سرعت پایین تر تاثیر بیشتری دارد.
سطح مقطع مورد نیازتونل های دو خطه برای سرعت های بالا:
.
سطح مقطع تونل های
با سرعت های زیاد
مقایسه مقاومت بین وسایل حرکتی راه آهن و راه
مقاومت حرکتی وسیله نقلیه ریلی بسیار کمتراز وسیله نقلیه جاده ای می باشد.کم بودن مقاومت حرکتی راه آهن در درجه اول به خاطر پایین بودن ضریب اصطکاک دینامیکی بین چرخ های فلزی با ریل های فلزی و از طرف دیگر به خاطر پایین بودن مقاومت آیرودینامیکی قطار به علت طول بلند آن می باشد.
در جدول زیر مقاوت حرکتی برای کامیون ها، قطارها و اتومبیل های شخصی مقایسه شده است :
.
مقاوت مربوط به قوس های خط
دلایل ایجاد مقاومت اضافی:
اصطکاک بین طوقه چرخ و ریل
سر خوردن چرخ روی ریل
مقاومت ویژه r در طول قوس
مقاومت ویژه ی اضافی را که در طول قوس رخ می دهد با رابطه زیر می توان بیان نمود :
=kپارامتری که مقدار آن بین 500 تا 1500 بوده و مقدار متوسط آن 800
می باشد.
=R شعاع انحنا در صفحه ی افقی (بر حسب متر)
مقاومت ایجاد شده به دلیل جاذبه:
w (خیلی کوچک) sin w =tan w
شیب طولی می باشد.iکه
مقاومت لختی(شتاب)
نیرو های چسبندگی
.
ضریب چسبندگی نسبت به سرعت
و شرایط آب و هواییV قطار
مقادیر مورد نیاز
ضریب چسبندگی
توان مورد نیاز قطار
همان نیروی مورد نیاز برای حرکت قطار است.
توان اسمی: توانی که توسط سازنده موتور مشخص می شود.
توان موثر: توانی که از طریق موتور به چرخ هامنتقل می شود.
N= توان موتور
P= وزن قطار
Z= نیروی کشش ویژه(کیلوگرم بر تن)
V= سرعت قطار
.
توان مورد نیاز توسط انواع مختلف قطار
.
فاصله s مورد نیاز به عنوان تابعی از توان ویژه که قادر می سازد سرعت قطار از صفر شروع و به مقدار نهایی خود برسد
شتاب گیری و کاهش شتاب قطار
مقدار شتابگیری و کاهش شتاب قطار به نوع حمل ونقل(مسافری،باری) و همچنین به مسافتی که در طی آن قطار باید به حداکثر سرعت خود برسد بستگی دارد.بنا به دلایل فیزیولوژی انسانی،حداکثر شتابگیری نباید از مقدار1/2 متر بر مجذور ثانیه تجاوز کند.
مقادیر مرسوم شتاب برای انواع وسیله نقلیه ریلی(متر بر مجذور ثانیه):
قطارهای باری0/2 تا 0/4
قطارهای بین شهری 0/4 تا 0/6
قطارهای حومه شهری 0/6 تا 0/8
متروها 0/8 تا1/0
.
مقادیر مرسوم کاهش شتاب برای انواع وسیله نقلیه ریلی(متر بر مجذور ثانیه):
قطارهای باری معمولی0/10
قطارهای باری سریع السیر0/25
قطارهای مسافربری0/4 تا 0/5
راه آهن های حومه شهری، متروها 0/6
ترمز گیری قطار
سیستم های ترمز گیری
مسافت ترمز
سیستم های ترمزگیر
1.ترمز کفشکی:با کمک اصطکاک به وسیله فشار کفشک های فلزی بر چرخ های یک محور
2.ترمز دیسکی:بوسیله اصطکاک ایجاد شده بر روی دیسک های فولادی یا چدنی
ترمز گیری قطار
روشهایی برای انتقال نیروی ترمز گیری
ترمز گیری بادی: با استفاده از تغییرات فشار هوا در یک مجرا.
ترمز گیری برقی بادی:فشارهوا به طورهمزمان درتمام چرخ ها انتقال پیدا می کند.
ترمز گیری الکترو مغناطیسی بوسیله کفشکهای الکترومغناطیسی(ترمز گیری توسط ریل ها).
ترمز گیری دینامیکی:توسط برقگیرها نیروی مکانیکی به نیروی الکتریکی تبدیل می شود.
ترمز گیری قطار
درصد ترمزگیری برای انواع ترمزگیری وسیله نقلیه ریلی و ترمزها
و
فرمول تجربی پدلاک برای مسافت ترمز
زمانبندی خط
برای زمانبندی خط ابتدا باید مقادیر مربوط به پارامترهای اساسی زیر را تعیین نمود:
حداکثر بارهای مجاز
محلهای توقف طراحی شده
مقاومتهای حرکتی و شیب تنظیمی
ضرایب اینرسی
جرمهای در حال چرخش
محدودیتهای سرعت ناشی از خط
محدودیتهای سرعت ناشی از وسیله نقلیه ریلی
شتاب هنگام شروع حرکت
کاهش سرعت هنگام ترمزگیری.
اجزاء یک وسیله نقلیه کشیده شده
هر وسیله نقلیه ریلی کشیده شده شامل 1-بدنه 2-چرخها 3-محورها
4-بوژی ها 5-فنرها 6-اتصالات و 7-ضربه گیرها می باشد.
چرخها
در خطوط با عرض استاندارد، قطر چرخ وسیله نقلیه کشیده شده بین 0.85تا 1.05متر با مقدار متوسط حدود 1 متر تغییر می کند. در خطوط متریک قطر متوسط چرخها 0.75 می باشد. قطر چرخ با افزایش بار محوری افزایش می یابد.
دو قسمت اصلی چرخ،
طوقه و دیسک داخلی
چرخ می باشند.
محورها
چرخها بصورت دو تایی به محور متصل می شوند و هر وسیله نقلیه حداقل دو محور دارد.
بار وسیله نقلیه ابتدا بر تکیه گاهها، سپس به سرمحورها و چرخها منتقل می شود.
محورها
هر محور شامل سه جز است:
سر محور یاطاقانی
ناحیه گوه ای
قسمت اصلی محور
.