Løningforlag til ekamen i jernbaneteknikk HiOA 9.1.011 Oppgave 1 Gitt kurvekombinajonen rettlinje - overgangkurve - irkelkurve - overgangkurve - rettlinje, der irkelkurven har en radiu på 600 meter og overhøyde på 90 mm. a) Størte hatighet er gitt ved v mak = R ( g h + j u,mak) = 9, 81 600 ( 90 + 0, 85) 9,4 m/ 106 km/h. b) Overgangkurvene må oppfylle kravene til rampetigning, rampetigninghatighet og rykk: L 1 h = 90 p mak, 5 = 36 m L 3 v L v j u ψ mak = v h D mak = 9, 4 90 55 48,1 m v g h R = 9, 4 ψ mak 9,4 600 9, 81 90 0, 5 48,0 m Overgangkurvene må ha en lengde på mint 49 meter (rundet opp til nærmete hele meter). Ved bruk av V = 100 km/h, får man L 45,5 m og L 3 37,3 m, dv at L må være mint 46 meter (rundet opp). c) Det bør kilte med likevekthatighet, da det gir mint belatning på kinnene. R g h 600 9, 81 90 v likevekt = = 18,8 m/ 68 km/h Ved å runde av til nærmete 5-km, gir det kilthatighet på 70 km/h. Oppgave Ondag den 4. mar 010 trillet en vogntamme betående av tomme containervogner ukontrollert fra Alnabru kiftetajon ned til Loenga og ut på Olo havn, Sydhavna. a) Bruker energibevaring: poteniell energi i tartpunktet er lik kinetik energi i luttpunktet. mg h = 1 mv v = g h = 10 90 4,4 m/ 15,7 km/h
b) Forkjell i hatighet kommer av: grunnmottand (rullemottand, luftmottand) kurvemottand ideforkyvning av poret c) Løning ved bruk av formlene i kapittel 6.4 i Teknik linjeføring: Veltende moment lik tabilierende moment gir at v e = H tan Φ, der Φ = arctan( ) 3, 9. gr (Formelen utgår fra figur 6, eller fra ligning 154 med n = 1. Φ R er i dette tilfellet lik null.) Dette gir H = e tan Φ = 50 tan 3, 9 = 108, dv at tyngdepunktet høyde kan være makimalt 108 mm. Oppgaven kan ogå løe ved vanlig momentbetraktning: Veltende moment: m v H og tabilierende moment: m g ( e) Setter die R to lik hverandre og kan tryke maen m: Løer for høyden H: v R H = g ( e). H = g R ( e) v = 9, 81 190 ( 50) (15/3, 6) 108 Oppgave 3 a) Grunnen til å legge nøytraltemperaturen høyt er at man ønker tørre ikkerhetmargin mot ollyng fordi avporingannynligheten er mye høyere for ollyng enn for kinnebrudd. Ved å legge nøytraltemperaturen høyere enn middeltemperaturen vil de makimale trykkrefter i kinnene bli mindre enn de makimale trekkreftene. b) Temperaturendring nøytraltemperatur bruddtemperatur: 1 C ( 15 C) = 36 C. Skinnepenning når brudd opptår:, 4 36 = 86,4 N/mm. Skinne 60E1 har tverrnittprofil 7686 mm. Akialkraft når brudd opptår: 7686 mm 86,4 N/mm = 664,07 kn. Puteparti = Akialkraft/ballatmottand = 664,07 kn 9 kn/m = 73,8 m.
c) Sollyng opptår om regel når toget paerer. Hva er åraken til dette? Mottand mot idevei utknekking, dv. ollyng avhenger bl.a. av frikjonmottand mellom villene underide og ballaten. Når tog paerer vil normalkraften på villene øke under toget boggier, men normalkraften vil bli reduert mellom boggiene (i forhold til ubelatet por). Den reduerte normalkraften mellom toget boggier reduerer ideforkyvningmotatanden mellom ville og ballat. Sporet har altå mindre ideforkyvningmottand ved togpaering enn når poret er ubelatet. d) Temperaturendring nøytraltemperatur - kinnetemperatur: 1 C C = 19 C. Skinnen utvidelekoeffiient: 1, 15 10 5 m/ Cm Nødvendig forlengele: 1, 15 10 5 m/ Cm 19 C 800 m = 174,8 mm Krav til dilatajonmerker på rettlinje er minimum ett merke per 80 meter. Dv. at vi må ha minimum 10 dilatajonmerker for å kontrollere forlengelen i dette tilfellet. Oppgave 4 a) Bildet under vier bølgedannele på lavete kinne (innertreng) i en kurve med radiu 450 meter. Bølgelengden er 80 mm og bølgedybden er 0,45 mm. Hva er hovedåraken til at denne bølgedannelen opptår? Hjulet om ruller på den ytterte kinnetrengen må tilbakelegge en lengre vei enn hjulet på innertrengen. En ideforkyvning av den tive hjulaten i kurver foråraker tørre rulleradiu på det ytterte hjulet pga. konike hjul. På denne måten oppnå tilnærmet lik rotajonhatighet for begge hjul. I kurver med liten radiu (typik < 600 meter), vil det imidlertid ofte ikke være mulig å oppnå tiltrekkelig rulleradiudifferane. Da vil hjulet på innertrengen lippe med jevne mellomrom og dermed forårake bølgedanneler på kinnen. b) Følger for poret og omgivelene: Bølgene genererer tore dynamike tilleggkrefter om medfører rakere nedbrytning av porkomponentene (kinner, viller, befetigele og ballat). Tilleggkreftene vil ogå kunne medføre behov for hyppigere porjutering. For omgivelene vil bølgedanneler på kinnene generere tøy ved togpaering. Støynivået vil øke med tørrelen på bølgeamplitudene. c) Sporteknike tiltak for å reduere tøy med minimum 8 db: Bølgene på innertrengen har relativt høy amplitude og vil dermed forårake mye
lydavtråling fra hjul/kinne i forhold til om kinnen var uten bølgedanneler. Bearbeiding av kinnene for å reduere/fjerne bølgene vil derfor være et naturlig valg for å reduere tøy. Det vil annynligvi ikke være tiltrekkelig bare å bearbeide kinnene for å oppnå nødvendig tøyredukjon. For å oppnå ytterligere tøyredukjon kan man vurdere ytterligere tiltak om; montering av dempende materiale i kinneteg kinnemøring bedre vedlikeholdtandard (mindre geometrike avvik/høyere K-tall) endre overbygningkomponenter (villetype, befetigele) anvende porvekler med bevegelig kry d) For å fjerne bølger med 0,45 mm bølgedybde må man anvende en bearbeidingmetode med relativt høy avvirkninggrad. Dette utelukker høyhatighetliping om bare bruke preventivt. Freing og høvling er bearbeidingmetodene om gir høyet avvirkning pr. tidenhet. Die metodene er imidlertid uegnet om man ønker å endre kinnen tverrprofil lang poret. Da tår vi igjen med liping med roterende teiner om den bearbeidingmetode om kan anvende for dette tilfellet. Oppgave 5 a) Problemer om vinteren om har ine åraker underbygningen: Teleproblemer pga. tilgang på vann, finkorning materiale (telefarlig materiale om f.ek. ilt) og frot over tid. Telehiv (telefarlige materialer i banelegemet under ballaten) vertikale porfeil, heving/kjevtilling av grunne fundamenter Telekorpe kan tenge inn vann i fyllinger (men ogå i kjæringer), noe om kan utløe kred når vanntrykket blir tort nok (pga. oppamlet vann og/eller toglat) Frotprenging i berg. Kan gi blokkutfall og kader på por. I verte fall kan tog kjøre inn i nedrate teinblokker. Ikjøving Stikkrenner blir mindre tverrnitt om kan ta i mot vinterregn og meltevann, kan gi opptuving og fyllingutglidning. Linjegrøfter/ideterreng i kan voke inn i poret og kape avporingfare. Tunneler i kan kade trømavtaker og ruter på toget, og kan dermed være til fare for paajerer og togperonell. Snøkred kan perre por og føre til avporing derom tog kjører inn i nømaene. En variant av nøkred er ørpekred denne kredtypen forekommer lang bekker om flommer over pga. vinterregn og nømelting amtidig om det er en del nø lang bekkefaret.
(Driv-)nø om legger eg i poret er ærlig et problem i trange kjæringer og for porvekler. Tog kan kjøre eg fat, porvekler blir umulige å tille. En annen konekven er at noe av tranportkapaiteten til jernbanen blir opptatt av nøryddingtog, noe om kan få konekvener for punktligheten. Vurdering av bevarelene: Må ha min. fire åraker med tilhørende problembekrivele for å få full core. Andre forhold enn de jeg har nevnt kan gi poeng, men relevan må vurdere. Stoffet er gjennomgått, men er kankje litt tynt når det gjelder ikjøving. b) Forutetninger for dannele av vakeviller: Må være vann til tede i ballaten (i nivå ikke langt under villeunderkant eller høyere) over lengre tid Ujevn portivhet vil fremme dannelen av vakeviller vakevillene danne der det er tørt vertikal bevegele i poret (der poret relativt ett er myket). Ujevn portivhet kan forekomme f.ek. inn mot bruer, ved (dårlige) kinnekjøter, brå overgang mellom fjellkjæring og fylling (og tynt ballatlag) etc. Fintoff i ballaten fra før vil ogå fremme dannelen av vakeviller. Kan f.ek. tamme fra undergrunnen der denne er fintoffholdig, ev. fra arbeider i por og ideterreng. Tiltak mot vakeviller: Sørge for god drenering lik at ballaten ikke blir tående i vann. Fjerne den fintoffholdige ballaten (enten punktvi eller om del av ballatrening) Bør ogå ørge for å utjevne eller fjerne ujevnheter i portivhet derom dette er en veentlig årak til vakevillene. Vurdering av bevarelene: Forutetninger og tiltak bør telle likt. Syne ogå at alle kulemerkede underpunkter bør være med for å få full core. Løningen er ikke tatt direkte fra lyarkene, men kan utlede fra det om tår der derom man har litt fortåele for hva det dreier eg om, ble ogå nevnt i foreleningen. Bør ikke gi full core derom man kun ramer opp den onde irkelen nevnt i net ite avnitt dette er for lett å krive av fra lyarkene. Å nevne at vann er et godt kjemik løningmiddel bør ikke telle ærlig i denne ammenhengen ballaten kal ikke betå av mineraler om løe lett i vann.