ELJEZNIKI PROMET eljezniki promet mora se obavljati sukladno
ŽELJEZNIČKI PROMET
• željeznički promet mora se obavljati sukladno Pravilniku o načinu i uvjetima za obavljanje sigurnog tijeka željezničkog prometa (NN 1994. 32), općim aktima, provedbenim propisima i dr. , koji se odnose na obavljanje željezničkog prometa • prema svojim tehničko-ekonomskim značajkama, željeznica je pogodna za razvitak primarne proizvodnje i preradu sirovina izvan mjesta njihove eksploatacije, kao i za lokaciju velikoserijske i druge industrije dalje od potrošačkih središta • željeznica je glavni nositelj industrijalizacije i gospodarskog prosperiteta • željeznica se smatra temeljnim prometnim podsustavom masovnog prijevoza tereta i putnika na kopnu • sa stajališta zaštite okoliša najmanje onečišćuje zrak i troši najmanje pogonske energije
ŽELJEZNIČKA PRUGA Željezničku prugu čine jedan ili više kolosjeka, kojima se kreću željeznička vozila, a koji spajaju susjedna službena mjesta. Razvrstavaju se prema različitim kriterijima: • Broju kolosjeka • Širini kolosjeka • Značenju • Sposobnostima primanja odgovarajućeg opterećenja od željezničkih vozila • Veličini prometa • Vrsti vuče • Vrsti zemljišta kojim prolaze
Vlak je na propisani način sastavljeni i spojeni niz željezničkih vozila, s jednim ili više vučnih vozila, ili samo vučno vozilo. Vlak može biti željezničko vozilo, s vlastitim pogonom, za posebne namjene, a u pogonskom smislu može biti i gurani i potiskivani.
Brzine vlakova • Brzina vožnje vlaka ovisi o vrsti vučnoga i vučenog vozila, te najvećoj dopuštenoj brzini na pruzi. Temeljem tih uvjeta svakom vlaku mora se odrediti, odnosno propisati kojom se najvećom brzinom smije kretati. • Maksimalna brzina vlaka (Vmax) je najveća brzina kojom se vlak može kretati na pojedinim dijelovima pruge. • Maksimalna brzina ovisi o: najvećim dopuštenim brzinama s obzirom na sposobnost pruge, sposobnosti vozila u vlaku, kočenju vlaka, mjestu i položaju lokomotive u vlaku, sastavu vlaka, itd. • Najveća dopuštena brzina vlaka ne smije se prekoračiti glede tehničkih značajka pruge, osim kod pokusnih vožnji, sukladno odobrenju mjerodavnih službi željezničke uprave
Brzine vlakova (komercijalna i tehnička) Prosječna komercijalna ili dionička brzina (Vk) kojom se roba i putnici prevoze na tržištu, izražava prosječnu brzinu putovanja (prijevoza) vlaka u kilometrima na sat: Vk - prosječna komercijalna brzina (km/h) L - duljina dionice na kojoj vlak prometuje (km) ∑tv - ukupno vrijeme vožnje vlaka na dionici L (h) ∑tb - ukupno vrijeme bavljenja vlaka po međukolodvorima na dionici L (h).
Ako nije poznato vrijeme vožnje i vrijeme bavljenja vlaka (putovanje tv+tb=NT), komercijalna se brzina može izračunati iz odnosa kilometara i voznih sati. ∑NL – ukupni vozni kilometri (km) ∑NT - ukupni vozni sati (h) N 1, N 2, N 3, Nn – broj vlakova jedne, više ili svih dionica željezničke mreže L 1, L 2, L 3, Ln – duljina pruge na kojoj prometuju vlakovi N 1, N 2, N 3, N n
Tehnička brzina može se izraziti na dva načina: - "čisto" tehnička brzina (Včt) je brzina vožnje koja se dobije kada se od vremena vožnje oduzmu dodatna vremena za ubrzavanje i usporavanje vlaka (pokretanje i zaustavljanje): ∑tdod - ukupna dodatna vremena - tehnička brzina (Vt) je prosječna brzina vožnje vlaka koja se dobije iz odnosa duljine dionice i ukupnog vremena vožnje: Ako se komercijalna brzina stavi u odnos prema tehničkoj brzini, dobije se koeficijent komercijalne brzine: Budući da je Vt > Vk, to je β < 1.
Osovinsko opterećenje vagona • Sredstva željezničkog prijevoza predstavljena su vagonima za prijevoz putnika i vagonima za prijevoz tereta. Postoje posebni (specijalni) vagoni te vagoni opće namjene (obični). • Vagoni su podijeljeni prema osnovnim značajkama u 13 serija koje se označavaju velikim latiničkim slovima E, F, G, H, I, K, L, O, R, S, T, U, Z. Daljnja podjela na podserije prema specifičnim tehničkoeksploatacijskim značajkama vagona dana je malim latiničkim slovima a, b, s, z. . .
Brojčana i slovna oznaka vagona
Opće eksploatacijske značajke vagona su: • nosivost • tara • odnos tare prema nosivosti • bruto-masa
Bruto-masa vagona (Qbr) pv – nosivost vagona (t) qv – masa (tara) vagona (t) NOS - broj osovina vagona EOS - dopušteno osovinsko opterećenje na pruzi Koeficijent tare vagona (λ) izračunava se: Granica tovarenja Ptov s obzirom na bruto masu i taru vagona:
Primjeri: 1. Bruto masa 4 -osovinskog G-vagona iznosi 78 t, a tara je 22, 5 t. Treba izračunati nosivost vagona. Qbr = 78 t qv = 22, 5 t pv=?
2. Na pruzi dopuštenog osovinskog opterećenja 20 tona u prometu su 2 -osovinski G-vagon i 4 -osovinski E-vagon. Tara Gvagona je 12 t, a koeficijent tare λ = 0, 4. Nosivost E-vagona je 56 t, a koeficijent tare 0, 39. Izračunati granicu tovarenja i nosivost za E i G vagon. 2 -os G-vagon EOS = 20 t qv = 12 t λ = 0, 4 Ptov = ? pv =? • Stvarna granica tovarenja s obzirom na dopušteno osovinsko opterećenje je 28, 6 t, što je dozvoljeno u pogledu konstrukcijske nosivosti vagona, koja iznosi 30 t.
4 -os E-vagon EOS = 20 t pv = 56 t λ = 0, 39 Ptov = ? • Stvarna granica tovarenja vagona s obzirom na dopušteno osovinsko opterećenje je 58, 16 t, dok konstrukcijska nosivost iznosi 56 t.
Pokazatelji eksploatacije sredstava željezničkog prometa Na osnovu robnih tokova može se izračunati: količina prevezene robe, netotonskih kilometara (ntkm) kao i duljina prijevoznog puta. Količina netotonskih kilometara: ntkm = q · l (tkm) q = količina prevezene robe (t) l = duljina prijevoznog puta (km) Prosječno opterećenje vučnog vozila (Q) prosječna je bruto težina jednog vlaka koja se odnosi na jednu lokomotivu: ∑ Brtkm = ukupno ostvareni brutotonski kilometri koji se sastoje od brutotonskih kilometara tovarne i brutotonskih kilometara prazne vožnje ∑ NL= ukupni vozni (lokomotivski) kilometri
Koeficijent dnevne neravnomjernosti sredstava putničkog prometa utječe na broj vlakova i vagona koja su potrebna za prijevoz na konkretnoj relaciji. Potreban broj vlakova (N) može se izračunati: A – broj putnika koje treba prevesti a – koeficijent neravnomjernosti Bs – prosječni broj sjedala Ad – prosječan broj putnika po sjedalu (Ad 1) Mp – broj vagona u vlaku
Statičko i dinamičko opterećenje vagona spadaju u skupinu kvalitativnih pokazatelja korištenja vagona po kapacitetu. Statičko opterećenje (Ps) je količina tona po vagonu na mjestu utovara a pokazuje masu robe u tonama po utovarenim vagonima: ∑P = broj utovarenih i primljenih tona robe U = broj utovarenih i primljenih vagona Dinamičko opterećenje (Pd) je prosječno opterećenje vagona tijekom vožnje: ∑PL = neto-tonski kilometri ∑nstov = vagonski kilometri tovarenih vagona
Vagonski kilometri teretnih vagona : n 1, n 2, n 3, nn – broj vagona, s 1, s 2, s 3, sn – duljina pruge na kojoj prometuju vagoni N 1, N 2, N 3, Nn Dinamičko opterećenje vagona po osovini (Pd) dobije se: Ako je Ps = Pd, svi tovareni vagoni su trčali na jednakoj udaljenosti. Ako je Ps > Pd, manje tovareni vagoni su trčali na relativno većoj udaljenosti. Ako je Ps < Pd, više tovareni vagoni su trčali na većoj udaljenosti. U tom slučaju vagoni se bolje koriste odnosno ima više neto-tonskih kilometara.
Dinamičko opterećenje vagona radnog parka (Pdr) pokazuje koliko tona se prosječno prevozi po jednom vagonu bez obzira da li je tovaren ili prazan Dinamičko opterećenje vagona po osovini (Pdr) ∑PL = neto-tonski kilometri ∑ns = vagonski kilometri teretnih vagona (vag. km) ∑nsos = osovinski kilometri tovarenih vagona (osovinski km)
Primjeri: 1. Izračunati prosječno statičko i dinamičko opterećenje vagona ako se dva vagona natovarena s po 17 tona kreću 120 km, a tri vagona natovarena s po 23 tone 230 km.
2. Izračunati i usporediti statičko i dinamičko opterećenje vagona ako je stanica A izvršila utovar od 1600 tona robe u: 10 G-vagona upućenih za stanicu udaljenu 100 km 25 G-vagon upućenih za stanicu udaljenu 220 km 30 G-vagona upućenih za stanicu udaljenu 250 km
PROPUSNA MOĆ CESTOVNE I ŽELJEZNIČKE INFRASTRUKTURE
Propusna moć (kapacitet) prometnice Teorija prometnog toka Prema vrsti, strukturi i pokazateljima vremenske neravnomjernosti, prometni tok može biti homogen i heterogen. Realno, prometni tok uvijek u svojem sastavu sadrži razne vrste vozila s isto tako raznim tehničkim značajkama, čija se heterogenost prikazuje postotnim udjelom pomoću jednadžbe: PKV = udio osobnih vozila[%] ∑q = zbroj svih vozila u prometnom toku qpa = broj osobnih vozila u prometnom toku Gustoća (koncentracija) prometnog toka D predstavlja broj vozila N(t) koja se u određenom trenutku t nalaze na jedinici duljine M prometnice, tj. :
Opća metoda izračunavanja propusne moći Propusna moć ceste, odnosno čvorišta, predstavljena je teorijskim i praktičnim iskazom maksimalnog broja vozila, koja kroz promatrani presjek mogu proći u jedinici vremena. Pri njezinu određivanju polazi se od propusne moći jedne prometne trake (C 1) kroz koju može, u uvjetima tzv. idealnog prometnog toka (isključivo osobna vozila), proći teorijski 1800 (voz/h), prema obrascu: Δt = interval slijeda vozila, tj. vremenski razmak između dva uzastopna vozila (sek).
Propusna moć kreće se u granicama od 100 do 900 (voz/h) zbog brojnih limitirajućih graditeljskih i prometnih čimbenika. Prema općoj metodi propusna moć jedne prometne trake iznosi: D = gustoća prometnog toka (voz/km) Vsr = srednja brzina prometnog toka (km/h) asr = srednji razmak između prednjih rubova dva uzastopna vozila ai i ai+1 (m)
Propusna moć višetračne ceste računa se prema jednadžbi: Cv = propusna moć višetračne ceste kv = koeficijent višetračnosti koji zbog tzv. "trenja" između susjednih prometnih tokova reducira linearno povećanje propusne moći prema slijedećoj tablici Odnos koeficijenata višetračnosti i broja prometnih traka
Proširenom općom metodom propusna moć se izračunava prema sljedećim obrascima: vsr = srednja brzina prometnog toka (m/s) L = najmanji dopušteni razmak između vozila (m) l = duljina vozila (m) z = sigurnosni razmak nakon zaustavljanja (m) kv 2 = razlika putova kočenja (m) lr = put reakcije vozača (m) tr = vrijeme reakcije vozača (o, 5 - 1)sek v = brzina vozila (m/s) ki = koeficijent kočenja i-tog vozila μi = koeficijent trenja između pneumatika i podloge i-tog vozila bi = usporenje i-tog vozila (m/s 2) g = gravitacija (9, 81 m/s 2)
Parametri prometnog toka u analizi propusne moći
Primjer: 1. U analizi propusne moći prometnice utvrđen je najmanji dopušteni razmak (60, 125 m) između dva uzastopna vozila reprezentativnog uzorka. Vozila su duljine 5 (m), a usporenje u prometnom toku se događa pri koeficijentu kočenja od 0, 3 sa sigurnosnim razmakom nakon zaustavljanja od 2 m i reakcijom vozača od 0, 5 sek. Treba izračunati srednju brzinu prometnog toka. L = 60, 125 m l=5 m z=2 m tr = 0, 5 s ki = 0, 3 v=?
2. Kolika je propusna moć trotračne prometnice koja na referentnoj dionici ima situiranih 25 vozila prometne trake duljine 1 km, čija je srednja brzina 30 km/h? D = 25 voz/km Vsr = 30 km/h kv = 2, 60 Cv = ?
Metoda HCS (Highway Capacity Software) • Praktična ispitivanja propusne moći pokazala su da postoji temeljna međuzavisnost između protoka Q, gustoće D i brzine prometnog toka V. • Ustanovljeno je da se kritična gustoća po jednom prometnom traku nalazi u intervalu 40 -50 [voz. /h] i da pri gustoći gmaks = 150 -160 [voz. /h] dolazi do zagušenja prometnog toka. Kritične brzine nalaze se najčešće u intervalu Vkrit = 48 - 56 [km/h]. Dokazano je propusna moć ovisi o vrsti ceste (autoceste, dvotračne ceste, o načinu rješavanja križanja u istim ili različitim razinama). • Rezultati ispitivanja provedenih u SAD-u objavljeni su u studijama HCM (Highway Capacity Manual). • U tim studijama tretiraju se postupci analize praktičnoga kapaciteta svih dijelova mreže cestovnih prometnica kao što su: otvorena dionica, rampe, zone preplitanja, kružni tokovi, raskrižja s/bez svjetlosne signalizacije, tranzit, površine za pješake i biciklistički tokovi. • Tako je moguće tzv. Normanovom metodom izračunati propusnu moć ceste s dvije prometne trake, za dvosmjerni promet
Normanova metoda za izračunavanje propusne moći ceste s dvije prometne trake, za dvosmjerni promet: N 1 = propusna moć u oba smjera na cesti s dvije prometne trake za dvosmjerni promet [voz/h] n 1 = broj prometnih traka u oba smjera K 1 = korekcijski čimbenik utjecaja širine prometnih traka (tablica 1. ) K 2 = korekcijski čimbenik utjecaja tipa prometnice i prometnih traka (tablica 2. ) K 3 = korekcijski čimbenik udaljenosti bočne smetnje (tablica 3. ) K 4= korekcijski čimbenik utjecaja veličine i duljine uzdužnog nagiba (tablica 4. ) k 1 = korekcijski čimbenik utjecaja sastava prometnog toka (tablica 5. )
Tablica 1. Utjecaj širine prometnog traka na propusnu moć ceste
Tablica 2. Utjecaj tipa prometnice na propusnu moć ceste
Tablica 3. Utjecaj udaljenosti bočne smetnje na propusnu moć ceste
Tablica 4. Utjecaj duljine uzdužnog nagiba na propusnu moć ceste
Tablica 5. Utjecaj strukture prometnog toka na propusnu moć ceste
• Kvalitativna mjera kojom se očituje odnos količine prometa Q i kapaciteta prometa C, prema HCM-u, definira se kao tzv. razina usluge prometnice/čvorišta. • Ona se sastoji od: brzine vožnje, vremena putovanja, prekida u prometu, slobode manevriranja, sigurnosti vožnje, udobnosti vožnje i troškova eksploatacije vozila. • Za analizu brzina i praktičnog kapaciteta prometne mreže odnosno dimenzioniranje tzv. razina uslužnosti cesta/čvorišta primjenjuju se računalni programi. • Sofisticirana verzija predmetne studije, pod nazivom HCS (Highway Capacity Software), u postupke analize praktičnog kapaciteta uvrštava brzinu i tehničkoeksploatacijsko stanje kolnika.
Primjer: Metodom HCM izračunati propusnu moć četverotračne ceste bez fizički odvojenih smjerova kojom se odvija promet s dominatnim udjelom teretnih vozila (približno 40%), čije su prometne trake široke 3, 00 m s obostranim bočnim smetnjama udaljenim od ruba kolnika prosječno 0, 60 m. Na referentnoj dionici prometnice dugačkoj 1200 m izmjeren je prosječni uzdužni nagib od 5%. K 1 = 0, 89 K 2 = 0, 85 K 3 = 0, 94 K 4 = 0, 36 n 1 = 4 k 1 = 0, 9 N 1 = ?
Određivanje tehničke moći pruge Tehnička moć ili kapacitet pruge je sposobnost za izvršenje transportnog rada u odgovarajućem vremenu. Željeznička pruga kao mjesto stajanja u kombinaciji sa sredstvima prijevoza ima limitiranu kapacitativnu sposobnost za ostvarenje određenog transportnog učinka. Tehnička moć pruge može se razmatrati s dva aspekta: 1. pokretnih sredstava (lokomotiva i vagona), - prijevozna moć pruge. 2. stabilnih sredstava (pruga, službena mjesta – kolodvori sa kolosijecima, lokomotivski depoi), - propusna moć pruge.
Prijevozna moć pruge definira se kao sposobnost prevoženja prugom (dionicom) odgovarajuće količine tereta, odnosno mase tereta mjereno u neto ili bruto tonama. Prijevozna moć pruge može se izraziti na tri načina: 1. Opća prijevozna moć, Pp ( bruto-tona) Pp - prijevozna moć pruge u odnosu na broj vlakova n - broj teretnih vlakova koji se mogu propustiti u jedinici vremena (24 sata) Q - bruto-masa jednog vlaka odnosno: (neto-tona) π - odnos mase robe bruto-masi vlaka Qn – masa robe u vlaku
2. Prijevozna moć koju omogućuju vagoni, Pv Zavisi od raspoloživog broja vagona (vagonskih dana radnog parka - nr), od prosječne nosivosti vagona i iskorištenja te nosivosti, kao i od prosječnog dnevnog trčanja vagona (s) i koeficijenta praznog trčanja (α), odnosno: Pd - dinamičko opterećenje vagona tijekom vožnje L - duljina pruge (dionice) za koju se računa prijevozna moć 3. Prijevozna moć koju omogućuju lokomotive, Pl Zavisi od lokomotivskog parka (M), prosječnog dnevnog trčanja lokomotiva (s), uzdužnog profila pruge, razdjelnih točaka na pruzi, mase vlaka itd. , te se koristi obrazac: Mjerodavna prijevozna moć bit će ona koja je najmanja, jer taj parametar ograničava rad čitave pruge.
Primjer: Izračunati minimalni broj teretnih vlakova koji u 24 sata trebaju prevesti 9500 t ako je prosječna bruto masa jednog vlaka 1500 t s 50% udjelom mase tereta u bruto masi vlaka. Pp = 9500 t Q = 1500 t π = 0, 5 n=?
Propusna moć pruge • Sposobnost propuštanja vlakova u jedinici vremena • Propusnu moć pruge određuju nepokretna sredstva: profil pruge, broj službenih mjesta i postrojenja u njima, te organizacija prometa vlakova. Propusna moć pruge može se razmatrati sa više stajališta, te se razlikuje: • propusna moć s obzirom na broj kolosijeka (za jednokolosiječne i za dvokolosiječne i višekolosiječne pruge), • propusna moć s obzirom na vrijeme eksploatacije • propusna moć prema organizaciji prometa • propusna moć s obzirom na jedinice (vlakove ili vagone) i njihove mase Kapacitet pruge izražava se u broju vlakova koji mogu prometovati u određenom vremenu po svakom kolosijeku.
- Slides: 45