PN –II–RU–TD–2007–2 - Institutul de Mecanica Solidelor

ANEXA 7
8.4. Prezentarea lucrarii de doctorat:
(max. 10 pagini)
8.4.1. Stadiul actual al cunoasterii in domeniu pe plan national si international, raportat la cele
mai recente referinte din literatura de specialitate.
INTRODUCERE
Pe plan mondial, stadiul de dezvoltare al vehiculelor feroviare este foarte avansat in comparatie cu ceea ce
se intampla pe plan national, fiind materializate diverse solutii tehnice care au rezolvat problemele care apar in
timpul rularii acestora o data cu cresterea vitezei de circulatie. Este cunoscut faptul ca in timpul rularii unui
vehicul in calea de rulare, datorita neuniformitatilor suprafetelor in contact se genereaza vibratii in cele doua
structuri. Aceste vibratii sunt dependente pe de o parte de viteza de circulatie a vehiculelor si pe de alta parte de
caracteristicile echipamentelor ce sunt necesare pentru a avea o rulare care sa prezinte siguranta in timpul
circulatiei, sa nu aibe un efect nociv sau inacceptabil asupra marfurilor sau a calatorilor ce beneficiaza de aceste
servicii si nici asupra mediului inconjurator. Pentru a indeplini aceste conditii s-au dezvoltat de-a lungul timpului
o serie intreaga de norme internationale care se refera atat la caracteristicile elementelor componente ale
structurilor implicate in rulare cat si a ansamblelor ce formeaza aceste structuri. In literatura de specialitate sunt
foarte cunoscute normele internationale UIC si ORE care s-au elaborat in urma multor ani de experienta in
domeniu si care trebuiesc respectate pentru a evita accidentele nedorite care pot aparea in exploatare.
Tendinta de imbunatatire a echipamentelor ce participa la realizarea rularii este in scopul sporirii vitezei de
circulatie in conditii maxime de siguranta, motivatiile fiind in special economice deoarece acest lucru atrage dupa
sine mai multi clienti care vor sa se deplaseze sau sa transporte marfuri, rapid si sigur si pe distante mari. Pe de
alta parte, prin cresterea vitezei de circulatie a vehiculelor de cale ferata se produce o modificare a regimului de
vibratii datorat parcurgerii acelorasi denivelari cu viteza diferita, adica se produce o modificare a excitatiei la
nivelul contactului roata-sina, regim care se manifesta printr-o crestere a nivelului de vibratii care favorizeaza
astfel transferul de sarcina intre cele doua roti ale aceleiasi osii, accentuand astfel amplificarea vibratorie a
vehiculului cu efect negativ in siguranta rularii. Conform relatiei lui Nadal raportul dintre forta de ghidare si
sarcina pe osie nu trebuie sa depasasca anumite valori admisibile date in functie de circulatia in calea de rulare sau
peste aparatele de cale, valori rezultate in urma masuratorilor efectuate in cadrul Comitetelor ORE B 55 si B 136.
Pentru reducerea nivelului acestor vibratii la viteze mari de circulatie, este necesar sa se adopte solutii tehnice
constructive adecvate care sa fie capabile sa mentina in limite admisibile parametrii de siguranta si de confort in
conformitate cu normele internationale mai sus mentionate.
De-a lungul timpului au aparut diverse solutii tehnice atat in infrastructura caii cat si la materialul rulant.
Traversele din lemn au fost inlocuite cu traverse din beton armat precomprimat care a contribuit la pastrarea
ecartamentului liniei desi amplifica poluarea fonica, dar astfel s-au putut realiza suduri intre tronsoanele de cale,
eliminandu-se joantele, in special in curbe unde se manifesta mai pronuntat pseudoalunecarile longitudinale
reducandu-se astfel nivelul de vibratii datorat punctelor de discontinuitate, in acest caz dilatatia longitudinala a
caii, datorata diferentelor anuale de temperatura, se face in sensul de modificare a razelor de curbura. Pe de alta
parte materialul rulant a suferit diverse modificari, de la un etaj de suspendare la trei etaje de suspendare care s-a
dovedit a fi destul de instabil datorita numarului mare de grade de libertate, astfel ca cea mai des intalnita solutie
tehnica din acest punct de vedere a unui vehicul este cu doua etaje de suspendare deci cu doua nivele de arcuri si
amortizoare. S-au realizat imbunatatiri ale boghiurilor, trecandu-se de la boghiuri cu osii rigide la boghiuri cu
conducere elastica a osiilor sau boghiuri cu osii orientabile care reduc oscilatia de serpuire a boghiurilor si au o
mai buna asezare in cale in special in curbe unde avem de-a face cu o insuficienta de suprainaltare mai mare cu cat
viteza de circulatie este mai mare aparand astfel o acceleratie necompensata transversala mai mare. Tot in acest
scop s-au incercat solutii tehnice pentru cutiile vehiculelor feroviare realizandu-se o varianta cu traversa dansanta
astfel ca in acest caz, cutia vehiculului se inclina inspre interiorul curbei la circulatia pe un astfel de tronson,
reducand in acest fel efectul insuficientei de suprainaltare. In general solutiile sunt adoptate ca un compromis intre
necesitatile tehnice contradictorii ale vehiculelor la circulatia in aliniament, in curbe sau peste aparatele de cale
astfel incat parametrii importanti ai sistemelor rezultate in urma modificarilor impuse de adaptarea la conditiile
din exploatare, sa nu depaseasca limitele admise de legislatiile europene sau internationale.
In ceea ce priveste etajele de suspendare ale vehiculelor feroviare avem de-a face cu diverse solutii tehnice.
Cele mai cunoscute si mai raspandite din acest punct de vedere sunt solutiile cu arcuri elicoidale si amortizoare
hidraulice care disipa energia de vibratie prin laminarea unui fluid de lucru. Sunt de asemenea foarte raspandite
solutiile bazate pe arcuri in foi care au si rol de amortizare disipand energia de vibratie prin frecarea intre placutele
de arc. Arcurile pe perna de aer sunt forte utilizate avand si rol de disipator de energie datorita transformarilor
termodinamice ale aerului in perna de aer dar au si un rol de mentinere a cutiei vehiculului la o inaltime dorita in
special la nivelul peronului. De asemenea se mai folosesc si arcuri de cauciuc care se bazeaza pe caracterul
histeretic al cauciucului, avand astfel si rol de disipator de energie. Ca un varf tehnologic, in tarile cu traditie din
punct de vedere feroviar s-au dezvoltat cateva variante bazate pe perna electrica ce utilizeaza caracteristicile
electromagnetice ale componentelor de rulare, solutia MAGLEV, eliminandu-se astfel contactul intre partea fixa
si partea mobila a sistemului dinamic care era responsabil pentru generarea vibratiilor in timpul rularii. Este
PROIECTE DE CERCETARE PENTRU TINERII DOCTORANZI TD-15