RaiLab 2008 v

Transkrypt

1 RaiLab 2008 v OPIS PROGRAMU Autor: Robert Wojtczak

2 Wstęp Program RaiLab jest autorskim programem wspomagającym projektowanie dróg kolejowych. Służy między innymi do optymalizacji doboru przechyłki, szczegółowej analizy kinematyczno-geometrycznej krzywej przejściowej i łuku kołowego. Pozwala na sprawdzenie, czy nie występuje kolizja skrajni w liniach dwutorowych, na obliczanie wygięć rozjazdów łukowych, na sprawdzenie wytrzymałości poprzecznej toru, itd. Dużą zaletą programu jest możliwość przeprowadzenia analizy dla dowolnego rozstawu szyn. Z pewnością jest to jeden z nielicznych programów, które pozwalają na zaprojektowanie rampy krzywoliniowej. Program nie ma na celu próby zastąpienia funkcjonalności programów typu InRail, czy MXRail. Ma natomiast na celu dostarczenie narzędzi, które te programy nie posiadają, a które są niezbędne do sprawnego i pewnego projektowania linii kolejowych. Niektóre funkcje programu współdziałają z programami AutoCAD i MicroStation. Zapraszam na stronę programu:

3 Główne okno programu W tej ramce możliwe jest wybranie prędkości dla pociągów pasażerskich, towarowych oraz promienia łuku poziomego. Analizę pociągów towarowych można wyłączyć, gdy chcemy wyliczyć przechyłkę dla jednego rodzaju pociągów. Program sprawdza, czy wybrany promień nie jest mniejszy od wartości minimalnych. Można wybrać odpowiednie wartości niezrównoważonych przyspieszeń, można też zamiast przyspieszeń użyć do analizy wartości niedomiaru przechyłki. W module optymalizacji można zmienić rozkład procentowy pociągów. Opcja vmax(geom) uruchamia okno, w którym jest możliwość wyliczenia prędkości maksymalnej na danym łuku, ze względu na dopuszczalne przyspieszenie i przechyłkę. W oknie tym można także wyliczyć stałą, jaką trzeba wprowadzić w programie InRail, by uzyskać przechyłkę wyliczoną wg polskich wytycznych.

4 Krzywa przejściowa Moduł pozwala na dobór obliczenie potrzebnej długości krzywej przejściowej i rampy przechyłowej. Wylicza także gradient przechyłki (dla ramp krzywoliniowych jest to maksymalny gradient przechyłki).

5 Menu Plik Szybkie wyliczenie Pozwala na automatyczne wyliczenie przechyłki i krzywej przejściowej. Uruchamia automatycznie moduł analizy kinematycznej. Analiza całej trasy Moduł pozwalający sprawdzić wartości kinematyczne na długości całej trasy. Przekroczenie dopuszczalnych wartości jest sygnalizowane w raporcie analizy. Zapisz raport Zapisuje szczegółowe wyniki analizy do pliku.txt. Ustawienia Otwiera okno pozwalające na zdefiniowanie rozstawu w świetle szyn, typu szyny, pochylenia poprzecznego szyny lub wynikowego rozstawu szyn w osiach. Program automatycznie wylicza wartość stałej równowagi. Jest też możliwość prowadzenia obliczeń zgodnie z polskimi wytycznymi do projektowania toru wąskiego. Metoda normowa jednak jest obarczona pewnymi błędami. W oknie tym jest dodatkowo możliwość zdefiniowania rodzaju krzywej przejściowej i rampy przechyłkowej.

6 Przechyłka Analiza kinematyczna Moduł służy do analizy geometryczno-kinematyczej łuku i krzywej przejściowej. Dostępna jest analiza w funkcji prędkości następujących parametrów: -przyspieszenia bocznego, -przyrostu przyspieszenia bocznego, -prędkości podnoszenia koła na rampie przechyłowej, -niedoboru przechyłki -stosunku niedoboru przechyłki do przechyłki (wyświetlane w etykietce dla niedoboru) -prędkości przyrostu niedoboru przechyłki Wyniki prezentowane są jako wartości parametrów w tabelce oraz jako wykres. Program oblicza także prędkość zrównoważoną (v0) oraz prędkość maksymalna (V), czyli przy osiągnięciu amax. Zielona pozioma linia na wykresie oznacza zakres prędkości, przy którym nie zostanie przekroczone przyspieszenie boczne amax. W tym module można także przeprowadzić analizę dla pociągu z wychylnym pudłem i sprawdzić, czy długość krzywej przejściowej, wyliczona dla taboru klasycznego, jest wystarczająca. Możliwa analiza do 350 km/h.

7 Wykres przechyłek Wykres pokazuje interpretację geometryczną doboru przechyłki. Zmiana przechyłki w oknie głównym programu powoduje zmianę wykresu. Wytrzymałość poprzeczna toru Pozwala obliczyć maksymalna prędkość, po przekroczeniu której, wytrzymałość poprzeczna toru będzie większa niż dopuszczalna. Możliwe jest także określenie granicy Prud homma w zależności od rodzaju podkładów i rodzaju pociągów. Wpływ usprężynowania nadwozia Pozwala na dokładne obliczenie przyspieszeń bocznych dla różnych systemów przechyłu nadwozia, gdy znane są współczynniki usprężynowania.

8 Eksport przechyłki do MicroStation W module tym jest możliwość wygenerowania pliku.txt, który może być później odczytany w MicroStation. Wyrysowana będzie obrócona o przechyłkę komórka np. pokazująca tor oraz wypisane zostaną podstawowe parametry geometryczno-kinematyczne dla liczonego łuku. Regulacja przechyłki Moduł obliczający minimalną wymaganą wartość podniesienia toru przy zmianie istniejącej przechyłki przy założeniu, że położenie toru w planie nie zmienia się. Kalkulator przechyłki Trochę inny rodzaj kalkulatora przechyłki umożliwia bezpośrednio wstawienie prędkości w milach na godzinę. Obliczenia bazują na niedoborach i nadmiarach przechyłki, a także na stosunku niedoboru do przechyłki. Przy zmianie rozstawu torów w ustawieniach programu, można zaobserwować zmianę współczynnika liczbowego (stałej równowagi). Polskie przepisy dla toru wąskiego używają współczynnika 6.3 i jest to prawda tylko dla rozstawu 800mm.

9 Plan Prędkość max na łuku Moduł określa maksymalną prędkość na łuku z krzywymi przejściowymi. Oblicza też wartość minimalnego promienia dla łuku bez krzywych przejściowych dla żądanej prędkości. Krzywa przejściowa W oknie tym można prześledzić wartości odsunięcia krzywej przejściowej od stycznej wyprowadzonej z jej początku, kąt między tą styczną a styczną w dowolnym miejscu krzywej przejściowej. Obsługiwane krzywe przejściowe: parabola 3-stopnia, klotoida, krzywa Blossa, cosinusoida, sinusoida, parabola 4-stopnia. Obliczane są także parametr A oraz przesunięcie łuku n dla każdego rodzaju krzywej przejściowej. Można też przeanalizować zmienność krzywizny i promienia na długości krzywej przejściowej.

10 Rampa przechyłkowa W oknie tym można prześledzić wartości przechyłki, gradientu przechyłki oraz wichrowatości toru na długości rampy przechyłkowej. Moduł wylicza także maksymalny gradient przechylki dla każdego typu rampy. Obsługiwane rampy przechylkowe: prostoliniowa, parabola 3-stopnia, cosinusoida, sinusoida, parabola 4-stopnia.

11 Parametry krzywej W module tym można prześledzić zmienność wielu parametrów charakteryzujących krzywe przejściowe wraz z rampami przechyłkowymi. Parametry te to: niezrównoważone przyspieszenie boczne, przyrost bocznego przyspieszenia, pochodna przyrostu bocznego przyspieszenia, prędkość podnoszenia koła, niedomiar przechyłki, przyrost niedomiaru przechyłki. Każdy parametr można przeanalizować pod względem wartości i wykresu na długości krzywej przejściowej.

12 Strzałka, cięciwa, promień W module tym można wyliczyć jedną niewiadomą z zestawu strzałką, cięciwą, promień, znając dwie pozostałe wartości. Szyny w łuku W module tym można wyliczyć skrócenie szyn w łuku kołowym.

13 Kąt zwrotu trasy Moduł pozwalający na obliczenie kąta zwrotu miedzy początkową i końcową styczną dowolnego układu 12 elementów. Wynik prezentowany może być w radianach, stopniach lub gradach. Opory na łuku poziomym W oknie tym można wyliczyć dodatkowy opór, jaki pojawia się w trakcie jazdy po łuku poziomym. Opór ten należy uwzględnić jako dodatkowe pochylenie podłużne toru, jakie pociąg musi pokonać. Możliwe są dwie metody obliczenia tej wielkości, jednak obydwie dają bardzo zbliżone do siebie wartości.

14 Niedomiar przechyłki między 2 łukami Okno umożliwia przeanalizowanie zmiany niedoboru przechyłki lub zmiany przyspieszenia bocznego w miejscach styku różnych elementów trasy w planie. Znaczny skok może wystąpić w miejscu, gdzie styka się łuk z krzywą przejściową z różną prędkością projektową na tych elementach.

15 Rozjazd Rozjazd łukowy Służy do projektowania wygięcia rozjazdu zwyczajnego. Efektem może być rozjazd łukowy jednostronny lub dwustronny. Dostępne są najczęściej spotykane rozjazdy i dwie metody liczenia wygięcia. Można też zdefiniować dowolny rozjazd zwyczajny, znając jego wymiary. Możliwe jest wyeksportowanie pliku.txt, który po imporcie do MicroStation lub AutoCADa wyrysuje schematycznie wygięty rozjazd. Rozjazd w 3D Moduł służący do obliczenia pochylenia toru zwrotnego rozjazdu leżącego w pochyleniu oraz z przechyłką (czyli rozjazdu leżącego de facto na luku). Elementami ograniczającymi są w tym przypadku położenie np. dwóch ostatnich wspólnych podrozjazdnic i ich ułożenie względem toru. Wynikiem jest nachylenie toru zwrotnego za ostatnią wspólną podrozjazdnicą i odpowiednie wysokości toków szynowych.

16 Rozjazd angielski Moduł do analizy brytyjskich rozjazdów typu CEN56E1 Vertical Circular.

17 Profil Przecięcie w profilu Umożliwia obliczenie współrzędnych punktu przecięcia dwóch pochyleń, mając dane te pochylenia i współrzędne punktów, przez które przechodzą. Łuk w profilu Umożliwia obliczenie rzędnej łuku pionowego w dowolnej odległości od jego początku, mając dane promień, pochylenie początkowe i rzędną początkową. Dodatkowo można sprawdzić wielkość przyspieszenia pionowego pojawiającego się podczas jazdy po łuku pionowym.

18 Przekrój Analiza skrajni Moduł do analizy ewentualnych kolizji skrajni. informacje o skrajniach są podczytywane z plików.xls. Użytkownik podaje wzajemne położenie torów w przekroju poprzecznym oraz przechyłki. Program analizuje położenie obydwu skrajni w poszukiwaniu miejsc kolizji. Możliwe jest uwzględnienie krzywizny obydwu torów i sprawdzenie położenia początku i końca wagonu względem drugiego toru. Możliwe jest także zamodelowanie i wyświetlenie obiektu dodatkowego np. obrysu mostu lub przepustu. Wynik obliczeń prezentowane są w formie tabelarycznej i rysunkowej w dodatkowym oknie i mogą być wyeksportowane do MicroStation w postaci pliku.txt jako rysunek obydwu skrajni.

19 XSection Modeller.exe Uruchamia oddzielny program służący do szybkiego generowania rysunków przekrojów poprzecznych na podstawie pomiarów terenowych. Program ściśle współpracuje z MicroStation. Więcej informacji znajduje się w opisie tego programu. Geotechnika Wzmocnienie podtorza Ta część programu pozwala na obliczenie wymaganej grubości warstw wzmacniających, w zależności od modułu odkształcenia podłoża, modułu sprężystości warstw wzmacniających i wymaganego do osiągnięcia modułu odkształcenia torowiska. Jest możliwe zaprojektowanie wzmocnienia jedno i dwuwarstwowego, przy czym, powtarzając obliczenia, można zaprojektować wzmocnienie więcej niż dwuwarstwowe. W oknie dostępny jest nomogram DORNII. Jest też możliwość sprawdzenia wartości modułów różnych kruszyw i gruntów. Dodatkowym udogodnieniem jest możliwość obliczenia modułu sprężystości na podstawie znanej wartości wkaznika CBR.

20 Teoria Zimmermana Ta część programu pozwala na obliczenie ugięcia szyny, momentu zginającego, siły tnącej i naprężeń w szynie, zgodnie z teorią Zimermana. Dostępny jest także wykres zmienności tych wartości wzdłuż toru.

21 Inne narzędzia Konwerter jednostek Moduł pozwala na przeliczenie wartości typu: -mile-jardy na metry (w etykietce także kilometry) -metry na mile-jardy (w etykietkach osobno mile i osobno jardy) -mph na km/h (w etykietkach y/s oraz m/s) -km/h na mph (w etykietkach m/s oraz y/s) -kąt z radianów na stopnie lub grady (we wszystkie kierunki) -kąt z układu dziesiętnego na układ typu stopienie-minuty-sekundy (i w drugą stronę). W okienku DEG, MIN, SEC wartości wpisuje się w następujący sposób: dla kąta 2st należy wpisać Wyniki są automatycznie wyliczane. Po kliknięciu w okienko STOPNIE wartość w okienku DEG, MIN, SEC automatycznie się przekonwertuje. -kg/cm2 na Pa, kpa lub MPa

22 Pochylenia Używając tego okna, można przeliczyć pochylenia wyrażone w jednym z formatów na każde inne. Dodatkowo, znając prędkość jazdy, można sprawdzić szybkość przyrostu pochylenia na jego długości. Rozkład podkładów Moduł do wyliczania rozkładu podkładów na zadanej długości toru. Program przedstawia kilka propozycji rozkładu.

23 Przepływ w rowie Moduł pozwalający na obliczenie parametrów przepływu wody w rowie otwartym. Do wyboru jako rów jest korytko betonowe, rów trapezowy i kształt dowolny. Możliwy jest dobór współczynnika szorstkości dla najczęściej stosowanych materiałów lub definiowany przez użytkownika. Wynikiem obliczeń jest promień hydrauliczny, współczynnik Bazina, średnią prędkość przepływu i wydatek (ilość przepływającej wody w jednostce czasu). Wartości można porównać z dopuszczalnymi prędkościami przepływu. Wyniki obliczeń można wydrukować. XML InView Pozwala na otwarcie raportu.xml w jednym ze standardowych arkuszów stylu. Okno w przygotowaniu. MX Volumes Okno to służy do generowania pliku inputa dla programu MX do wyliczeń objętości robot ziemnych. Należy wprowadzić nazwy odpowiednich modeli oraz plik.xls, w którym znajdują się dane o początku i końcu odcinka, na którym chcemy policzyć roboty ziemne. W kolumnie A początek odcinka, kolumna B koniec odcinka. Wyniki mogą być wygenerowane w jednej z trzech form. MX Profiles Okno służy do generowania pliku inputa dla programu MX do wygenerowania rysunku profilu podłużnego. Możliwe jest wygenerowanie profilu z czterema torami projektowanymi i czterema torami istniejącymi.

24 Pomoc Link do strony Dominika Wiśniewskiego poświęconej inżynierii komunikacyjnej. Mnóstwo przydatnych materiałów o budowie, utrzymaniu i projektowaniu linii i stacji kolejowych. Link do strony Macieja Górowskiego poświęconej inżynierii komunikacyjnej. Strona z dużą ilością zdjęć, rysunków i bardzo ciekawych informacji na temat budowy obiektów kolejowych. Link do strony Macieja Koplina poświęconej kolejnictwu. Duża ilość zdjęć, opisów i danych technicznych na temat budowy taboru kolejowego. Teoria Linki do przepisów i artykułów. Notatki Uruchamia zewnętrzny notatnik. O programie Ogólne informacje o programie i autorze.

25 Przykładowy raport: RAPORT GEOMETRYCZNO-KINEMATYCZNY ŁUKU KOLOWEGO Dane wejściowe: Standardowy rozstaw w świetle szyn 1435 mm R=1400 m vmax=160 km/h vt=100 km/h adop=0.6 m/s2 at=0.4 m/s2 rozkład t/p=50/50 Wyliczenia dla łuku: hmin=124 mm hmax=146 mm hp(opt)=216 mm ht(opt)=85 mm możliwy zakres przechyłki: mm hopt=135 mm hprzyj=135 mm Kryterium sztywności na skręcanie wagonów towarowych spełnione: h(skręt)=(r-50)/1.5=900 mm. opór na łuku poziomym: % Wyliczenia dla krzywej przejściowej i rampy przechyłkowej: fdop=28 mm/s psi dop=0.5 m/s3 Rodzaj krzywej: klotoida ksi= deg A= m n=1.389 m Rodzaj rampy: prostoliniowa zasadnicza Gradient h=1: w(b=5m)=0.31 mm/m Lmin(f)=214.3 m Lmin(rp)=216 m Lmin(psi)=47.0 m Lprzyj=216 m Gradient h=1:1600 a(100)=-0.33 m/s2 psi(100)=0.04 m/s3 f(100)=17.4 mm/s J(100)=-51 mm J/h(100)=-37.78% j(100)=6.6 mm/s a(160)=0.53 m/s2 psi(160)=0.11 m/s3 f(160)=27.8 mm/s J(160)=81 mm J/h(160)=60.00% j(160)=16.7 mm/s v0=126 km/h Vmax=163 km/h