1

Ctlin Cruceanu

Vehicule pe ine pentru transport urban

Note de cursCuprins

Conceptul general de sistem de transport urban1

Sistemul de transport urban1Particulariti ale sistemului de transport urban1Particulariti ale transportului public local de cltori n Romnia2Dezvoltarea durabil a sistemului de transport local de cltori5

Cerine actuale privind sistemul de transport urban pe ine9

Principale cerine impuse vehiculelor pentru transportul urban de cltori9Avantajele i dezavantajele traciunii electrice urbane10Scurt istoric al transportului urban electric pe ine11

Construcia general a vehiculelor pentru transport urban pe ine15

3.1 Principalele pri componente ale vehiculelor pentru transport urban pe ine15

3.2. Osia montat18

3.3 Cutii de osie20

Suspensia21Boghiuri pentru vehicule de tramvai i metrou29

Sisteme de frnare utilizate la vehiculele de transport urban pe ine33

Frne pneumatice cu aer comprimat34Frna electropneumatic39Frna cu patin electromagnetic40Frna cu resort 42Frna cu solenoid43Frna cu saboi a metroului "BOMBARDIER"44

Captatori de curent47

Circuitul principal de for50

Calea de rulare53

Sistemul de alimentare cu energie electric 56

Noiuni de semnalizare clasic la metrou601. Conceptul general de sistem de transport urban

Sistemul de transport urban

Transporturile reprezint o latur important a activitilor umane prin care se realizeaz deplasarea n spaiu a bunurilor i oamenilor n vederea satisfacerii necesitilor materiale i spirituale ale societii.

Ca orice sistem de transport, cel urban de cltori este format dintr-o infrastructur care cuprinde numai elementele fixe care particip la procesul de transport (reele, construcii, instalaii) i din mijloacele de transport (mobile) - vehiculele.

Infrastructura constituie elementul cel mai vast, mai complex, mai dificil de restructurat, care necesit cele mai mari investiii i constituie factorul determinant pentru potenialul capacitii de transport. Ea cuprinde:

construcii

direct legate de procesul de transport:

puncte de deservire, staii, etc.

construcii i instalaii pentru exploatarea reelei, puncte de comand (dispecerate), substaii de traciune, reele de alimentare, etc

indirect legate de procesul de transport: care cuprind n principal construcii pentru ntreinerea curent, deservirea tehnic i reparaii precum: depouri, ateliere, districte de ntreinere a cii, liniei de contact, etc.

reeaua de ci pentru tramvaie, metrou, de drumuri, precum i lucrrile de art aferente: poduri, tuneluri, viaducte, estacade, etc.

Vehiculele pentru transportul electric urban de cltori (n principal tramvaiele, ramele de metrou, metroul uor i troleibuzele) sunt de o relativ mare diversitate i multe ca numr, ceea ce implic o activitate laborioas pentru meninerea parametrilor funcionali n exploatare, printr-o exploatare, ntreinere i reparare corespunztoare.

Evident c cele dou componente, infrastructura i vehiculele, sunt ntr-o strns dependen i condiionare.

Tramvaiul este un sistem tehnic cu roi metalice, care se deplaseaz pe ine nglobate n carosabilul strzii, care asigur i ghidarea vehiculului prin intermediul buzei roilor care ptrunde ntr-un cu canal destinat acestui scop.

Metroul este de asemenea un mijloc de transport n comun, de mare capacitate i vitez, de o mare siguran i regularitate, care circul n general pe ine de cale ferat, pe ci special destinate (care asigur i ghidarea), realizate subteran, aerian sau la nivelul solului.

Metrourile subterane pot fi:

de mic adncime (8... 12m);

de medie adncime (12.. 30n:);

de mare adncime (30... 8Om).

Particulariti ale sistemului de transport urban

Serviciul de transport local este un serviciu de utilitate social care influeneaz direct calitatea vieii ntr-un ora, prin asigurarea dreptului fundamental la mobilitate a oricrui cetean. Avnd n vedere c transportul local este deseori asemnat cu sistemul sanguin al corpului uman, el este foarte sensibil la orice modificare a structurii economice i sociale ale unui ora i trebuie s aib un nivel de calitate special din punct de vedere al standardului ISO 9001/2000.

Din acest punct de vedere, clientul trebuie s fie plasat n centrul oricrei activiti i este extrem de inportant nivelul de calitate al servirii lui. Furnizarea acestui serviciu oricrui cetean indiferent de vrst, origine social, sex, etnie, etc., trebuie s se realizeze ntr-o manier performant i nediscriminatorie, constituind una din formele prin care ceteanului i se respect toate drepturile de ctre autoritile publice ce sunt la dispoziia acestuia.

Transportul public local de cltori este caracterizat prin cteva elemente specifice: este un serviciu de utilitate social,

se afl ntr-un raport permanent cu instituiile guvernamentale i autoritile de administraie local,

furnizeaz prestaii de interes colectiv i general.

Acest serviciu funcioneaz n baza a dou principii fundamentale:

continuitatea - acest serviciu nu poate fi ntrerupt dac viaa public este

dezorganizat, el trebuind s satisfac interese publice n mod continuu,

interesul general trebuie s primeze n faa celui particular.

Pentru ca acest serviciu public s funcioneze corect ntr-un ora i n spiritul celor dou principii fundamentale, este necesar s se asigure:

organizarea traficului (managementul)personal specializatansamblul intrastructur/vehicule la standarde acceptabileresurse financiare corespunztoare.

Serviciul de transport public local de cltori din Romnia a fost permanent influenat de mai muli factori obiectivi printre care:

extinderea zonei urbane n detrimentul celei rurale,

invazia automobilelor personale, n special dup 1990, cu sufocarea oraului din lipsa locurilor de parcare,

stagnarea dezvoltrii economiei n majoritatea zonelor (scderea numrului locurilor de munc),

creterea ponderii populaiei srace" (omeri, pensionari, etc.).

1.3. Particulariti ale transportului public local de cltori n Romnia

n ce privete transportul public local de cltori din Romnia, acest serviciu a putut nregistra cteva impacturi serioase datorate factorilor menionai:

creterea numrului de cltori transportai cu acelai parc de vehicule cu uzur fizic i morai accentuat creterea duratei unei cltorii neacoperirea cheltuielilor de exploatare lipsa unor investiii minime. Trebuie menionat c n prezent n Romnia acest serviciu este asigurai n 160 orae, din care 47 sunt orae municipale. In raport cu numrul de locuitori care utilizeaz transportul local, se pot distinge trei categorii de orae municipii:

orae foarte mari, cu o populaie peste 200.000 locuitori: 11 orae municipii

orae mari, cu o populaie cuprins ntre 100 - 200 mii locuitori: 12 orae municipii

- orae mici, cu o populaie cuprins ntre 20- 100 mii locuitori: 23 orae municipii.

Capitala Romniei, Bucureti, cu peste 2,5 milioane de locuitori, constituie o excepie din punctul de vedere al aglomerrii.

Oraele din Romnia se confrunt cu problema meninerii sistemelor existente de tansport local, soluionarea acestei probleme constituie o dificultate pentru majoritatea municipiilor, datorit lipsei de fonduri i a cunotinelor insuficiente la nivel instituional. Acest lucru se datoreaz faptului c, odat cu descentralizarea, fondurile pentru investiii nu au mai fost transferate de ctre stat consiliilor locale i cel mai mult au avut de suferit oraele mici i mijlocii (peste 100). Prelungirea perioadei de blocare a investiiilor n transportul local din oraele mici i mijlocii pot avea urmti grave pentru populaia acestor orae.

Dac n transportul aerian, fluvial, feroviar i chiar rutier interurban, cursele sunt dimensionate n funcie de cererea stabilit prin statistici, transportul local de cltori trebuie s satisfac cererea n funcie de intervalul ntre dou treceri i nu n funcie de capacitatea folosit sau restabilit, indiferent de or din zi sau c este zi lucrtoare sau srbtoare. Acesta este unul din motivele pentru care n aproape toate metropolele i marile orae din lume, transportul public urban este susinut cu diferene de tarif - chiar dac salariaii, pensionarii sau omerii au venituri de peste 10 ori mai mari, comparativ cu ale celor din Romnia.

1.3.1. Starea actual a serviciului de transport public local de cltori

Din totalul reelei de transport urban local, cu peste 8.300km., 20% sunt reele electrice iar 80% sunt ci rutiere pentru transportul cu autobuzul, microbuzele, maxi taxi i taxi.

Dotarea cu vehicule a evoluat ajungnd astzi ca din totalul vehiculelor, estimat la peste 6.800 (parc existent) autobuzele s reprezinte 63% iar vehiculele electrice 37%, din care 64% sunt tramvaie iar 36% troleibuze. Vechimea acestora este n medie de 50%, ajungnd n multe orae spre 100%.

Din punct de vedere legislativ, pn n anul 2001, acest serviciu a funcionat n baza unor reglementri asimilate de la transportul rutier, respectiv feroviar, care nu mai corespundea condiiilor reale. Prin legea serviciilor publice de gospodrire comunal nr. 326/2001 respectiv Ordonana nr. 86/2001, s-a stabilit cadrul de organizare, gestionare, reglementare i monitorizare a serviciului de transport public local de persoane, prin curse regulate, cu mijloace de transport n comun. Aceast Ordonan a fost analizat i transformat n lege de ctre Parlamentul Romniei n anul 2002 i promulgat de Preedintele Romniei, fiind publicat ca Legea nr. 284/2002. Aceasta a completat Ordonana nr. 86/2001. n vederea aplicrii acestei legi, s-au elaborat normele de aplicare ce au fcut obiectul Hotrrii de Guvern nr. 828/august 2003. Se poate afirma c n prezent, din punct de vedere legislativ, exist cadrul legal de organizare, funcionare i control al serviciului de transport local de cltori.7

Din punct de vedere financiar, diferenele de tarif (dintre preul real al titlului de cltorie i cel aprobat de consiliul local) sunt acordate ca msur de protecie social, conform legislaiei n vigoare, inclusiv a celei pentru acordarea de reduceri sau gratuiti. Aceste diferene de tarif se situeaz ntre 10 - 40% din ncasrile din bilete/abonamente sau procent din cheltuielile materiale. Aceste diferene de tarif (precum i preul biletului i al abonamentelor) se aprob prin hotrri ale consiliului local. Operatorii privai i aprob tarifele practicate prin propriul Consiliul de Administraie.

Din punctul de vedere al creditelor, ca surs de finanare, numai oraele Bucureti i Timioara au obinut o finanare pentru modernizarea infrastructurii transportului cu tramvaiele (cale de rulare, sistem energetic i respectiv modernizare de depouri). Acestea au obinut finanare de la Banca European de Investiii (BEI) n valoare de 110 milioane USD pentru Bucureti i respectiv 40 milioane USD pentru Timioara, creditul asigurat de BEI fiind de 50% iar restul fiind asigurat de autoritatea local. Creditul este acordat pe 20 de ani, cu 5 ani de graie, n vederea modernizrii a 11 Okm linie de tramvai n Bucureti i respectiv 40km linie de tramvai n Timioara.

Sursele de finanare a serviciului de transport local sunt cuprinse n Hotrrea Consiliului Local de aprobare a bugetului propriu pe anul n curs.

1.3.2. Disfuncionaliti ale serviciului de transport public local de cltori

Constrngeri cu privire la modul de organizare a serviciului. n unele orae, reeaua de transport local este operaional de peste 100 ani. Traseele sunt organizate n sistem radial sau inelar, n raport cu configuraia rutier a fiecrui ora. Parcarea vehiculelor se face n autobaze i depouri. n marea majoritate a oraelor, monitorizarea parcului de vehicule se realizeaz prin dispecerate echipate cu telefonie fix sau mobil, respectiv staii radio conectate la puncte de dispecerat amplasate fie la terminale (capt de linie) fie n punctele cele mai importante ale reelei de transport.

Monitorizarea electronic a traficului la nivelul oraului este asigurat doar n cteva orae precum: Bucureti, Ploieti, Tg. Mure, Timioara, unde dispecerizarea vehiculelor se face att prin sisteme radio ct i prin GPRS sau GSM.

n majoritatea oraelor exist un singur operator public de transport local, ns sunt orae unde, pe lng cel al consiliului local, exist i operatori privai care ntrein o concuren nu ntotdeauna loial.

Constrngeri tehnice i tehnologice. Vechimea mare a infrastructurii i parcului actual de vehicule impune msuri urgente i concrete de reabilitare, n primul rnd prin investiii de modernizare a dotrii existente i apoi prin extinderi de reele sau achiziii de vehicule noi.

Transferul cltorilor de la un mijloc de transport la altul se asigur prin cteva puncte intermodale. Acestea ns nu sunt nc suficiente pentru a asigura n general o deplasare continu, far timpi pierdui pentru a schimba mijloace de transport, atunci cnd acest lucru este necesar.

Constrngeri datorate limitrii resurselor energetice i impunerii standardelor europene.

Dup cum se constat, n prezent ponderea vehiculelor electrice, nepoluante, este nc foarte redus n raport cu cea a vehiculelor auto. Controlul emisiilor poluante provenite din transportul local de suprafa se asigur la limita prevzut prin legislaia n vigoare (Legea 137/1995) i este sub 10%, fa de emisiile provenite de la traficul general, respectiv de la industria local.

Constrngeri financiare. n prezent tarifele pentru titlurile de cltorie pentru transportul urban de suprafa se stabilesc inndu-se cont de protecia social. Gradul de acoperire al cheltuielilor prin ncasrile din vnzarea titlurilor de cltorie variaz ntre 10 - 60%. Majoritatea operatorilor de transport local, att din ar ct i din strintate, nu nregistreaz profit din activitatea de transport local. Actualele sisteme de transport au costuri de exploatare i ntreinere care depesc limita de suportabilitate a utilizatorilor i nu ofer un serviciu de calitate la un pre accesibil, aa cum este definit un serviciu public prin normele Uniunii Europene.

Actualul mecanism al diferenei de tarif nu este corelat cu veniturile reale ale utilizatorilor.

Constrngeri sociale. Fora de munc angajat n acest serviciu nu beneficiaz pe deplin de condiii de munc prin care s fie stimulat motivarea unei atitudini adecvate a acestora fa de ateptrile clienilor (cltorilor). Pregtirea profesional este unilateral, limitat la cerinele actualelor tehnologii aplicate. Concurena neloial descurajeaz fidelitatea angajailor operatorilor de transport local i a responsabilitilor acestora pentru o calitate atrgtoare a serviciului.

1.4. Dezvoltarea durabil a sistemului de transport local de cltori

Pentru dezvoltarea durabil a unui sistem de transport local de cltori este necesar parcurgerea a cinci etape eseniale, care se ntreptrund i fr de care pot aprea probleme grave n transportul local de cltori, cu impacturi negative asupra mobilitii ceteanului i asupra mediului nconjurtor.

Aceste etape sunt:

Organizarea oraidui pentru asigurarea unui serviciu de transport local eficient.

Aceasta presupune alegerea rutelor de transport local de cltori care s satisfac cerinele

de mobilitate stalibite prin planul de deplasri urbane. Parametrul care este apreciat de client este durata cltoriei, de aceea pentru micorarea ei oraul trebuie s fie pregtit cu ci proprii pentru mijloacele de transport, comanda semafoarelor de ctre vehiculele de transport local, dirijarea circulaiei cu prioritate pentru transportul local. n vederea parcurgerii acestei etape de organizare a oraului, trebuie s se fac un management eficient al traficului i cu prioritate pentru transportul local, salvare, pompieri, taximetre, etc. Amenajrile stradale destinate serviciului de transport local, pe lng necesitatea lor, impune i cerine de intermodalitate pentru sistemele de transport.

Constituirea autoritii locale de transport local.

Aceasta trebuie s gestioneze serviciul asigurnd att planificarea respectiv finanarea acestuia ct i accesul tuturor operatorilor de transport local autorizai, indiferent de capitalul acestora (municipal sau privat). Atributele acestei autoriti se dezvolt funcie de cerinele clienilor i de eficiena sistemului. Aceast etap organizatoric presupune att nelegerea particularitii serviciului ct i atragerea de ctre consiliul local a resurselor de finanare, altele dect cele din venituri rezultate din vnzarea titlurilor de cltorie. Aceast autoritate trebuie s analizeze toate rutele de transport pentru a apropia clientul de cerina de transport ct mai aproape de noiunea "din poart n poart".

Datarea cu vehicule i modernizarea infrastructurii.

Serviciul de transport local nu se poate realiza la un nivel de calitate corespunztor dac nu exist vehicule ce trebuie s corespund principiilor: de aprare a mediului nconjurtor, de economie de energie i s deserveasc toate categoriile de cltori (inclusiv cei cu handicap). Infrastructura serviciului presupune o pregtire a fiecrui caiet de sarcini pentru achiziie sau modernizare, n concordan cu principiile de mai sus. Securitatea cltorului este principiul obiectiv al acestei etape.

Colectarea vniturilor din vnzarea titlurilor de cltorie.

Aceast etap este deosebit de important n continuitatea i stabilitatea serviciului de transport local. Ea se impune a se adapta continuu funcie de cerinele clientului, astfel nct acesta s nu motiveze lipsa msurilor tehnice i organizatorice pentru a-i exercita aceast obligaie. Fr o minimizare a cheltuielilor i o maximizare a veniturilor, nu se poate vorbi de un serviciu continuu, sigur i stabil.

Pregtirea i perfecionarea personalului.

n contractul dintre operator i client, personalul de bord este de fapt executantul contractului. Dac acesta nu respect principiul satisfacerii clientului, drept cheie a calitii serviciului, atunci atractivitatea i chiar utilitatea serviciului sunt puse sub semnul ntrebrii. Aceast etap este definitorie pentru stabilitatea i continuitatea serviciului de transport local, indiferent de cte vehicule dispune acest serviciu, din punct de vedere operaional.

1.4.1. Obiective pentru dezvoltarea durabil a serviciului de transport local de cltori

Principiile care stau la baza strategiei de modernizare i eficientizare a serviciului de transport urban local de cltori. Nivelul de dezvoltare al unui sistem de transport public urban poate fi msurat prin diverse criterii. Acestea difereniaz sistemele de transport public aflate la nivele de dezvoltare mai "sczute" sau mai "ridicate" astfel:

Existena unui cadru politic coerent,Dac sistemul de transport public, oficial reglementat, rspunde solicitrilor n cretere, sau, alternativ, dac o parte considerabil a cererii este acoperit de mijloacele de "paratranzit" neoficiale (n bun msur nereglementate),Existena unui sistem oficial al diferenei de tarif.

Aceste trei criterii arat:

dac exist cadru legislativ adecvat,dac autoritatea local a adoptat o concepie coerent n ce privete gestionarea transportului local de cltori, n raport cu unele evenimente, pe msur ce acestea apar,dac autoritatea local are capacitate administrativ i tehnic suficient pentru a planifica i reglementa efectiv acest serviciu,dac a existat voina politic de a lua decizii dificile, precum meninerea tarifelor titlurilor de cltorie la niveluri care s permit operatorilor s acopere costurile, sau s ia msuri care s diminueze utilizarea automobilelor private.

Obiective. Principalele obiective se refer la creterea capacitii de transport i descurajarea transportului privat, reducerea consumului de energie, modernizarea infrastructurii, nnoirea parcului de vehicule, finanarea pe baz de credite sau parteneriat public-privat a investiiilor pentru modernizri i dotri, generalizarea sistemelor nodale (intermodale) dintre transportul public urban de suprafa i alte mijloace de transport (metrou, interregional, etc.), reducerea polurii mediului urban cu 5% fa de nivelul actual, att prin modernizarea parcului de vehicule, prin promovarea cu prioritate a vehiculelor electrice dar i a combustibililor nepoluani (GPL, pila electric, etc.) pentru motoare ecologice.

1.4.2. Direcii de aciune

Reorganizarea regiilor i societilor. n general, trebuie parcurse o serie de etape, ntre care cele mai importante sunt:

autorizarea operatorile de transport local, licenierea a traseelor i a vehiculelor, stabilirea a caietului de sarcini pentru licitaia de trasee, stabilirea traseelor pentru licitaie, - rezolvarea problemei patrimoniului fiecrui operator,

elaborarea i ncheierea contractului de transport i/sau de concesionare a serviciului de transport local,

stabilirea algoritmului pentru veniturile din vnzarea titlurilor de transport, tiprirea titlurilor de transport, controlul serviciului de transport local, integrarea tarifar a sistemelor de transport local. Se pot rezolva astfel urmtoarele aspecte principale:

o mai mare transparen n administrarea i organizarea serviciului de transport local,

eficien sporit n asigurarea serviciului, implicarea sectorului privat n serviciul de transport local. mbuntirea performanelor operaionale i financiare ale operatorilor. Asigurarea unor servicii de calitate la preuri accesibile va putea deveni realitate numai printr-un proces profund de reform a performanelor operaionale ale operatorilor, n baza urmtoarelor principii:

autoritatea public s aib n proprietate bunurile de natur public i privat cu care se opereaz n executarea serviciilor respective,

operatorii, indiferent de statutul lor juridic, primesc dreptul de a opera numai n

baza unui contract de delegare de serviciu ctigat prin licitaie,

contractele de delegare pentru operarea serviciului vor fi monitorizate de

autoritile publice locale i supervizate de autoritatea de reglementare,

tarifele i indexarea acestora vor fi calculate n baza legislaiei existente, aprobat

de autoritatea local de transport local i de consiliul local,

activitatea managerial va fi evaluat n baza unor contracte i criterii de perf< -rman.

Pentru a obine performanele dorite sub raportul cost/beneficii, este necesar generalizarea metodei evalurii acestor performane n baza unor indicatori statistici cu privire la performane tehnice, economice, financiare ale fiecrui operator, procedur cunoscut sub numele de benchmarking. La finele unui mandat de management, indicatorii realizai vor putea astfel fi comparai cu performanele impuse prin contractul de management.

Adoptarea unei strategii locale, la nivelul municipiilor i oraelor. Legea nr. 326/2001 confer autoritilor locale libertatea deplin de a decide n ce privete organizarea i administrarea serviciilor publice, inclusiv transportul local. n acest context, exist deja cteva municipii unde a fost formulat o strategie de dezvoltare a serviciului de transport local. Aceast strategie trebuie s aib ia baz un studiu al deplasrilor populaiei ntr-un ora prin care s se determine:

deficienele sistemelor existente,

stabilirea i organizarea traseelor funcie de cererea de transport local, inventarierea capacitii existente i determinarea necesarului real de vehicule, evaluarea volumului de investiii pentru realizarea soluiilor tehnice necesare pentru atingerea parametrilor performani,

fundamentarea proiectului financiar necesar obinerii fondurilor pentru realizarea obiectivelor de investiii propuse. Strategia local n domeniul serviciului de transport local trebuie s cuprind:

stabilirea prioritilor n alocarea spaiilor rutiere ntre cei care concureaz prin cererile de utiliti, faade, pietoni, vehicule ne motorizate, vehicule de transport public cu staiile aferente, zonele de parcare i deplasare a vehiculelor,mbuntirea capacitii rutiere, prin managementul traficului, msuri de constrngere, pentru ameliorarea vitezei medii a vehiculului de transport local de cltori ctre 18- 20km/h, realiznd acest lucru prin msuri de acordare a prioritii vehiculelor de transport local, acolo unde acest lucru se justific,limitarea sau reducerea rolului mijloacelor de para tranzit pn la un anumit nivel, prin ngrdirea acestora pe rute secundare, printr-o strategie progresiv de asigurare a competiiei i impunerea unor restricii, precum i prin consolidarea proprietilor fragmentate, pentru a facilita controlul lor,revizuirea traficului rutier i a sistemului de liceniere pentru crearea unor autoriti corespunztoare,garantarea faptului c serviciile de transport public ofer complexitate, siguran, o acoperire judicioas a oraului, asigur o serie de servicii de prim calitate (aer condiionat, locuri suficiente),asigurarea furnizrii unei infrastructuri adecvate, inclusiv staii, acoperiuri, terminale i faciliti de ntoarcere/schimbare a direciei,acordarea prioritii rutelor pietonale pentru accesarea staiilor de vehicule i la terminale.

Din punctul de vedere al strategiei naionale pentru serviciul de transport local se desprind urmtoarele direcii:

n oraele care au toate tipurile de reele de transport (tramvai, troleibuz, autobuz) se va urmri meninerea respectiv dezvoltarea ntr-o form optim a reelei de transport electric, cu alimentarea acesteia de ctre autobuze i microbuzen oraele care au numai reea de autobuze i/'sau microbuze se va urmri meninerea respectiv dezvoltarea sistemului actual, prin optimizarea luiintroducerea transportului de cartier cu microbuze, n vederea eliminrii punctelor de conflict n trafic i realizarea magistralelor deservite de transport electric i/sau autobuzeintroducerea transporturilor speciale (colari, navet, studeni, persoane cu handicap)integrarea tarifar a tuturor mijloacelor de transport i respectiv a operatorilor de transport

2. Cerine actuale privind sistemul de transport urban pe ine 2. .Principale cerine impuse vehiculelor pentru transportul urban de cltori Transportul urban, comparativ cu celelalte sisteme de transport la mare distan, se caracterizeaz prin numrul foarte mare de cltori pe care-i deplaseaz pe distane relativ scurte, cu o vitez ct mai mare. n plus, el leag zonele centrale ale oraelor, puternic aglomerate, cu zonele periferice industriale sau rezideniale i asigur legtura cu grile i aeroporturile.

Pentru a satisface comoditile de transport ale cltorilor, staiile trebuie s fie suficient de dese, distana dintre ele fiind relativ mic. Pentru a asigura o vitez comercial ct mai ridicat, aceasta impune ca vehiculele de transport urban s realizeze acceleraii i deceleraii relativ mari, din acest punct de vedere fiind supuse la un regim greu de funcionare.

De asemenea, vehiculele folosite trebuie s poat asigura un flux de urcare-coborre al cltorilor relativ mare, ntr-un interval ct mai scurt de timp, n scopul reducerii timpilor de staionare, ceea ce implicit conduce la creterea vitezei comerciale. De aceea, construcia vehiculelor trebuie s rspund acestor cerine.

n acest scop, vehiculele de transport urban trebuie s aib un numr sporit de ui de acces, care s asigure o suprafa corespunztoare acestor fluxuri. n plus, accesul n/din vehicul trebuie s fie ct mai comod, ceea ce impune o podea ct mai cobort, cu un numr ct mai redus de trepte de acces i cu o diferen de nivel ct mai mic fa de platformele de ateptare pentru cltori. Cu deosebire se pune accentul, n ultima perioad, pe realizarea unor spaii adecvate, special amenajate n interior pentru transportul persoanelor handicapate, ceea ce presupune i dotri corespunztoare pentru cel puin o u de acces. Aceste cerine impun constrngeri suplimentare privind amplasarea pe vehicul a ntregului echipament de for, precum i a tuturor celorlalte sisteme i echipamente auxiliare necesare funcionrii corecte i asigurrii tuturor utilitilor corespunztoare asigurrii confortului, att pentru cltori, ct i pentru conductorul vehiculului.

n general, noiunea de confort este un concept larg, care se refer la numeroase aspecte: vibratoriu, sonor, termic, luminos, vizual, etc. De aici decurg de asemenea o serie de impuneri constructive, precum, de exemplu:

utilizarea unei suspensii adecvate, de regul cu dou etaje la tramvaie i metrouri;asigutarea unei ct mai bune insonorizri a vehiculului, att ctre interior, ct i ctre exterior, ceea ce impune utilizarea unor soluii constructive adecvate, precum utilizarea roilor elastice;realizarea unei izolaii termice adecvate, dar mai ales adoptarea unor soluii corespunztoare de nclzire a interiorului acestor vehicule care, din construcie, sunt puternic vitrate (pentru a evita sentimentul de claustrofobie al cltorilor), iar prin condiiile de exploatare, n perioada rece trebuie inut cont de fluxul mare de aer rece care ptrunde n interiorul vehiculului la fiecare deschidere a uilor de acces. De aceea, la ora actual se evideniaz, de exemplu, tendina de a se lsa, controlat, la ndemna cltorilor posibilitatea de deschidere a uilor ue acces;interiorul vehiculului trebuie iluminat corespunztor, creindu-se astfel i un sentiment suplimentar de siguran.13

Dei n general nu este sesizat direct de ctre utilizatori, o preocupare esenial la proiectarea, construcia, exploatarea i ntreinerea vehiculelor pentru transport urban o constituie asigurarea siguranei circulaiei i a cltorilor n general. Aceasta impune, spre exemplu:

utilizarea unor sisteme de frnare ct mai performante i mai fiabile n exploatare;utilizarea unor sisteme performante de blocare a uilor n timpul mersului, cu deosebire n cazul vehiculelor la care comanda de deschidere este lsat la ndemna cltorilor;proiectarea adecvat a interiorului vehiculului prin dispunerea corespunztore a locurilor pentru ezut, precum i a sistemului de bare i elemente de sprijin i susinere pentru cltori, pentru a permite accesul uor n/din vehicul i n scopul evitrii accidentrilor n situii deosebite, cum ar fi efectuarea unor frnri de urgen;utilizarea curentului continuu pentru alimentarea motoarelor electrice de traciune, la o tensiune nu foarte mare (n general 750V);realizarea unei foarte bune izolri electrice a tuturor elementelor cu care cltorii pot intra n contact, etc.

2.2. Avantajele i dezavantajele traciunii electrice urbane

In ultimii ani se constat o mare dezvoltare a sistemelor de transport electric urban datorit urmtoarelor avantaje :

contribuie la disponibilizarea motorinei (consumat n motoarele diesel ale autobuzelor), ce poate fi utilizat superior n alte ramuri ale economiei;sporete capacitatea de trafic a reelei de transport datorit puterilor mari instalate;motoarele electrice de traciune permit suprasarcini considerabile, chiar de 50... 100%, utilizabile n principal la demaraj, deoarece vehiculele motoare electrice de traciune transform i nu genereaz energie, cum este cazul motoarelor diesel, ce nu pot fi suprancrcate;vehiculele se pot echipa cu frn electric reostatic, lucru care reduce uzarea fizic a elementelor de frecare, sporind totodat i sigurana circulaiei;echiparea vehiculelor cu frn electric recuperativ poate conduce la economii de energie de pn la 40%;nu polueaz mediul nconjurtor;sunt silenioase;nu necesit alimentare cu combustibil;au randamente i fiabilitate ridicate;tramvaiele i cu deosebire metroul, avnd cale de circulaie aparte, sunt ntr-o msur mare independente de traficul stradal, ceea ce permite realizarea unor viteze comerciale mai ridicate; de asemenea, au o mare siguran de funcionare, indiferent de condiiile de vreme.

Principalele dezavantaje ale traciunii electrice urbane sunt:

costuri mari pentru investiii i lucrri de construcie a instalaiilor fixe de traciune, precum i pentru protecia reelelor de telecomunicaii i de distribuie a energiei electrice de joas tensiune, a cablurilor subterane, a conductelor i construciilor metalice fa de curenii de dispersie ai returului curentului de traciune;vitez comercial sczut de necesitatea unor distane mici (de regul cca. 1 km) ntre staii;dependena troleibuzului i, ntr-o msur mai mic, a tramvaiului, de traficul stradal i de stopuri.

innd cont de avantajele i dezavantajele enumerate, trebuie adoptat acea soluie de sistem de traciune electric urban care rspunde cel mai bine necesitilor sociale, dar i rentabilitii economice.

Opiunea pentru adoptarea unei reele de metrou, tramvai sau troleibuz, datorit eforturilor majore pentru realizarea sistemului, se bazeaz pe o ampl i documentat analiz a numeroi factori, parametri i indicatori, tehnici i economici. De o deosebit importan, dintre acetia, este numrul de cltori transportai pe or, ntr-un sens de circulaie.

Din acest punct de vedere, studiile mai recente arat c troleibuzul ofer soluia optim i flexibil pentru transportul a 2000...5000 cltori/or, n timp ce tramvaiul rspunde cel mai bine necesitilor de transport a 5000...20000 cltori/or. Metroul este justificat economic numai pentru transportul unui numr mai mare de 50000 de cltori/or, fiind deci optim pentru rezolvarea transportului de cltori n marile metropole.

2.3. Scurt istoric al transportului urban electric pe ine

2.3.1. Evoluia tramvaiului

Tramvaiele cu cai - au fost utilizate pentru prima dat n Nex York, iar pe continentul european au ptruns sub denumirea de "american tramways".

n Europa, prima linie de tramvaie cu cai a fost construit n 1853, la Paris, pe traseul Piaa "La Concorde" - Saint Cloud. Ulterior au aprut i n Anglia (1860), Elveia, Danemarca i Ungaria (1863), Austria i Germania (1865), etc.

Cea mai veche linie de tramvaie din Romnia a fost cea cu cai din Timioara, inaugurat la 8 iulie 1869. n acel an, parcul de tramvaie era constituit din 23 de vagoane de fabricaie vienez, dintre care 21 erau utilizate la transportul cltorilor, iar dou la ntreinerea liniilor, pentru a cror remorcare se dispunea de 73 de cai.

n Bucureti, primul tramvai cu cai a fost inaugurat la 28 decembrie 1872 pe traseul Calea Moilor - Piaa Sf. Gheorghe - Bariera Mogooaiei. Vagoanele de tramvai care circulau pe Calea Moilor erau etajate (cu imperial) i erau vopsite, n prile exterioare, n galben. Dup deteriorarea acestora, pe toate liniile bucuretene au fost utilizate numai vagoane neetajate, care se compuneau din vagoane acoperite (de iarn) i vagoane descoperite (de var).

Tramvaie cu abur - traciunea cu abur a fost folosit pentru prima dat la liniile de tramvai n 1859 de ctre americanul Latta. Primele locomotive utilizate la remorcarea vagoanelor de tramvai erau asemntoare celor de pe reelele feroviare, avnd ns dimensiuni mai mici. n 1873, americanul Lamm a construit n Chicago o locomotiv cu abur far focar, care utiliza abur supranclzit preluat de la instalaii fixe de producere a acestuia. Ulterior, locomotivele cu abur care asigurau remorcarea vagoanelor de tramvai au fost nlocuite prin vagoane-motoare cu abur (tramvaie cu abur propriu-zise).

n Bucureti a fost introdus n 1906 un tramvai cu abur, pe traseul Bariera Sf. Vineri - Gara de Nord, dar nu a corespuns i a fost nlocuit dup numai un an de exploatare.

Tramvaie cu motoare pneumatice (cu aer comprimat) - primele au fost utilizate n America ncepnd din 1874, iar n Europa din 1879. Aerul comprimat era pstrat n rezervoare montate sub cutia vagonului

Tramvaie cu gaz (cu petrol lampant) - au fost construite n perioada 1892-1897 i utilizau pentru traciune motorul cu gaz n patru timpi, la care s-au fcut diverse adaptri.

Primul motor cu gaz a fost construit n 1876 de ctre inginerii germani Otto i Langen. Aceste tramvaiele erau ns foarte zgomotoase, produceau trepidaii i aveau pierderi de gaz datorit etanrii necorespunztoare a motorului. De aceea au avut o rspndire mic i au fost nlocuite dup numai civa ani de exploatare de tramvaiele electrice.

Tramvaie cu amoniac -au fost construite ntre 1870 i 1892 i au fost experimentate pe liniile tramvaiului din Chicago. Funionarea se baza pe faptul c amoniacul lichid - depozitat ntr-un rezervor montat pe vagon - era nclzit i vaporii degajai acionau cilindrul motor. Acest tip de tramvai a avut mai mult un caracter experimental. Deoarece utiliza o substan periculoas precum amoniacul, cunoscut prin toxicitatea sa, acest sistem nu avea, din start, nici o ans de extindere.

Tramvaie cu cablu (funiculare) - primul tramvai cu cablu a fost construit n perioada 1871 - 1872 n San Francisco, fiind i astzi n funciune. Cablul de traciune era acionat iniial de maini fixe cu abur i apoi de motoare electrice i era amplasat ntr-un tunel subteran, montat n axa cii. La partea superioar, tunelul avea practicat pe toat lungimea o fant longitudinal, care era strbtut de tija dispozitivului de cuplare a cablului de traciune. Iniial, tramvaiele cu cablu se compuneau dintr-un vagon special care, prin dispozitivul de cuplare, asigura prinderea sau desprinderea de cablul de traciune. La acest vehicul se ataa vagonul-remorc pentru cltori. Ulterior, dispozitivul de cuplare a fost montat chiar pe vagonul de cltori.

Tramvaie electrice - primul tramvai electric din lume a fost construit de inginerul german Siemens i a circulat n Berlin din 16 mai 1881, pe un tronson de linie cu lungimea de 2,5 km, alimentarea facndu-se cu curent continuu de 120V, preluat prin intermediul celor dou ine de rulare.

De-a lungul timpului, s-au utilizat urmtoarele sisteme de alimentare cu energie electric:

de la linia de contact aerian:prin dou linii electrice aeriene, linia de contact avnd o form tubular i fiind prevzut cu o fant longitudinal care era parcurs, n interior, de un contact glisant. De la cele dou contacte glisante, curentul continuu era preluat de tramvai prin intermediul unor cabluri electrice suple. Primul asemenea tramvai a circulat la Paris, n anul 1881;alimentare prin intermediul unui crucior (Kontakt-wagen), de mici dimensiuni, care rula deasupra liniilor electrice aeriene - sistem utilizat n 1882 la tramvaiul electric din Charlottenburg (Germania);sistemul "trolley" (troleu), cu fir aerian unic i cu returul curentului prin in - tramvaiele erau echipate cu o priz de curent care era n contact cu un cablu electric aerian. Ideea utilizrii troleului aparine belgianului Van De Poele (1883) i a fost prima dat aplicat n America (1887) pe liniile tramvaiului electric din Richmod i apoi n Europa, la Leeds (Anglia) n 1890. Iniial, contactul se realiza prin intermediul unei rotie de contact care se rostogolea pe firul aerian unic, ulterior fiind realizat sistemul de alimentare prin troleu-lir, sistem utilizat n 1894 i n Bucureti la primele tramvaie electrice;sistemul de alimentare prin pantograf - utilizat i n traciunea feroviar, fiind ntlnite cel clasic (simetric) sau, mai recent, pantograful asimetric.prin linii electrice amplasate subteran fcaniveau) care, n funcie de modul de dispunere al tunelelor poate fi:axial - sistem aplicat pentru prima dat n Anglia, n anul 1884, returul curentului fcndu- se prin inelateral - experimentat n 1885 n Boston i introdus prima oar n Europa la Budapesta n 1889 (pn n anul 1898, ntreaga reea de tramvaie budapestan utiliza acest sistem de alimentare cu energie electric)prin contact superficial (cu pavele), experimentat n 1890 la Clermont-Ferrand (Frana): ntre ine i la intervale mai mici dect lungimea vehiculului motor erau amplasate subteran blocuri metalice (pavele) pe care aluneca o in de alimentare montat sub cutia vagonului. ina de alimentare era permanent n contact cu dou pavele i prelua curentul, transmindu-1 motorului electric de traciune. Fiecare tronson de pavele, cu o lungime de lOOm, era alimentat succesiv de la un cablu electric subteran; dup trecerea tramvaiului, alimentarea tronsonului traversat se ntrerupea.tramvaie electrice cu acumulatori - primul a fost introdus n cirulaie la Paris, la 25 mai 1881. Dup 1885, s-au mai exploatat n orae precum Haga, Berlin, Bruxelles, dar costul ridicat, masa mare a acumulatorilor precum i puterea redus obinut, au determinat nlocuirea lor cu alte sisteme de traciune.

n ara noastr, prima linie de tramvaie electrice a fost dat n exploatare n Bucureti, la 9 decembrie 1894, pe traseul Cotroceni - Obor, n lungime de 5,5 km. Curentul continuu de 550 V era furnizat de uzina electric de la Grozveti. A fost extins apoi i n alte orae: Timioara (27 iulie 1899), Iai i Brila (1900), Galai (1901), Sibiu (1905), Oradea (1906), Arad (1913).

2.3.2. Evoluia metroului

Primul proiect al unei reele de ci ferate subterane dateaz din 1855, cnd s-a propus construirea unui metrou la Paris. Proiectul a fost aplicat ns la Londra, unde a fost inaugurat la 10 ianuarie 1863 prima linie de metrou, cu o lungime de 21 km (13mile engleze), care stabilea legtura ntre cartierele West End i City. Traciunea era asigurat prin locomotive cu abur care, pentru a reduce poluarea din tunele, circulau cu courile nchise. S- au utilizat i rezervoare suplimentare montate pe locomotive pentru acumularea fumului, care erau purjate ntr-o zon deschis la suprafa. n 1890, au nceput s fie utilizate locomotive electrice de traciune, alimentate n curent continuu la tensiunea de 600V, preluat fie de la un fir aerian, fie de la o a treia in, montat lateral.

n America, oraul New York a fost primul n care s-a construit o reea metropolitan de suprafa, metroul circulnd pe viaducte metalice amplasate de-a lungul marilor artere rutiere. Construcia primului tronson a nceput n 1867, n anul urmtor efectundu-se primele probe. Succesiv, s-au utilizat mai multe sisteme de traciune: prin cablu acionat de maini fixe cu abur, cu locomotive cu abur, cu locomotive cu aer comprimat i cu locomotive, mai apoi rame, electrice. Ulterior, reeaua a fost completat i prin construirea de linii subterane, la mic i medie adncime (10...25m).

n Germania, prima reea de ci ferate metropolitane s-a construit la Berlin i consta din linia de centur Ringbahn (1871-1878) i reeaua supranlat Hochbahn (1882). O dat cu electrificarea acesteia din urm, n 1896 a nceput i construirea reelei subterane, denumit Untergrundbahn, care a fost dat n exploatare n anul 1902.

Patru ani mai trziu, a fost inaugurat metroul subteran din Budapesta, alimentat n curent continuu la 300V, captat de pantografele vehiculelor motoare de la o linie aerian.

La Paris, primul tronson a fost inaugurat la 16 iulie 1900. Construcia este la mic adncime (8...15m), iar traversarea Senei se face prin intermediul unor viaducte metalice. La Moscova, primul tronson al metroului a fost dat n exploatare la 15 mai 1935. Sunt renumite staiile care sunt adevrate palate subterane, fiecare, avnd o arhitectur proprie.

La 8 noembrie 1956 a fost dat n exploatare prima linie parizian cu rame electrice pe pneuri, care au redus simitor nivelul zgomotului i al vibraiilor n general. Ramele sunt echipate cu roi cu pneuri dar, n caz de avarie, pot circula i pe roi metalice care ruleaz pe ine.

Construcia metroului din Bucureti a nceput n 1975, iar primul tronson (Semntoarea - Timpuri Noi) a fost inaugurat la 19 decembrie 1979. Ulterior au fost date n exploatare tronsoanele: Timpuri Noi - Republica (1981), Eroilor - Militari (1983), Semntoarea - Gara de Nord - Dristor II, Pipera - I.M.G.B., etc3. Construcia general a vehiculelor pentru transport urban pe ine

3.1. Principalele pri componente ale vehiculelor pentru transport urban pe

ine

Dei sunt de o mare diversitate, vehiculele pentru transportul urban pe ine al cltorilor au n compunerea lor o serie de pri, subansambluri sau piese identice sau asemntoare. Pot fi formate din unul sau mai multe vehicule, articulate sau nu. Ansamblul de mai multe vehicule poate avea toate vehiculele motoare sau poate fi format dintr-o combinaie de vehicule motoare i remorcate. n general, principalele elemente comune majoritii acestor vehicule (vezi fig. 1) sunt:

aparatul de rulare;organele de ghidare ale cutiei de osie;suspensia;boghiul;asiul i cutia;aparatele de ciocnire, traciune i legare;captatorii de curent;controlerul de comand a alimentrii cu energie electric a motoarelor de traciune;motoarele electrice de traciune;sistemul de frnare;rezistenele de pornire i de frnare.

aparate de ciocnire,N , ., , cutie de osie / osie montata /, , . suspensie

. .,organe de ghidare ale/ Lboghiu^

tractiune i legare.. - T. ' , aparate de ciocnire,

* cutiei de osiemotoare electrice r

, ^tractiune i legare

de traciune

Fig. 1. Principale pri componente ale vehiculelor de transport urban pe ine.

Aparatul de rulare are rolul de a transmite sarcinile ntre vehicul i ine, de a asigura deplasarea vehiculului i ghidarea acestuia. Organele de rulare sunt formate din osia montat, subansamblu specific vehiculelor care circul pe ine, care este format n principal din cele dou roi calate (montate cu strngere) pe osia propriu-zis i cutiile de osie, care conin lagre care asigur posibilitatea de rotire a osiilor montate, avnd i rolul de a transmite toate forele ntre fusul de osie i cadrul boghiului sau asiu i de a limita deplasrile osiei n direcie longitudinal i transversal n raport cu restul vehiculului.

Organele de ghidare ale cutiei de osie au rolul de a asigura o poziie corect a osiei montate n cale i fa de vehicul, transmind totodat forele care acioneaz n plan orizontal ntre cutia de osie i cadrul boghiului sau asiu, fr a mpiedica funcionarea suspensiei.

Suspensia asigur legtura elastic ntre cadrul vehiculului i osii. Aceasta are rolul de a absorbi energia de oc i de a amortiza oscilaiile, asigurnd totodat stabilitatea vehiculului n mers. Suspensia asigur un confort vibratoriu cltorilor, asigur integritatea mrfurilor transportate i micoreaz forele de interaciune dintre vehicul i cale. n general, suspensia vehiculelor feroviare este format din elemente elastice (arcuri metalice, de cauciuc, pneumatice sau hidropneumatice), care au rolul de a prelua energia ocurilor, de a o transforma n energie potenial i de a o reda n timp sistemului, elemente de amortizare (cu friciune uscat sau hidraulice), care au rolul de a disipa o parte din energia nmagazinat n elementele elastice, conducnd la scderea amplitudinii de oscilaie a vehiculului i din elemente de legtur (legturi pendulare sau balansieri), care susin sau poziioneaz elementele elastice, contribuind la transmiterea lor i la reducerea ocurilor.

Boghiul este un dispozitiv n form de crucior, cu dou sau mai multe osii, pe care reazem asiul sau cutia vehiculului. Acesta are rolul de a asigura nscrierea n curb n bune condiii a vehiculelor (permind de altfel i realizarea de lungimi mai mari ale vehiculelor), precum i un mers linitit, n special la viteze mari de circulaie.

Boghiul este format dintr-un cadru, n general rigid, de care sunt fixate cutiile de osie. La mijlocul cadrului, pe o travers fix sau mobil (travers dansant), se gsete un lagr n care se articuleaz asiul vehiculului. Acest lagr permite oscilaii de rotaie n jurul unei axe verticale i uneori o deplasare transversal. Pe boghiurile vehiculelor motoare sunt suspendate (total sau parial) motoarele electrice de traciune.

asiul este o structur metalic pe care se plaseaz ncrctura util (cltorii) dar care suport i alte sarcini provenite din greutatea instalaiilor i diverselor agregate cu care sunt echipate vehiculele, precum i din fora de traciune i frnare, de inerie, etc. Pe asiu se fixeaz dispozitivele de traciune i ciocnire, precum i alte instalaii ale vehiculului (frn, nclzire, etc.).

Cutia este format dintr-o structur n general metalic sau din materiale sintetice. n cutie sunt amenajate spaiile necesare transportului cltorilor dar i spaiul necesar personalului de conducere. asiul i cutia pot forma o singur structur de rezisten (cutii autoportante). La vehiculele motoare, Tot n cutie pot fi prevzute spaii pentru instalaiile de for i auxiliare, precum i pentru cele de nclzire, ventilare, etc.

Aparatele de ciocnire, de traciune i de legare au scopul de a lega vehiculele, de a le menine la o anumit distan ntre ele, de a transmite eforturile de ti aciune i de comprimare de la un vehicul la altul i de a atenua aciunea acestor eforturi i sunt fixate de asiu. De regul, la vehiculele pentru transportul urban pe ine se utilizeaz aparate de ciocnire plasate central, n axul longitudinal de simetrie al vehiculului i sunt de obicei combinate i cu aparatele de traciune i legare. Acest ansamblu poart denumirea de cupl central. In unele cazuri, tot prin ansamblul acestei cuple centrale mecanice se realizeaz i conexiunile electrice i pneumatice dintre vehiculele vecine, cuplarea i decuplarea putndu-se face i automat. n acest caz, ansamblul poart denumirea de cupl automat. n cazul ansamblurilor formate din mai multe vehicule care circul n permanen cuplate, de regul legtura mecanic ntre acestea se asigur printr-o cupl central mecanic astfel construit nct nu poate fi desfcut dect n atelierele specializate, atunci cnd, pentru intervenii, este necesar desprirea vehiculelor. De regul, o asemenea cupl se numete "cupl scurt"'.

Instalaia de frn are rolul de a permite reducerea vitezei de circulaie sau oprirea la punct fix a vehiculului sau a ansamblului de vehicule.n general vehiculele pentru transport urban pe ine sunt echipate cu mai multe sisteme de frnare, bazate pe diferite principii de funcionare, care conlucreaz pentru asigurarea siguranei circulaiei.

Astfel, ntruct aceste vehicule sunt echipate cu motoare electrice de traciune, de regul au un sistem de frnare electric, bazat pe trecerea motoarelor electrice de traciune n regim de generatoare de curent. n funcie de modul de utilizare a curentului debitat de acestea, frna electric poate fi reostatic sau recuperativ. n primul caz curentul este debitat pe rezistene numite "de frnare" care se nclzesc i disipeaz astfel prin cldur energia vehiculului. n cel de-al doilea caz, curentul debitat este din nou introdus n reeaua de alimentare, contribuind astfel la recuperarea unei pri din energia electric consumat. Deoarece eficiena acestui sistem scade o dat cu reducerea vitezei de circulaie, nu poate fi folosit dect n scopul reducerilor de vitez, pentru oprirea la punct fix fiind necesare alte sisteme de frnare. Acestea pot fi de tip mecanic, precum frna cu disc sau frna cu saboi, acionate pneumatic, electropneumatic sau pur electric, sau pot fi frne cu patin electromagnetic de cale.

Vehiculele pentru transportul urban pe ine sunt n mod obligatoriu echipate fie cu instalaie de climatizare, fie cu instalaie de nclzire i ventilare. Instalaia de climatizare presupune existena a cel puin dou schimbtoare de cldur: unul pentru nclzirea aerului, altul pentru rcirea acestuia, asigurndu-se astfel o temperatur optim indiferent de temperatura exterioar.

Instalaiile de nclzire sunt echipate cu schimbtor de cldur care utilizeaz ca agent pentru nclzire rezistene electrice alimentate de la conducta electric a trenului.

Captatorii de curent sunt echipamente care permit vehiculului preluarea curentului de la reeaua de contact, care poate fi aerian n cazul tramvaielor i n depourile de metrou, sau "ina a IlI-a" de regul la metrou. n consecin, pe vehiculele pentru transportul urban pe ine trebuie s existe unul sau mai multe pantografe pentru alimentarea de la firul de contact, fie patine de contact pentru ina a IlI-a. n orice caz, captarea curentului trebuie s se realizeze fr ruperea contactului la deplasarea vehiculului cu vitez i cu o uzur minim a elementelor de frecare: firului de contact, ina a IlI-a i plcuele de frecare ale captatorilor.

Controlerul de comand a alimentrii cu energie electric a motoarelor de traciune este un echipament care trebuie s realizeze, la comanda mecanicului, variaiile corespunztoare de tensiune, curent, flux la motoarele electrice de traciune pentru a asigura fora de traciune necesar demarrii i circulaiei cu viteza stabilit a vehiculelor pentru transportul urban pe ine.

Ampatamentul unui vehicul fr boghiuri este reprezentat de distana dintre axele osiilor extreme; n cazul unui vehicul pe boghiuri, ampatamentul vehiculului este dat ue distana dintre punctele de susinere ale cutiei de ctre boghiuri, iar ampatamentul boghiului de distana dintre axele osiilor extreme ale acestuia.19

3.2. Osia montat

3.2.1. Construcia general a osiei montate

Este principalul subansamblu care asigur rularea i ghidarea vehiculului n cale i este n general format din dou roi calate fix pe osia propriu-zis, ceea ce constituie o particularitate a acestor tipuri de vehicule, similare din acest punct de vedere celor feroviare: cele dou roi nu pot avea micri de rotaie independente nici ntre ele, nici fa de osie. Calarea fix a celor dou roi este o necesitate care decurge din faptul c forele axiale (fa de osie) care apar n procesul de ghidare pot atinge valori foarte mari.

X

; fus de os

/

h ii

De principiu, osiile montate pentru metrou au fusurile de osie exterioare celor dou roi (vezi fig. 2), n timp ce osiile montate pentru tramvai au fusurile de osie interioare, ntre cele dou roti.

buza

roata

/ osia propriu-zisa

Vi j/

- suprafaa de rulare a rotii

Fig. 2. Osie montat.

In funcie de tipul de frn cu care este dotat vehiculul, pe osie se mai pot gsi discuri de frn, iar n cazul vehiculelor motoare sunt montate fie o coroan dinat, fie alte subansambluri i dispozitive necesare transmiterii cuplului motor.

3.2.2. Roi elastice

Au n construcia lor elemente elastice, de regul din cauciuc, care poate fi solicitat n principal fie la comprimare, fie la forfecare. Principalul avantaj al roilor elastice este reducerea drastic a masei nesuspendate, aceasta reprezentnd, de aceast dat, masa prilor componente ale roii, pn la elementele de cauciuc. Astfel se reduc forele dinamice verticale de contact dintre roat i in. De asemenea, asigur o bun insonorizare, datorit cauciucului.

Ca dezavantaje, n primul rnd nu pot suporta sarcini prea mari, moiiv pentru care se recomand n cazul vehiculelor cu mas relativ mic i viteze relativ reduse de circulaie. Se utilizeaz aproape exclusiv la vehiculele de transport urban (tramvaie).

Roile elastice pentru tramvaie sunt n principal compuse din (vezi fig. 3):

butucul roii, montat cu strngere pe suprafaa de calare corespunztoare a osiei

propriu-zise;

dou elemente (discuri) elastice formate din plci metalice ntre care este turnat cauciuc;

discul roii, montat ntre cele dou elemente elastice;

ase uruburi speciale, tip prezon, care fixeaz toate discurile pe butucul roii;

ase uruburi (numite uzual "uruburi mici centru roat") care fixeaz discul exterior

din oel, intrnd prin filetare n gurile prevzute n butucul roii.

3.2.3. Osia propriu-zis

Are forma unei bare cilindrice cu poriuni de diferite diametre, n funcie de solicitrile dezvoltate i de subansamblurile montate pe ea. Se realizeaz prin strunjire, din oel forjat.

Principalele pri componente ale osiei propriu-zise sunt (vezi fig. 4):

zona de calare a roii, pe care se monteaz fix, prin piesarc, roata;

corpul osiei, aflat ntre cele dou zone de calare ale roilor, care poate fi cilindric sau tronconic. Pe corpul osiei se pot gsi i zoneie de calare pentru discuri de frn sau roi dinate, care au evident diametrul mai mare dect al zonelor de calare (corp cilindric);

fusurile de osie pe care se monteaz lagrele;

umrul osiei pe care se monteaz dispozitivele de etanare ale cutiei de osie;

un disc de oel montat spre exteriorul roii, peste al doilea element elastic;

zona de fixare a lagrului.

Osia este solicitat n principal la oboseal i pentru a evita apariia unor concentratori de eforturi prea mari, ntre zonele cu diametre diferite se prevd racordri cu raze mari, de 15...75 mm. Deoarece diferena dintre diametrul fusului de osie i a zonei de calare este mare, ntre ele s-a prevzut o zon de trecere cilindric, numit umr.

lr

zona de calare

conxi* os*?*

a discului de Irani sau a rotii dinate

n

1 * cot

"

i UOj

J

i

c.

J

d. H

osie tip OR 1

osie tip OR 2

O

12ii

e

osie tip OR 1-1

osie pentru cuzinei

Fig. 4. Osie propriu-zis.

Osiile motate pot fi construite pentru lagre de alunecare - cu cuzinei, sau pentru lagre de rostogolire - cu rulmeni, pentru oricare din soluiile constructive adoptate fiind necesar mpiedicarea posibilitii de ieire a lagrului spre exteriorul osiei.

Osiile cu cuzinei sunt constructiv prevzute n acest sens cu cte o rozet (vezi fig. 7, b) i, n funcie de dimensiunile fusului, se realizeaz n ase tipuri constructive, simbolizate prin : OC 1, 2, 3, 4, 4A i 6. La ora actual practic nu se mai utilizeaz n construcia vehiculelor pentru transportul urban pe ine.

Osiile pentru rulmeni se realizeaz n trei variante constructive, simbolizate prin : OR 1 - (vezi fig. 7, c) diametrul fusului de 120 mm, iar fixarea inelelor interioare se face printr-o piuli pe poriunea filetat existent constructiv n capetele osiei; OR 2 - (vezi fig. 7, d) diametrul fusului este de 130 mm, iar fixarea inelelor interioare se face printr-o plac montat prin trei buloane fixate n cele trei guri filetate, dispuse la 120 pe faa exterioar a fusului; OR 1 -l - (vezi fig. 7, e) seamn cu osia tip OR 2, avnd diametrul fusului de 120 mm.

3. 3. Cutii de osie

Adpostesc lagrele care permit rotirea osiei i trebuie s preia toate forele ntre osia montat i restul vehiculului i totodat s limiteze posibilitatea de deplasare longitudinal i transversal a osiei montate.

n principal, cutia de osie trebuie astfel realizat, nct:

s reziste la toate sarcinile generate n timpul circulaiei;

s asigure un coeficient de frecare dintre lagr i fus ct mai mic, pentru ca rezistenele la naintare s fie ct mai reduse;

s aib o mas ct mai mic, contribuind astfel la scderea masei nesuspendate a vehiculului;

s aib dimensiuni de gabarit ct mai mici;

s aib un sistem de ungere ct mai simplu, dar eficient;

s permit un control uor i o nlocuire relativ rapid a eventualelor subansambluri defecte.

n general se utilizeaz (rar) cutii de osie cu lagre de alunecare (cu cuzinei), sau n mod obinuit cu lagre de iostogolire {cu rulmeni).

Indiferent de tipul constructiv, o cutie de osie se compune din:

corpul cutiei - care preia i transmite toate forele dintre osia montat i restul vehiculului, fiind de obicei i rezervor de lubrifiant. Dac pe cutia de osie sprijin arcuri n foi, la partea superioar este prevzut cu o gaur n care intr cepul legturii de arc, att pentru a asigura centrarea arcului, ct i pentru a mpiedica deplasarea fa de cutia de osie sub aciunea forelor orizontale mari care pot aprea n timpul circulaiei. Dac n suspensia osiei se utilizeaz arcuri elicoidale care reazem pe cutia de osie, aceasta este prevzut n acest scop cu aripi laterale;

capacul cutiei de osie - asigur etanarea ctre exterior;

capacul obturator - asigur etanarea cutiei ctre roat. De regul, aici se monteaz dispozitivele de etanare, care lucreaz pe umrul osiei;

lagrul propriu-zis.

Din proiectare, trebuie ca rezultanta tuturor forelor verticale s fie n centrul fusului, pentru ca acesta s nu fie solicitat dezaxat.

3.4. Suspensia

Suspensia asigur o legtur elastic ntre aparatul de rulare i restul vehiculului. n timpul circulaiei, vehiculul este supus n permanen la aciunea unor excitaii care conduc la micri oscilatorii ale acestuia iar suspensia are rolul de a diminua efectele acestor vibraii, n general, suspensia trebuie s:

asigure confortul vibratoriu pentru cltori, prin capacitatea suspensiei de a izola vehiculul fade impulsurile perturbatoare care iau natere n procesul de rulare al osiilor montate pe cale, att pe direcie vertical, ct i transversal;

asigure o comportare dinamic stabil la mersul n linie dreapt i o comportare stabil, cu fore de ghidare mici, n curbe;

contribuie la micorarea forelor reciproce dintre vehicul i cale, meninndu-le n limite acceptabile att din punct de vedere al siguranei circulaiei, ct i de necesitatea proteciei aparatului de rulare i a cii;

s participe la limitarea forelor centrifuge la circulaia n curb;

s atenueze zgomotele datorate rulrii i propagarea acestora, prin corpuri solide, pn n interiorul cutiei;

s atenueze ocurile i vibraiile longitudinale, cauzate de variaia vitezei de mers, la demarare i frnare.

n plus, la vehiculele de transport urban suspensia trebuie s:

asigure o nlime ct mai constant a podelei fa de calea de rulare, indiferent de gradul de ncrcare al vehiculului;

s nu necesite un spaiu prea mare i mai ales s se poat ncadra cu uurin n spaiul disponibil pe boghiu.

Pentru a rspunde acestor cerine, de regul suspensia vehiculelor de tramvai i metrou are dou etaje de suspendare: suspensia osiilor (primar), ntre cutiile de osie i cadrul de boghiu i suspensia central (secundar), ntre cadrul de boghiu i cutie, n principal, suspensia este compus din:

elemente elastice - care preiau energia cinetic a vibraiilor i o redau sistemului n timp, conducnd la reducerea efectelor dinamice;

elemente de amortizare - care disip o parte din energia potenial nmagazinat de elementele elastice, contribuind la amortizarea micrilor oscilatorii;

elemente de legtur - care au rolul de a susine elementele elastice i de a transmite ctre acestea forele.

3. 4. 1. Elemente elastice utilizate n construcia suspensiei

n general, n construcia suspensiei se utilizeaz arcuri metalice (elicoidale, bar de torsiune sau n foi), din cauciuc sau pneumatice.

Arcurile elicoidale i cele bar de torsiune au o serie de avantaje, ntre care:

utilizeaz foarte bine materialul, mai ales dac se utilizeaz n construcia lor bar de seciune circular;

au o tehnologie de fabricaie simpl i relativ ieftin;

nu necesit ntreinere n exploatare;

sunt sensibile la perturbaii mici, contribuind astfel la sporirea confortului cltorilor. n cazul arcurilor elicoidale, datorit elasticitii transversale a acestora, se poate realiza i o preluare elastic a ocurilor n plan orizontal.

Principalul dezavantaj este legat de faptul c nu au frecare intern, fiind obligatorie utilizarea elementelor distincte de amortizare n respectivul etaj de suspensie.

Arcurile n foi au principalul avantaj determinat de faptul c, prin frecrile dintre foi n timpul funcionrii arcului, o parte din energia porenial nmagazinat de arc se disip, contribuind la reducerea amplitudinii oscilaiilor. De aceea, de regul n etajele de suspensie echipate cu arcuri n foi nu este necesar utilizarea altor amortizori de vibraii. Principalele dezavantaje sunt urmtoarele:

nu sunt sensibile la perturbaii mici i rmn blocate, rigidiznd etajul de suspensie pn cnd nivelul forelor perturbatoare depete suma forelor de frecare interioare dintre foi. De aceea, se utilizeaz n general la vehicule la care nu se urmrete n mod expres obinerea unui confort vibratoriu deosebit;

tehnologia de fabricaie este complicat i costisitoare;

necesit ntreinere n exploatare (asigurarea ungerii foilor de arc).

Elementele elastice din cauciuc au o serie de avantaje:

au o mare elasticitate, fiind sensibile la perturbaii mici;

elasticitatea este o proprietate intrinsec a cauciucului, spre deosebire de arcurile metalice, a cror elasticitate este determinat n mod esenial de form. De aceea, arcurile din cauciuc asigur elasticitatea suspensiei independent de form, deci se pot adapta cu uurin n construcia general a vehiculului;

cauciucul are frecare intern, contribuind la realizarea unui efect de amortizare.

Principalele dezavantaje sunt:

dac frecvena oscilaiilor este mare, cauciucul se nclzete mai mult, ceea ce conduce ia o mbtrnire prematur i la scderea calitilor elastice;

n funcie de modul de amplasare n suspensie i de modul de aciune al forelor asupra arcului de cauciuc, poate aprea fenomenul de tasare care conduce de asemenea la scderea calitilor elastice.

Cauciucul este un material incompresibil, de aceea trebuie s i se asigure posibilitatea de refulare (modificarea formei n cadrul aceluiai volum).

De cele mai multe ori, n suspensie, cauciucul se utilizeaz vulcanizat pe un suport metalic.

Elementele pneumatice au urmtoarele avantaje:

asigur o rigiditate variabil cu sarcina;

asigur o distan constant ntre planeul vehiculului i nivelul cii, indiferent de gradul de ncrcare. De aceea, se utilizeaz frecvent n suspensia central a vehiculelor de metrou, pentru a asigura acelai nivel al planeului fa de nivelul peronului;

prin interpunerea unor orificii calibrate ntre pernele pneumatice i rezervoarele de aer, se realizeaz o laminare a aerului, care conduce la pierderi de sarcin pneumatice suficient de mari pentru a realiza i amortizarea micrilor de oscilaie.

Principalele dezavantaje sunt legate de faptul c necesit surs de aer comprimat i de faptul c necesit ntreinere n exploatare.

3. 4. 2. Arcuri din cauciuc Au o serie de avantaje, precum:

o mare elasticitate;

elasticitatea este o proprietate intrinsec a materialului, care nu depinde de forma piesei, spre deosebire de arcurile metalice, de exemplu;

simplific suspensia, conducnd la micorarea greutii i a gabaritului;

amortizeaz zgomotele care se transmit la vehicul;

- disip o parte din energia vibraiilor, avnd astfel i rol de amortizare. De cele mai multe ori ns, acesta nu este suficient, fiind necesar montarea n paralel a unor amortizori, de regul hidraulici.

Arcuri de suspensie de cauciuc de tip bloc n V Sunt formate dintr bloc de cauciuc vulcanizat pe armturi metalice (plci de oel) n form de V. La grosimi mai mari ale blocului, se interpun n masa acestuia armturi metalice interioare (vezi fig. 5). Armturile metalice depesc cu 3...5 mm blocul de cauciuc, pentru necesiti tehnologice de centrare i fixare n matria de vulcanizare. Armturile interioare se centreaz de obicei n matri prin boluri crestate, care las n blocul de cauciuc amprente. In limba german, aceste arcuri sunt denumite MEGI de la Metall-Gummi. Sunt utilizate n perechi i sunt solicitate att la compresiune, ct i la forfecare. De regul, unghiul (n plan orizontal) este de cca. 120, iar unghiul de nclinare n plan vertical este de 6 ... 14.

Principiul de funcionare al acestor arcuri este prezentat n fig. 6.

Fig. 5. Arc de suspensie din cauciuc tip bloc n V:

1 - bloc de cauciuc; 2 - armturi metalice; 3 - armturi metalice interioare; x - amprente marcare .

Elementele elastice se monteaz de o parte i de cealalta a cutiilor de osie (vezi fig. 7), pe arcuri rezemndu-se cadrul de boghiu prin lonjeroni.

Fig. 7. Montarea arcurilor de cauciuc tip bloc n V.

Arcuri de cauciuc tip clopot. Se bazeaz pe elasticitatea la compresiune-ntindere i

nesc'orfQlfricr;jt .

Fig. 8. Principiul arcurilor Fig. 9. Deformarea elementului de cauciuc tip clopot. de cauciuc la arcurile tip clopot.

torsiune a unui element de cauciuc masiv n form de tor, obligat s se rostogoleasc ntre

dou suprafee conice (vezi fig. 8). Torul de cauciuc 1 este montat ntre dornul central 2 i clopotul 3. Sarcina P, aplicat axial (pe vertical), deplaseaz clopotul fa de pivot, provocnd rostogolirea cauciucului dup sgeata A. Pentru asigurarea rostogolirii fr alunecare a torului de cauciuc pe suprafeele metalice, acestea se realizeaz cu striuri circulare cu muchii rotunjite, sau se acoper cu un strat de nisip fixat cu rini.

La fabricaie, torul din cauciuc are seciune circular cu diametrul d (vezi fig. 9), care se deformeaz la montare i, sub sarcin, ia forma indicat cu linie plin. Asigur de asemenea o elasticitate radial, deci pe direcie transversal fa de vehicul, care variaz o dat cu sarcina vertical.

Fig. 6. Principiul de funcionare al arcurilor de cauciuc tip bloc n V.

Fig. 10. Arc tip clopot la

suspensia central a unui vagon de tramvai.

26

Aceste arcuri se monteaz de regul n suspensia central, ntre traversa dansant (oscilant) i cadrul de boghiu (rama de boghiu). Conform fig. 10,pivotul 1 este fixat pe rama boghiului cu ajutorul urubului 2, prin intermediul aibelor de reglaj pe nlime 3. Sarcinile verticale primite de la cutia vehiculului se transmit prin intermediul elementului de cauciuc de la clopotul 4 la pivotul 5, de unde sunt transmise cadrului de boghiu.

3.4.3. Suspensii pneumatice

O cantitate de gaz nchis ntr-un spaiu capabil s suporte o presiune interioar apreciabil i al crui volum poate fi modificat constituie un element de suspensie, forma cea mai simpl fiind un cilindru cu piston.

Dei unele gaze, precum amoniacul sau anhidrida sulfuroas, permit obinerea unor caracteristici superioare ale suspensiei, datorit dificultilor privind etaneitatea, coroziunea, toxicitatea, au rmas doar la stadiu experimental.

Principiul de funcionare este simplu i se aplic legile gazelor perfecte. Rigiditatea unui arc pneumatic depinde de presiune, coeficientul politropic (raportul dintre cldura specific la presiune constant i cldura specific la volum constant), de seciunea i de volumul interior al arcului.

De aceea, se pot obine diferite rigiditi, adaptate necesitilor, variabile cu gradul de ncrcare. n plus, prezint fenomenul de histerez. La curba de comprimare, o parte din energia absorbit se transform n cldur i crete temperatura aerului, ceea ce conduce la creterea momentan a rigiditii. La destindere, temperatura scade, scznd momentan i rigiditatea.

Principalele avantaje ale suspensiilor pneumatice sunt:

meninerea unui nivel constant al podelei fa de suprafaa cii de rulare, independent de

gradul de ncrcare al vehiculului;

realizarea unor rigiditi convenabile;

rigiditatea progresiv;

autoamortizare eficace;

izolare bun la transmiterea zgomotelor.

Suspensiile pneumatice construite la ora actual sunt de tip compensat (reglabil), variaia sarcinii statice pe arc fiind compensat prin variaia presiunii aerului. Pentru realizarea tuturor funciilor cerute de o suspensie de calitate, suspensia pneumatic compensat are n componen (vezi fig. 11):

arcuri pneumatice, de regul montate cte dou, la fiecare capt al traversei dansante;

ventile de nivel, cte unul pentru fiecare pern pneumatic;

diafragma de amortizare;

cte un rezervor auxiliar pentru fiecare pern pneumatic;

ventile de egalizare, de regul cte unul pentru fiecare pereche de arcuri pneumatice

montate pe un boghiu;

rezervorul de aer, propriu vehiculului.

Arcul pneumatic este format dinu -o anvelop de cauciuc, montat ntre dou carcase, prevzute cu dou racorduri, unul legat la conducta de alimentare cu aer comprimat prin intermediul ventilului de nivel, iar cellalt la rezervorul auxiliar, prin intermediul diafragmei de amortizare.

diafragm de amortizare

perne de suspensie

ventile de nivel

spre boghiul 2

de la sursa de aer

rezervorul de aer al instalaiei

rezervor auxiliar

Fig. 11 . Schema de principiu a suspensiei pneumatice a unui vehicul pe boghiuri.

Dup forma constructiv, arcurile pneumatice pot fi n form de burduf sau n form de diafragm.

Cele cu burduf (vezi fig. 12, a) sunt formate din unul pn la patru toruri, ntre care sunt montate inele de fretare, care mresc stabilitatea arcului.

Cele cu diafragm (vezi fig. 12, b) au carcasa superioar cu diametrul mai mare dect cea inferioar i au, n general, form de clopot.

cutie vehicul

arc pneumatic

Fig.12. TiDuri de arcuri pneumatice

A

V

admisie aer comprimat

evacuare in atmosfer

legtur elastic

cadrul de boghiu

Fig. 13. Principiul de funcionare al ventilului de nivel.

Ventilul de nivel (vezi fig. 13) este un dispozitiv care are rolul de a menine constant nlimea arcului, respectiv distana ntre cutie i boghiu, independent de gradul de ncrcare al vehiculului. La construciile de serie, aceasta se realizeaz prin modificarea presiunii, corespunztor sarcinii.Ventilul nu trebuie s intre n aciune la variaii mici de sarcin, de aceea o parte din curs este inactiv. De asemenea, nu trebuie s reacioneze la variaii instantanee, de aceea are un dispozitiv de temporizare.

La creterea sarcinii verticale peste o anumit limit, datorit deplasrii pe vertical n jos a cutiei vehiculului fa de cadrul de boghiu, se deschide calea pneumatic de admisie a aerului comprimat n perna pneumatic. Presiunea va crete pn cnd cutia vehiculului se ridic fa de cadrul de boghiu suficient de mult pentru a ntrerupe legtura pneumatic anterior stabilit. La scderea sarcinii verticale pe cutia vehiculului, se va stabili legtura pneumatic ntre pern i atmosfer, determinnd scderea presiunii din arcul pneumatic pn cnd cutia va cobor la nivelul corespunztor fa de cadrul de boghiu.

cutia vehiculului

Exist dou variante de montaj posibile ale ventilului de nivel (vezi fig. 14). Dintre acestea, montarea ventilului de nivel pe caroserie este cea mai avantajoas, deoarece:

admisie aer comprimat

Wcutia vehicululuirx

arc pneumatic

arc pneumatic

cadrul de boghiu

cadrul de boghiu

admisie aer comprimat

b. pe cutia vehiculului

a. pe boghiu

Fig. 14. Montarea ventilelor de nivel n suspensia central a vehiculului.

instalaia de alimentare cu aer este amplasat pe caroserie, nefiind necesare legturi flexibile, care au o siguran mai redus;

n cazul ruperii sau cderii elementului de legtur al braului de comand, acesta are tendina de a cdea, prin greutate proprie, punnd ventilul de nivel pe poziia de evacuare.

Diafragma de amortizare se monteaz pe conducta de legtur dintre arcul pneumatic i rezervorul auxiliar i const dintr-un orificiu de laminare, nu mai mic de 10 mm n diametru (15 mm asigur o amortizare eficient).

Ventilul de egalizare este automat, tip supap i intr n aciune atunci cnd diferena de presiune dintre cele dou perne pneumatice depete o anumit valoare. In cazul n care una din perne se sparge, ventilul o evacueaz i pe cealalt, pentru a se evita nclinarea cutiei, cu att mai periculoas la circulaia vehiculului prin tunelul de metrou.

n general, presiunea de lucru a arcurilor pneumatice este de 5...6 bar, de aceea pentru alimentarea rezervorului de aer trebuie o presiune superioar acesteia. Alimentarea se face fie de la un compresor propriu, dar de cele mai multe ori de la conducta principal de aer, care este conectat la rezervorul principal de aer, care are presiunea de regim de 8... 10 bar.

3.4.4. Amortizoare de vibraii

31

La circulaia vehiculelor pe ine apar perturbaii care determin dezvoltarea unor vibraii forate ale maselor suspendate pe arcuri ce pot atinge amplitudini periculoase la rezonan. De aceea este necesar echiparea acestor vehicule cu amortizoare de vibraii, cares disipe n mediul nconjurtor o parte din energia de oscilaie, prin forele rezistente pe care le dezvolt.

n general, la vehiculele pe ine se utilizeaz amortizoare de vibraii hidraulice, respectiv cu friciune (cu for de frecare coulombian). Amortizoarele hidraulice pot fi :

cu simplu efect - realizeaz for rezistent numai la o singur curs de lucru, de regul la cea de destindere i nu se utilizeaz n suspensia vehiculelor feroviare;

cu dublu efect - pot fi:

- cu caracteristic simetric - realizeaz o aceeai for de amortizare att la cursa de comprimare, ct i la cea de destindere. De regul se utilizeaz n suspensia central a vehiculelor feroviare;

- cu caracteristic asimetric - realizeaz fore de amortizare diferite la comprimare i destindere. Pentru vehiculele feroviare, constanta de amortizare la destindere este de circa trei ori mai mare dect la cursa de comprimare. Acest tip de amortizor asigur o mai bun "stingere" a ocurilor, motiv pentru care sunt folosii n principal n suspensia osiilor.

Principalele avantaje ale amortizoarelor hidraulice sunt date de faptul c se pot realiza i menine n timp caracteristicile de amortizare dorite. n schimb, sunt n general scumpi i necesit ntreinere n exploatare.

La vehiculele de tramvai i metrou se utilizeaz n general amortizoare hidraulice telescopice bitubulare, cu dublu efect (adic realizeaz for rezistent att la cursa de comprimare, ct i la cea de destindere).

Amortizorul hidraulic genereaz o for rezistent F care se opune micrii, calculabil cu relaia:

F = pa-V

unde pa este coeficientul de amortizare, v viteza relativ dintre punctele de fixare (egal cu viteza de deplasare a pistonului n cilindrul de lucru), iar i indicele de putere.

n funcie de valorile indicelui i, caracteristica extern a amortizorului, dat de dependena dintre fora de amortizare F i viteza relativ dintre punctele de fixare v, poate fi liniar, dac i= 1, progresiv, dac i > 1 sau regresiv, dac i < 1.

La viteze relative de deplasare de valoare mic, se prefer o caracteristic progresiv, de cele mai multe ori ptratic (asigurat de circulaia lichidului de lucru prin orificiile

calibrate ale pistonului amortizorului), deoarece n acest caz este suficient o for de amortizare relativ mic (vezi fig. 15).

La depirea unei anumite viteze ns, apare o cretere rapid a forei de amortizare o dat cu creterea vitezei relative, putnd duce la suprasolicitri ale sistemului de prindere al amortizorului. De aceea, peste o anumit vitez relativ vcr i se prefer o caracteristic liniar (obinut prin deschiderea unor supape).

Fig. 15 . Caracteristica de amortizare

Pentru evitarea unor fore rezistente deosebit de mari la depirea unor vitezerelative datorate unor ocuri puternice dezvoltate n timpul circulaiei, peste o anumit valoare vcr2 se limiteaz fora rezistent prin deschiderea suplimentar a unor supape.

n funcie de raportul dintre coeficienii de amortizare realizai la cursa de comprimare, repectiv de destindere, amortizoarele pot fi cu simplu efect (coeficientul de amortizare la cursa de comprimare este nul) - care n general nu se folosesc la vehiculele pe ine, cu dublu efect simetrice (coeficientul de amortizare la cursa de comprimare este egal cu coeficientul de amortizare la cursa de destindere) sau asimetrice (coeficientul de amortizare la cursa de comprimare este mai mic dect coeficientul de amortizare la cursa de destindere). Acestea din urm se utilizeaz de regul n suspensia osiilor, deoarece realizeaz o "stingere" mult mai bun a ocurilor care se dezvolt n timpul circulaiei la contactul dintre roat i in.

Pentru realizarea efectului de amortizare dup direcia dorit, amortizoarele se monteaz n poziie vertical, orizontal sau oblic.

3. 5. Boghiuri pentru vehicule de tramvai i metrou

Boghiul este un ansamblu constituit din aparatul de rulare, cadrul de boghiu, suspensia, timoneria de frn, precum i diversele echipamente fixate de cadrul de boghiu, precum rezervoare de aer (pentru instalaia de frn, pentru suspensia pneumatic, etc.), ventile, supape i, n cazul boghiurilor motoare, motorul sau motoarele electrice de traciune, precum i sistemul de transmisie al cuplului ctre osiile montate, captatorii de curent n cazul metroului, etc.

Datorit avantajelor, cu deosebire referitoare la confortul vibratoriu al cltorilor, boghiurile vehiculelor de tramvai i metrou au dou etaje de suspensie. De regul, suspensia osiilor (suspensia primar) este asigurat prin arcuri de cauciuc tip MEGI (la vehiculele de

Fig. 16. Principale elemente componente ale cadrului de boghiu.

metrou avnd i amortizori hidraulici verticali cu caracteristic asimetric), iar suspensia central este format fie din arcuri de cauciuc tip clopot (de regul ia tramvaie), fie dintr-o suspensie pneumatic (uzual la metrou), precum i amortizorii hidraulici cu caracteristic simetric necesari (oblici la tramvai, orizontali la metrou, suspensia pneumatic asigurnd amortizarea necesar pe direcie vertical).

Cadrul de boghiu (vezi fig. 16) este format n principal din dou lonjeroane - grinzi metalice portante care transmit sarcinile la cutiile de osie i din traverse, care sunt de asemenea grinzi metalice montate transversal pe axa longitudinal a boghiului, avnd att rol portant, ct i de rigidizare a ansamblului. Uneori, tot pentru rigidizarea ansamblului, dar i pentru suspendarea unor elemente ale boghiului (de exemplu timoneria de frn) mai pot exista longrine sau diagonale.

n funcie de rolul i poziia lor, traversele pot fi: frontale sau de capt, care de regul nu exist la boghiurile vehiculelor de tramvai sau metrou, centrale sau intermediare. In general, la aceste vehicule, traversa pe care reazem cutia prin intermediul unui rulment, este o travers dansant (oscilant). Aceasta nu este fixat rigid de restul cadrului de boghiu, ci n mod elastic, putnd avea fa de acesta micri relative (limitate) pe direcie transversal i longitudinal.

La vehiculele de tramvai i metrou, n funcie de lungimea, construcia i greutatea caroseriei i a ncrcturii, precum i dependent de puterea i dimensiunile motoarelor electrice de traciune, se utilizeaz boghiuri motoare i boghiuri purttoare, primele fiind echipate cu motoare electrice de traciune i cu transmisia corespunztoare.

Iniial, la tramvaie s-au utilizat motoare electrice semisuspendate, care erau fixate de cadrul de boghiu care prelua o parte din greutate, dar se sprijineau, prin intermediul unor lagre, i pe corpul osiei montate. De aceea, acest tip de montare a motorului electric de traciune mai este cunoscut i ca suspendare "tip tramvai". La construciile actuale, motoarele electrice de traciune sunt complet suspendate, fiind fixate numai de cadrul de boghiu, care preia n totalitate greutatea acestora.

Boghiurile motoare ale vehiculelor de tramvai i metrou au n general dou osii,ambele fiind motoare. De regul se utilizeaz un singur motor electric de traciune, plasat cu axa rotorului paralel cu axa longitudinal a boghiului, osiile fiind antrenate prin intermediul transmisiei care preia cuplul din capetele motorului pentru fiecare osie n parte.

Utilizarea motoarelor

electrice de traciune complet suspendatepresupune

ansamblul reductor

cuplaje elastice

osia montat : osia DroDnu-zis + cele dou roti

ax tubula

\ pinion de atac conic

Fig. 17. Schema de principiu a transmisiei pentru o osie motoare acionat prin motor electric suspendat.

existena unei transmisii adecvate ntre acestea iosiile montate, care s permit transmiterea corect a cuplului motor. Pentru aceasta, este necesar existena unui reductcr, care s micoreze turaia transmis de la motor osiilor montate, iar cuplajele mecanice utilizate n lanul cinematic trebuie s fie elastice, pentru atenuarea ocurilor care pot apare. De asemenea, trebuie inut cont de faptul c ntre motorul fixat de cadrul de boghiu i osia montat vor exista deplasri relative n exploatare, n primul rnd datorit funcionrii suspensiei centrale, care nu trebuie s perturbe funcionarea transmisiei.

Schema de principiu a transmisiei pentru o osie montat de vehicul de tramvai sau

pe dou osii acionat de un motor electric de traciune suspendat, montat paralel cu axa longitudinal a boghiului.

metrou este prezentat n flg. 17. Principala parte component este reductorul, care are rolul de a transmite la osia montat turaia motorului, redus prin intermediul angrenajului conic format din pinionul de atac i coroana dinat. Reductorul este format din pinionul de atac, coroana dinat i butucul tubular, toate montate ntr-o carcas.

Cuplul motor transmis de la butucul tubular este preluat de axul tubular, concentric cu osia propriu-zis, prin intermediul unui cuplaj elastic i se transmite osiei montate prin intermediul unui alt cuplaj elastic. Datorit axului tubular i cuplajelor elastice, pot exista micri relative ntre osia montat i motorul electric de traciune suspendat de cadrul de boghiu, far a fi afectat cuplul motor transmis.

Cuplajul elastic este format n principal dintr-o semicupl de antrenare, elemente elastice i eclise.

Schema cinematic pentru ansamblul boghiului este prezentat n fig. 18. Transmiterea cuplului de la motor la cele dou reductoare se face prin intermediul cuplei motor, o cupl cu dini interiori, montat la captul axului motorului i a cuplei reductor, o cupl cu dini exteriori, montat pe axul reductorului i care angreneaz cu cupla motorului (vezi i fig. 19).

Pe fiecare osie montat exist calat cte un disc de frn, pe care acioneaz cte un t P tdispozitiv de frnare cu resort de

acumulare (frn cu resort) - n cazul tramvaielor, respectiv cte un cilindru de frn comandat prin intermediul frnei indirecte cu aer comprimat, la care este cuplat i un dispozitiv al frnei cu resort, n cazul metroului.

Cele dou dispozitive de frnare cu resort sunt montate de o parte i de alta a motorului electric de traciune, fiind fixate de cadrul de boghiu.

Fig. 19. Boghiul de la rama de metrou tip IVA.

f, r

%

i

Vk

/

V W.

J-1

:L

%.

ap*

~ - ~7ij

Ti 11

Fig. 20. Boghiu purttor al tramvaiului tip V3A

O alt exemplificare este boghiul tramvaiului de tip V 3 A prezentat n fig. 20.

3. Sisteme de frnare utilizate la vehiculele de transport urban pe ine

De principiu, prin aciunea de frnare se consum n mod controlat i comandat energia cinetic a vehiculelor i, eventual, cea potenial n cazul circulaiei pe pante, n scopul reducerii vitezei de circulaie sau pentru oprirea la punct fix.

Pentru vehiculele de transport urban pe ine, n funcie de o serie ntreag de factori, precum viteza de circulaie, sarcina pe osie, tipul i particularitile constructive i tehnice ale vehiculelor, condiiile de circulaie, etc. s-au dezvoltat i se pot utiliza diverse sisteme de frnare:

frna pneumatic cu aer comprimat - la care comanda aciunii de frnare se face prin modificarea presiunii din conducta general de aer, iar fora de frnare se realizeaz prin creterea presiunii n cilindrii de frn. Frnele pneumatice cu aer comprimat pot fi, la rndul lor:

frn direct cu aer comprimat;

frn indirect cu aer comprimat.

-frna electropneumatic - la care comanda aciunii de frnare se face electric, iar fora de frnare se realizeaz prin creterea presiunii n cilindrii de frn.

frna cu patin electromagnetic - la care comanda frnrii se poate face pneumatic, prin scderea sub o anumit limit a presiunii din conducta general de aer, sau electric (n general n cazul vehiculelor pe ine destinate traficului urban), iar fora de frnare se realizeaz datorit forei normale de apsare a patinei pe in, generat de fora de atracie electromagnetic dintre acestea;

frna electric - se poate utiliza numai pe vehiculele de traciune echipate cu motoare electrice de traciune i se bazeaz pe utilizarea acestora ca generatoare. In funcie de modul cum este utilizat energia electric debitat de motoarele electrice de traciune lucrnd n regim de generator, se poate realiza:

frnarea electric rezistiv - cnd curentul este debitat pe rezistenele de frnare care, prin nclzire, disip energia trenului;

frnarea electric recuperativ - posibil numai la vehiculele electrice, n cazul n care curentul debitat este trimis napoi n linia de contact.

frna cu solenoid - la care comanda de frnare se face electric, iar fora de frnare depinde de fora electromagnetic dezvoltat de o bobin asupra unui miez feromagnetic;

frna cu resort - la care comanda este electric, iar fora de frnare se datoreaz forei de destindere a unui arc elicoidal precomprimat.

Tipurile prezentate sunt:

frne de friciune, la care fora de frnare se obine prin frecare coulombian, care pot fi:

frna cu saboi - la care fora de frnare se genereaz datorit frecrii dintre saboii care sunt apsai pe suprafaa de rulare a roilor cu o Tor transmis i amplificat de timonerie de la tija pistonului cilindrului de frn;

frna cu disc - la care fora de frnare se genereaz datorit frecrii dintre garniturile care sunt apsate pe suprafaa lateral de frecare a discurilor de frn cu o for transmis i amplificat de timonerie de la tija pistonului cilindrului de frn;

frna cu patin electromagnetic - la care fora de frecare se genereaz datorit frecrii dintre patina electromagnetic i in;

frne dinamice - la care fora de frnare se bazeaz pe alte fenomene dect frecarea coulombian ntre suprafee aflate n micare relativ, cum este frna electric, la care disiparea energiei vehiculului se face prin utilizarea curentului generat de motoarele electrice de traciune funcionnd n regim de generator.

n funcie de influena aderenei dintre roat i in asupra valorii maxime a forei de frnare realizabile, frnele pot fi:

frne bazate pe aderena dintre roat i in - la care cuplul de frnare se genereaz la nivelul osiei montate, care se blocheaz ori de cte ori fora de frnare realizat, raportat la suprafaa de contact dintre roat i in depete valoarea forei de aderen instantanee:

frna cu saboi;

frna cu disc;

frna electric;

frne independente de aderena dintre roat i in - care de regul se utilizeaz ca sisteme suplimentare de frnare, atunci cnd fora de frnare realizabil de frnele bazate pe aderen nu este suficient pentru asigurarea siguranei circulaiei:

frna cu patin electromagnetic.

La adoptarea sistemelor de frnare trebuie s se in cont de specificul exploatrii vehiculelor de transport urban pe ine, n sensul c n general acestea sunt echipate cu motoare electrice de traciune, nu circul cu viteze mari, dar trebuie s realizeze frnri dese i cu deceleraii relativ mari.

De aceea se prefer n general utilizarea frnelor electrice, care au avantajul c, fiind frne dinamice, nu conduc la uzuri, ceea ce diminu