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Engenharia

Geometria de Via Pemanente

By 25 de dezembro de 2018 No Comments

1. Concordância em planta

As ferrovias têm exigências mais severas quanto às características das curvas que as rodovias. A questão de aderência nas rampas, a solidariedade rodas-eixo e o paralelismo dos eixos de mesmo truque impõem a necessidade de raios mínimos maiores que os das rodovias.

O raio mínimo para uma via férrea é estabelecido por normas e deve permitir a inscrição da base rígida dos truques dos carros e locomotivas, além de limitar o escorregamento entre roda e trilho.

Define-se curvatura como sendo o inverso do raio de uma curva:

A curvatura das curvas horizontais, por ser fator diretamente proporcional à força centrífuga resultante no trem, gera muito desconforto ao variar bruscamente quando o veículo entra em uma curva circular simples.

Para atenuar esse problema, utilizam-se curvas de transição.

Uma curva de transição é um trecho cuja curvatura varia linearmente e liga a tangente (C=0) ao trecho circular (C=1/R) da curva. Dessa forma, a aceleração centrífuga exercida sobre o veículo, a uma velocidade constante, consequentemente varia de maneira linear, como se pode ver na ilustração abaixo.

2. Concordância vertical

As curvas verticais são, em geral, parabólicas, circulares ou elíptico (formato de elipse). No Brasil, curvas parabólicas são as mais adotadas.

Nos trechos tangentes, a inclinação varia de 1 a 2%, podendo chegar a 4% nas linhas de metrô. Vale ressaltar que se deve evitar curvas verticais coincidindo com o Aparelho de Mudança de Via (AMV).

3. Superelevação e velocidade limite

Superelevação consiste em elevar o nível do trilho externo de uma curva. Esta técnica reduz o desconforto gerado pela mudança de direção, diminui o desgaste no contato metal-metal e o risco de tombamento devido à força centrífuga que aparece nas curvas.

A velocidade máxima de projeto de um determinado trecho (que possui em geral mais de uma curva) é definida considerando o raio da curva mais “fechada”.

a) Superelevação teórica

b) Superelevação prática e velocidade de projeto

A velocidade máxima de projeto de uma via é prevista para trens de passageiros. Entretanto, esta mesma via é utilizada por veículos mais lentos, como trens de carga e veículos de manutenção. Como a velocidade desses veículos é menor, a componente da força centrífuga também é menor. Aparece, portanto, o risco de tombamento do veículo mais lento para dentro da curva e de excesso de desgaste do trilho interno, caso a superelevação da mesma tenha sido dimensionada pelo critério teórico. Além disso, mesmo o trem de passageiros pode, por algum motivo, parar na curva.

A superelevação máxima admissível é definida como aquela que seguramente não provoca o tombamento do trem para o lado interno da curva quando este está parado sobre ela. A partir disso, busca-se determinar qual a velocidade máxima que um dado trem pode passar por uma curva que tenha superelevação máxima.

  • d = deslocamento do centro de gravidade (~0,1 m);
  • H = altura do centro de gravidade em relação aos trilhos.

4. Sobrecarga nos trilhos da curva

Se a força centrífuga não estiver totalmente equilibrada, aparecem sobrecargas em um dos trilhos em relação ao outro.

São situações possíveis:

  • O trilho externo sofrer solicitação maior se a curva possuir superelevação prática e o veículo trafegar na velocidade de projeto;
  • O trilho interno sofrer solicitação maior se a curva possuir superelevação teórica e o veículo trafegar abaixo da velocidade de projeto.

5. Superlargura

Constitui-se no alargamento da bitola nas curvas para facilitar a inscrição do truque ou reduzir o escorregamento das rodas.

Os valores de superlargura variam geralmente de 1 a 2 cm. O trilho deslocado é o interno, pois o externo guia a roda. A distribuição da superlargura, assim como da superelevação, é feita antes da curva circular ou durante a transição, em uma taxa linear.

6. Contratrilho

Contratrilhos são trilhos que, nas passagens de nível, curvas fechadas etc., de uma via férrea, se assentam ao lado interno dos trilhos ordinários, para os resguardar e evitar descarrilamentos.