ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών ΕΜΠ Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής

Transcript

1 ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών ΕΜΠ Εργαστήριο Συγκοινωνιακής Τεχνικής Σιδηροδρομική Κωνσταντίνος Κεπαπτσόγλου Λέκτορας ΕΜΠ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΤΑΘΕΡΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ ΜΕΤΡΟ Ιωάννα Σπυροπούλου Επίκουρος Καθηγητής ΕΜΠ Σημείωση: Το αρχείο αυτό βασίζεται σε υλικό του αξιομνημόνευτου κ. Πέτρου Βυθούλκα, Επίκουρου Καθηγητή της Σχολής Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών του ΕΜΠ.

2 Άδεια χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. 2

3 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (1) Κατασκευή αντιστήριξης και εκσκαφή Κατασκευή δαπέδου σήραγγας Υδροφόρος ορίζων Κατασκευή οροφής σήραγγας Επικάλυψη έτοιμης σήραγγας Σχήμα 1. Μέθοδος Ανοικτού Σκάμματος 3

4 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (2) Κατασκευή τοίχων αντιστήριξης παρακείμενα κτίρια Κατασκευή τοίχων αντιστήριξης Κατασκευή οροφής, εκσκαφή 1ου ορόφου Κατασκευή της ενδιάμεσης οροφής ή αντηρίδων Κατασκευή δαπέδου σήραγγας ή σταθμού με διαδρόμους διαφυγής Κατασκευή ενδιάμεσων ορόφων Σχήμα 2. Μέθοδος Κλειστού Σκάμματος Κατασκευή δαπέδου και αποβαθρών 4

5 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (3) A IIA I 1 1 Β II 2 3 I 2 3 ΙV I IIΙA IΙ Γ IIΙ 2 3 I/ΙΙ 2 3 Σχήμα 3. Νέα Αυστριακή μέθοδος διάνοιξης σηράγγων - NATM 5

6 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (4) περιφερειακό άνοιγμα εκτοξευμένο υλικό μέτ ωπ ο εκσ κα φής μεταλλική ασπίδα, 2. περιστρεφόμενη φρέζα, 3. ταινιόδρομος μεταφοράς προϊόντων εκσκαφής, 4. κάδος προϊόντων εκσκαφής, 5. σωλήνας υπερπίεσης, 6. θάλαμος πίεσης, 7. tübbings, 8. υδραυλικές πρέσες Σχήμα 4. Μετωπική προσβολή με περιστρεφόμενη φρέζα 6

7 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (5) 1. ασπίδα, 2. ενδιάμεση πλατφόρμα, 3. ντουλάπια, 4. δοκοί μετώπου, 5. πρέσες μετώπου, 6. εκσκαφέας, 7. ταινιόδρομος, 8. πρέσες προώθησης, tübbings (γερανός, ταινιόδρομος, τοποθετητής), λοιπές εγκαταστάσεις (συσκευές διεύθυνσης κ.α) Σχήμα 5. Μηχάνημα μετωπικής κοπής με εκσκαφείς στην κεφαλή 7

8 Κατασκευή Διαδρόμου Μετρό (6) Σχήμα 6. Κατασκευή διαδρόμου μετρό 8

9 Στοιχεία Χάραξης Πλάτος Γραμμής: Κανονικό (1435 mm) Κατ εξαίρεση μεγαλύτερο Ανάγκη μεγαλύτερου μεταφορικού έργου Οχήματα αυξημένου πλάτους Βασικά στοιχεία: Ακτίνες καμπυλών Πλευρική επιτάχυνση (μη αντισταθμιζόμενη) Υπερύψωση Σχήμα 7. Πλάτος γραμμής/ μέτρο ίχνους 9

10 Στοιχεία Χάραξης (1) Πλευρική επιτάχυνση p (μη αντισταθμιζόμενη) 0,65m/s 2 έως 1,1m/s 2 Ανοχή όρθιων επιβατών για λίγα sec Ακτίνες R Γενικά μικρές ακτίνες Ανάγκη μέγιστης ταχύτητας h = 11,8 Ελάχιστη ακτίνα 300 m Υπερύψωση h Εξαρτάται από πλευρική επιτάχυνση Μέγιστη 160 mm Απομείωση 20 mm για ανεπάρκεια. 2 V R p 10

11 Στοιχεία Χάραξης (2) Καμπύλες συναρμογής Χρήση Κλωθοειδούς Μηκοτομή Μέγιστη κατά μήκος κλίση 4% Με ελαστικούς τροχούς 6% Κατακόρυφη ακτίνα συναρμογής 2500 m 11

12 Επιδομή (1) σιδηροτροχιές σιδηροτροχιές ηλεκτροφόρος έρμα σύνδεσμοι στρωτήρες σύνδεσμοι Σχήμα 8. Επιδομή με έρμα 12

13 Επιδομή (2) Σταθερή Επιδομή Σχήμα 9. Επιδομή με έρμα 13

14 Επιδομή (3) Αυγό της Κολωνίας Σχήμα 10. Σταθερή επιδομή 14

15 Τροχαίο Υλικό (1) Η σύνθεση του στοιχειώδους συρμού Το μήκος, που μετριέται μεταξύ των ακρότατων κατασκευαστικών τμημάτων τους Το ολικό πλάτος Το ολικό ύψος που μετριέται από την επιφάνεια κύλισης των σιδηροτροχιών, μέχρι την ανώτερη κατασκευαστική προεξοχή Το ύψος δαπέδου, που μετριέται από την επιφάνεια κύλισης, δηλαδή την κεφαλή της σιδηροτροχιάς (και σε καμπύλες της σιδηροτροχιάς αναφοράς) Η διάταξη των αξόνων Η διάμετρος του τροχού, που μετριέται στην επιφάνεια κύλισης του επισώτρου Το βάρος Η τάση και το είδος του ρεύματος κίνησης Ο τρόπος ρευματοληψίας Τα λειτουργικά χαρακτηριστικά, δηλαδή η μέγιστη ταχύτητα, η μέγιστη επιτάχυνση, ο ρυθμός μεταβολής της επιτάχυνσης και η χωρητικότητα σε επιβάτες. 15

16 Τροχαίο Υλικό (2) ΓΕΝΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Αριθμός Συρμών 28 (Γραμμές 2 και 3) Σύνθεση Συρμού Πόρτες ανά Όχημα Χωρητικότητα Συρμού Διευκολύνσεις Επιβατών 6 Οχήματα 4 ανά πλευρά 224 Καθίσματα 806 όρθιοι (5 Επιβάτες / m 2 ) 1030 Επιβάτες / Συρμό Αερισμός με Αέρα Βεβιασμένης Κυκλοφορίας Σύστημα Αυτόματων Αvακoιvώσεωv Σταθμών ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ Διαμόρφωση Συρμού Μήκος συρμού Πλάτος Οχήματος Ύψος Οχήματος Εσωτερικό Ύψος Οροφής Οχήματος Βάρος Συρμού Εύρος Τροχιάς Τάση Λειτουργίας Κινητήρες Έλξης Έλεγχοι Έλξης Πέδηση Δύο μονάδες τριών (3) οχημάτων συνδεδεμένων πλάτη με πλάτη Iθυvτήριo Όχημα - Κινητήριο Όχημα - Κινητήριο Όχημα. 106m 2800mm 3600mm 2180mm 178 τόνοι κενός 245 τόνοι με πλήρες φορτίο 1435mm 750 VDC Μέση Επιτάχυνση 1.00m/s 2 Μέση Επιβράδυνση Μέγιστη Ταχύτητα Κατασκευή Αμαξώματος 4-153kw DC Κινητήρες Έλξης ανά κινητήριο όχημα DC Chopper / Έλεγχοι μικροεπεξεργαστών Αναγεννητική - Δυναμική / Πνευματική Πέδηση 1.08 m/s 2 (Υπό Κανονικές Συνθήκες) 1.20 m/s 2 (Σε Συνθήκες Έκτακτης Ανάγκης) 80km/h Ανοξείδωτος Χάλυβας 16

17 Περιτύπωμα κινηματικό περιτύπωμα στατικό περιτύπωμα περιτύπωμα σταθερών εμποδίων ΑΚΣ υ Π Σχήμα 11. Περιτύπωμα 17

18 4 00 διάδρομος διαφυγής ~1500 διάδρομος διαφυγής 2000* άξονας διπλής γραμμής άξονας σήραγγας Περιτύπωμα σε σήραγγα χώρος καλωδίων, σημάτων ανεμιστήρων κλπ περιτύπωμα σταθερών εμποδίων εσωρράχειο σήραγγας R ~4200 κινηματικό περιτύπωμα ΑΚΣ 700 ~ 3400 * διαστάσεις σε χιλ. Σχήμα 12. Περιτύπωμα σε σήραγγα 18

19 άξων γραμμής άξων γραμμής άξων γραμμής Τροφοδότηση 3 η γραμμή μονωτήρας ηλεκτροφόρος πέδιλο προστατευτικό Α ηλεκτροφόρος για λήψη ρεύματος από κάτω προστατευτικό πέδιλο προστατευτικό Β ηλεκτροφόρος μονωτήρας πέδιλο ηλεκτροφόρος Γ προστατευτικό προστατευτικό μονωτήρας Σχήμα 13. Τροφοδότηση 19

20 Σηματοδότηση (1) σημείο κινδύνου μήκος ολίσθησης Σήμα: προδιαγραφή ταχύτητας. ελεύθερη πορεία (πράσινη ένδειξη) στάθμευση (κόκκινη ένδειξη) 20

21 Σηματοδότηση (2) Τμήμα αποκλεισμού Πλευρική Σηματοδότηση Κίνηση των συρμών στο σύστημα κυρίου σήματος προσήματος, σε απόσταση χώρου. Οι συρμοί επενεργούν μέσω τεχνικών συστημάτων επί της γραμμής Κατάσταση των τμημάτων αποκλεισμού (κατειλημμένα ή όχι) αυτόματα με ένδειξη στα πλευρικά σήματα (αυτόματο τμήμα αποκλεισμού). Συσκευές σημειακού ελέγχου 21

22 Σηματοδότηση (3) τμήμα δήλωσης ελεύθερης κατάστασης μονωτικός αρμός ηλεκτρονόμος - μετασχηματιστής ηλεκτρονόμος γραμμής ~ τροφοδότηση με ρεύμα τμήμα δήλωσης ελεύθερης κατάστασης μονωτικός αρμός ~ Σχήμα 14. Μονωτικοί αρμοί μιας ή δύο σιδηροτροχιών 22

23 Σηματοδότηση (4) τμήμα δήλωσης ελεύθερης κατάστασης τμήμα 1 τμήμα 2 τμήμα 3 A Π1 A Δ2 A Π2 A Δ3 Α: πυκνωτής Π1: πομπός τμήματος 1 Π2: πομπός τμήματος 2 Δ2: δέκτης τμήματος 2 Δ3: δέκτης τμήματος 3 ΣΔ: συσκευή δικτύου ΗΓ 2: ηλεκτρονόμος τμήματος 2 ΗΓ 3: ηλεκτρονόμος τμήματος 3 ΣΔ ΣΔ ΗΓ 2 ΗΓ 3 ~50 Hz ~50 Hz Σχήμα 15. Ηλεκτρονικοί αρμοί (ακουστικές συχνότητες) 23

24 Σηματοδότηση (5) τμήμα δήλωσης ελεύθερης κατάστασης σιδηροτροχιές κατεύθυνση αναφοράς μέτρησης μετρητής 1 μετρητής 2 εγκατάσταση ανάλυσης και σύγκρισης Σχήμα 16. Μαγνητικές ή ηλεκτρονικές εγκαταστάσεις αξονομετρητών 24

25 Σηματοδότηση (6) Μειονεκτήματα κλασσικής σηματοδότησης Ρύθμιση οδήγησης με βάση πλευρικά σήματα Συνεχής εκτίμηση ταχύτητας σε σχέση με τη διαθέσιμη απόσταση πέδησης του συρμού Ανεπαρκής αξιοποίηση δυνατοτήτων συρμών για πέδηση Μείωση εμπορικής ταχύτητας μεταφορικής ικανότητας Αυξημένες ανάγκες συντήρησης υποδομών 25

26 Σηματοδότηση (6) Σηματοδότηση θαλάμου οδήγησης Ανάγκη για αυξημένη χωρητικότητα διαδρόμου Κινητό τμήμα αποκλεισμού (moving block) ένας επόμενος συρμός μπορεί να πλησιάσει τον προηγούμενο σε απόσταση μήκους πέδησης επιπλέον ενός μήκους ασφαλείας. Συνεχής έλεγχος των συρμών. Δυνατότητα πύκνωσης της κυκλοφορίας με ασφάλεια. Συστήματα ATC, ATP, ATO, ATS 26

27 Σηματοδότηση (7) Γραμμική επιρροή συρμού τροφοδοσία θέσεις εντοπισμού πομπός δέκτης εγκατάσταση επεξεργασίας πληροφοριών και σχηματισμού εντολών συσκευή γραμμής Σχήμα 17. Σηματοδότηση 27

28 Σηματοδότηση (8) Σταθερά τμήματα αποκλεισμού Κινούμενα τμήματα αποκλεισμού Σχήμα 18. Σηματοδότηση 28

29 Σηματοδότηση (9) ATP - Automatic Train Protection Διατήρηση προφίλ ταχύτητας γραμμής Ασφάλιση, απελευθέρωση και απασφάλιση των θυρών σε περίπτωση ανάγκης Κατάσταση συνδέσμων των συρμών ΑΤΟ - Automatic Train Operation Ρύθμιση κίνησης του συρμού και ηλειτουργική πέδηση Σηματοδότηση θέσεων στάθμευσης των συρμών στους σταθμούς / στάσεις Στοχευμένη πέδηση Καταγραφή δεδομένων διαδρομής 29

30 Σηματοδότηση (10) ATS - Automatic Train Supervision Μετάδοση των δεδομένων του συρμού στο Κέντρο Ελέγχου Λειτουργίας (ΚΕΛ) Αποφόρτιση του ΚΕΛ μέσω τοπικών εγκαταστάσεων (Local Automatic train control = LATS) Καταγραφή των δεδομένων της καθημερινής λειτουργίας ATC - Automatic Train Control O συνδυασμός των παραπάνω συστημάτων 30

31 Υπόγειοι Σταθμοί ΜΕΤΡΟ Σχήμα 19. Υπόγειοι σταθμοί μετρό 31

32 Σταθμοί (1) άξονες γραμμών λωρίδες ασφαλείας αποβάθρα ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ γραμμή καθόδου αποβάθρα γραμμές στάθμευσης σύρτης ΕΠΙΣΤΑΘΜΟΣ ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ γραμμή καθόδου αποβάθρα γραμμές στάθμευσης σύρτης ΕΠΙΣΤΑΘΜΟΣ γραμμή ανόδου γραμμή με λάκκο γραμμή ανόδου γραμμή με λάκκο Σχήμα 20. Σταθμοί 32

33 Σταθμοί (2) Διάταξη στο επίπεδο αποβαθρών Κάτοψη με μεσαία αποβάθρα με πλευρικές αποβάθρες με μεσαίες και πλε υρικές αποβάθρες Σχήμα 21. Σταθμοί 33

34 Σταθμοί (3) Θέση του σταθμού Κάτοψη Τερματικός με μεσαία αποβάθρα Τερματικός με πλευρικές αποβάθρες Ενδιάμεσος με μεσαία αποβάθρα Σχήμα 22. Σταθμοί 34

35 Σταθμοί (4) Διάταξη σταθμών Κάτοψη Τρόπος λειτουργίας Διάταξη γραμμών (κάτοψη) Γ ` Με διαχωρισμό των κατευθύνσεων Α Α Ανισόπεδη μορφής Χ ` Α Β Α Ανισόπεδη μορφής Τ Συμμετρικός (εσωτερική πλευρά των αποβαθρών η γρ αμμή Α προς Β, εξωτερική πλευρά των αποβαθρών η γραμμή Α προς Γ) Α Γ ` Α Α Β Ανισόπεδη μορφής L Μη συμμετρικός (εσωτερική πλευρά των αποβαθρών από Α προς Γ και από Β προς Α, εξωτερική πλευρά των αποβαθρών από Α προς Β και από Γ προς Α) Α Γ Β Σχήμα 23. Σταθμοί 35

36 Σταθμοί (5) ~1,40 ~2,40 4,20 κυλιόμενη κλίμακα σταθερή κλίμακα 1,50 3,30 1,50 0,98 1,05 Λεπτομέρεια Α 4,0 0,70 0,70 ΑΚΣ 4,0-0,60 για σταθερή επιδομή -1,00 για επιδομή με έρμα χώρος για καλώδια και διαφυγής προσωπικού ~2,40 Σχήμα 24. Σταθμοί 36

37 Σταθμοί (6) ~1,40 ~2,40 4,20 είσοδος / έξοδος επιβατών στην αποβάθρα 1,50 3,30 1,50 4,0 0,98 1,05 0,70 0,70 ΑΚΣ -0,60 για σταθερή επιδομή -1,00 για επιδομή με έρμα 4,0 χώρος για καλώδια και διαφυγής προσωπικού ~2,40 Σχήμα 25. Σταθμοί 37

38 Σταθμοί (7) ~1,40 2,40 4,20 1,80 1,50 2,50 2,50 1,50 0,98 1,05 0,70 9,0 0,70 ΑΚΣ -0,60 για σταθερή επιδομή -1,00 για επιδομή με έρμα χώρος για καλώδια και διαφυγής προσωπικού ~2,40 Σχήμα 26. Σταθμοί 38

39 Σταθμοί (8) ~1,40 2,40 4,20 διαστάσεις όπως σε σταθμό με πλευρικές αποβάθρες 1,80 1,50 2,50 2,50 1,50 0,98 1,05 0,70 9,0 0,70 ΑΚΣ -0,60 για σταθερή επιδομή -1,00 για επιδομή με έρμα χώρος για καλώδια και διαφυγής προσωπικού ~2,40 Σχήμα 27. Σταθμοί 39

40 Εκμετάλλευση (1) Κρίσιμος ο χρόνος διαδρομής και ταχύτητα Μέγιστη ταχύτητα 80km/h σχεδιασμού για μέση απόσταση μεταξύ των σταθμών από 700 έως 1100 m. Επιτάχυνση 1.1 m/s 2 Επιβράδυνση 1.2 m/s 2 Επίτευξη σε 500 m σε ευθυγραμμία, μηδενική κλίση. 40

41 Εκμετάλλευση (2) V [km/h] 80 t [s] 0 S [m] οδήγηση με μέγιστη ταχύτητα οικονομική οδήγηση Σχήμα 28. Εκμετάλλευση 41

42 Σύνταξη Δρομολογίων Εκμετάλλευση (3) τερματικός Α.Στ 5 Στ 6 Στ 7 Στ 8 s τερματικός Β t Σχήμα 29. Σύνταξη δρομολογίων 42

43 Εκμετάλλευση (4) τερματικός Α τερματικός Β κύκλος T γραμμή ταχύτητας συρμού Κύκλος δρομολογίου t γραμμή καθόδου γραμμή καθόδου αποβάθρα γραμμή ανόδου σύρτης γραμμή ανόδου αποβάθρα Αναστροφή συρμού σε τερματικό σταθμό Σχήμα 30. Κύκλος δρομολογίου και αναστροφή συρμού σε τερματικό σταθμό 43

44 Χρονοαπόσταση Εκμετάλλευση (5) τμήμα γραμμής θέση παρατήρησης τμήμα γραμμής θέση παρατήρησης θέση A d min S θέση A d min S συρμός 1 συρμός 1 συρμός 2 z min συρμός 2 r z min συρμός 2 συρμός 2 t t Σχήμα 31. Χρονοαπόσταση 44

45 Κέντρο Ελέγχου Κυκλοφορίας (1) Σχήμα 32. Κέντρο ελέγχου κυκλοφορίας 45

46 Κέντρο Ελέγχου Κυκλοφορίας (2) βλ. εικ.. Σχήμα 33. Κέντρο ελέγχου κυκλοφορίας 46

47 Κατάλογος αναφορών σχημάτων Σχήμα 3 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήματα 5-7 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήμα 9 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήμα 10 Σχήμα 19 Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. Σχήματα Υλικό με μη προσδιορισμένη προέλευση. Σε περίπτωση που είστε ο κάτοχος του κύριου δικαιώματος παρακαλώ επικοινωνήστε μαζί μας. 47

48 Χρηματοδότηση Το παρόν υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 48