The Camber in the Railway - Constants - Constantes

The first constant we need to know in order to design a railway route is the width of straight railway, “a”:

The railway width is the distance between the two inner faces of each rails, also called “active faces”. It is measured between 10 and 15mm below the rolling-plane, depending on the rail-type and its tilt.  

For some calculations, as is the case of the camber, the parameter “S” is used, which is the distance between the axis of the rails, so we must know the rail-type with which we are going to work in order to add the width of the rail-head to the railway-width:  S=a+c

nother essential datum to be considered for the calculations is the maximum speed expected for the train circulating, “V_max”.

Depending on the kind of vehicle circulating (travelers, merchandise, or both), the circulation speed will be different and therefore so will be the loads on the rails.  

Since the camber “H“ is directly related with speed, it will also dependent on the circulation type.

Another parameter to be considered in order to set the maximum camber is the overturning torque that can produce a vehicle stopped or moving at a low speed on the lower or inner rail in a curve.

In this way, it must be always avoided that the fastener of the rail to the sleeper or the concrete-slab work on traction (see below):

Considering together all the parameters abovementioned, we can set the right maximum camber ( “H_max”). This datum is in principle provided by the Administration in charge of the route. Thus, for:

a= 1.435 mm        H_max = 145 mm

a= 1.668 mm        H_max = 160 mm
a= 1.000 mm        H_max = between 100 and 120 mm

We can know that the rail is placed in the railway with a tilt of 1/20 inwards.

The camber reduces the tilt in the inner rail of a curve, even getting vertical when H=s/20.

Beyond this limit, the rail will tilt outwards.

Aiming to limit this tilt, several authors suggest that the camber must not exceed the 1/10 of the railway-width.

                                       H_max<= s/10

In international width (s=1.507 mm)*                       H<=151 mm
In Iberian width (s=1.740 mm)*                                H<=174 mm
In metrical width (s=1.072 mm)*                              H<=107mm

                                                                                             
* (s= railway-width between axis with rail type UIC54)

For a maximum camber (H_max) and a maximum speed (V_max ) a minimum radius will correspond (R_min). 

As we will prove later:

     

R_min=(s* V_max ² )/ ((H_max+I)*127)

In some routes, as is the case of the tramways, it has to be very considered also the inscription of the very vehicle in the curve: 

Inscription of the wheels in the railway “box”.

Inscription of the train-convoy into the curve.

This is way, when it comes to project a route or tracing, the Administration must confirm us first the minimum radius of the curve.

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Constantes.-

La primera constante que necesitamos conocer para diseñar un trazado ferroviario es el ancho de vía en recta , “a”

El ancho de vía es la distancia entre las caras internas del carril, llamadas también caras activas. Se mide entre 10 a 15 mm por debajo del plano de rodadura, dependiendo del tipo de carril y de la inclinación de este.

Para algunos cálculos, como es el caso del peralte se utiliza la distancia “S” entre ejes de los carriles, por lo que deberemos conocer el tipo de carril con el que se va a trabajar para sumar al ancho de vía el ancho de una cabeza de carril.

Otro dato imprescindible será la velocidad máxima a la va a circular el tren, “V max”

Dependiendo del tipo de vehículo que vaya a circular, viajeros, mercancías o los dos, las velocidades a las que circulen serán distintas, y por lo tanto las fuerzas que actúan en  los carriles también serán distintas.

Como el peralte “ H “ está directamente relacionado con la velocidad, este dependerá también del tipo de circulación.

Otro dato que hay que tener en cuenta para establecer un peralte máximo, es el par de vuelco que puede producir un vehículo parado o a poca velocidad sobre el carril inferior de una curva.

Hay que evitar siempre que la fijación del carril a la traviesa o a la losa de hormigón trabaje a tracción.

El conjunto de estas consideraciones nos indicará un peralte máximo conveniente “Hmax”. Este dato nos lo facilitará cada administración, así para:

ADIF - Ancho     a= 1.668 mm        Hmax = 160 mm
ADIF – AVE       a= 1.435 mm        Hmax = 145 mm
ADIF – FEVE     a= 1.000 mm        Hmax = 110 mm
EuskoTren          a= 1.000 mm        Hmax = 100 mm

Sabemos que el carril se coloca en la vía con una inclinación hacia el interior de 1/20.

El peralte reduce esta inclinación en el carril interior, que llega a ponerse vertical cuando: H=s/20

Mas allá de este límite, el carril se inclina hacia el exterior de la vía.

Con el fin de limitar esta inclinación, diversos autores establecen que el peralte no de debe sobrepasar el 1/10 del ancho de vía.

                                       Hmax<= s/10

–En ancho ibérico (s=1.740 mm)*                H<=174 mm ;  Adif =160
–En ancho internacional (s=1.507 mm)*        H<=151 mm ;  Adif =145
–En ancho métrico (s=1.072 mm)*               H<=107mm ; Feve=110, EuskoTren=100; MetroBilbao=120

*( s= Ancho de vía entre ejes de carril con carril UIC54)

Según este estudio, ADIF cumpliría en 2 anchos, Feve estaría en límite y  cumpliría EuskoTren, pero no cumpliría Metro Bilbao.

Para un peralte máximo ( Hmax ) y una velocidad máxima ( Vmax ) le corresponderá un radio mínimo (Rmin ).

(Como demostraremos más adelante)     Rmin = ( s  x ( Vmax ) 2 ) /  (( Hmax  + I ) x 127)

Pero no solamente influye esto, sino que a veces, sobre todo en tranvías, hay que tener muy en cuenta la inscripción del propio vehículo en la curva.

• Inscripción de las ruedas en la caja de la vía

• Inscripción del convoy en la curva

Por esto motivos, a la hora de proyectar un trazado, el radio mínimo de la curva es un dato que nos lo deberá confirmar la administración.

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