Lateral and longitudinal forces exerted on rail track: problems and solutions

see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*

2008 (EN)
Εγκάρσιες και διαμήκεις δυνάμεις ασκούμενες στη σιδηροδρομική γραμμή: προβλήματα και αντιμετώπιση
Lateral and longitudinal forces exerted on rail track: problems and solutions

Καρτσακλή, Δήμητρα Χρήστου

Στην παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται μια προσπάθεια διερεύνησης των διαφόρων ειδών προβλημάτων και κινδύνων που δημιουργούν οι εγκάρσιες και διαμήκεις δυνάμεις στο σιδηροδρομικό σύστημα. Επιπλέον, παρουσιάζονται κάποιοι τρόποι περιορισμού ή εξάλειψης των προβλημάτων αυτών, μέσα από κατάλληλες επιλογές των παραμέτρων που συνθέτουν την κάθε συνιστώσα του συστήματος. Το σιδηροδρομικό σύστημα αποτελείται από τρεις συνιστώσες : την σιδηροδρομική υποδομή, το τροχαίο υλικό και την εκμετάλλευση. Η σιδηροδρομική υποδομή περιλαμβάνει τη σιδηροδρομική γραμμή (ή σιδηροδρομική οδό μεταφοράς), τα τεχνικά έργα και τις εγκαταστάσεις γραμμής. Από την άλλη, ως τροχαίο υλικό νοούνται όλα τα οχήματα, έλκοντα και ελκόμενα, που κινούνται πάνω στις σιδηροτροχιές .Τέλος, με τον όρο σιδηροδρομική εκμετάλλευση νοείται το σύνολο των δραστηριοτήτων μέσω των οποίων μια σιδηροδρομική επιχείρηση εξασφαλίζει την κυκλοφορία του τροχαίου υλικού που διαθέτει στη σιδηροδρομική υποδομή. Οι εγκάρσιες δυνάμεις που δρουν στο σιδηροδρομικό σύστημα οφείλονται τόσο σε λόγους αλληλεπίδρασης της γραμμής με το τροχαίο υλικό όπως π.χ. η δύναμη βαρύτητας (εσωτερικές), όσο και σε εξωτερικούς παράγοντες όπως π.χ. ο άνεμος (εξωτερικές). Οι δυνάμεις μεταδίδονται μέσω των τροχών των οχημάτων αρχικά στη σιδηροτροχιά και στη συνέχεια μέσω των υπόλοιπων στοιχείων της γραμμής στο έδαφος θεμελίωσης. Οι διαμήκεις δυνάμεις εμφανίζουν μια ποικιλία όσον αφορά στα αίτια που τις προκαλούν. Υπάρχουν αυτές που οφείλονται στην έλξη, επιτάχυνση και πέδηση των συρμών και αυτές που οφείλονται σε εξωτερικούς παράγοντες (π.χ. σε θερμοκρασιακές μεταβολές).Στην θεωρητική αυτή εργασία: • Ορίζονται και ταξινομούνται όλες οι εγκάρσιες και διαμήκεις δυνάμεις, εσωτερικές και εξωτερικές. • Αναλύονται τα αίτια που τις προκαλούν και δίδονται οι μαθηματικές σχέσεις που τις εκφράζουν ποσοτικά. • Εξετάζεται η αρνητική επίδρασή τους (εφόσον υπάρχει) στην κάθε συνιστώσα του σιδηροδρομικού συστήματος. • Τέλος, παρουσιάζονται οι τρόποι με τους οποίους μπορεί να περιορισθεί αυτή η αρνητική επίδραση. Πεδίο εφαρμογής της εργασίας αυτής είναι τα υπεραστικά και προαστιακά σιδηροδρομικά δίκτυα μπορεί, όμως, να χρησιμοποιηθεί ως αναφορά και για τα αστικά δίκτυα (μετρό, τραμ) αν βεβαίως ληφθούν υπόψη οι ιδιαιτερότητες που έχουν τα μέσα αυτά στην κατασκευή και στη λειτουργία τους.
This dissertation investigates the various problems and risks that lateral and longitudinal forces cause on rail system. In addition, the project gives some solutions so that these problems are limited through the selection of suitable parameters of the rail system components. Rail system is composed of three components: rail infrastructure, vehicles and exploitation. Rail infrastructure includes the rail track, the structures needed (such as bridges e.t.c.) and track equipment. The term “vehicles” includes all vehicles such as the pulling as well as the pulled vehicles too. Finally, exploitation is all the activities through which a rail company makes sure that its vehicles run on the rail infrastructure. Lateral forces that act on the rail system come from the interaction between rail track and wheels (internal forces) , or they are caused by external factors such as the wind (external forces).Forces are conveyed via the wheels of the vehicles to the rails, initially, and then, via the other track components, on the soil foundations. Longitudinal forces appear to be caused by various reasons. There are the pulling, accelerating and braking forces and the forces which are caused by external factors (for example temperature changes). In this theoretical project: all lateral and longitudinal forces are defined and classified • the causes of lateral and longitudinal forces are analyzed and the mathematical forms that describe them are provided • the negative impact of lateral and longitudinal forces on every rail system component is examined • finally, some ways to avoid the problems described are provided. The field of application of this project is national and suburban rail networks. The findings may also be relevant to urban networks (metro, tram) if, of course, the special constructional and functional characteristics of these forms of transport are taken into account.

Postgraduate Thesis / Μεταπτυχιακή Εργασία

Rail defects
Εγκάρσιες δυνάμεις
Διαμήκεις δυνάμεις
Track buckling
Δυναμική άνεση
Δύναμη καθοδήγησης
Longitudinal forces
Track resistance
Δύναμη θερμοκρασιακών μεταβολών
Lateral forces

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)



Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Διαπανεπιστημιακό Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών, Σχεδιασμός, Οργάνωση και Διαχείριση Συστημάτων Μεταφορών

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license ( You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.

*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)