1.1. Profiel van vrije ruimte

Inleiding

Deze sectie behandelt het vrije ruimteprofiel (VRP), waarbij voornamelijk aandacht wordt besteed aan:

de nominale omtrek van het profiel van vrije ruimte: deze omtrek werd vastgelegd door I-I.5 en definieert de ruimte die dient voorbehouden te worden voor het treinverkeer der buitengewone vervoeren (zie art.51 van RTV B01 – bundel 1). Deze ruimte dient vrijgehouden te worden van alle hinders;
het vrije ruimte profiel voor de stroomafnemer: dit profiel wordt in detail uitgewerkt in dit deel en definieert de ruimte nodig voor de vrije doorgang van de stroomafnemer;
de vrije ruimte voor de ophanging van de bovenleiding, die van belang is onder kunstwerken.

Het vrije ruimteprofiel is een conventie tussen de infrastructuurbeheerder en de spoorwegondernemingen die de vrije ruimte definieert beschikbaar voor rollend materieel. Met betrekking tot de bovenleiding is het VRP van belang voor het bepalen van:

Ruimte voor vrije doorgang van de stroomafnemer;
Inplantingszone voor bovenleiding en nissen voor bevestiging;
Hoogte van kunstwerken;  Hoogte van de rijdraad.

Definitie (RTV B1.1)

Het profiel van vrije ruimte vormt de grens tussen de ruimte die beschikbaar is voor het treinverkeer en de ruimte die beschikbaar is voor het plaatsen van de vaste installaties.

Dit wordt bepaald aan de hand van de verschillende omtrekken hieronder beschreven.

Grensomtrek

De grensomtrek bepaalt de ruimte die wordt benut door het normale treinverkeer. Binnen deze omtrek mag zich dan ook geen enkele hinder bevinden behouds enkele uitzonderlijk gevallen die door de RTV B1.1 hoofdstuk 5.2 worden geregeld.

De grensomtrek wordt in onderstaande figuur geïllustreerd.

Geometrie van de grensomtrek voor klassieke lijnen

Verbreding van de grensomtrek

De geometrische eigenschappen van de grensomtrek zijn variabel langsheen het spoor om rekening te houden met:

het hellen van de wagen in geval van een verkanting h of een gebrek aan verkanting i;
de geometrische verbreding in bocht;
de lokale spooroverbreedte s;
de verlaging van de lage delen in verticale bogen.

De waarden van verbreding voor de gevallen van de figuur worden gegeven in bijlage 3 van de technische voorschriften van het spoor. (RTV B01 bund.1).

Nominale omtrek

De nominale omtrek bepaalt de ruimte die dient voorbehouden te worden voor het treinverkeer der buitengewone vervoeren. Binnen deze omtrek mag zich dan ook geen enkele hinder bevinden.

De nominale omtrek biedt naast de grensomtrek ruimte voor de buitengewone vervoeren, het openen van de deuren, het uitvoeren van werken.

Het tijdelijk benutten van deze ruimte is toegelaten mits schriftelijke toelating van de centrale diensten en de betrokken diensten.

De nominale omtrek wordt door de dienst Spoor voor de bestaande en de nieuwe lijnen gedefinieerd (RTV Spoor V1.1 – art. 53 en bijlagen).

Geometrie van de nominale omtrek

(*) In bogen met straal ≤ 250 m: lijn AC vervangen door lijn ABC.

Lage delen H < 760 mm: maat X₀ = 1650 mm aanpassen naar de maten van de grensomtrek: zie daarvoor bijlage 3 en 4 van de RTV Sporen V1.1.

Omtrekken der elektrische delen

Op geëlektrificeerde lijnen dient, naast de ruimte die wordt vrijgehouden voor niet-geëlektrificeerde lijnen, voldoende ruimte te worden vrijgehouden voor de elektrische delen op het dak van de trein en voor de installatie van de vaste delen voor de elektrische tractie.

Dit omtrek omvat :

de positie van de bovenleidingsdraad;
de ruimte nodig voor de vrije doorgang van de stroomafnemer;
de vrije ruimte voor de ophanging van de bovenleiding.

Deze ruimten zijn afhankelijk van de elektrische spanning van de bovenleiding en van het type bovenleiding maar ook van de lengte van een mogelijk kunstwerk.

In alle gevallen dient rekening gehouden te worden met een elektrische isolatieafstand tussen het treinverkeer en de omgeving enerzijds en de elementen van de bovenleiding en stroomafnemer die onder spanning staan anderzijds.

Deze vrije ruimte wordt door de "schoorsteen"vormige omtrek van de onderstaande figuur begrensd.

Geometrie van de omtrek voor vrije passage van stroomafnemers en bovenleiding

Symbolen en afkortingen

De tabel hieronder verzamelt de symbolen en afkortingen, gebruikt in de rest van het hoofdstuk.


Symbool	Omschrijving
Add_D/i,h	Extra term rekening houdend met verkanting D, of verkantingstekort i (op een bepaalde hoogte h).
B	Breedte van het kunstwerk.
b_w	Halve schuitbreedte van de stroomafnemer.
b_wc	Stroomafnemer met geïsoleerde hoornen: Halve breedte van het geleidende deel van de stroomafnemer Stroomafnemer met niet-geïsoleerde hoornen: Idem, maar b_wc = b_w
b_wr	De helft van de nuttige breedte van de stroomafnemer ("working range") waarmee de bovenleiding onder windbelasting in contact komt. Merk op: b_wr ≤ b_wc Normalerwijze wordt slechts een deel van b_wr benut. De uiteinden (nog steeds binnen 2b_wr) worden gebruikt bij windbelasting.
b_zncc	Halve breedte die kleiner is dan b_wr en die benut wordt door de bovenleiding zonder wind door een trein aan v = v_max (zone normale pour les cc = fils de contact) b_zncc bevindt zich centraal in het vrijwel horizontaal rechte stuk van het sleepstuk
b_isol	Elektrische isolatie-afstand: b_isol,stat = statische b_isol. b_isol,dyn = dynamische b_isol.
b_o,mec	Breedte van het mechanisch VRP_SA op een hoogte van 6,5 m (het bovenste verificatiepunt).
b_u,mec	Breedte van het mechanisch VRP_SA op een hoogte van 5,0 m (het onderste verificatiepunt).
b_h,mec	Breedte van het mechanisch VRP_SA voor een tussenliggend punt.
b_h,elec	Breedte van het elektrisch VRP_SA voor een tussenliggend punt.
c_w	Breedte van de hoorn, horizontaal gemeten (corn width) : = b_w – b_wc.
D'₀	Referentiewaarde voor de verkanting in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
D	Werkelijke waarde van de verkanting in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA.
e_po	Zijdelingse uitslag van de stroomafnemer op een hoogte van 6,5 m (het bovenste verificatiepunt)
e_pu	Zijdelingse uitslag van de stroomafnemer op een hoogte van 5,0 m (het onderste verificatiepunt)
e_p	Zijdelingse uitslag van de stroomafnemer t.g.v. de karakteristieken van het voertuig voor een tussenliggend punt
i	Werkelijke waarde van het verkantingstekort in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA (zie 403.106 addendum I)
f_s	Marge voor het in rekening brengen van de oplichting van rijdraden.
f_ws	Marge voor het in rekening brengen van het schuin drukken van de stroomafnemer t.g.v. de zijdelingse uitslag van de stroomafnemer.
VRP_SA	Vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers.
h_c0	Referentiehoogte voor het rotatiecentrum van het voertuig in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
h_cc	Statische hoogte van de rijdraden bij -15 °C.
h_mec	Effectieve hoogte van het mechanisch VRP_SA.
h_elec	Effectieve hoogte van het elektrisch VRP_SA.
h	Hoogte voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
h'_o	Maximale verificatiehoogte (6,5 m) voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
h'_u	Minimale verificatiehoogte (5,0 m) voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
I_u	Referentiewaarde voor het verkantingstekort in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA
K
H_KW	Hoogte van het kunstwerk.
	Reële spoorbreedte
I_nom	Nominale spoorbreedte
L	Afstand tussen de middellijnen van de spoorstaven van een spoor
q	Voertuigen met bogie: Dwarse speling tussen enerzijds de as en anderzijds het frame van de bogie Voertuigen zonder bogie: Dwarse speling tussen enerzijds de as en anderzijds de kast van het voertuig
qs'	Quasi-statisch effect
R	Straal van de horizontale boog
S’	Uitsprong t.g.v. spoorverwijding en geometrisch effect in bocht
s'₀	Soepelheidscoëfficiënt tussen het voertuig en de infrastructuur in rekening te brengen voor de berekening van het mechanisch VRP_SA.
T_charge	Hoekafwijking t.o.v. de verticale t.g.v. asymmetrie in de lading
T_D	Variatie in de verkanting tussen 2 opeenvolgende onderhoudsbeurten
T_osc	Oscillaties van de voertuigkast t.g.v. onregelmatigheden in het spoor
T_susp	Hoekafwijking t.o.v. de verticale t.g.v. asymmetrie in de ophanging
T_track	Variatie in de horizontale positie tussen 2 opeenvolgende onderhoudsbeurten
w	Dwarse speling tussen bogie en voertuigkast
Y	Middellijn van het spoor
Δb_i	Zijdelingse uitwijking van de stroomafnemer voor i = charge, D, osc, susp of track
θ	Hoekafwijking t.o.v. de verticale t.g.v. toleranties op de montage van de stroomafnemer
τ	Dwarse afwijking t.g.v. toleranties op de montage van de stroomafnemer
Σj	Som van de horizontale veiligheidsmarges voor het in rekening brengen van een aantal willekeurige fenomenen, die een invloed hebben op het VRP_SA
v	Maximale snelheid van de bepaalde sectielijn.

Breedte van mechanisch vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers VRP_SA - Omtrek NQRR’Q’N’

Halve breedte: b_{h, mec,i/a} = b_h,mec,R∞ + S' + Add_D/i,h

met

b_h,mec,R∞ (mm): halve breedte voor rechte strekking (zie figuur)


	h_cc (-15 °C) [m]	Breedte stroomafnemer [mm]
		1450	1600	1760	1950
		Soepelheidscoefficiënt s'₀
		0,225	0,225	0,4	0,225
b_h,mec,R∞ (mm)	6,5	953	1028	1189	1203
b_h,mec,R∞ (mm)	5,0	882	957	1102	1132

Waarde b_h,mec voor elke hoogte tussen 5 en 6,5 m: lineaire interpolatie.

Voor een rijdraadhoogte h_cc(-15°C) is b_h,mec gecontroleerd op hoogte:

h_cc(-15°C) + f_ws + f_s

met f_s het verhogen van de rijdraden onder de druk van de stroomafnemer (zie tabel op volgende pagina).

S’, rekening houdend met de spoor(over)breedte (enkel in bocht):

Waarden van spoor(over)breedte l:


R [m]		l [mm]
≥…	…<
0	100	1465
100	125	1460
125	150	1455
150	200	1450
200	250	1445
250	∞	1435

Add_D/i,h, bijkomende term rekening houdend met de verkanting D of de verkantingstekort i (enkel in bocht):

Verkantingstekort


D of i	Add_D/i,h [mm] voor 40 < snelheid van de lijn < 160 [km/u]
	Soepelheidscoefficiënt s'₀
	0,225				0,4
[mm]	Binnenkant bocht Add_i		Buitenkant bocht Add_i		Binnenkant bocht Add_D		Buitenkant bocht Add_i
	h'_u=5 m	h'₀=6,5 m	h'_u=5 m	h'₀=6,5m	h'_u=5 m	h'₀=6,5 m	h'_u=5 m	h'₀=6,5 m
0 à 45	0	0	0	0	0	0	0	0
50	0	0	0	0	0	0	0	0
60	0	0	3	4	0	0	11	16
70	3	4	10	13	5	7	23	32
80	10	13	16	22	17	23	35	48
90	16	22	23	31	29	39	47	64
100	23	31	30	40	41	55	59	80
110	30	40	37	49	53	71	71	96
120	37	49	43	58	65	87	83	112
130	43	58	50	67	77	103	95	128
140	50	67	57	76	89	119	107	144
150	57	76	64	85	101	135	119	160
160	64	85	70	94	113	151	131	176
170	70	94	77	103	125	167	143	192

Hoogte van mechanisch vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers VRP_SA: Omtrek NQRR’Q’N’

h_mec = h_cc(-15°C) + f_ws + f_s

met:

h_cc, lokale hoogte van bovenleiding (bij -15°C);
f_ws = 60 mm, het schuindrukken van stroomafnemer onder de druk + slijtage koolstof aan het contactvlak;
f_s = 2s₀
met s₀ de verwachte oplichting;
met f_s de berekende oplichting voor het ontwerp van de bovenleiding.

Aan de ophangpunten, (s₀ in mm ; v in km/u is de maximale snelheid van het baanvlak ; a in m is de spanwijdte) met een maximale waarde van 100 mm:


V [km/u]	s₀ [mm]	f_s [mm]
40	61	122
60	63	126
90	67	134
120	72	144
130	74	148
140	76	152
160	81	162
200	93	186
220	100	200

Elders in de spanwijdte, dient de oplichting geval per geval te begroten.

Breedte van elektrisch vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers VRP_SA: Omtrek NQRR’Q’N’

Halve breedte: b_{h, elec} = b_h,mec - c_w + b_isol,stat

met:

b_isol,stat, statische isolatieafstand (zie tabel in volgende paragraaf);
c_w, breedte van de isolerende hoorn van de stroomafnemer, horizontaal gemeten (zie tabel onderaan de pagina).

Hoogte van elektrisch vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers VRP_SA: Omtrek NQRR’Q’N’

Isolatie-afstanden in de lucht tussen geaarde en onderspanning staande delen van de bovenleiding, aanbevolen door de norm EN 50119 voor een nominale spanning van 3 kV, zijn:

b_isol,stat = 150 mm (minimale waarde getolereerd: 130 mm);
b_isol,dyn = 50 mm.

De hoogte van het elektrische vrije ruimte profiel voor passage van stroomafnemers wordt als volgt berekend:

h_elec = h_mec + b_isol,dyn

Een veiligheidsfactor 2 op s₀ werd gebruikt in de berekening van h_mec, b_isol,dyn wordt gebruikt voor de berekening van h_elec.

Ruimte voor het ophang-systeem van de bovenleiding GAB - STT’S’ (3kV DC) / VWW’V’ (25kV AC)

In volle baan moet de draagstructuur (geaard) van de bovenleiding zich buiten het elektrische profiel van de vrije ruimte, hierboven gedefinieerd, bevinden.

Bij aanwezigheid van een kunstwerk wordt enkel rekening gehouden met de omtrek van de ophanging van de bovenleiding.

Zie typeplan: 480.001: Vrije hoogtes van kunstwerken.


Type bovenleiding		Optimale hoogte t.h.v. ophang-punt	Minimale hoogte t.h.v. ophang-punt	Lengte Kortste hanger	H_KW B = breedte van het kunstwerk [m]		Span-wijdte voor overbrug-gingen	Span-wijdte voor tunnels
Type bovenleiding		Optimale hoogte t.h.v. ophang-punt	Minimale hoogte t.h.v. ophang-punt	Lengte Kortste hanger	Benaderende formule optimale vrije hoogte	Tunnel	Span-wijdte voor overbrug-gingen	Span-wijdte voor tunnels
		m	m	cm	m	m	m	m
R3 CuAg 150		5,10	4,90	40	5,75 + (B²/3600)	5,91 (B≥24)	56	28
R3 CuAg 120	(v≤160 km/u)	5,10	4,90	30	5,57 + (B²/4200)	5,76 (B≥28)	42	28
R3 CuAg 120	(v≤200 km/u)	5,10	4,90	40	5,70 + (B²/4200)	5,86 (B≥25)	56	28
R3 Cu 100 (v≤160 km/u)		5,10	4,90	30	5,60 + (B²/5000)	5,70 (B≥22)	42	28
Compound (v≤160 km/u) (1)		5,30	4,90	(2)	5,63	5,75	35	21

(1) Indien het kunstwerk breder is dan 12,5 m, moeten nissen (40 cm x 40 cm) met een diepte van 25 cm worden voorzien.

(2) De lengte van de kortste hanger bij een compound-bovenleiding kan kleiner gekozen worden dan in de andere gevallen, aangezien de soepelheid van de bovenleiding gelokaliseerd is in de schuivende hangers.

Lint

Breedte van het lint

= zone waar nuttige breedte van de stroomafnemer aanwezig is

= zone waar rijdraden aanwezig moeten zijn, ook onder windbelasting.

Lint voor rechte strekking

Halve breedte = b_R∞ = C_R∞


	Halve breedte = b_R∞ = C_R∞ [mm]
	Breedte van stroomafnemer [mm]
	1450	1600	1760	1950
Verificatiehoogte 6,5 m	307	372	371	497
Verificatiehoogte 5,0 m	378	443	458	568

Lint in bocht

b = b_R∞ - S’ – Add_D = b_w + b_wr – b_h,mec,i

c = c_R∞ - S’ – Add_i = b_w + b_wr – b_h,mec,a

met S’ en Add_D/i op paginas 1.1.1.6. en 7. gedefinieerd.


Breedte van stroomafnemer [mm]	b_w [mm]	c_w [mm]	b_wr [mm]	b_wr tot aan de hoornen?	b_w +b_wr [mm]	Soepelheids-coëfficient [-]
1600	800	200	600	ja	1400	0,225
1760	880	0	680	-	1585	0,4
1950	975	200	725	Nee	1700	0,225

V [km/u]	s₀ [mm]	f_s [mm]
40	61	122
60	63	126
90	67	134
120	72	144
130	74	148
140	76	152
160	81	162
200	93	186
220	100	200

V [km/u]	s₀ [mm]	f_s [mm]
40	61	122
60	63	126
90	67	134
120	72	144
130	74	148
140	76	152
160	81	162
200	93	186
220	100	200