PROJEKTOVÁNÍ DRÁŽNÍCH STAVEB

Transkript

1 DŮM TECHNIKY PARDUBICE MOTT MACDONALD PRAHA VZDĚLÁVÁNÍM KE KVALITĚ PROJEKTOVÁNÍ DRÁŽNÍCH STAVEB 5. SEMINÁŘ K TÉMATICKÉMU BLOKU I PLÁNOVÁNÍ A PROJEKTOVÁNÍ POZEMNÍCH KOMUNIKACÍ ING. LADISLAV MINÁŘ, CSc STUDIJNÍ MATERIÁL PRO SEMINÁŘ

2 Tento text neprošel jazykovou ani redakční úpravou. Vypracoval:. Ladislav Minář, Ing. CSc.., Brno, září 2011 Tato skripta vznikla jako součást projektu VZDĚLÁVÁNÍM KE KVALITĚ, reg. č. projektu CZ.1.07/3.2.13/ TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY. 2

3 PROJEKTOVÁNÍ DRÁŽNÍCH STAVEB Zákony, normy a vzorové listy zákon č.266 / 1994 Sb. o drahách ČSN Průjezdné průřezy na drahách celostátních, regionálních a vlečkách ČSN Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah ČSN Navrhování železničních stanic ČSN Projektování tramvajových tratí ČSN Železniční přejezdy a přechody ČSN Nástupiště a nástupištní přístřešky na drahách celostátních, regionálních a vlečkách ČSN Navrhování železničních stanic Předpis SŽDC S 3 Železniční svršek Předpis SŽDC S 4 Železniční spodek TKP staveb státních drah vzorové listy Ž1 až Ž10 Průvodce po železnici NADAS 1977 Železniční stavby Železniční spodek a svršek CERM 2004 Plášek, Zvěřina Železniční stavitelství I SNTL / ALFA - Klimeš Železniční stavitelství II SNTL / ALFA Klimeš 3

4 CELOSTÁTNÍ ŽELEZNIČNÍ SÍŤ Železniční sít se na území dnešní České republiky začala budovat v první polovině 19. století. Nejvýznamnější stavbou bylo vybudování koněspřežní železnice mezi Českými Budějovicemi a hornorakouským Linzem. (stavba ). Druhá koněspřežní dráha vznikla v roce mezi Prahou a Lány. Vývoj parního stroje přinesl na železnici parní lokomotivy, které velice urychlily dopravu a zvýšily její výkonnost. V červenci roku 1839 je zahájen provoz první parostrojní železnice na území naší republiky mezi Vídní a Brnem. Tato trať je součástí stavby Severní dráhy císaře Ferdinanda, v trase Vídeň Břeclav Přerov Bohumín Bochnic (Halič). Z ní se postupně budovaly odbočné trasy do Olomouce a Opavy. V roce 1845 došlo k propojení Olomouce s Prahou, v roce 1849 Brna s Českou Třebovou a v roce 1850 byla Praha spojena s Drážďany. Tak byla postupně do roku 1870 vytvořena základní páteř železničních tratí. Železniční sít na území České republiky měří v současné době km (stavební délka kolejí je km, celkem je v síti uloženo výhybek). Jedná se jednu z nejhustších železničních sítí na světě. K dalšímu výraznému rozvoji železniční infrastruktury došlo v období 1. republiky, kdy byly modernizovány (zdvokolejňovány) a budovány nové spoje trasy. Například Brno Trenčianská Teplá, Trenčín Opava apod.. Poslední významné období výstavby nových tratí bylo v 50. letech 20. století, kdy se budovala nap. železniční trať Brno Havlíčkův Brod, později přeložky tratí severočeském hnědouhelném revíru. 4

5 Železniční tratě na území ČR jsou elektrifikovány stejnosměrnou proudovou soustavou o napětí 3 kv (sever republiky) a střídavou jednofázovou proudovou soustavou o napětí 25 kv s kmitočtem 50 Hz. Po společenských změnách v 90. letech minulého století bylo započato s optimalizací a modernizací vybraných železničních tras, které jsou v rámci mezinárodních dohod AGTC a ATC součásti evropských železničních magistrál. V současnosti jsou stanoveny 4. koridorové trasy o celkové délce km (stavební délka kolejí je km). Mezinárodní tranzitní koridory jsou: 1. koridor st. hranice BRD / ČR Děčín Praha Česká Třebová Brno Břeclav st. hranice ČR / A 2. koridor st. hranice A / ČR Břeclav Přerov Ostrava Bohumín Petroviče u Karviné st. hranice ČR / PL 3. koridor st. hranice BRD / ČR Cheb Plzeň Praha Česká Třebová Olomouc Přerov Ostrava Bohumín Mosty st. hranice ČR / SK 4. koridor st. hranice BRD / ČR Děčín Praha Benešov Tábor České Budějovice Dolní Dvořiště st. hranice ČR / A Koridorové tratě jsou optimalizovány a modernizovány na normové parametry stanovené předpisy UIC. Základními parametry je traťová rychlost do 160 kmh -1, prostorová průchodnost UIC GC a zatížitelnost UIC D4 do 225 kn. Parametr rychlosti je lokálně omezen ekonomickou náročností modernizace tratí. 5

6 NÁZVOSLOVÍ ZÁKLADNÍCH TERMÍNŮ KOLEJNICE Kolejnice je základním prvkem kolejové jízdní dráhy. Jejím úkolem je zajistit přenesení kolové síly do kolejových podpor, dále je jejím úkolem směrové vedení kola v příčném směru (pomocí okolku). Současně tvoří hladkou jízdní dráhu, na níž prostřednictvím adhezních sil přenáší od kol rozjezdové a brzdné síly. Kolejnice na elektrifikováných tratích plní funkci zpětného vodiče napájení a pro zabezpečovací zařízení je součástí kolejových obvodů. Kolejnice se podle tvaru dělí na širokopatní, žlábkové, blokové, jeřábové a speciální. 6

7 Profil kolejnice se postupně vyvíjel v závislosti na zatížení a rychlosti pojíždění. V současné době jsou nejpoužívanější profily kolejnic v síti tvaru Xa, A, T, S 49, R 65 a UIC 60. KOLEJ (hlavní průběžná, staniční, manipulační, vlečková, mateční, bezstyková Kolej je z konstrukčního hlediska základním prvkem kolejové jízdní dráhy. Je tvořena kolejnicemi, kolejovými podporami (např. příčnými pražci, betonovou deskou ) a upevňovacím materiálem (drobné kolejivo). Dále je možné kolej dělit z hlediska dopravní funkčnosti na kolej: - traťová kolej v mezistaničním úseku, která ve železniční stanici přechází v hlavní průběžnou kolej, - hlavní průběžná je kolej která bezprostředně navazuje na traťovou kolej a zpravidla zajišťuje průjezdnost železniční stanice traťovou rychlostí, - staniční kolej (dopravní) jsou koleje na které přijíždějí a odjíždějí vlaky, - manipulační koleje koleje určené pro manipulaci s vlaky, vozy, - předákové koleje koleje které slouží k odjezdu a příjezdu vlaků na vlečku, - vlečková kolej koleje na vlečkách (tovární, důlní ), - matečná kolej je prvek kolej která vychází zpravidla z hlavní koleje a vytváří kolejové rozvětvení do staničních, manipulačních a dalších kolejí, - stykovaná kolej kolej na níž jsou jednotlivé kolejnice spojeny spojkami s dilatačnímí spárami, - bezstyková kolej kolej na níž jsou jednotlivé kolejnice průběžně svařeny a kolej je bez dilatačních spár. OBRYS VOZIDLA Obrys vozidla je obrys obrazce v rovině kolmé na osu koleje, do něhož je vlastní příčný průřez vozidla vepsán nebo jej smí za určitých, přesně stanovených podmínek přesahovat. PRŮJEZDNÝ PRŮŘEZ Průjezdný průřez je obrys obrazce v rovině kolmé k ose koleje, který vymezuje vzdálenosti staveb, zařízení a předmětů (návestidla, stožáry, nástupiště, zábradlí, rampy ) od osy koleje a nad temenem kolejnic tak, aby vedel koleje vznikl volný prostor pro bezpečný průjezd kolejových vozidel. 7

8 LOŽNÁ MÍRA Ložná míra je vymezení prostoru, který může zaujímat náklad na otevřených nákladních vozech, zpravidla se shoduje s obrysem vozidla. V jasně specifikovaných případech dle předpisů může být tato podmínka porušena, pak se hovoří o překročené ložné míře. VOLNÝ SCHŮDNÝ PROSTOR Průjezdný průřez je obrys obrazce v rovině kolmé k ose koleje, který vymezuje vzdálenosti staveb, zařízení a předmětů (návestidla, stožáry, nástupiště, zábradlí, rampy ) od osy koleje a nad temenem kolejnic tak, aby vedle koleje vznikl volný schůdný prostor pro bezpečný průchod osob. ŽELEZNIČNÍ SVRŠEK Je jednou ze základních částí trati. Úkolem nést a vést kolejová vozidla za současného přenesení statického a dynamického zatížení do železničního spodku. Železniční svršek je z pravidla složen z kolejového roštu a štěrkového lože. Moderní konstrukce nahrazují kolejové lože např. betonovou deskou. 8

9 ŽELEZNIČNÍ SPODEK Je jednou ze základních částí trati. Úkolem je přenést zatížení od železniční dopravy přes železniční svršek do železničního spodku. Obsahuje zemní těleso, stavby železničního spodku (mosty, propustky), dopravní plochy (např.nástupiště a komunikační plochy), komunikace a drobné stavby železničního spodku (např. čistící a revizní jámy, zarážedla, oplocení, zábradlí). UMÍSTĚNÍ ŽELEZNIČNÍHO TĚLESE Z hlediska umístění železničního tělesa v terénu, kdy je nutné počítat s výrazně náročnějšími prostorovými poměry (cca 10x oproti pozemním komunikacím), je železniční těleso umístěno v terénu ve čtyřech základních uspořádáních násyp, zářez, odřez a tunel. 9

10 PRAŽCOVÉ PODKLOŽÍ Je část železničního svršku a spodku pod ložnou plochou pražce, o kterého se bezprostředně přenáší veškeré zatížení od kolejové dopravy. je to vícevrstvý systém, který se skládá z konstrukčních vrstev a různých tloušťkách a parametrech dimenzování. KOLEJ Je konstrukce vytvářející jízdní dráhu s kolejnicovými pasy vzdálenými od sebe o předepsané vzdálenosti. ROZCHOD KOLEJE Je vzájemná poloha kolejnicových pasů, měřená 14 mm pod temenem kolejnice. Normální rozchod je mm. OSA KOLEJE Osa koleje je základní vytyčovací prvek. Osa je v přímé koleji je umístěna v poloviční vzdálenosti pojížděných hran kolejnicových pásů. Osa koleje udává základní směrové parametry koleje. Základním vytyčovacím prvkem koleje je přímá, oblouk a přechodnice. PŘEVÝŠENÍ KOLEJE Z důvodů snížení resp. odstranění účinků odstředivých sil se v obloucích zřizuje převýšení vzájemné polohy kolejnicových pásů. Zpravidla se zvyšuje vnější kolejnicový pas nad vnitřní. Maximální hodnota převýšení je p = 150 mm. V zahraničí v případě nevyrovnaného převýšení lze uvažovat i s hodnotami do 180 mm. 10

11 UPEVŇOVADLA a DROBNÉ KOLEJIVO Je část železničního svršku. Kolejnice se upevňují ke kolejnicovým podporám pomocí upevňovadel a drobného kolejiva. Jejich cílem je zajistit stálý rozchod a polohu koleje. S nárůstem zatížení od železniční dopravy bylo současně vyvíjen a zdokonalován systém upevnění kolejnice k podkladnici a pražci. Nejstarší systém upevnění hřeby postupně vystřídal tuhé upevnění s podkladnicí a svěrkou. Tato konstrukce se průběžně zpružňovala pružnými podložkami apod. V současné době zůstává v síti tuhé upevnění typu TR 5 a K pro svršky T, S 49 a R 65. Moderní pružné bezpodkladnicové upevnění využívá systém upevnění firem Vossloh a Pandrhol. Nejrozšířenější systém v síti je Viselo Skl 12, 14, 24 a řady

12 NIVELETA KOLEJE Niveleta koleje je dána spojnicí vzájemných výškových poloh úložných ploch pražců. V oblouku je nositelem nivelety koleje zpravidla vnitřní kolejnicový pás. BOD ODBOČENÍ, KOLEJOVÁ VÝHYBKA Je bod, v němž je umožněno odbočení z jedné do druhé koleje. Prostřednictví konstrukce výměny se vytváří odbočný směr do dvou kolejí. Celá konstrukce umožňující plynulo změnu směru jízdy tvoří výhybková konstrukce. SRDCOVKA Srdcovka součást je konstrukce výhybky, kde dochází ke křížení kolejnicových pasů. Srdcovka může být jednoduchá, dvojitá příp. i trojitá. 12

13 KŘÍŽENÍ, KOLEJOVÁ KŘIŽOVATKA Je bod, kde dochází ke křížení os dvou kolejí. Konstrukce kolejí umožňuje pouze křížení jízdní dráhy, neumožňuje vzájemný přechod z jednoho směru do druhého. KŘIŽOVATKOVÁ VÝHYBKA (angličan) Je konstrukce, která kromě křížení zajišťuje i přechod mezi jednotlivými směry křížení. 13

14 KOLEJOVÁ SPOJKA Konstrukce koleje, které tvoří vzájemný průnik. Používá se u souběžných kolejí apod.. KOLEJOVÁ SPLÍTKA Konstrukce zajišťující přechod mezi souběžnými kolejemi. Zpravidla je tvořena PŘEJEZD K úrovňovému křížení železničních tratí s pozemními komunikacemi dochází v místě 14

15 železničních přejezdů. Provoz na železničních přejezdech řídí železniční předpisy. NÁSTUPIŠTĚ Je zařízení železničního spodku s upravenou zvýšenou dopravní plochou v železniční stanici a zastávce u koleje, určené k nastupování a vystupování cestujících a pro manipulaci se zavazadly a zásilkami. Výška nástupiště resp. nástupištní hrany je definována jako výška nad spojnicí temen kolejnic koleje určené k nastupování a vystupování. Výška nástupní hrany h se pohybuje v rozmezí 100 až 550 mm nad temenem přilehlé kolejnice. 15

16 PŘÍČNÝ ŘEZ Základní šířkové uspořádání železniční tratě je stanoveno ČSN a vzorovými listy příčných řezů. Příčný řez definuje přesnou polohu konstrukčních prvků vzhledem k ose a niveletě koleje. Železniční těleso musí splňovat předepsaný tvar a rozměry. Základním odměry jsou: - šířka pláně tělesa železničního spodku, - osová vzdálenost kolejí, 16

17 - vzdálenost horní a dolní hrany štěrkového lože, - tloušťka štěrkového lože a typ svršku. 17

18 DIAGNOSTIKA ŽELEZNIČNÍCH TRATÍ Průzkumné resp. diagnostické práce se na železničních tratích řídí platnými ČSN resp. předpisem SŽDC S 4 Železniční spodek. Průzkumné práce se dělí na: - předběžný pro investiční záměr, - podrobný pro zadání stavby (přípravnou dokumentaci), - doplňkový pro projekt stavby resp. během zpracování realizační dokumentace. Metody průzkumu se dělí na: - nedestruktivní geofyzikální metody, - destruktivní kopané sondy, penetrace, vrty, ztužovací zkoušky apod. KONNTROLA KVALITY Veškeré materiály a výrobky používané pro stavby a rekonstrukce železničních tratí musí splňovat podmínky stanovené SŽDC, s.o.. Každý výrobek zabudovaný do železniční infrastruktury musí splňovat Technické podmínky dodací (TPD resp. TP). Vlastní technologické postupy a kontrola kvality prováděných prací je stanovena v předpisové základně SŽDC resp. v Technických a kvalitativních podmínkách staveb státních drah (TKP). KOLEJOVÁ DOPRAVA VE MĚSTECH DRÁHY VE MĚSTĚ Městskou drážní dopravu lze rozdělit do několika kategorií - pouliční dráha (tramvaj) cestovní rychlost kmh -1, 18

19 - příměstská dráha (rychlá tramvaj) cestovní rychlost kmh -1, - podzemní dráha (metro) cestovní rychlost kmh -1, - příměstská dráha (železnice) cestovní rychlost do 50 kmh -1, - trolejbus. Kvalita drážní dopravy ve městech záleží především na preferencích městské drážní dopravy resp. na její segregaci od ostatních druhů doprav. V neposlední řad hraje významnou úlohu i kvalita obslužnost zájmového území, hustota zastávek vzhledem k docházkovým vzdálenostem apod.. POULIČNÍ DRÁHA (tramvaj) Je drážní doprava která využívá stávající komunikační systém města. Většinou není segregována od ostatních druhů dopravy. Ve větších městských aglomeracích je v okrajových částech pouliční dráha trasována s parametry jako rychlé tramvaje. Trasování je omezeno městskou zástavbou a zpravidla je navrhováno pro rychlost do 60 kmh -1 se sklonovými poměry do 70 (90 ). Minimální poloměr směrových oblouků je stanoven na R MIN 25 (20) m. Optimální interval dopravy je do 8 minut. Pouliční dráha je pravidla na závislou trakci, s elektrickým napájením z troleje o stejnosměrném jmenovitém napětí 600 resp. 750 V. Konstrukce vlastní dráhy je založena na relativně nízkých rychlostech pojíždění a nízkých nápravových tlacích cca do 7,5 t na nápravu. Dříve byly na dráze používány konstrukce bez kolejnicových podpor, později s podélnými prahy, které postupně vystřídaly příčné pražce s větším rozdělením jak na železnici resp. velkoplošné prvky. Zastávky pro obsluhu území jsou většinou umístěny na chodnících resp. nástupních ostrůvcích umístěných v komunikaci. Vzdálenost zastávek je zpravidla do m. RYCHLÁ TRAMVAJ Je drážní doprava která využívá ze % segregaci od ostatních druhů dopravy. Ve větších městských aglomeracích je budována na samostatných drážních tělesech v prostorově vyhovujícím uličním profilu. Trasování je navrhováno s výrazným důrazem na dosažení vyšší rychlosti než u pouliční dráhy. Zpravidla je navrhováno pro rychlost do 60 kmh -1 se sklonovými poměry do 70. Minimální poloměr směrových oblouků je stanoven na R MIN 90 (75) m. Optimální interval dopravy je do 10 minut. Pouliční dráha je pravidla na závislou trakci, s elektrickým napájením z troleje o stejnosměrném jmenovitém napětí do 750 V. Konstrukce vlastní dráhy je založena na rychlostech pojíždění a nízkých nápravových tlacích cca do 12,5 t na nápravu. Pro konstrukci kolejové jízdní dráhy se používají výhradně konstrukce s příčnými pražci resp. velkoplošné prvky. Zastávky pro obsluhu území jsou většinou umístěny na plně segregovaných nástupištích s řízeným úrovňovým resp. mimoúrovňovým přístupem. Vzdálenost zastávek je zpravidla do m. 19

20 PODZEMNÍ DRÁHA (metro U Bahn) Je drážní doprava která plně využívá 100 % segregaci od ostatních druhů dopravy. V centrálních částí městských aglomerací (historické centra apod.) je budována výhradně pod povrchem země s drážním tělesem v tunelové troubě. Tunely jsou ražené nebo hloubené z povrchu obdobně jako stanice. Trasování je navrhováno s výrazným důrazem na dosažení vyšší cestovní rychlosti až 40 kmh -1. Zpravidla je navrhováno pro rychlost do 80 kmh -1 se sklonovými poměry do 40 (60). Minimální poloměr směrových oblouků je stanoven na R MIN 500 (350) m. Optimální interval dopravy je do 5 12 minut. Pouliční dráha je pravidla na závislou trakci, s elektrickým napájením ze třetí kolejnice umístěné z boku podvozkových skupin soupravy (výjimečně z troleje) o stejnosměrném jmenovitém napětí do V. Konstrukce vlastní dráhy je zohledněna k rychlostech pojíždění a značným adhezním silám ři rozjíždění a brzdění a nápravových tlacích cca do 20,0 t na nápravu. Pro konstrukci kolejové jízdní dráhy se používají výhradně konstrukce pevné jízdní drhy se zabetonovanými příčnými pražci resp. prefabrikovanými velkoplošnými prvky nebo s kontinuální betonáží. Zastávky pro obsluhu území jsou většinou umístěny na plně segregovaných podpovrchových nástupištích s přístupem eskalátory. Vzdálenost zastávek je zpravidla do m. PŘÍMĚSTSKÁ DRÁHA - ŽELEZNICE ( S Bahn) Je drážní doprava která většinou využívá stávající trasy železničních tratí ve městě resp. obnovuje kolejovou dopravu na opuštěných drážních tělesech. Principem je plná 100 % segregace od ostatních druhů dopravy s výraznou preferencí před ostatními kolejovými dopravami, aby nedošlo k narušení intervalové dopravy.. V centrálních částí městských aglomerací (historické centra apod.) využívá stávající výrazně zmodernizovanou železniční infrastrukturu, výjímečně je budována nová výhradně podpovrchová trasa. Trasování je navrhováno s výrazným důrazem na dosažení vyšší cestovní rychlosti až 40 kmh -1. Zpravidla je navrhováno pro rychlost do 120 (140) kmh -1 se sklonovými poměry do 20 (40). Minimální poloměr směrových oblouků je stanoven na R MIN 500 (350) m. Optimální interval dopravy je minut. Pouliční dráha je pravidla na závislou trakci, s elektrickým napájením ze třetí kolejnice 20

21 umístěné z boku podvozkových skupin soupravy případně z troleje (v souběhu se železnicí). Napájena je o jmenovitém napětí do V ss resp. 25 kv 50 Hz.. Konstrukce vlastní dráhy je prakticky shodná se železničními konstrukcemi, vzhledem na provozní a dopravní souběhy tratí. Pro konstrukci kolejové jízdní dráhy se používají výhradně konstrukce pevné jízdní dráhy se zabetonovanými příčnými pražci resp. prefabrikovanými velkoplošnými prvky nebo s kontinuální betonáží. Zastávky pro obsluhu území jsou většinou umístěny na plně segregovaných podpovrchových nástupištích s přístupem eskalátory. Vzdálenost zastávek je zpravidla do nad m resp. dle požadavku obsluhy zájmového území.. TROLEJBUSOVÁ DRÁHA (omnibus) Je svým způsobem zvláštní druh drážní dopravy, která využívá stávající síť pozemních komunikací města. Většinou není segregována od ostatních druhů dopravy, v některých městských aglomeracích má segregaci a preference jako rychlá tramvaj. Trasování je omezeno městskou zástavbou a zpravidla je navrhováno pro rychlost do 80 kmh -1 se sklonovými poměry do 12 (10) %.. Minimální poloměr směrových oblouků není stanove, ale doporučuje se dodržet R MIN 25 (20) m. Optimální interval dopravy je do 15 minut. Trolejbusová dráha je zpravidla na závislou trakci, s elektrickým napájením výhradně z troleje o stejnosměrném jmenovitém napětí 600 resp. 750 V. V okrajových částech městských aglomerací se začíná využívat hybridní pohon s naftovým motorem a malém výkonu (Plzeň, Hradec Králové apod.). Trolejbusová dráha je vedena po pozemních komunikacích jejichž konstrukce by měla být nadimenzována na zvýšené specifické zatížení komunikace od trolejbusu. Zastávky pro obsluhu území jsou většinou umístěny na chodnících resp. nástupních ostrůvcích umístěných v komunikaci. Vzdálenost zastávek je zpravidla do m. SPECIÁLNÍ DRÁHY Samostatnou kapitolou drážní dopravy jsou lanové dráhy, vysuté a zavěšen dráhy, případně vysokorychlostní železnice. 21