Přednáška č. 11 KONSTRUKCE ŽELEZNIČNÍ TRATI 1. Klasifikace tras Pro klasifikaci železničních tras je určující jejich poloha v závislosti na konfiguraci terénu. Rozlišujeme trasy: - údolní - svahové - náhorní - tunelové 2. Průjezdný průřez, osová vzdálenost kolejí Průjezdný průřez je obrys obrazce v rovině kolmé k ose koleje, jehož osa prochází středem koleje, kterým je vymezen volný prostor pro bezpečný průjezd železničních vozidel. Odvozuje se z něj prostorové uspořádání tratí. Základní tvar průjezdního průřezu platí pro přímou kolej a kolej v oblouku do r = 250 m. Pro menší poloměry pak postup podle normy. Na mostě platí mostní průjezdní průřez a v tunelu pak tunelový průjezdní průřez. Ze základního tvaru průjezdního průřezu je odvozena normální osová vzdálenost kolejí: - v širé trati v přímé a v oblouku při r 350 m osová vzdálenost 4000 mm - v železničních stanicích v přímé a v oblouku při r 350 m osová vzdálenost 5000 mm - v oblouku o poloměru r < 350 m osová vzdálenost se zvětší dle normy 1
Průjezdní průřez Z GC V obrázku průjezdní průřez platí: - levá strana - pro traťové koleje (i na zastávkách), - pro hlavní koleje ve stanicích a výhybnách, - pro hlavní koleje v manipulačních kolejištích vleček, - pro dopravní koleje pojížděné vlaky pro přepravu cestujících, - A-B pro zařízení a stavby na vnější straně krajních kolejí, - C-D pro zařízení mezi kolejemi, - pravá strana - pro ostatní koleje ve stanicích a výhybnách, - pro ostatní koleje v manipulačních kolejištích vleček, - E-F pro všechny stavby a zařízení. 2
Z hlediska stavebního a udržovacího se dělí na: železniční svršek: - kolejnice + kolejnicové styky - upevňovadla - podkladnice - pražce - kolejové lože 3. Konstrukce železniční trati železniční spodek: těleso žel. spodku - konstrukč. vrstva žel. spodku - zemní těleso - odvodňovaci stavby - opěrné zdi - zárubní zdi - obkladní zdi - mosty, tunely 4. Železniční svršek Je to konstrukce tvořící jízdní dráhu pro pohybující se železniční vozidla. Funkce bezpečné vedení vozidel a přenášení dynamického zatížení do železničního spodku. Musí vyhovovat nápravovým tlakům (u nás 20 t) a mít co nejdelší životnost a snadnou údržbu, popř. výměnu opotřebených částí. Podle provozního zatížení trati se určuje řád koleje. 4.1 KOLEJNICE: Vede kolo vozidla a přenáší síly do podkladu. Jsou to ocelové válcované nosníky dostatečné pevnosti různého tvaru liší se výškou a hmotností na 1 mb. Působí jako spojitý nosník. Tvary: dvouhlavá žlábková širokopatní - po opotřebení se otočí, dodnes v Anglii - pro povrch terénu v úrovni temene kolejnice (přejezdy, přechody, tramvaje) - ve volné trati s kolejnicí volně nad pražcem (hlava-stojina-pata) dnes se u ČD používá tvar S49 a UIC60 3
Délka: Vychází ze změny délky kolejnice vlivem teplotních změn dilatace. Maximální povolená dilatace je u ČD 20 mm. Pokud by kolejnice dilatovala volně při dodržení mezní dilatační spáry, byla by její největší možná délka 19 m. Protože proti volnému posuvu kolejnice působí odpor ve spojkách na koncích kolejnice, odpor v podkladnicích proti posuvu po pražcích a také odpor kolejového lože proti posuvu pražců, dochází u dobře upevněných kolejnic ke snížení dilatace o 25 50 %. Proto vychází délka kolejnice: - normální délka u ČD je 25 m - v oblouku pro vnitřní kolejnicový pás zkrácené kolejnice odstupňování po 50 mm, nejmenší délka je 24,80 m 4
Opotřebení: - výškové (horní) ojetí temene kolejnice s tvorbou převalků (přetékání materiálu) - boční ojetí ve směrových obloucích Bezstyková kolej: Odstraněním dilatací aluminotermickým svařením kolejnic vznikne v kolejnici napětí, protože odpor proti pohybu pražců v kolejovém loži je značný. Dilatují pak jen konce svařené kolejnice v délce cca 30 60 m. Dilatované spoje jsou pak tam, kde musím kolejnici z konstrukčních důvodů přerušit (např. vložením výhybky). Svařuje se ve formě a svar se jemně opracuje bruskou. 4.2 KOLEJNICOVÉ STYKY: Používají se spojky a konstrukční uspořádání musí umožnit dilataci. Proto je otvor ve stojině vetší než otvor ve spojce a ten je větší než průměr dříku spojkového šroubu. Typy styků podle polohy pražců: - podporovaný můstkovou deskou (pražce u sebe) - podporovaný s podkladnicemi (pražce u sebe) - převislý styk s podkladnicemi (pražce jsou vzdáleny) Uspořádání styků: - vstřícné (nejčastěji) - vystřídané - neuspořádané Spojky: Jsou nosníky vložené mezi spodní část hlavy a horní část paty ke stojině tak, aby se hlavu i patu kolejnice opíraly. Nahrazují ztrátu tuhosti ve spoji. Spojují se spojkovými šrouby. 5
Typy styků podle funkce: - Dilatační styk každý kolejnicový styk umožňuje dilataci kolejnice - Přechodný styk obvykle převislý styk pro spojení kolejnic různých tvarů s atypickými spojkami (lze i svařit aluminotermickým svarem) - Elektrovodný styk k zajištění vodivého spojení kolejnic. Pro zvýšení vodivosti se používají kolejnicové propojky (měděné lano). Užití: - elketrizovaná trať - trať s automatickým zabezpečovacím zařízením - neelktrizovaná trať s elektrickým vytápěním vozů - Izolovaný styk používají se prefabrikované lepené izolované styky kde se spojka podkládá izolační vrstvou a šroub je vsazen v polyamidovém kroužku. Užití: u tratí s automatickým zabezpečovacím zařízením je kolej dělena do izolovaných proudových kolejových obvodů 6
4.3 UPEVNĚNÍ KOLEJNIC NA PODPORY: Používají se upevňovadla a kolejnice se klade přímo na pražce nebo častěji s využitím podkladnic. Upevňovadla: Zajišťují polohu kolejnice v podélném i příčném směru. Na vnitřní straně kolejnice jsou namáhána na vytažení, na vnější na otlačení. Upevnění přímé - upevňují přímo kolejnici nebo podkladnici k pražci: - hřeby - vrtule (šrouby) Upevnění nepřímé - upevňují kolejnici k podkladnici: - tuhé svěrky se svěrkovými šrouby - pružné svěrky např. spony PANDROL Podkladnice: - klínová - rozponová - žebrová Podložky: Používají se pryžové nebo polyetylénové a vkládají se: - mezi patu kolejnice a podkladnici nebo pražec - mezi podkladnici a pražec 7
U ČD se používají schválené typy sestav železničního svršku dle příslušných předpisů. 8
4.4 KOLEJNICOVÉ PODPORY: Příčné pražce, deskové pražce, betonové bloky, podélné prahy, monolitická betonová deska. Nejčastěji se používají příčné pražce: dřevěné impregnovat a čela zajistit proti tvorbě trhlin (např. destičkou) ocelové ve tvaru obráceného U betonové - ze železového betonu - z předpjatého betonu Rozdělení pražců v koleji: Volí se podle provozního zatížení koleje a typu použitého svršku. Uvádí se počet pražců na jedno kolejové pole (délka 25 m) nebo na 1 km koleje. Počet je dán předpisy ČD. 9
4.5 KOLEJOVÉ LOŽE: Slouží k roznášení tlaku pražců na pláň spodku, k výškové a směrové regulaci koleje a k odvodnění svršku. Minimální tloušťka pod pražcem je 300 mm. Nejvhodnější je drcený štěrk frakce 32 63 mm. Sklon boku kolejového lože 1:1,25. 10
5. Výhybky a výhybkové konstrukce 6.1 KOLEJOVÁ KŘIŽOVATKA Slouží pro křížení kolejí aniž je možný vzájemný přejezd z jedné koleje na druhou. 6.2 VÝHYBKY Umožňují přejezd z jedné koleje do druhé. Hlavní části jednoduché výhybky: - výměna část, kde se rozvětvuje jedna kolej ve dvě - srdcovka v ní se protíná vnější kolejnicový pás odbočné koleje a vnitřní pás hlavního směru - výhybkové koleje leží mezi výměnou a srdcovkou 11
Další pojmy: - úhel odbočení α - úhel, o který je odkloněna odbočná větev od přímé větve. Udává se poměrem 1:n (tangens úhlu), dříve se udával ve stupních. - bod odbočení průsečík os hlavního směru a odbočné větve - matematický bod křížení = teoretický hrot srdcovky průsečík pojížděné hrany kolejnice vnějšího kolejnicového pásu - Grafické označení výhybek předepisuje předpis ČD-S3 Železniční svršek. Na výkrese se označení umísťuje ve vytyčovacím schématu výhybky u výměnového styku. Vytyčovací schéma výhybky zobrazuje osy hlavního a odbočného směru výhybky, bod odbočení, výměnový styk a koncové styky. Dále jsou uvedeny kóty vzdáleností všech tří styků od bodu odbočení, celková stavební délka výhybky a popis s uvedením soustavy železničního svršku, úhlu odbočení a poloměru oblouku v odbočné větvi výhybky. 12
Obloukové výhybky Vznikají zpravidla transformací z jednoduchých výhybek. Transformace výhybky je vlastně ohnutí jednoduché výhybky tak, že původní přímá větev leží v oblouku a s ní se upravuje (ohýbá) i větev vedlejší. Úhel odbočení zůstává zachován. Transformací vznikne oblouková výhybka jednostranná nebo oboustranná. 13
Výhybkové sestavy Slouží ke kolejovým spojením a rozvětvením. Nejjednodušším typem sestavy je jednoduchá kolejová spojka tvořená ze dvou jednoduchých výhybek a krátké mezipřímé mezi nimi. Ve stísněných poměrech se používá dvojitá kolejová spojka tvořená čtyřmi výhybkami a kolejovou křižovatkou. Konstrukce je složitější na provádění i údržbu a do hlavních kolejí se vkládají jen výjiměčně. Seskupením více výhybek vzniká zhlaví. V kolejových rozvětveních železničních stanic se užívá matečná kolej nebo stromkové zhlaví. 14