Infrastruktura kolejové dopravy Lukáš Týfa, Tomáš Javořík ČVUT FD, Ústav dopravních systémů (K612) Téma č. 4 Železniční svršek Anotace: sestavy železničního svršku izolované styky dilatační zařízení podpražcové podložky vady prvků železničního svršku moderní prvky v konstrukci výhybek Železniční svršek opakování tvoří samotnou jízdní dráhu pro drážní vozidla vede a nese drážní vozidla přenáší dynamická a statická zatížení do železničního spodku základní koncepce klasická konstrukce PJD konstrukce železničního svršku běžná kolej výhybkové konstrukce - 1 -
Železniční svršek opakování klasická konstrukce kolejnice upevňovadla a drobné kolejivo kolejnicové podpory kolejové lože pevná jízdní dráha kolejové lože nahrazeno stmelenými vrstvami (asfaltobeton, cementobeton, železobeton) viz samostatná přednáška Železniční svršek opakování upevnění přímé x nepřímé podkladnicové x bezpodkladnicové tuhé x pružné - 2 -
Železniční svršek opakování Sestavy železničního svršku - stávající možno ponechat do vyčerpání jejich životnosti stávající prvky sestav kolejnice tvaru A, T, R 65, 49E1 (S49), 60E2/60E1 (UIC 60) upevnění tuhé (tuhé nebo rozponové svěrky) pružné (svěrky Skl 12) pražce betonové (SB 8, VÚS 62 ) dřevěné ocelové (tzv. korýtkové) - 3 -
Sestavy železničního svršku - stávající Sestavy železničního svršku - stávající - 4 -
Sestavy železničního svršku - stávající Sestavy železničního svršku - nově zřizované kolejnice 60 E 2, příp. 60 E 1 (UIC 60) 49 E 1 (S 49) užité z výzisku (obvykle R 65 z hl. kolejí) upevnění bezpodkladnicové pružné v traťových a hlavních kolejích (svěrky Skl 24, Skl 14, spony Pandrol) podkladnicové tuhé v ostatních staničních kolejích (svěrky ŽS 4) - 5 -
Sestavy železničního svršku - nově zřizované pražce betonové z předem předpjatého ocelobetonu (B 91S/1, B 91S/2, B 03) dřevěné (zvláště ve výhybkových konstrukcích) ocelové (pražce tvaru Y ) betonové v ověřování: B91T: tvar stejný jako B91S, liší se výztuží BC12: pražec pro V > 300 km/h a hmotnost na nápravu až 25 t Sestavy železničního svršku - nově zřizované Betonový pražec B 03-6 -
Sestavy železničního svršku - nové Betonový pražec B 91S/1, B 91S/2 Sestavy železničního svršku upevnění K - 7 -
Sestavy železničního svršku upevnění Kd Sestavy železničního svršku upevnění KS - 8 -
Sestavy železničního svršku upevnění Ke Sestavy železničního svršku upevnění W14-9 -
Sestavy železničního svršku upevnění W14NT Sestavy železničního svršku upevnění E14-10 -
Sestavy železničního svršku upevnění FC I Sestavy železničního svršku upevnění FC II - 11 -
Sestavy železničního svršku upevnění S15 Upevnění S15-12 -
Sestavy železničního svršku upevnění DFF 300 Sestavy železničního svršku pro přímé uložení koleje na betonové nebo ocelové nosné konstrukci (mostovce, závěrné zídce apod.) zpravidla se zřizuje přechodový úsek pro kolejnice 60E2 (60E1) a 49E1 při R < 500 m se mění úhlová vodicí vložka (větší kontaktní plocha) umožňuje omezenou úpravu rozchodu (směru) a výšky koleje upevnění DFF 300-13 -
Antikorozní úprava žel. svršku součásti s antikorozní úpravou se vkládají: pod přejezdové konstrukce do tunelů a jejich portálových oblastí týká se součástí: spojovací a upevňovací součásti v upevnění ocelové pražce Ocelové pražce tvaru Y přechodové pražce - 14 -
Úprava tělesa dráhy při použití sestavy s ocelovými pražci tvaru Y Kompozitní pražce FFU vyvíjené v Japonsku od r. 1978 typ: FFU = Fiber reinforced Foamed Urethane (vlákno posílené pěnovým uretanem), výrobce: SEKISUI Düsseldorf umělé dřevo (kompozit): skleněné vlákno potažené spec. polyuretanem, vytvrzení za vysoké teploty nepřijímá vlhkost, vysoká chem. odolnost deklarovaná životnost min. 50 let měrná hmotnost a obrobitelnost jako u dřeva zanedbatelná el. vodivost vysoká přesnost tvarů plná recyklovatelnost (?) výrobní cena (?) - 15 -
Materiál kolejnic plastické čárky nebo písmeno na stojině základní materiál: ocel třídy R260 (starší označení 900 A, 95 ČSD - Vk) R min = 880 MPa, A = 10 %, HBW = 260 300 při nadměrném ojíždění současnost: ocel R350HT (heat treated) tepelně upravená hlava kolejnice R min = 1 175 MPa, A = 10 %, HBW = 350 390 390 při nadměrném ojíždění minulost: legovaná ocel (100 ČSD-VkMnTi, 110 ČSD-VkMnCr, R320Cr) Zvláštní konstrukce žel. svršku kolejnice přídržné (oblouky o malém poloměru, nadměrné boční ojetí kolejnic) kolejnice ochranné (vytváří žlábek pro okolek přejezdová konstrukce ) kolejnice ztužující (přechodová pole mezi kcí koleje s rozdílnou tuhostí zpravidla PJD kolej. lože, most zemní těleso) - 16 -
Izolované styky oddělení elektrických kolejových obvodů součást zabezpečovacího zařízení odizolování zpětného trakčního kolejnicového vedení od nezatrolejované části kolejiště použití klasické izolované styky lepené izolované styky (LIS) ambulantně lepené izolované styky (A-LIS) Lepený izolovaný styk (LIS) používá se v BK a ve svařených výhybkách požadavky elektrická izolace kolejnic izolovaného styku přenos podélných osových sil ve styku bez dilatace bezpečné nesení a vedení vozidel dílensky se mezi kolejnice styku vlepí izolační profilová vložka na místo styku v koleji se vevaří - 17 -
LIS příčný řez LIS úprava kolejnic v místě styku s tepelně upravenou hlavou bez tepelně upravené hlavy - 18 -
A-LIS používají se výhradně při opravách vadných LIS a A-LIS ve stísněných poměrech kde vevaření dílenských LIS není technicky možné při regeneraci výhybek v dílenských podmínkách v kolejích 5. a 6. řádu pro dočasné odizolování kolejnic po dobu stavby se souhlasem investora jindy výjimečně se souhlasem správce dráhy A-LIS lepí se z kompletů izolované ocelové kolejnicové spojky izolační a spojovací materiál lepidlo - 19 -
upevnění Krupp ECF: nastavení vertikální: -4/+26 mm nastavení horizontální: +5/-5 mm Mostnice ocelové Kolejové lože na mostech ve žlabu - 20 -
Dilatační zařízení konstrukce koleje umožňující vzájemný podélný pohyb konců kolejnic umožňuje plynulý přejezd navazujícími kolejnicovými pásy umístění dilatující konce mostních konstrukcí (pohyblivá ložiska) přechod BK x stykovaná kolej, resp. výhybka Kolejnicová dilatační zařízení (KDZ) pouze kolejnicový styk nosná kce o dilatující délce do 30 m posun kolejnic až o 20 mm Kolejnicové malé dilatační zařízení (KMDZ) nosná kce o dilatující délce 30 80 m posun kolejnic až o 100 mm Kolejnicové velké dilatační zařízení (KVDZ) nosná kce o dilatující délce 80 400 m posun kolejnic až o 330 mm Kolejnicové velmi velké dilatační zařízení - 21 -
Dilatační zařízení sestava DZ umožňující dilataci kolenová kolejnice jazyková (hrotová) kolejnice výhybkové pražce ztužující kolejnice, blokové kolejnice sestavy svršku umožňující dilataci Podložky pod ložnou plochou pražce zkratka USP (Under Sleeper Pads) hlavní účel omezení hluku a vibrací z jízdy vozidel omezení degradace GPK omezení výskytu vad kolejnic prodloužení životnosti štěrku v kolej. loži princip zvětšení styčné plochy pražce s materiálem zpružnění konstrukce prodloužení cyklu údržby a oprav - 22 -
Podložky pod ložnou plochou pražce materiál polyuretan etyl vinyl acetát pryž montáž nátěr (nástřik) na hotový pražec lepení na hotový pražec položení na čerstvý beton při výrobě pražce Zkušenosti s USP v ČR (1) zkušební úseky (vyhodnocováno VUT Brno): Havlíčkův Brod Okrouhlice žst. Planá nad Lužnicí závěry: prokázání přínosu USP pomalejší rozpad GPK (větší efekt nastal až za dlouhé období od zřízení - po 2 letech) větší efekt (tzn. menší rozpad GPK) přináší USP ve výhybkách a mezi výhybkami než v běžné koleji - 23 -
Zkušenosti s USP v ČR (2) snižují nerovnoměrnost sedání dlouhých výhybkových pražců podobného efektu jako USP lze docílit více zpružnělým upevněním (např. E 14) přínos na mostech nebyl prokázán menší sedání koleje než v referenčních úsecích pomalejší zvětšování směrodatné odchylky zborcení koleje než v referenčních úsecích Stabilizace štěrkového lože lepením poprvé využito na VRT ochrana před odlétávajícím štěrkem pozorovány i další přínosy principem je slepeníčástic kameniva na kontaktních hranách a plochách speciální pryskyřicí při aplikaci důležitá nízká viskozita pojiva lože si zachová tvar před lepením - 24 -
Stabilizace štěrkového lože lepením povrchové lepení lepena povrchová vrstva 10 20 cm nezlepšuje mechanické vlastnosti lože zabraňuje odlétáníčástic při vysokých rychlostech užití např. při výstavbě vícekolejných tratí strukturní lepení zlepšuje i mechanické vlastnosti lože; zvyšuje únosnost hloubka lepené vrstvy okolo 60 cm alternativně lze použít stabilizaci geomřížemi Vady kolejnic dle závažnosti bezodkladné odstranění vady nesjízdná kolej sjízdná kolej odstranění opravou v krátké lhůtě odstranění v rámci udržovacích (opravných) prací nutné zvýšené pozorování - 25 -
Kategorizace vad kolejnic vady na konci a ve středníčásti kolejnice na celé průřezu kolejnice (tzv. lomy) na hlavě kolejnice trhliny vlny a vlnkovitost odlupování roztlačení a převalky vybroušená místa na stojině kolejnice (hlavně trhliny) na patě kolejnice (trhliny a koroze) Ojetí kolejnice výškové boční i výškové - 26 -
Opatření snižující ojetí kolejnic kolejnicové oceli s vyšší otěruvzdorností: vhodným legováním kolejnicové oceli tepelným zpracováním hlavy kolejnice mazání okolků a kolejnic: mazacím zařízením vlakovým kolejovým (kolejnicový mazník) broušení kolejnic zvýšení pružnosti upevnění velké poloměry směrových oblouků, nízké podélné sklony Kategorizace vad kolejnic poškození kolejnice povrchové poškození vadné opracování vady svárů a návarů trhliny vady způsobené svařováním drolení svarů vady jazyků výhybek - 27 -
Lomy kolejnic prochází celým profilem kolejnice příčiny křehký lom (velká tahová napětí v kolejnici) výrobní vada mechanické poškození, opotřebení, únava nekvalitně provedený svár nekontrolovaný rozvoj jiných vad Vlny vlny krátké dlouhé vlnkovitost 3-8 cm skluzové vlny 10-30 cm = výrobní vady do 3 m - 28 -
Eliminace krátkých vln opracování pojížděných ploch kolejnic preventivní oddálení vzniku opravné odstranění již vzniklých vln kontaktní geometrie kolo kolejnice (asymetrické broušení kolejnic v oblouku) vhodný návrh GPK zavedení kolejnic vyšších tříd (tepelně upravené, legované ) Vady betonových pražců trhliny příčné podélné smykové (v oblasti úložné plochy pražce) mozaika vady povrchu obrus pražce odlomení hrany pražce lom pražce vady upevnění - 29 -
Vady dřevěných pražců praskání pražců zatlačování podkladnic do dřevní hmoty pražce uvolňování upevňovadel hniloba Výhybky a výhybkové konstrukce - 30 -
Známá fakta o výhybkách a výhybkových konstrukcích technická zařízení umožňující přechod vlaku z jedné koleje na druhou bez přerušení jízdy výhybky charakterizuje: úhel odbočení poloměr oblouku v odbočné větvi geometrické uspořádání jazyků délka jednotlivých větví výhybky Známá fakta o výhybkách a výhybkových konstrukcích výhybky: jednoduché (v základním tvaru) J vzniklé transformací ze základní jednoduché výhybky: obloukové oboustranné Obl-o obloukové jednostranné Obl-j symetrické S křižovatkové celé / poloviční C / B výhybkové konstrukce: dvojité kolejové spojky DKS kolejové křižovatky K dilatační zařízení a atypické konstrukce - 31 -
Opakování terminologie Tvary jednoduchých výhybek používaných na síti SŽDC celá síť J60(49)-1:7,5-190 J60(49)-1:9-190 J60(49)-1:9-300 J60(49)-1:11-300 J60(49)-1:12-500 J60(49)-1:14-760 J60(49)-1:18,5-1200 pouze na vybraných tratích celostátních drah J60-1:26,5-2500 - 32 -
Tvary křižovatkových výh. a výh. konstrukcí používaných na síti SŽDC křižovatkové výhybky C(B)60(49)-1:11-300 C(B)60(49)-1:9-190 výhybkové konstrukce (S)DKS60(49)-1:11-300-5,00(4,75) (S)DKS60(49)-1:9-190-5,00(4,75) Křižovatkové výhybky účel pojíždění dvou křižujících se kolejí přechod kolejových vozidel z jedné koleje na druhou odbočnými směry bez přerušení jízdy oběma směry celé k. v. C pouze jedním směrem poloviční k. v. B konstrukce s pevnými dvojitými srdcovkami s dvojitými srdcovkami s pohyblivými hroty - 33 -
Srdcovka místo křížení kolejnicových pásů hlavní a odbočné větve výhybky křížení dvou pojížděných hran nejnamáhanější místo ve výhybce základní rozdělení dle funkce jednoduché x dvojité přímé x obloukové Srdcovky dle konstrukce srdcovky celolité srdcovky s částmi z odlévané oceli srdcovky svařované srdcovky montované srdcovky s pohyblivým hrotem (PHS) - 34 -
Srdcovky s pohyblivým hrotem vytváří nepřerušenou jízdní hranu v průběžném kolejnicovém pásu klidnější průjezd vozidla výhybkou zmírnění dynamických rázů při průjezdu umožněna konstrukce bez přídržnic složitější konstrukce (ovládání PHS) vhodnější do tratí s vyšší rychlostí Výhybky s klotoidním uspořádáním pro rychlosti v odbočné větvi výhybky V > 130 km/h uspořádání oblouku odbočné větve klotoida (vstupní poloměr R > 4500 m) oblouk (poloměr R > 2800 m) klotoida (koncový poloměr R = ) - 35 -
výhody Výhybky s klotoidním uspořádáním zajištění jízdního komfortu při jízdě v odbočném směru vyšší stabilita prostorové polohy koleje a vozidla při průjezdu výhybkou redukce příčných sil a zrychlení ve výměně při přechodu z opornice na jazyk časové a energetické úspory na straně uživatelů snížení hluku a vibrací snížení nákladů na údržbu zvýšení životnosti výhybek Uspořádání pro rychlost 140 km/h - 36 -
Výhybky pro vysoké rychlosti konstruovány za využití výše zmíněných prvků PHS klotoidní uspořádání odbočné větve v průběžném směru dovolují rychlost až 300 km/h v odbočné větvi dovolují rychlost dle uspořádání 110-160 km/h Výhybky pro vysoké rychlosti typy ověřované v ČR - 37 -
Samovratné výhybky výhybky opatřené samovratnými přestavníky umožňují pojezd vozidel ve třech směrech bez obsluhy (přestavení) výhybky užívají se především na méně vytížených tratích (D3) nebo vlečkách úspora pracovních sil snížení provozních nákladů konstrukce výhybky musí vykazovat vysokou spolehlivost Stoličky pro pohyb jazyků výhybky umístění nahrazují podkladnici opornice v místě, kde jazyk výhybky dosedá k opornici v mezipražcovém prostoru vytváří podporu pro výhybkový jazyk přenáší zatížení z jazyka výhybky do pražce zajišťují správné dosednutí jazyka k opornici - 38 -
kluzné Stoličky pro pohyb jazyků výhybky jazyk se pohybuje po kluzké ploše stoličky vyžadují pravidelné nanášení maziva válečkové jazyk je přizvednut a pohybuje se po rotujících válečkách snižují nároky na údržbu válečkové dotlačovací zajišťují dokonale přitlačení jazyka k opornici v přilehlé poloze Žlabový pražec ocelový pražec v němž jsou vedena táhla přestavníku a mechanismus závěrů výhybky umožňuje podbíjení výhybky bez demontáže přestavovacího zařízení do jednoduchých výhybek se montují přírubové ž. p. přestavník je přímo přimontován k ž. p. nahrazuje dva výhybkové pražce - 39 -
Elektromotorický přestavník slouží ovládání a zabezpečení výměn, srdcovek s pohyblivými hroty a výkolejek části uzamykatelná skříň hybné ústrojí přestavné ústrojí přepínací ústrojí kontrolní zařízení na výhybky s větším odporem (štíhlé výhybky) se instaluje vícepřestavníkové ovládání Snímač polohy jazyka elektromechanické zařízení kontrolující přilehlost jazyka k opornici najetí kolejového vozidla do nesprávného směru nerozřezné výhybky s pevnou srdcovkou zařízení působí v samostatném obvodu připojením do obvodu elmot. přestavníku - 40 -
Výkolejka (Vk) tvoří boční ochranu jízdní (posunové) cesty (na manipul. kolejích) svodný klín výkolejky způsobí v poloze na kolejnici vykolejení (zastavení) žel. vozidla směr vykolejení: mimo kolejiště, příp. do méně významné koleje (ne do dopr. koleje) sklopený svodný klín umožní jízdu vozidla jednostranná nebo oboustranná ovládání podobné výhybkám - 41 -