Konstrukční uspořádání koleje Otto Plášek, doc. Ing. Ph.. Ústv železničních konstrukcí stveb Tto prezentce byl vytvořen pro studijní účely studentů. ročníku mgisterského studi oboru Geodézie krtogrfie n Fkultě stvební VUT v Brně nesmí být použit k žádným jiným účelům.
efinice převýšení koleje dle ČSN 73 6360-1 Převýšení koleje (superelevtion, cnt) : výškový rozdíl kolejnicových pásů dný úhlem, který svírá spojnice temen protilehlých kolejnicových pásů vodorovná rovin, udává se délkou krtší odvěsny prvoúhlého trojúhelník, jehož přepon má délku 1 500 mm ČSN 73 6360-1 Konstrukční geometrické uspořádání koleje její prostorová poloh. Část 1 - Projektování
efinice převýšení koleje dle ČSN EN 133-1 převýšení (cnt (superelevtion)) výškový rozdíl dvou kolejnicových pásů jedné koleje vztžený k vodorovné rovině v určitém místě (příčném řezu koleje), měřený mezi osmi hlv kolejnic ČSN EN 133-1 Železniční plikce Kolej Výhybky výhybkové konstrukce Část 1: efinice 1 Vodorovná rovin Převýšení
Zákldní podmínky V přímé koleji se převýšení nezřizuje kromě přípdu, kdy je vzestupnice umístěn v části přímé přilehlé k oblouku s převýšením bez přechodnice těchto přípdů: ) v desinfekční koleji se zřizuje převýšení 60 mm b) v kolejových rozvětveních, nejvíce 80 mm, výjimečně 100 mm, u výhybek, jež druhou větví leží v oblouku s převýšením k nim přilehlé přímé. Ke snížení účinků příčné odstředivé síly se v kružnicových obloucích zřizuje převýšení koleje, to zvýšením polohy vnějšího kolejnicového pásu. Výškovou polohu koleje udává výšk temene nepřevýšeného kolejnicového pásu. Převýšení koleje musí vyhovovt rychlosti všech vlků, které jedou po dné koleji. V oblouku hlvní koleje se projektuje převýšení pro trťovou rychlost, v osttních kolejích pro největší dovolenou rychlost. V kolejích, které nejsou hlvní, se neprojektuje převýšení pro: V 30 km.h -1 pro R 150 m V 40 km.h -1 pro R 190 m V 50 km.h -1 pro R 95 m V 60 km.h -1 pro R 45 m V 80 km.h -1 pro R 755 m V 100 km.h -1 pro R 1180 m Pokud je zřízeno převýšení koleje, je obvyklé doporučené rozmezí hodnot pro projektování převýšení koleje s ohledem n návrhovou rychlost všech skupin vlků n hospodárnost provozu údržby koleje od 0 mm ž do hodnoty mezního převýšení koleje, které je pro kolej mimo výhybky výhybkové konstrukce s provozním ztížením do 0 milionů t/rok lím 150 mm s provozním ztížením nd 0 milionů t/rok lim 10 mm. Mximální hodnot převýšení koleje je mx 160 mm, tuto hodnotu lze použít pouze pro koleje mimo výhybky výhybkové konstrukce zároveň pro poloměr oblouku R 90 m, v obloucích s poloměrem R < 90 m musí být menší než R 50 1,5 Velikost převýšení v obou větvích výhybky včetně části se společnými pržci je shodná, má být menší než lim 80 mm musí být menší než mx 10 mm.
Teoretické převýšení Teoretické převýšení (equilibrium cnt) eq převýšení pro stnovenou rychlost, při kterém výslednice svisle orientovné síly vyvolné hmotností vozidl síly odstředivé působí kolmo k jízdní rovině O v O m ; r G m g převýšení p (mm) t spojnice temen kolejnic V s 1500 α G vodorovná rovin O odstředivá síl [N] m hmotnost [kg] v rychlost [m.s -1 ] V rychlost [km.h -1 ] r poloměr oblouku [m] g grvitční zrychlení, hodnot 9,81 [m.s - ] eq teoretické převýšení s vzdálenost styčných kružnic, hodnot 1500 O v V tnα ; sinα G r g 1,96 r g s eq tnα sinα; V 1,96 r g s eq ; eq 11,8 V r Vypočtená hodnot se zokrouhlí n celý mm nhoru. Vychází-li hodnot eq menší nebo rovn 0 mm, projektuje se kolej bez převýšení.
oporučené převýšení 7,1 V R N 1 pro V 10 km/h 6,5 N R V 10 km/h < V 160 km/h 5,9 V R N 3 pro 160 km/h < V 00 km/h
Nedosttek přebytek převýšení Nedosttek převýšení (cnt deficiency) I rozdíl mezi teoretickým převýšením skutečným převýšením pro stnovenou rychlost V, skutečné převýšení je menší než teoretické Přebytek převýšení (cnt excess) E - rozdíl mezi skutečným převýšením teoretickým převýšením pro stnovenou rychlost V, skutečné převýšení je větší jk teoretické Vlky, jedoucí rychlostí vyšší než rychlostí V, projíždějí oblouk s využitím nedosttku převýšení I, vlky jedoucí rychlostí nižší využívjí přebytku převýšení E. Tyto hodnoty se vypočtou V V > < eq R 11,8 11,8 V I > 0 R eq R 11,8 V E 11,8 R > 0 Nedosttek převýšení I ni přebytek převýšení E nemůže nbývt záporných hodnot. Mezní hodnot přebytku převýšení je E lim 80 mm, mximální hodnot přebytku převýšení je E mx 110 mm.
Nevyrovnné boční zrychlení Nedosttku přípdně přebytku převýšení odpovídá hodnot nevyrovnného příčného zrychlení. Jeho hodnot se vypočte podle vzthu 153 1,96 R V q 153 ; 153 ; 153 1,96 I s g I s I g s g s g R V R v q q p p p p o q
Nedosttek převýšení v běžné koleji Hodnoty stndrdního, mezního mximálního nedosttku převýšení v kolejích, ve kterých je hodnot nedosttku převýšení konstntní nebo plynule se měnící ve kterých neleží výhybky výhybkové konstrukce Rychlost [km/h] Stndrdní hodnot I n Mezní hodnot I lim Mximální hodnot I mx V 80 100 (130 c ) 80 100 80 < V 30 130 (150 b ) 30 < V 50 130 (150,b ) 60 50 < V 300 80 130 Lze pouze pro vozidl s omezenými silovými účinky n trť (mximální hmotnost n náprvu 18 t) b Lze pouze pro vozidl vlků osobní doprvy c Lze pouze pro poloměr směrového oblouku R. V poloměrech R < lze projektovt I mx pouze pro vozidl s omezenými silovými účinky n trť (mximální hmotnost n náprvu 18 t) Hodnoty nedosttku převýšení vyšší než 100 mm lze nvrhovt pouze v přípdě bezstykové koleje. Hodnoty nedosttků převýšení z pltí pro konvenční vozidl. Hodnoty nedosttků převýšení vyšší než mezní mohou využívt jen vozidl pro vyšší odpovídjící hodnoty schválená, příslušná rychlost se oznčuje jko V 130 (popř. V 150 ). Z tohoto důvodu musí být vždy stnoven v dokumentci i rychlost s využitím hodnot nedosttku převýšení nepřevyšujících mezní hodnoty oznčená jko V.
Nedosttek převýšení ve výhybkách výhybkových konstrukcích Typ konstrukce železničního svršku Mezní hodnoty V 160 [km/h] Mximální hodnoty Mezní hodnoty 160 < V 00 [km/h] Mximální hodnoty 00 < V 300 [km/h] Mximální hodnoty I lim 110 Pevné jednoduché srdcovky 85 d 90 Vyloučen b 60 100 60 o Jednoduché srdcovky s pohyblivýmičástmi 100 130 d 100 10 60 iltční zřízení c 100 80 60 60 Přerušená pojížděná hrn kolejnicového pásu je n vnitřní strně výhybkového oblouku b Přerušená pojížděná hrn kolejnicového pásu je n vnější strně výhybkového oblouku I mx c Pro rychlosti V > je v oblouku přípustné pouze mlé diltční zřízení d Pro rychlosti do lze pouze pro poloměr směrového oblouku R.Vpoloměrech R < lze projektovt I mx pouze pro vozidl s omezenými silovými účinky n trť (mximální hmotnost n náprvu 18 t), pro osttní vozidl pltí I mx 100 mm. I lim I mx I mx
Náhlá změn nedosttku převýšení Hodnoty náhlé změny nedosttku převýšení ( I) Hlvní kolej stniční kolej průběžná trťová Kolejová spojení rozvětvení osttní koleje Rychlost [km/h] Stndrdní hodnot ( I n ) Mezní hodnot ( I lim ) Mximální hodnot ( I mx ) Stndrdní hodnot ( I n ) Mezní hodnot ( I lim ) Mximální hodnot ( I mx ) V 100 50 100 80 100 85 100 < V 10 85 95 40 60 80 10 < V 170 50 60 80 170 < V 30 30 40 50 60
Vzestupnice Vzestupnice je úsek koleje, v němž se plynule mění převýšení. Pro výškový přechod mezi úsekem koleje bez převýšení úsekem koleje s převýšením má být projektován krjní lineární vzestupnice. Pokud není možné nvrhnout krjní lineární vzestupnici, je možné nvrhnout krjní nelineární Blossovu vzestupnici Mezi úseky koleje s rozdílnými hodnotmi převýšení (při stejném smyslu křivosti) má být projektován lineární mezilehlá vzestupnice U oblouků opčných směrů bez mezilehlé přímé koleje se projektuje lineární vzestupnice s bodem obrtu. Vzestupnice je popsán svou délkou L d (resp. l vz v přípdě, že je použit přechodnice tvru kubické prboly) svým sklonem, definovným mximální hodnotou čsové změny převýšení d/dt nebo ekvivlentně mximální hodnotou poměru nárůstu převýšení v závislosti n délce vzestupnice 1:n. Minimální délk vzestupnice je vypočten z mximální hodnoty sklonu vzestupnice 1:n nebo ekvivlentně z čsové změny převýšení d/dt.
Lineární vzestupnice (l) 1:n (l) Vnější kolejnicový pás l Ld Vnitřní kolejnicový pás Vzorec pro výpočet lineární vzestupnice mezi úsekem koleje bez převýšení úsekem s převýšením (krjní vzestupnice): ( ) l l L d Vzorec pro výpočet lineární vzestupnice mezi úsekem koleje s převýšením 1 (mezilehlá vzestupnice), kde 1 < : úsekem s převýšením ( ) l 1 + ( ) L d 1 l
Sklon lineární vzestupnice Rychlostní pásmo Součinitel sklonu vzestupnice n [ - ] Čsová změn převýšení (d/dt) [mm/s] Stndrdní Mezní Mximální / minimální n n (d/dt) n n lim (d/dt) lim n min (d/dt) mx V 80 km/h 6.V 46,30 6.V b 46,30 b 80 km/h < V 10 km/h 10. V 7,78 7.V 39,68 6.V 46,30 10 km/h < V 160 km/h 8.V 34,7 7.V 39,68 160 km/h < V 00 km/h 1. V 3,15 00 km/h < V 300 km/h 10.V 7,78 8.V 34,7 Součsně sklon lineární vzestupnice nemá být větší než 1:445. b Součsně sklon lineární vzestupnice nesmí být větší než 1:400. Pro přepočet změny převýšení v čse d/dt n součinitel sklonu vzestupnice n, je-li nk.v, pltí: k 77,8 d dt élk krjní lineární vzestupnice se vypočte podle vzorce: L d n 1000 L d V 3, 6 d dt
Umístění vzestupnice Pokud oblouk nemá přechodnice, lze nvrhnout vzestupnici ležící zcel v přímé, popř. částečně v přímé částečně v oblouku, popř. zcel v přímé nebo zcel v oblouku. Toto řešení lze nvrhnout jen: v osttních stničních kolejích; ve stísněných poměrech v kolejích hlvních stničních nebo průběžných trťových s rychlostí nejvýše 60 km/h včetně, to pouze se souhlsem vlstník infrstruktury. Upřednostňuje se, by celá vzestupnice ležel v přímé, pokud to není možné, pk by /3 délky vzestupnice ležely v přímé koleji 1/3 délky vzestupnice v kružnicovém oblouku; pokud ni to není možné, musí být lespoň dodrženy podmínky ZO 100 mm zároveň I ZO 100 mm. U oblouků s přechodnicemi má být lineární vzestupnice projektován v délce přechodnice. Zčátek vzestupnice se vloží do míst zčátku přechodnice konec přechodnice se vloží do míst konce přechodnice (zčátku kružnicového oblouku). N zčátku kružnicového oblouku má lineární vzestupnice dosáhnout stnovené hodnoty převýšení koleje. Ve stísněných poměrech pro rychlosti V 80 km/h může být lineární vzestupnice projektován delší než odpovídjící přechodnice. Zčátek vzestupnice se vloží do míst zčátku přechodnice, le konec vzestupnice leží v kružnicovém oblouku. V konci přechodnice jsou převýšení nedosttek převýšení úměrné poměru délek přechodnice vzestupnice podle vzorců: ZO L k I ZO ZO L d 11,8 V R L K I ZO n 1000 I
Nelineární vzestupnice dle Blosse (l) 1:nmx (l) Vnější kolejnicový pás l Ld/ Ld Ld/ Vnitřní kolejnicový pás Rovnice vzestupnice (převýšení v libovolném bodě vzestupnice ve vzdálenosti l od zčátku vzestupnice) : 3 l l ( ) 3 l L d L d Vzájemný sklon kolejnicových pásů v libovolném bodě délky vzestupnice: 6 ( l) 3 1000 Ld L d l l Poměr vzájemného sklonu kolejnicových pásů uprostřed délky vzestupnice (mximum sklonu nelineární vzestupnice) : 1: n mx 3 000 L d
Nelineární vzestupnice dle Blosse Hodnoty součinitele n určujícího sklon nelineární vzestupnice čsové změny převýšení d/dt ve středu její délky Součinitel sklonu vzestupnice n [ - ] Rychlostní Čsová změn převýšení d/dt [mm/s] Pásmo Stndrdní Mezní Mximální / minimální n n (d/dt) n n lim (d/dt) lim n min (d/dt) mx V 100 km/h - - 5.V 55,55 4.V b 69,44 100 km/h < V 300 km/h - - 5.V 55,55 4.V c 69,44 b Součsně sklon nelineární Blossovy vzestupnice nemá v mximu sklonu nlézjícím se uprostřed její délky překročit pro rychlost vyšší než hodnotu 1 : 500. b Součsně sklon nelineární Blossovy vzestupnice nesmí v mximu sklonu nlézjícím se uprostřed její délky překročit hodnotu 1 : 400. c Součsně sklon nelineární Blossovy vzestupnice nesmí v mximu sklonu nlézjícím se uprostřed její délky překročit pro rychlost vyšší než hodnotu 1 : 600. élk krjní nelineární Blossovy vzestupnice odpovídjící sklonu 1:n se stnoví podle vzorce: L d 1,5 n 1000 L d V, 4 d dt
Inflexní motiv