06 Ifrastruktura kolejové dopravy u k á š T ý f a ČUT F, Ústav dopravích systémů (K6) Aotace: Téma č. Geometrické parametry železičí koleje geometrické a kostrukčí uspořádáí železičí koleje převýšeí koleje a jeho optimálí hodota ejmeší poloměr směrového oblouku odvozeí předpisů a parametrů vzestupic a přechodic stejosměré a protisměré oblouky bez mezipřímé Geometrické parametry koleje (GPK) kostrukčí uspořádáí koleje (popisuje vzájemou polohu kolejic v koleji): rozchod koleje převýšeí vzestupice geometrické uspořádáí koleje: přechodice kružicový oblouk mezipřímá podélý sklo (vč. zaobleí lomu ivelety) prostorová poloha koleje --
06 Charakteristické body koleje Zajištěí prostorové polohy koleje Zajišťovací začky druhy: sloupkové (železobetoový sloupek) kozolové hřebové --
06 Kostr. a geometr. uspořádaí koleje příčý směr svislý směr geometrické uspořádáí koleje (GUK) - relativí odchylky od středice geometrické veličiy směr koleje (S, SP, SK) podélá výška koleje (, P, K) kostrukčí uspořádáí koleje (KUK) - přímé míry a koleji základí veličiy rozchod koleje (K) převýšeí koleje (PK) odvozeé veličiy (ze základích) změa rozchodu koleje a m délky koleje (Z) zborceí koleje (ZK) S / SP směr levého/pravého kolejicového pásu SK směr koleje v ose / P podélá výška levého/pravého kolejicového pásu K podélá výška koleje v ose Geometrické parametry koleje (GPK) a železici jedotka s aklápěcími skříěmi (NS) vozů: osobí souprava v provozu edělitelá, jejíž všechy vozy mají takovou kostrukci, že jejich skříň se vůči podvozkům může ve směrových obloucích příčě otáčet (aklopit) GPK se posuzují vždy podle ejvyšší povoleé rychlosti jízdy vozidla bez aklápěcích skříí v daém úseku koleje pro ejvyšší povoleý edostatek převýšeí traťová rychlost (pro jedotky s NS se provádí samostaté posouzeí) v jedom úseku koleje může být pro růzé skupiy vlaků povolea jiá ejvyšší rychlost (více rychlostíků eproměých ávěstidel) -3-
06 Pravidla pro GPK v Č ČSN 73 6360-. Kostrukčí a geometrické uspořádáí koleje železičích drah a její prostorová poloha Část : Projektováí. X/008 slučuje a aplikuje a Č: dvě EN 3803 o ávrhu GPK + techické specifikace pro iteroperabilitu pro subsystém ifrastruktura pro kovečí i vysokorychlostí systém platí pro rychlosti 0 300 km/h (zahruje v sobě árodí ustaoveí pro rychlosti 0 80 km/h) stavebí a techický řád drah (vyhláška M k zákou o dráhách) umožňuje v Č ejvýše 00 km/h ČSN 73 6360-. Kostrukčí a geometrické uspořádáí koleje železičích drah a její prostorová poloha Část : Stavba a přejímka, provoz a údržba. X/009 + změa Z Typy (hladiy) hodot veliči GPK. Stadardí hodota (X ): vymezuje (shora/zdola) iterval doporučeých hodot, mají být dodržey, zaručují komfort jízdy i optimálí údržbu koleje. Mezí hodota (X lim ): emá být překročea, překročeí je možé zejm. kvůli omezeí ebo vyloučeí místího sížeí projektovaé rychlosti, při překročeí dochází k omezeí komfortu cestujících a/ebo ke zvýšeí ákladů a údržbu trati, překročeí musí být odsouhlaseo vlastíkem ifrastruktury 3. Maximálí/miimálí hodota (X max / X mi ): esmí být překročea, použije se je tehdy, když elze jiak Neměly by se avrhovat kombiace hodot překračující X lim! -4-
06 Typy (hladiy) hodot veliči GPK ozsah hodot veličiy (parametru) X omezovaého shora: 0 doporučeé hodoty, zaruče komfort a zároveň optimálí údržba X X lim X max stadardí je pro omezeí ebo vyloučeí místího sížeí rychlosti, mírě omeze komfort ebo zvýšey áklady a údržbu mezí je v ezbytých případech (eexistuje jié řešeí), omeze komfort ebo zvýšey áklady a údržbu, utý souhlas vlastíka ifrastruktury maximálí maximálí hodota esmí být při projektováí překročea Nevyrovaé příčé zrychleí v roviě koleje, působící a jedoucí kolejové vozidlo -5-
06 Převýšeí koleje všechy vlaky jezdí obloukem stejou rychlostí ( os ) avrhuje se teoretické převýšeí: eq,8 [] = mm [] = km/h [] = m což astává a tratích určeých: výhradě pro osobí dopravu především pro ákladí dopravu pro smíšeý provoz se stejou rychlostí osobích i ákladích vlaků (zpravidla a tratích s ízkou traťovou rychlostí, kterou běžě dosahují i ákladí vlaky) Převýšeí koleje vlaky projíždí oblouk růzou rychlostí ( < os ) avrhuje se obecé převýšeí (vč. N a mi ) při dodržeí dalších podmíek; potom platí: os. vlaky projíždí oblouk s edostatkem převýšeí I ákl. vlaky projíždí oblouk s přebytkem převýšeí E I E eq os,8,8 os eq,8 eq eq, 8-6-
06 Převýšeí koleje doporučeé převýšeí: c N 0 < c <,8 miimálí převýšeí: mi, 8 I max Přebytek převýšeí emá (a rozdíl od edostatku převýšeí) přímý vliv a bezpečost ovlivňuje je ároky a údržbu při časté jízdě rychlostí. Staoveí součiitele c pro doporučeá převýšeí a vztah mezi doporučeým převýšeím a edostatkem převýšeí -7-
06 Převýšeí koleje upozorěí k teoretickému a doporučeému převýšeí eq a N,,3 : výpočet staoveými vzorci automaticky ezaručuje dodržeí edostatku převýšeí uto vždy prověřit pro teoretické převýšeí: lim ; lim lim,8 50,8,7 omezeí v obloucích < 75 m při lim = 50 mm a < 90 m při max = 60 mm (zabráěí vykolejeí ákladích vozů): 50,5 Hodoty převýšeí mimo kolejová rozvětveí hladiy hodot převýšeí : mi = 0 mm lim = 50 mm: pro tratě s provozím zatížeím do 0 mil. t/rok lim = 0 mm: pro tratě s provozím zatížeím ad 0 mil. t/rok lim = 60 mm: v místě ástupiště max = 60 mm (zároveň 90 m) max = 0 mm: v místě ástupiště hladiy hodot přebytku převýšeí E: E lim = 80 mm E max = 0 mm vztah mezi os a při zadaém, I a E: os E I,8,8 I E I I os E -8-
06 Převýšeí koleje Převýšeí mimo kolejová rozvětveí: limití hodoty edostatku převýšeí I: ychlost [km/h] Stadardí hodota I [mm] Mezí hodota I lim [mm] Maximálí hodota I max [mm] 80 00 (30 c ) 80 80 < 30 00 30 (50 b ) 30 < 50 30 (50 a,b ) 60 50 < 300 80 30 a ze pouze pro vozidla s omezeými silovými účiky a trať (max. otost a ápravu 0 t) b ze pouze pro vozidla vlaků osobí dopravy c ze pouze pro poloměr směrového oblouku 50 m. poloměrech < 50 m lze projektovat I max = 30 mm pouze pro vozidla s omezeými silovými účiky a trať (max. otost a ápravu 8 t) Nejvyšší rychlost v oblouku -9-
06 Převýšeí v oblouku Optimálí hodota převýšeí ) ze zalosti skladby vlaků, resp. jejich otosti a rychlosti tj. otost vozidel i ákladu -0-
06 Optimálí hodota převýšeí ) dle max. a mi. rychlosti vlaků (osobí vlaky max. /traťová/ rychlost, P-vlaky mi. rychl.): Optimálí hodota převýšeí ) dle max. a mi. rychlosti vlaků (osobí vlaky max. /traťová/ rychlost, P-vlaky mi. rychl.): M M eq, os eq, M I,8 I E,8 E M os M M --
06 Optimálí hodota převýšeí Optimálí hodota převýšeí 3) použitím doporučeého převýšeí dle ČSN: 7, N 6,5 N 5,9 N3 pro 0 km/h pro 0 km/h < 60 km/h pro 60 km/h < 00 km/h Omezeí max. doporuč. převýšeí pro I = 80 mm: --
06 Nejmeší poloměr oblouku při zohleděí přebytku převýšeí (rychlosti jízdy běžých ejpomalejších vlaků) dm, I,8 I olí idexy: dm dolí mez (lim/mi) horí mez (lim/max) lim/mi/max dle kokr. případu dm, E dm, E,8,8 dm E I E I,8 ; I dm max dm, I ; dm, E E dm,8 dm, E,8 dm I E Nejmeší poloměr oblouku dm, krit E I -3-
06 Přechodice přechodici tvaru klotoidy ebo kubické paraboly lze vyechat v ásledujících případech: ve stísěých poměrech při rychlosti do 60 km/h vč. áhlá změa edostatku převýšeí je meší ež: (pro > 30 km/h se obvykle avrhují oblouky s přechodicemi) Hladiy áhlé změy edostatku převýšeí I [mm] v traťových a hl. kolejích ychlost [km/h] Stadard. hodota I Mezí hodota I lim 00 50 85 00 < 0 40 0 < 70 50 70 < 30 30 40 I,8 Max. hodota I max 00 +: protisměré oblouky oblouk a přímá: I,8 -: stejosměré oblouky 85 60 Převýšeí koleje oporučeé poloměry oblouků v obloucích bez převýšeí a bez přechodic: rychlost [km/h] edostatek převýšeí I [mm] poloměr oblouku [m] 00 50 0,36 00 < 70 40 0,95 70 < 30 30 0,393 30 < 300 5 0,47 Při rychlosti větší ež 00 km/h je vhodé využít hodoty podle tabulky pouze pro změu osové vzdáleosti ebo v jiých ezbytých případech, v ostatích případech je účelější využití přechodic. -4-
06 Odvozeí mi. délky lieárí vzestupice a přechodice tvaru klotoidy Odvozeí předpisu fukce pro vzestupici a přechodice podle Blosse -5-
06 ieárí vzestupice a přechodice přímková vzestupice + klotoida (ev. poecháí kub. par.) dl. krají vzestupice v ose: ebo d 000 d 3, 6 Součiitel sklou vzestupice [-], časová změa převýšeí d/dt [mm/s] d dt ychlost Stadardí Mezí Max. / Mi. [km/h] (d/dt) lim (d/dt) lim mi (d/dt) max 80 6 a 46,30 a 6 b 46,30 b 80 < 0 0 7,78 7 39,68 6 46,30 0 < 60 8 34,7 7 39,68 60 < 00 3,5 00 < 300 0 7,78 8 34,7 a Současě sklo lieárí vzestupice emá být větší ež :445. b Současě sklo lieárí vzestupice esmí být větší ež :400. ieárí vzestupice a přechodice mi. dl. li. přechodice: k dl. krají přechodice v ose: 0, 7 k I I 000 a zároveň k 0 m ebo k I 3, 6 di dt ychlost [km/h] Součiitel změy edostatku převýšeí I [-], časová změa edostatku převýšeí di/dt [mm/s] Stadardí hodota Mezí hodota Maximálí / miimálí hodota I, (di/dt) I,lim (di/dt) lim I,mi (di/dt) max 60 4 69,44 4 69,44 0 7,78 60 < 300 8 34,7 6 46,30 rozdílá délka li. vzestupice a přechodice je možá je ve stísěých poměrech a je při 80 km/h -6-
06 Nelieárí vzestupice a přechodice vzestupice + přechodice podle Blosse (je krají) dl. vzestupice v ose:,5 ebo d 000 d, 4 d dt Součiitel sklou vzestupice [-], časová změa převýšeí d/dt [mm/s] ychlost Stadardí Mezí Max. / Mi. [km/h] (d/dt) lim (d/dt) lim mi (d/dt) max 00 - - 5 a 55,55 a 4 b 69,44 b 00 < 300 - - 5 55,55 4 c 69,44 c a Současě sklo Blossovy vzestupice emá v maximu sklou alézajícím se uprostřed její délky překročit pro rychlost vyšší ež 80 km/h hodotu : 500. b Současě sklo Blossovy vzestupice esmí v maximu sklou alézajícím se uprostřed její délky překročit hodotu : 400. c Současě sklo Blossovy vzestupice esmí v maximu sklou alézajícím se uprostřed její délky překročit pro rychlost vyšší ež 0 km/h hodotu : 600. Nelieárí vzestupice a přechodice dl. přechodice v ose:,5 I I k 000 ebo k I, 4 di dt limití hodoty součiitele edostatku převýšeí I a časové změy edostatku převýšeí di/dt uprostřed Blossovy přechodice: I, = 5,3 (di/dt) = 5,4 mm/s I,lim = 4,0 (di/dt) lim = 69,44 mm/s I,mi = 3,0 (di/dt) max = 9,59 mm/s -7-
06 Nelieárí vzestupice a přechodice podmíky použití Blossovy vzestupice a přechodice: avrhuje se, eí-li možé použít li. přechodici a vzestupici (ejsou stadardí hodoty součiitele sklou Blossovy vzest.) Blossově vzestupici musí odpovídat přechodice je Blossova dl. Blossovy vzestupice = dl. Blossovy přechodice v ose vzestupice elieárí a lieárí se esmí stýkat > 80 km/h; > 80 mm Nelieárí vzestupice a přechodice výhody Blossovy vzestupice a přechodice: pozvolá změa křivosti a převýšeí proti klotoidě a li. vzest. eí uté zřizovat podružé zaobleí lomu sklou a začátku a koci li. vzestupice (zaobleí zasahuje před a za vzestupici) při stejé délce jako u klotoidy a poloměru oblouku se zmeší pořadice v bodě KP (Y k ) až o 0 % (AE při limitích hodotách sklou vzestupic je Blossova vzest. delší až o 5 %, a tak se pořadice v KP zvětší až o 39 %) při stejém odsazeí kružicového oblouku (m) jako u klotoidy, poloměru oblouku a edostatku převýšeí se zvýší rychlost (AE dl. přechodice se zvětší o 9 %) při stejé délce jako u klotoidy a poloměru oblouku se zmeší odsazeí kružicového oblouku (m) o 40 % (AE při limitích hodotách sklou vzestupic je Blossova vzest. delší až o 5 %, a tak se odsazeí zmeší třeba je o 6 %) -8-
06 Porováí přechodic a vzestupic Porováí průběhu křivosti přechodic křivost [m - ] změa křivosti [m - ],8E-04,6E-04,4E-04,E-04 kub.parabola,0e-04 klotoida 8,0E-05 Bloss 6,0E-05 4,0E-05 Klei,0E-05 0,0E+00 0 50 00 50 00 vzdáleost x [m] Porováí průběhu změy křivosti přechodic,8e-06,6e-06,4e-06,e-06,0e-06 8,0E-07 6,0E-07 4,0E-07,0E-07 0,0E+00 0 50 00 50 00 50 vzdáleost x [m] kub.parabola klotoida Bloss Klei Porováí přechodic a vzestupic -9-
06 Mi. délka prvku kostatí křivosti prvek kost. křivosti: kružicová část oblouku, mezipřímá mezi vzestupicemi: mezi přechodicemi: eměla by být kratší ež platí pro oblouky bez vzestupic a přechodic pokud je kratší, posoudí se podle áhlé změy edostatku/přebytku převýšeí oddělující místa s áhlou změou křivosti: dle rychlosti a druhu koleje (hl. ost.) podle tab. v ormě pro ízké rychlosti: dle poloměrů oblouků (ezaklesutí árazíků) podle tab. v přílohách ormy Protisměré oblouky bez mezipřímé avrhují se v případě edostatečé mezipřímé lepší řešeí ež krátká mezipřímá (i když vyhovuje podle požadavků ormy) pouze lieárí vzestupice + přechodice klotoida (elze Blosse) dvě přechodice se stýkají v bodě obratu (BO) iflexí bod (iflex) v obou kolejicových pásech je vzestupice v bodě obratu jsou oba kolejicové pásy ve stejé výšce h KP=ZP ad fiktivím epřevýšeým kolejicovým pásem -0-
06 Protisměré oblouky bez mezipřímé stejé podmíky jako u krají vzestupice Protisměré oblouky bez mezipřímé z podobosti : l k () k () p k () k () p l l h KPZP k () p h KPZP k () p k () k () l k () k () k () k () d, bo k () k () h KPZP k () l k () k () k () k () k () k () --
-- 06 Protisměré oblouky bez mezipřímé () (), k k bo d Současé splěí podmíek: ) pro vzestupici (resp. pro vzestupice): ) pro přechodice (kost. vzd. vrcholů oblouků a jejich úhly): ) ( ) (,,, ; tg ; tg ; i i i k S i i i k T i i S i i i S S f f X m X T X t T T Složeé oblouky stejosměré oblouky rozdílých poloměrů ebo převýšeí bez mezipřímé avrhují se v případě edostatečé mezipřímé lepší řešeí ež krátká mezipřímá (i když vyhovuje podle požadavků ormy) mezilehlá vzestupice a přechodice pouze lieárí vzestupice + přechodice klotoida (elze Blosse) 000, m d 000, I I m k,8,8 I kde
06 Složeé oblouky áhradí poloměr x poloměr odpovídající rozdílu křivostí dvou kružicových oblouků stejého smyslu vzájemě apojeých mezilehlou přechodicí pomocá délka přechodice, délka přechodice, která by vzikla prodloužeím mezilehlé přechodice až do místa její ulové křivosti a jež odpovídá oblouku o poloměru, úhel teče oblouků ω úhel, jež svírají tečy oblouků poloměrů a vmístě vzájemého odsazeí od tečy v poč. pomocých přechodic x A = k,m x A =. A =. X tg Y S S X Y S S Složeé oblouky -3-