Infrastruktura kolejové dopravy

2015

IKOD - Téma č. 4

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

op ak ov án í

• 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-

2015

IKOD - Téma č. 4


op ak ov án í

• 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


op ak ov án í

• upevnění přímé x nepřímé podkladnicové x bezpodkladnicové tuhé x pružné

-2-

2015

IKOD - Téma č. 4


op ak ov án í

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-

2015

IKOD - Téma č. 4

Sestavy železničního svršku - stávající


-4-

2015

IKOD - Téma č. 4


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-

2015

IKOD - Téma č. 4

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-

2015

IKOD - Téma č. 4

Sestavy železničního svršku - nové Betonový pražec B 91S/1, B 91S/2

Sestavy železničního svršku

upevnění K

-7-

2015

IKOD - Téma č. 4


upevnění Kd


upevnění KS

-8-

2015

IKOD - Téma č. 4


upevnění Ke


upevnění W14

-9-

2015

IKOD - Téma č. 4


upevnění W14NT


upevnění E14

- 10 -

2015

IKOD - Téma č. 4


upevnění FC I


upevnění FC II

- 11 -

2015

IKOD - Téma č. 4


upevnění S15

Upevnění S15

- 12 -

2015

IKOD - Téma č. 4


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

- 13 -

upevnění DFF 300

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Materiál kolejnic plastické čárky nebo písmeno na stojině základní materiál: ocel třídy R260 (starší označení 900 A, 95 ČSD - Vk) Rmin = 880 MPa, MPa, A = 10 %, HBW = 260– 260–300

při nadměrném ojíždění – současnost: ocel R350HT (heat treated) tepelně upravená hlava kolejnice Rmin = 1 175 MPa, MPa, A = 10 %, HBW = 350– 350–390

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

LIS – příčný řez

LIS • úprava kolejnic v místě styku • s tepelně upravenou hlavou • bez tepelně upravené hlavy

- 18 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Mostnice ocelové

upevnění Krupp ECF: nastavení vertikální: -4/+26 mm nastavení horizontální: +5/-5 mm

Kolejové lože na mostech ve žlabu

- 20 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 slepení částic kameniva na kontaktních hranách a plochách speciální pryskyřicí • při aplikaci důležitá nízká viskozita pojiva • lože si zachová tvar před lepením

- 24 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Stabilizace štěrkového lože lepením • povrchové lepení • lepena povrchová vrstva 10–20 cm • nezlepšuje mechanické vlastnosti lože • zabraňuje odlétání částic 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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Kategorizace vad kolejnic • vady na konci a ve střední části 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 boční i výškové

výškové

- 26 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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

skluzové vlny

= výrobní vady

3-8 cm

10-30 cm

do 3 m

- 28 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Vady dřevěných pražců • praskání pražců • zatlačování podkladnic do dřevní hmoty pražce • uvolňování upevňovadel • hniloba

Výhybky a výhybkové konstrukce

- 30 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Výhybky s klotoidním uspořádáním • výhody • 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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

Stoličky pro pohyb jazyků výhybky • kluzné 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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

2015

IKOD - Téma č. 4

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 -

Infrastruktura kolejové dopravy

Recommend Documents