ŽELEZNIČNÍ STAVBY II

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

OTTO PLÁŠEK, PAVEL ZVĚŘINA, RICHARD SVOBODA, VOJTĚCH LANGER

ŽELEZNIČNÍ STAVBY II MODUL 4 ZÁKLADNÍ SOUČÁSTI ŽELEZNIČNÍHO SVRŠKU

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

ŽELEZNIČNÍ STAVBY II · Modul 4

© Otto Plášek, Pavel Zvěřina, Richard Svoboda, Vojtěch Langer, Brno 2006

- 2 (43) -

Obsah

OBSAH Úvod....................................................................................................................5 Cíle 5 Požadované znalosti .......................................................................................5 Doba potřebná ke studiu .................................................................................5 Klíčová slova ..................................................................................................5 6 Kolejnicové podpory, kolejové lože, upevnění kolejnic ............................7 6.1 Příčné pražce .........................................................................................7 6.1.1 Dřevěné pražce........................................................................8 6.1.2 Betonové pražce....................................................................12 6.1.3 Ocelové pražce......................................................................17 6.1.4 Rozdělení pražců...................................................................19 6.2 Kolejové lože ......................................................................................22 6.2.1 Namáhání kolejového lože....................................................23 6.2.2 Tloušťka a profil kolejového lože.........................................23 6.2.3 Materiál kolejového lože.......................................................24 6.3 Upevnění kolejnic na pražci................................................................27 6.3.1 Vrtule ....................................................................................27 6.3.2 Hmoždinky............................................................................29 6.3.3 Podkladnice...........................................................................30 6.3.4 Svěrky ...................................................................................32 6.3.5 Ostatní součásti .....................................................................35 6.3.6 Přehled sestav železničního svršku.......................................36 Závěr.................................................................................................................43 Shrnutí ..........................................................................................................43 Studijní prameny ..........................................................................................43 Seznam použité literatury....................................................................43 Seznam doplňkové studijní literatury .................................................43 Odkazy na další studijní zdroje a prameny .........................................43

- 3 (43) -

Úvod

Úvod Cíle V tomto modulu prostudujete další součásti železničního svršku: příčné pražce, kolejové lože, upevňovadla a drobné kolejivo. Modul není zaměřen na teoretické výpočty a má zcela popisný charakter.

Požadované znalosti Studium této kapitoly vyžaduje znalost základních pojmů a dělení železničních staveb, dále základní terminologie a pojmů z oblasti konstrukčního a geometrického uspořádání koleje železničních drah a její prostorové polohy. Žádné další speciální znalosti nejsou vyžadovány.

Doba potřebná ke studiu Studium modulu si rozdělte na dva bloky: Příčné pražce Kolejové lože, drobné kolejivo a upevňovadla Ani jeden z bloků nevyžaduje zvláštní procvičování. Předloženou látku je však nutné pečlivě prostudovat do detailů, veškeré nejasnosti je nutné konzultovat s učitelem. Doporučujeme navštívit laboratoř Ústavu železničních konstrukcí a staveb a prostudovat vystavené součásti železničního svršku. Odhadujeme, že studiem tohoto bloku strávíte přibližně 6 hodin.

Klíčová slova pražce, drobné kolejivo, upevňovadla, kolejové lože

- 5 (43) -

Kolejnicové podpory, kolejové lože, upevnění kolejnic

6


6.1

Příčné pražce

Pražce spolu s kolejnicemi vytvářejí kolejový rošt. Ten zajišťuje rozchod koleje a roznášení pohyblivého zatížení do pražcového podloží. Pražce přejímají jak svislé, tak vodorovné příčné a podélné zatížení. Nejrozšířenějším typem pražců jsou pražce příčné. V ojedinělých případech se na speciálních konstrukcích používají pražce podélné (např. prohlížecí jámy), nebo ojedinělé podpory (remízy, desinfekční koleje). Další funkcí příčných pražců je dostatečné elektrické oddělení obou kolejnicových pásů. Podle materiálu se dělí pražce na: • dřevěné, • betonové, • ocelové,

výška oříznutí (v)

• ostatní materiály.

hrany úložné plochy

čelo tloušťka (h)

boky

šířk a (b )

ložná plocha

a (l) d él k

Obr. 1 – Příčný pražec – názvy základních částí

Horní plocha pražce se nazývá úložná, spodní plocha pražce ložná. Konce pražců vně kolejnic se označují jako hlavy pražců, koncové plochy jako čela. Při správném podbití, přenáší příčný pražec svislé zatížení na ložné ploše v oblastech pod kolejnicemi. U běžných dřevěných a betonových monoblokových pražců se podbíjí pouze tyto oblasti, střední část pražce se ponechává bez podbíjení. U dvoublokových pražců vyplývá podepření pražce z principu jejich konstrukce. Dosažení správného podepření pražců při opakovaném zatížení je obtížné. Vzhledem k cyklickému zatlačování hlav pražců má většina pražců tendenci k přesunutí podepírané oblasti ke svému středu.

- 7 (43) -


Správně podepřené pražce

Nesprávně podepřené pražce

Obr. 2 – Podepření pražců

Pražce se nesmí naklápět ani jinak měnit svoji polohu v kolejovém loži. K takovému chování jsou náchylné pražce, které jsou podepřeny příliš blízko ke středu, nebo naopak na příliš malé ploše u hlav. Takové podepření bývá důsledkem nesprávného nebo nedostatečného podbíjení nebo nedostatečně únosného a nehomogenního pražcového podloží. Změna polohy pražce je provázena nežádoucí změnou převýšení a rozchodu koleje. Velmi důležitou funkcí, kterou plní příčný pražec, je zajištění příčného odporu. Příčné pražce musí být za hlavami správně zaštěrkovány a nesmí se vytvářet volné prostory mezi čely pražců a kolejovým ložem (např. jako důsledek příčného pohybu pražce v oblouku od radiálních sil daných teplotními změnami). Vzdálenost pražců je charakterizována rozdělením pražců. Typ pražce se volí podle charakteru železniční trati, účelu koleje a podle přepočteného provozního zatížení. V současné době u nově vkládaných kolejí převládají betonové pražce.

6.1.1

Dřevěné pražce

V minulosti byly nejrozšířenějším typem příčných pražců dřevěné pražce. Velmi dobře splňují následující požadavky: • snadná výroba, • dostatečná pružnost a pevnost, dobré tlumící schopnosti, • dostatečně velká dosedací plocha na pražec, • přiměřené pořizovací a udržovací náklady, • snadné zřízení změny rozchodu koleje, • snadné přizpůsobení délky pražce v kolejových rozvětveních, • dostatečná životnost.

- 8 (43) -


180

150

b)

160

150

a)

260

d)

180

150

160

150

c)

260

260

260

150

f)

190

150

e)

260

260

Obr. 3 – Příčné řezy dřevěných pražců a) b) tvar A; c) d) tvar B; e) f) výhybkové pražce

S rostoucími požadavky na růst nápravových hmotností a se zavedením bezstykové koleje se projevují zejména tyto nedostatky: • nedostatek kvalitního tvrdého dřeva, • omezená životnost upevnění kolejnice, • nutnost použití podkladnicového upevnění s množstvím prvků, • nižší příčný a podélný odpor proti posunutí v kolejovém loži. Dřevěné pražce se používají v kolejích, kde není vhodné zvyšovat hmotnost kolejových polí, v kolejích s očekávanými nepravidelnými poklesy nivelety koleje v důsledku poddolování, v zarážkových obvodech pod spádovišti, kde je větší riziko vykolejení, ve výbězích pojistných úhelníků na mostních konstrukcích, v kolejích s přídržnou nebo ochrannou kolejnicí a v některých případech u dilatačních zařízení. Dřevěné pražce se použijí i v kolejích, kde nelze zřídit na betonových pražcích projektované rozšíření rozchodu. Použijí se také u přípojných polí za kolejovými konstrukcemi (výhybkami, křižovatkami apod.) na dřevěných pražcích. Dřevěné pražce se užívají hraněné (tvar A) i povalové (tvar B), s centrickou (3A, 3B) i excentrickou (1A, 2A, 1B, 2B) úložnou plochou. Dřevěné pražce se pro rozchod 1435 mm vyrábějí délky 2,6 m, výhybkové pražce se vyrábějí délky 2,0 až 6,0 m. Šířka ložné plochy 260 mm a výška pražce 150 mm. Rozměry pražců jsou dány ČSN EN 13145. Podle rozměrových odchylek a výrobních vad dřeva se udává jakost pražce. Zakřivení se připouští 80 mm.

- 9 (43) -


Pražce se vyrábějí strojním řezáním. Pražce jsou řezány ve směru dřevních vláken. Je důležité, aby ložná a úložná plocha pražce byly planparalelní, obzvlášť je to důležité pro dosedací plochy pro obě kolejnice. Čela pražců, která vysycháním dřeviny praskají, se zajišťují. Nejčastějším způsobem zajištění v současné době je použití hřebových plechů o rozměrech 210 x 200 mm. Hřebové plechy působí proti tvorbě trhlin silou až 90 kN. V minulosti se používaly ocelové svěrky různého tvaru, páskování, dřevěné šrouby (zejména u bukových pražců) a protištěpné spony. K výrobě pražců se pro potřeby ČD používá dřevo měkké (borovice, modřín) a tvrdé (buk, dub, cedrový dub). K výrobě pražců se používají i jiné dřeviny, domácí v dané lokalitě, např. teak, cedr, kaštan, quebracho, bongossi, jarrah, keruing. Zejména u měkkých dřevin je důležité roznášení svislého zatížení pomocí ocelových podkladnic. Kontaktní namáhání se snižuje, protože se roznáší na větší plochu. Přesto při opakovaném namáhání dochází k zatlačování podkladnic do dřevní hmoty provázené vznikem nedokonalého kontaktu mezi pražcem a podkladnicí. To vede k pronikání vlhkosti pod podkladnici a k rychlému snížení držebnosti upevňovadel. Úložné plochy pražců je možné regenerovat pomocí speciálních syntetických materiálů a prodloužit tak životnost pražce. K výrobě pražců se používá pouze zdravé dřevo, které nejeví známky zapaření, hniloby, napadení hmyzem apod. Dřevo se má kácet v období vegetačního klidu, tj. na podzim a v zimě, kdy je bez mízy. Pokud se dřevo kácí na jaře a v létě, je nutné zajistit jeho co nejrychlejší impregnaci. Dubové, borové a modřínové dřevo se skládá z jádra a běle, u bukového dřeva není jádro patrné. Pražce vyrobené z jádrového dřeva jsou odolnější proti vlhku a hnilobě. Nejvhodnější dřevinou pro výrobu pražců je dub. Dubové pražce jsou pro obsah přirozených látek odolné proti účinkům provozu a hnilobě dokonce i bez impregnace. Bukové dřevo se tvrdostí vyrovná dřevu dubovému, ale bez impregnace rychle podléhá zkáze. Bukové dřevo při vysychání praská a bortí se. Řezáním dřeviny začíná výroba pražce. Nejdelším technologickým výrobním krokem je sušení dřeva (9 měsíců), při kterém dojde ke snížení vlhkosti dřeva na 20 – 25 %. U suchých pražců se upravují úložné plochy frézováním, vrtají se otvory pro upevnění kolejnic a pražce se na čelech opatřují hřebovými plechy. Velmi důležitým výrobním krokem je impregnace pražců, kterou se vytváří ochrana dřeva proti biologickým vlivům, zejména proti hmyzu a hnilobě dřevokaznými houbami. Impregnační látka má být jedovatá pro mikroorganismy a živočišné škůdce, nemá se vyluhovat dešťovou vodou a vypařovat se. Nemá měnit chemické a fyzikální vlastnosti. K impregnaci se používá kreozotový olej, kterým se pražce impregnují v impregnačních kotlích. Při impregnaci pražců se kontroluje příjem impregnačního oleje a předepsaná hloubka impregnace (kontroluje se vrtáním otvorů). Způsob impregnace se volí podle druhu dřeva a vlhkosti pražce. Používají se tyto impregnační postupy:

- 10 (43) -


• dvoustupňový způsob (vlhkost bukového dřeva nad 50 %, teplota olejové lázně 120 až 140 °C, trojnásobné zvyšování tlaku 750 až 950 kPa) • dvojitý Rüppingův způsob (vlhkost bukového dřeva do 30 %, teplota oleje 85 až 130 °C, dvojí zvýšení tlaku oleje na 900 kPa • modifikovaný způsob (vlhkost dubového dřeva do 30 %, teplota oleje 90 až 130 °C, stupňovité zvyšování tlaku oleje až na hodnotu 900 kPa • čtyřcyklický způsob (vlhkost dubového dřeva nad 30 %). Hotové pražce se označují hřeby, které se zaráží do středu úložné plochy pražců. Druh dřeva se odlišuje tvarem hřebu: kruh - dub, šestiúhelník - buk, čtverec - borovice, trojúhelník - modřín. Na hlavě hřebu je dále vyražen způsob impregnace: J – jednoduchý Rüpingův způsob, D – dvojitý, S – čtyřcyklický, 2P – dvoustupňový způsob. Dvojčíslí vyjadřuje rok impregnace, dále je vyražen symbol provozu, kde byl pražec impregnován (SB…Sublima Březnice, SO…Soběslav).

A B

A B

A B

C

C

C

A B C

akát

buk

borovice

tropické

dub

habr

modřín

dřevo

Obr. 4 – Tvary hlav ocelových hřebů podle použitého dřeva; kde A…způsob impregnace; B…poslední dvojčíslí roku impregnace; C…symbol impregnačního závodu

Životnost dřevěných pražců závisí na druhu dřeva a účinnosti impregnace. Ovlivňují ji provozní zatížení, rychlost jízdy vlaků a hmotnost na nápravu. Životnost dřevěných pražců je také dána konstrukčním a geometrickým uspořádáním koleje a celkovým udržovacím stavem konstrukce železničního svršku a spodku, zejména kolejového lože, pražcového podloží a odvodnění. Životnost pražců z měkkých dřevin je 15 – 20 let, bukových pražců 25 – 40 let, dubových 20 – 60 let.

- 11 (43) -


6.1.2

Betonové pražce

Betonové pražce z předpjatého betonu jsou v současné době nejrozšířenějším typem pražců. Rozvoj výroby betonových pražců nastal po druhé světové válce zejména z důvodu nedostatku dřeva, se zaváděním bezstykové koleje a s rozvojem betonářských technologií a předpínaných konstrukcí. Pražce z předpjatého betonu se pro ČD dimenzují na namáhání normovými ohybovými momenty v průřezu pod kolejnicí +12,0 kN.m a ve středu pražce – 9,5 kN.m. Výhodami betonových pražců jsou: • vysoká hmotnost (200 – 300 kg), která je důležitá pro stabilitu bezstykové koleje, • dlouhá životnost podmíněná dobrou držebností upevňovadel, případně je možná snadná regenerace, • velká variabilita konstrukce a návrhu, • poměrně jednoduchá výroba. Nevýhodami betonových pražců jsou: • nižší pružnost v porovnání s dřevěnými pražci, v případě nekvalitního kolejového lože může docházet k tzv. pumpování pražce, • ve zvýšené míře přenáší vibrace způsobené nepravidelnostmi jízdní dráhy a nekvalitními svary, • nebezpečí poškození nárazem (vykolejení vozidla, poškození podbíjecími pěchy), • dynamické zatížení a namáhání kolejového lože je vyšší asi o 25 %. Betonové pražce tvoří dvě základní kategorie: pražce monoblokové a dvoublokové, u nichž jsou bloky spojeny tyčí z jiného materiálu. V současné době se u ČD nově používají výhradně monoblokové pražce. Betonové pražce se podle způsobu vyztužení dělí na pražce ze železového betonu a z předpjatého betonu. Podle tvaru jsou betonové pražce monolitické, článkové a blokové. Podle způsobu předpínání se dělí na pražce s výztuží dodatečně předpínanou a předem předpjatou. Výztuž mohou tvořit ocelové struny kotvené soudržností, ocelové struny kotvené vnitřními kotvami nebo kabely kotvené vnějšími kotvami. Pro upevnění kolejnice se pražce opatřují dřevěnými nebo nověji polyamidovými vložkami. Betonové pražce se užívají u ČD od roku 1950. Dlouholetým vývojem se dnes na tratích ČD nachází mnoho typů pražců. Hromadně se u ČD používaly a vyráběly tyto typy pražců (seřazeno podle data uvedení do výroby): DZP 1-T 5 ..... (nebo PAB 2a) – monolitický pražec ze železového betonu, rozponové podkladnice T 7, T 5, délka pražce 2450 mm

- 12 (43) -


SB 2 ...............tříčlánkový pražec (dva krajní betonové bloky a střední trámec), dodatečně předpínaný 10 ∅ 4,5 mm, rozponové podkladnice T 7, T 5, dl. 2300 mm 160

800 212

700

800

1313

212

250 281,5 250

281,5

10

90

170

70

212

2300

Obr. 5- Tříčlánkový pražec SB 2

RS ..................dvoublokový pražec, železobetonové bloky spojené ocelovou tyčí profilu Y, podkladnice rozponové T 5, TR 5, dl. 2300 mm 212

1313

212

281,5

220 210

281,5

270

1900

270

220

2300

750 800

700

800

Obr. 6 – Dvoublokový pražec RS

DOSTA T 5 ...dodatečně předpínaný pražec, výztuž ze dvou kabelů ze sedmi nebo devíti drátů ∅ 4,5 mm, rozponové podkladnice T 7, T 5, dl. 2300 mm DOSTA T 8 ...dodatečně předpínaný pražec, výztuž ze dvou kabelů ze sedmi nebo devíti drátů ∅ 4,5 mm, podkladnice žebrová ŽT nebo rozponová T 8, dl. 2300 mm SB 3, SB 4 .....monolitický strunobetonový pražec (30 dvojic ∅ 2,5 mm nebo 21 dvojic ∅ 3,0 mm, podkladnice žebrová ŽT a rozponová T 8, dl. 2420 mm

- 13 (43) -


VÚS-62......... předem předpjatá výztuž na kotevních blocích, podkladnice žebrová ŽT nebo rozponová T 8, dl. 2360 mm PB 2 .............. monolitický pražec z předpjatého betonu, vyztužený 12 ∅ 6,0 mm, pražec trpěl vážnými vadami, žebrové podkladnice S 4pl a R 4pl, dl. 2400 mm PB 3 .............. monolitický pražec z předpjatého betonu, vyztužený 10 ∅ 6,0 mm, pražec je modifikací pražce PB 2, žebrové podkladnice S 4pl a R 4pl, dl. 2400 mm V současné době vyráběné typy pražců pro ČD jsou: SB 5 .............. monolitický pražec z předpjatého betonu vyztužený 40 ∅ 3,0 mm, dřevěné a později polyamidové vložky (SB 5P), rozponové podkladnice T 5, TR 5, dl. 2420 mm 240

1940

341,5

240

1313

212

A

212

ŘEZ A - A

341,5

230

100

15

B

A

MÍSTO A ROK VÝROBY

TYP PRAŽCE

ČÍSLO FORMY A PRAŽCE

91 200

15

20 135

850

155 200

B 280

ŘEZ B - B

2420

,1 236

TYP HMOŽDINKY

280

20 135 155

240 280

104

47 - 01

230

242 SB 5P O 98 3

Obr. 7 – Pražec SB 5P

SB 6 .............. monolitický pražec z předpjatého betonu vyztužený 40 ∅ 3,0 mm, dřevěné a později polyamidové vložky (SB 6P), žebrové podkladnice S 4 a R 4, dl. 2420 mm SB 8 .............. monolitický pražec z předpjatého betonu vyztužený 40 ∅ 3,0 mm, žebrové podkladnice S 4pl a U 60 (R 4pl), původně se vyráběl s dřevěnými vložkami, v současné době se vyrábí s polyamidovými vložkami (SB 8P), dl. 2420 mm 250

1920 311,6

250 311,6

1208

ŘEZ A - A

294,4

194,5

150

155

284

B

A

MÍSTO A ROK VÝROBY

TYP PRAŽCE

200

1:20

B

84 116

1:20

210

A

190

294,4

ŘEZ B - B

ČÍSLO FORMY A PRAŽCE

2420

TYP HMOŽDINKY

326,1

Obr. 8 – Pražec SB 8P - 14 (43) -

284

155

84 71

284

47 - 01

219

3

96

199

190

214,6

SB 8 P O 98


B 91 S ............monolitický pražec z předpjatého betonu vyztužený 10 ∅ 6,0 mm, upevnění pružné bezpodkladnicové, dodává se ve variantách B 91 S/1 pro upevnění Vossloh, kolejnice UIC 60 a R 65, B 91 S/2 pro upevnění Vossloh a kolejnici S 49, B 91 S/5 (dnes B 91 P) upevnění PANDROL a kolejnici UIC 60 a R 65, navržen pro ohybové momenty v průřezu pod kolejnicí +16,0 kN.m a ve středu pražce -12,5 kN.m, předpínací síla 273 až 284 kN, dl. 2600 mm ØEZ

1516

238 175 156 215

434

215 240

600

300

2168 2600

180

300

150

220

Obr. 9 – Pražec B 91 S

Výroba pražců z předpjatého betonu Předem předpjaté pražce se vyrábějí dvěma základními způsoby: • na dlouhé napínací dráze, • s individuálním napínáním výztuže ve formě. Pražce výše uvedených typů se vyrábějí s individuálním napínáním výztuže v masivní formě pro více pražců (zpravidla pět). Předpínací výztuž (patentové dráty) se upíná do čel formy. Formy se vyplní betonem a vibracemi formy na vibrační stolici je beton zhutněn. Tvrdnutí betonu se urychluje propařováním. Po zatvrdnutí betonu se pražce vyklopí z formy a oddělí se přeřezáním výztuže okružní pilou. Metoda výroby na dlouhé napínací dráze spočívá v napínání výztuže mezi dvěma kotevními bloky ve vzdálenosti 100 až 150 m. Na soustavy napnuté výztuže se nasadí formy a vyplní se betonem. Tvrdnutí betonu se urychluje přísadami nebo propařováním. Po zatvrdnutí betonu se pražce oddělí přeřezáním výztuže a vyklopí se z formy. Pražce z předpjatého betonu se zařazují pro potřeby ČD do jakostních tříd podle tvaru s povolenými mezními odchylkami, podle rozměrů s povolenými odchylkami, podle polohy otvorů pro upevňovadla, podle vzhledu a celistvosti betonu a podle nosnosti pražce. Nosnost pražce se zjišťuje statickou zatěžovací zkouškou při namáhání ohybem. Při zkoušce se určuje zkušební zatížení na mezi vzniku trhlin o délce 15 mm v tažené oblasti na boční straně pražce. Při výrobě se provádějí kontrolní zkoušky z každé série 2 000 kusů vyrobených pražců. Zkoušejí se náhodně

- 15 (43) -


čtyři vybrané pražce a série se statisticky hodnotí. Nedestruktivně se určuje pevnost betonu pražce. Denně se hodnotí krychelné pevnosti betonu. Pražce se po zařazení do jakostní třídy označují na horní ploše na obou svých koncích olejovou barvou takto: • jakostní třída I: jedna kulatá černá značka kontrolora jakosti na horních plochách při obou koncích pražce (okřídlené kolo a číslo kontrolora v kruhu),

Obr. 10 – Značky kontrolora jakosti – třída I a II

• jakostní třída II: šestiúhelníkové červené značky a písmeno žluté barvy vyjadřující důvod zařazení pražce do jakostní třídy II, A – odchylka v poloze předpínací výztuže B – odlomky betonu D – odchylka v délce pražce H – zapuštěné hmoždinky K – odchylka osy hmoždinky od stanoveného úklonu P – praskliny R – rozteče os hmoždinek, rozteče kotev V – dutinky v betonu U – odchylka úklonu úložné plochy Up – přímost úložné plochy • nevyhovující pražce: pražce, které nevyhovují ani jakostní třídě II nebo mají více než jednu vadu, pražce se označují červeným křížem. Každý pražec má na vhodném místě horních ploch, zpravidla v prostoru mezi kolejnicemi, dobře čitelné a trvalé plastické značky. Na pražcích se vyznačuje tvar pražce, výrobní závod, výrobní forma, poloha pražce ve formě, poslední dvojčíslí roku výroby, u bezpodkladnicového upevnění tvar kolejnice a druh hmoždinky. Betonové pražce musí spolu s namontovaným upevněním vyhovovat podmínkám pro zajištění požadovaných hodnot elektrického odporu. Jednotlivý pražec musí mít elektrický odpor 1 MΩ a kolejová pole 30 kΩ při měření stejnosměrnou metodou, 10 kΩ resp. 300 Ω při měření střídavou metodou, a to za všech klimatických podmínek v suchém stavu kolejového pole.

- 16 (43) -


6.1.3

Ocelové pražce

U ČD se v minulosti používaly ocelové pražce korýtkového průřezu. V současné době se používají ve velmi malém množství. Nedostatky ocelových pražců jsou: • nemá izolační schopnosti, není ho možné použít v koleji s kolejovými obvody, • koroze, zejména v oblasti upevnění kolejnic, nesmí se použít v koleji elektrizované stejnosměrnou proudovou trakcí, kde korozi velmi urychlují bludné proudy, • podbíjení pražců, • relativně vysoká cena. Výhodami a silnými stránkami ocelových pražců jsou: • dlouhá životnost, • malé výrobní tolerance, • korýtkový tvar zajišťuje vysoký podélný a příčný odpor. Ocelové pražce korýtkového průřezu se vyrábějí válcováním. Z dlouhého pásu se jednotlivé pražce stříhají za tepla. Čela pražce se vytvářejí ohýbáním o 90°. K upevnění kolejnic se nepoužívají podkladnice. Úložné plochy pro uložení kolejnic se lisují za studena ve sklonu 1:20. U ČD jsou v koleji vloženy ocelové pražce několika typů. Pro upevnění kolejnice jsou navařeny (případně přímo vylisovány v pražci) opěrky pro svěrky a vyraženy otvory pro hákové svěrkové šrouby, viz. Obr. 11. ŘEZ B - B

ŘEZ A - A 12

B

1:20

90

115

1:20

B

270

PŮDORYS

A

A 2500

Obr. 11 – Ocelový pražec T 3

Vedle již dlouho existujícího ocelového pražce korýtkového průřezu byl vyvinut ocelový pražec ve tvaru Y. Ve srovnání s konvenčním příčným pražcem se ocelový pražec Y vyznačuje těmito parametry:

- 17 (43) -


• těleso z nosných profilů IB 100 S-1, • vidlicový tvar Y, • tři kolejnicová upevnění na pražci, • dvojité podepření kolejnice. Nosný profil ve tvaru speciálního profilu IB 100 S-1 se vyznačuje nízkou stavební výškou (95 mm) při velké šířce příruby (140 mm). Vnitřní plochy jsou nakloněné, aby se při převýšení koleje zabránilo vzniku „stojící vody“ u stojiny. Těleso pražce se skládá ze dvou hlavních nosníků představující základní tvar „Y“. Na spodním konci tohoto „Y“ jsou nosníky vzájemně spojeny. Aby na obou horních koncích vznikla podobná situace pro uložení, je zde každý z nosníků doplněn jedním vedlejším nosníkem. Tím vznikne na všech třech upevňovacích bodech tzv. dvojitá úložná plocha. Vyhnutí obou hlavních nosníků do strany se provádí tvářením za studena v hydraulických lisech. Spojení obou nosníků, příp. spojení hlavního a vedlejšího nosníku se provádí svařováním pomocí horního a spodního příčného ztužidla. Horní ztužidla zajišťují, podobně jako příčná žebra žebrové podkladnice, správný rozchod koleje a přenášejí příčné síly z kolejnice do pražce. Spodní ztužidla jsou tvořena ocelovým úhelníkem a zajišťují potřebný příčný odpor a přenášejí velkou část příčných sil z pražce do štěrkového lože. Upevnění kolejnic se provádí pružnými svěrkami Skl 14. Potřebný sklon kolejnic 1:40 je zajištěn plastovou vložkou a pružnou podložkou. Podstatný rozdíl mezi ocelovým pražcem Y a konvenčním příčným pražcem je v tom, že se příčné síly nepřenášejí prostřednictvím štěrku za hlavou pražce ani třením mezi pražcem a štěrkem, ale prostřednictvím štěrku uzavřeného tvarem Y a prostřednictvím ztužidel na spodní straně pražce. Tím je příčný odpor proti posunu asi o 12 % větší než u pražců betonových.

Spodní ztužidlo

800

95

Horní ztužidlo

2300

Hlavní nosník Horní ztužidlo

230

600

230

Vedlejší nosník

Spodní ztužidlo

230

Dvojité úložné plochy

Obr. 12 – Ocelový pražec Y

- 18 (43) -


230

600

1435

2600 2300

Rozdělení Y-ocelových pražců =

600

1435

Rozdělení příčných pražců =

(600 + 230) x 1,5 =1245 1245

230

Obr. 13 – Uspořádání koleje s příčnými pražci a s pražci Y

Obr. 14 – Y pražce

6.1.4

Rozdělení pražců

Rozdělením pražců se označuje uspořádání pražců po délce koleje. Příčné pražce se v přímé koleji ukládají kolmo k ose koleje, v obloucích se ukládají radiálně. Ve stávající koleji je rozdělení pražců b, c, d, e, u. Nově se navrhuje rozdělení c, d a u podle Tab. 4. Pouze na málo zatížených staničních kolejích (odstavné, kusé koleje apod.) se použije rozdělení pražců b. Přehled počtu pražců a jejich rozmístění je uveden v Tab. 1:

- 19 (43) -

Kolejnice

R 65

Pražce

dřevěné a betonové

Délka kol. polí [m]

Kolej kolejnicové styky

20

stykovaná i bezstyková

25 UIC 60

S 49

dřevěné 20 stykovaná a 25 betonové 19,80 bezstyková dřevěné 25 podporovan é styky

betonové

dřevěné a betonové

převislé styky

bezstyková 24,60

Rozdělení pražců


Počet pražců v na kol. 1 km poli

Vzdálenost pražců [mm] n.x m.y z

koleje

c d e c d e u u u b c d e

30 33 37 38 41 46 34 42 33 34 38 41 46

1500 1650 1850 1520 1640 1840 1700 1680 1667 1360 1520 1640 1840

b c d e

34 38 41 46

1360 1520 1640 1840

b c d e u c d e u

34 38 41 46 42 38 41 46 41

1360 1520 1640 1840 1680 1520 1640 1840 1667

447,5 29x674,5 456 32x611 424 36x544 35x674,5 1x475 450 34x611 3x630 454 39x544 3x557 450 33x589 571 41x596 572 32x600 600 31x755 1x676,5 250 35x674,5 1x575 250 32x611 4x651 250 39x544 1x591 a 250 2x590 31x755 1x656,5 290 35x674,5 1x555 290 32x611 4x646 290 39x544 1x583 a 290 2x584 29x755 2x654,5 495 35x670 1x529 500 38x611 1x645 500 43x544 1x558 500 39x600 1x554 500 33x674,5 2x550 550 568 40x611 528 45x544 40x600 600

Tab. 1 – Rozdělení pražců v normálně rozchodné koleji

y

y z m.y

x

x

z m.y

n.x

Obr. 15 – Rozdělení pražců v kolejovém poli

Rozdělení pražců u stykované koleje v oblasti styku je upraveno vzhledem ke zvýšenému namáhání svršku, u bezstykové koleje je pravidelné nebo je upraveno s ohledem na použití inventárních kolejnic. Povolená odchylka v poloze pražce při novostavbě a rekonstrukci je ± 30 mm. - 20 (43) -


Kontrolní otázky Jaké jsou výhody dřevěných pražců oproti betonovým a proč se dnes používají stále méně? Které betonové pražce se dnes vyrábějí? Jaké výhody mají ocelové pražce oproti betonovým? Jakým způsobem se zajišťují dřevěné pražce proti štěpení? Jakým způsobem se vyrábějí pražce z předpjatého betonu? Z jakého dřeva se vyrábějí dřevěné pražce? Jakým způsobem se ošetřují dřevěné pražce, aby se prodloužila jejich životnost?

- 21 (43) -


6.2

Kolejové lože

Kolejové lože plní tyto základní funkce: • vytváří pružné uložení kolejového roštu, • roznáší zatížení z kolejového roštu na pláň tělesa železničního spodku, • zajišťuje odpor proti příčnému a podélnému posunutí koleje, • umožňuje směrovou a výškovou úpravu koleje.

Kolejové lože musí být propustné a nenamrzavé, pružné a stabilní, v úsecích s kolejovými obvody zabezpečovacího zařízení nebo na elektrizovaných tratích musí zajišťovat dostatečnou vzájemnou izolaci kolejnicových pásů. Základními parametry kolejového lože jsou: • tloušťka kolejového lože měřená mezi plání tělesa železničního spodku a ložnou plochou příčného pražce (kolejnicové podpory) pod nepřevýšeným kolejnicovým pásem, • profil kolejového lože, • geotechnické vlastnosti kameniva, • míra homogenizace kameniva v kolejovém loži, • ekologické vlastnosti kameniva.

- 22 (43) -


6.2.1

Namáhání kolejového lože

Kolejové lože je tvořeno nesoudržným zpravidla zrnitým ostrohranným materiálem. Kolejové lože je na základě vnitřního úhlu tření schopno přenášet svislá tlaková namáhání, nepřenáší tahová namáhání. Schopnost přenášet vodorovná zatížení je u kolejového lože výrazně nižší. Velikost napětí na ložné ploše pražce je závislá na tvaru kolejnice, na typu použitého pražce, na typu upevnění kolejnic [46], na tuhosti konstrukčních vrstev železničního spodku a kolejového lože samotného. Rozdělení kolové síly na sousední pražce je na Obr. 16.

Obr. 16 – Schéma rozdělení kolové síly na jednotlivé pražce

Namáhání kolejového lože je nerovnoměrné a podobně je nerovnoměrně namáhána i pláň tělesa železničního spodku.

6.2.2

Tloušťka a profil kolejového lože

Tvar kolejového lože je lichoběžníkový. Šířka kolejového lože v úrovni úložné plochy pražce je 1 700 mm resp. 1750 mm od osy koleje. Svahy štěrkové lavičky za hlavami pražců jsou ve sklonu 1:1,25 (odpovídají úhlu vnitřního tření drceného kameniva frakce 32/63). Tloušťka kolejového lože se navrhuje podle Tab. 2. Kategorie trati celostátní a regionální dráhy v traťových a staničních hlavních a předjízdných kolejích celostátní a regionální v ostatních staničních kolejích na vlečkách ve všech případech

Pražce

Tloušťka [mm]

betonové dřevěné

350 300

betonové dřevěné betonové dřevěné ocelové

300 250 250 200 350 od úložné plochy pražce

Tab. 2 – Tloušťka kolejového lože

Změna tloušťky kolejového lože při změně druhu pražců se upraví pomocí výběhu v délce 5 m pod pražci s menší předepsanou tloušťkou. Tato změna se nesmí projektovat pod výhybkou, pod lepeným izolovaným stykem, kolejnicovým stykem a přejezdem. - 23 (43) -


Kolejové lože má omezenou schopnost tlumit vibrace a ve velké míře je přenáší do konstrukce železničního spodku. Proto se v některých případech vkládají pod kolejové lože antivibrační rohože. V těchto případech se zvýší tloušťka kolejového lože o ochrannou vrstvu 50 mm. Maximální výška kolejového lože je 900 mm, minimální šířka stezky na pláni tělesa železničního spodku je 400 mm.

6.2.3

Materiál kolejového lože

Materiál kolejového lože musí mít takové vlastnosti, aby po dobu předpokládané životnosti stavby byla při běžné údržbě zaručena mechanická pevnost a stabilita kolejového lože. Materiál kolejového lože musí splňovat zejména tyto požadavky: • pevnost, materiál se nesmí pod jedoucími vozidly a při podbíjení pražců drtit • odolnost proti účinkům mrazu, kolejové lože nesmí při střídavém promrzání a rozmrzání měnit svoje vlastnosti • vhodné chemické složení. Z hlediska původu kameniva se používá pro kolejové lože kamenivo: • přírodní (drcené, těžené) • recyklované (vytěžené z kolejového lože a upraveno v recyklačním zařízení) • umělé (vyráběné drcením a tříděním vysokopecní strusky). Požadavkům na kolejové lože nejlépe vyhovuje drcené kamenivo z vyvřelých hornin (čedič, andezit, žula, diorit apod.). Důležitou vlastností těchto materiálů je kromě pevnosti také odolnost proti opotřebení, vyhovující tvarové indexy zrn a ostrohrannost. Nevhodné jsou horniny s vysokým podílem snadno se rozpadajících minerálů (ruly a svory), horniny vyznačující se břidličnatostí, kulovitým rozpadem, vápenec a dolomit. Pro koleje ČD se používá kamenivo frakce 32/63. Požadavky na zrnitost materiálu podle studií ERRI (European Rail Research Institute) ve srovnání s požadavky ČD jsou na Obr. 17. Materiál kolejového lože se při jeho zřizování hutní válci zpravidla pouze staticky, takže se homogenizuje jeho objemová hmotnost. K urychlení konsolidace se používá dynamický stabilizátor, který vibruje kolejovým roštem a simuluje projetou zátěž. Cílem je dosáhnout zaklínění zrn materiálu kolejového lože.

- 24 (43) -


Zrnitost kameniva štěrkového lože 100 CEN E

80 70

50

Kritéria čištění kameniva štěrkového lože

D2 02

60

70

50

ER RI

Propad sítem v % hmotnosti

90

40 30 20

20 10

3* 3

0

16

22,4

31,5

40

45

50

63

Závazný limit

Rozměr (strana) čtvercového otvoru síta v mm * Kamenivo štěrkového lože po dopravě na stavbu <- 5 %

Doporučený limit Limit dle ČSN

Obr. 17 – Požadavky na průběh křivky zrnitosti pro kolejové lože

Kamenivo pro kolejové lože se podle vlastností a jakosti zařazuje do tří tříd BI, BII a C. Použití kameniva v kolejovém loži je v Tab. 3. Koleje hlavní a předjízdné koleje vybraných tratí ostatní koleje 1. až 4. řádu ostatní koleje 5. a 6. řádu

Nové přírodní BI

Druh kameniva Recyklované BI

Umělé nepovoleno

min. BII

min. BII

nepovoleno

min. C

min. C

min. C

Tab. 3 – Použití tříd kameniva

Vybrané tratě ČD odpovídají modernizovaným tratím koridorů. Recyklované kamenivo je možné použít v kolejích: • s rychlostí do 90 km.h-1 včetně v plném profilu kolejového lože • s rychlostí vyšší jak 90 km.h-1 až do 160 km.h-1 včetně ve spodní vrstvě kolejového lože, nejvýše 50 mm pod úroveň ložné plochy pražců. Pro zachování únosnosti a odporů kolejového lože je velmi důležitou vlastností propustnost materiálu. Ta je ve velké míře ovlivněna znečištěním kolejového lože. Zdroje znečištění jsou vnější (spad sypkých materiálů z jedoucích vozů – písek, uhelný prach) a vnitřní (rozpad zrn kameniva, pronikání jemných částic ze zemin pod kolejovým ložem). Snížená propustnost, způsobená znečištěním kolejového lože vede ke snížení smykové pevnosti a k namrzání kolejového lože. Materiál kolejového lože podle doporučení ERRI je nutné pročistit, pokud je podíl jemných částic vyšší než 30 % (na sítě 22,4 mm). - 25 (43) -


Kontrolní otázky K čemu slouží kolejové lože? Nakreslete si základní profil kolejového lože. Jaké vlastnosti musí mít kamenivo použité v kolejovém loži?

- 26 (43) -


6.3

Upevnění kolejnic na pražci

Kolejnice se upevňují na podpory (příčný pražec, podélný pražec, deskový pražec, rámová konstrukce, betonová deska, osamělá podpora) pomocí upevňovadel a drobného kolejiva, která zajišťují stálou polohu kolejnic a rozchod koleje. Upevnění má být dostatečně tuhé i pružné, při současné jednoduchosti a snadné udržovatelnosti. Kolejnice se upevňuje na podpory buď přímo nebo prostřednictvím podkladnice, která roznáší napětí od účinků železničních vozidel na větší plochu. Pružnost upevnění je zajišťována pomocí pryžových nebo plastových podložek mezi patou kolejnice a pražcem, resp. podkladnicí a mezi podkladnicí a pražcem. Pro upevnění kolejnice byla vyvinuta upevnění: • přímá, kde je kolejnice upevněna upevňovadly přímo k podpoře, nezávisle na tom, zda je vložena mezi pražec a patu kolejnice podkladnice • nepřímá, kde je kolejnice upevněna k podkladnici jedním druhem upevňovadel a podkladnice k podpoře dalším druhem upevňovadel. Přímé upevnění u dřevěných pražců se dnes nepoužívá. Po zdokonalení pružného upevnění se používá přímé upevnění kolejnice na betonové pražce nebo betonové desky. V hlavních kolejích na vybraných tratích se používá zpravidla pružné bezpodkladnicové upevnění na betonových pražcích s úklonem kolejnic 1:40. U podkladnicového upevnění je kolejnice uložena v úklonu 1:20. Tuhé podkladnicové upevnění se doporučuje použít jen v kolejích s nižším provozním zatížením. K upevnění kolejnice se užívá drobné kolejivo (podkladnice, můstkové desky, svěrky, spony, pryžové, penefolové a polyetylénové podložky, vodící vložky a izolátory) a upevňovadla (hřeby, vrtule a pražcové šrouby, spojkové a svěrkové šrouby, vložky M, pružné kroužky, zajišťovací kroužky, podložky, distanční kroužky). Tvary a rozměry běžných typů drobného kolejiva jsou uvedeny ve služební rukověti ČD, označené SR 103/3 (S) a podrobně ve vzorových listech a příslušných normách a technických podmínkách.

6.3.1

Vrtule

Vrtule při přímém upevnění slouží k upevnění kolejnice k pražci, nebo kolejnice a podkladnice k pražci. Při nepřímém upevnění se používají k upevnění podkladnice k pražci. U ČD se používají tyto typy vrtulí: T1–

tato vrtule se používala pro přímé upevnění kolejnic na dřevěné pražce s klínovými podkladnicemi. Vrtule je k dispozici s vydutými i vypuklými hlavami, délka dříku vrtule je 135 mm, je charakteristická průměrem hlavy 50 mm

T2–

tato vrtule se používá pro rozponové podkladnice T 2, T 4 a T 8 na betonových i dřevěných pražcích, je charakteristická vypuklou hlavou, délka dříku vrtule je 135 mm, průměr hlavy 42 mm

- 27 (43) -


T3–

používá se pro rozponové podkladnice T 5 a T 6 na betonových i dřevěných pražcích, je charakteristická vypuklou hlavou, délka dříku vrtule je 150 mm, průměr hlavy 42 mm

S1–

používá se pro žebrové podkladnice na betonových i dřevěných pražcích, je charakteristická vydutou i vypuklou hlavou, délka dříku vrtule je 140 mm, průměr hlavy 42 mm

S2–

používá se pro rozponové podkladnice T 5, TR 5, T 6 a TR 6 na betonových i dřevěných pražcích, je charakteristická vypuklou hlavou, délka dříku vrtule je 155 mm, průměr hlavy 42 mm

R1–

používá se pro žebrové podkladnice na betonových i dřevěných pražcích, pro bezpodkladnicové upevnění, je charakteristická vydutou hlavou, délka dříku vrtule je 145 mm, průměr hlavy 44 mm

R2–

používá se pro rozponové podkladnice T 5, TR 5, T 6 a TR 6, déle pro žebrové podkladnice na penefolových podložkách, na betonových i dřevěných pražcích, je charakteristická vypuklou hlavou, délka dříku vrtule je 160 mm, průměr hlavy 44 mm

4.6 18,5

24

20,5 R=140 1,7

5 závitů = 62,5

R1 - 145 (R2 - 160)

24,5

22,5

24

35

25 (40)

4

31,5

ZN VÝROBCE A ROK VÝROBY

6

44 16

Obr. 18 – Vrtule R 1 a R 2

Pražcový šroub – používá se jen v kombinaci s hmoždinkou PLASTIRAIL, je charakteristický běžným metrickým závitem, délka dříku 137,5 mm, průměr hlavy 44 mm

- 28 (43) -

R6max 4

31


7

62

24,5

K

2. 130.

60-

22,5

55

30°

137,5

62

R32

95

R2

90°

18,5 20,5

15

44

Tr 22x4

Obr. 19 – Pražcový šroub

Vrtule se dotahují zatáčečkami s nastavitelným utahovacím momentem, momentovým klíčem nebo běžným klíčem. Při dotažení se vždy sleduje velikost utahovacího momentu, proto při montáži běžným ručním klíčem je nutné provést závěrečné utažení momentovým klíčem. Pro většinu typů upevnění je utahovací moment 180 – 220 N.m, při použití distančních kroužků je vyšší.

6.3.2

Hmoždinky

Hmoždinky jsou určeny pro montáž vrtulí nebo pražcových šroubů do betonových pražců. V současné době se vyrábějí hmoždinky z těchto materiálů: • polyetylen PE, plastická značka na pražci „3“ nebo „B“ podle výrobce • polyamid PA, plastická značka na pražci „S“ • polyamid plněný skelnými vlákny PA 30SV, plastická značka na pražci „1“, „P“ nebo pro upevnění Vossloh „V“ • polyamid a obal z pozinkované oceli PLASTIRAILR, označení VAPE 5, značka na pražci „5“, VAPE 6 značka na pražci „2“. Hmoždinka svým tvarem vždy odpovídá tvaru použité vrtule. Vrtule jdou do hmoždinek volně zatočit a nerozepínají betonové pražce. Svislé síly od vrtulí se do betonu přenášejí pomocí vnějšího závitu hmoždinky.

- 29 (43) -


Obr. 20 – Model vrtule a hmoždinky v betonovém pražci, průběh intenzity napětí v hmoždince

K regeneraci betonových i dřevěných pražců se používají speciální regenerační hmoždinky. Původní hmoždinka je odstraněna a je nahrazena novou regenerační vložkou. Tímto způsobem je možné u jinak nepoškozených pražců výrazně prodloužit životnost.

6.3.3

Podkladnice

Podkladnice se vkládají pod patu kolejnice a podle konstrukčního uspořádání se dělí na klínové, rozponové a žebrové. U ČD se klínová podkladnice používala ve vedlejších staničních kolejích, na čistících jámách a v tunelech. Klínové podkladnice byly určeny pro přímé upevnění na dřevěných pražcích. Vrtule T 1 se u tohoto typu upevnění svou hlavou opírá o patu kolejnice. K upevnění kolejnice se použijí dvě nebo tři vrtule podle typu podkladnice. Klínové podkladnice nesly označení T 1, T 2 a T 3. Horní plocha rozponových podkladnic je v úklonu 1:20. Rozponová podkladnice nevymezuje příčnou polohu kolejnice. Poloha kolejnice na pražci je určena rozponovými svěrkami. Tento typ umožňuje regulaci rozchodu koleje použitím různých svěrek a jejich obracením. Tato výhoda je vykoupena nebezpečím záměny množství typů svěrek a nebezpečím chybné montáže. Při povolení svěrkové matice je zcela ztracena držebnost upevnění. Rozponové podkladnice T 1, T 2 se používaly u ČD na dřevěných pražcích z tvrdé, resp. z měkké dřeviny. Svěrkové šrouby u těchto podkladnic bylo nutno osadit před montáží podkladnice na pražec. Rozponové podkladnice T 3 a T 4 se používaly na mostních konstrukcích na mostnicích.

- 30 (43) -


19,5

1:20

40

75

35

35

75

40

310

310

Obr. 21 – Podkladnice klínová T 3

Rozponová podkladnice T 5 se užívá pro upevnění kolejnic A a T. Po zavedení kolejnic S 49 a R 65 bylo upraveno upevnění i pro tyto kolejnice. Podkladnice TR 5 je o 5 mm širší než podkladnice T 5. Rozponové podkladnice T 6 a TR 6 se používají na mostních konstrukcích na mostnicích. Tyto typy podkladnic se k pražci upevňují pomocí čtveřice vrtulí. Rozponové podkladnice T 7 a T 8 se použijí na starších typech betonových pražců (SB 2, SB 3, SB 4 apod.). Podkladnice T 7 je určena pro přímé upevnění, svěrkový šroub je uchycen přímo k pražci. Charakteristické pro oba typy podkladnic je upevnění pouze pomocí dvou vrtulí nebo svěrkových šroubů. 30

35

1:20 55,5

52,5

212

25,5

320

55,5

(160)

155 52,5

212

25,5

(28)

52

(46)

50

52

(28)

27

Hodnoty v závorce platí pro podkladnici TR 5

Obr. 22 – Rozponová podkladniceT 5 (TR 5)

Při upevnění kolejnice do žebrové podkladnice je příčná poloha kolejnice v kolejovém roštu vymezena dvěma žebry na podkladnici, kolejnice je k podkladnici upevněna tuhými nebo pružnými svěrkami. Kolejnice S 49 se upevňuje do žebrové podkladnice S 4 s úklonem úložné plochy 1:20. Při použití pražce s úklonem 1:20 přímo na úložné ploše pražce a ve výhybkách se používají podkladnice S 4pl (ploché), které nemají úložnou plochu v úklonu. Pro kolejnice R 65 a UIC 60 se užívají podkladnice R 4 s úklonem 1:20. Plochá žebrová podkladnice pro tyto kolejnice má označení U 60. Rozchod koleje je možné omezeně měnit u plochých podkladnic otáčením pod- 31 (43) -


kladnice kolem svislé osy. Žebrové podkladnice těchto typů se upevňují k pražci pomocí čtveřice vrtulí. Pro upevnění kolejnic na mostnicích se používají žebrové podkladnice S 4M a R 4M. Tyto podkladnice jsou o 50 mm širší, zatížení se roznáší na větší plochu. 27

27

15 150

15

312

372

Obr. 23 – Plochá žebrová podkladnice S 4pl

Můstkové desky jsou určeny pro konstrukci podporovaných kolejnicových styků na dvojčitých pražců. Svými rozměry přesahují rozměry běžných podkladnic a upevňují se dvojnásobným počtem vrtulí.

6.3.4

Svěrky

Pro upevnění kolejnic se používají svěrky. Svěrky pro upevnění v rozponových podkladnicích jsou tuhé. Svěrky mají označení T 5 a T 6 pro kolejnice tvaru T a S 49, pro kolejnice R 65 se používají svěrky T 5 a R. 4

b)

74

4

86 30

c)

51 26

45

a)

90

40

65

25

55

25

55

78

40

90

102

d)

66

70

Obr. 24 – Svěrky a) T 5, b) T 6, c) ŽS 4, d) R 1

- 32 (43) -

70


Tuhá svěrka pro upevnění kolejnic v žebrových podkladnicích má označení ŽS 4. Svěrky mají charakteristický průřez zvonkového tvaru. V nedávné minulosti svěrka ŽS 4 nahradila svěrku ŽS 3, která byla o 3 mm nižší. Výhodou této svěrky byla nižší spotřeba materiálu, vzhledem k masivnímu použití značná. Bohužel při opotřebení svěrky a putování kolejnice docházelo k dosedání svěrky na žebro žebrové podkladnice a k výraznému poklesu přítlačné síly. Pro takto upevněné kolejnice není zaručen dostatečný podélný odpor proti posunutí kolejnice v uzlu upevnění. V současné době se nesmí svěrky ŽS 3 do koleje ČD vkládat. Předchozím typem byla svěrka ŽS 1. Svěrka ŽS 2 se použije pro kolejnicový styk s dilatační volností pro kolejnici R 65. Základní výhodou pružných svěrek je poměrně stálá přítlačná síla na dlouhé dráze zdvihu svěrky. Je dostatečně zaručena držebnost uzlu upevnění a podélný odpor proti posunutí kolejnice, a to i při vibracích kolejnice v uzlu upevnění. U ČD se používají pružné svěrky dvou výrobců: Vossloh a Pandrol. Oba výrobci používají typy upevnění na zásadně jiném principu. Upevnění typu Vossloh používá k montáži svěrek u bezpodkladnicového upevnění vrtulí, u podkladnicového upevnění svěrkových šroubů. Výhodou je snadná regenerace betonových pražců. Upevnění Pandrol u bezpodkladnicového upevnění používá pražcové kotvy, u podkladnicového upevnění adaptéry. Výhodou tohoto upevnění je předem určená svěrná síla a jednoduchost upevnění. Pružná svěrka systému VOSSLOH má pro podkladnicové upevnění označení Skl 12, pro bezpodkladnicové upevnění Skl 14. Kolejnice je směrově vedena boční úhlovou vložkou. U bezpodkladnicového upevnění je možná změna rozchodu výměnou plastových vložek v rozsahu ± 10 mm v kroku po 2,5 mm. Svěrky se montují tak, aby nos svěrky dosedl na plastovou vložku.

Obr. 25 – Pružná svěrka Skl 12 (vlevo), Skl 14 (vpravo)

Nominální svěrná síla upevnění typu Vossloh je 10 kN při zdvihu svěrky 13 mm. Předpokládají se kmity paty kolejnice s amplitudou až 2 mm. Volná ramena přitlačují patu kolejnice. Vzhledem ke tvaru svěrky je definována druhotná tuhost upevnění. Při nadměrném namáhání svěrky (např. při vyklápění kolejnice nebo při zdvihání kolejového roštu při podbíjení pražců) se pata kolejnice opře o „nos“ svěrky. Pracovní diagramy svěrek jsou na Obr. 26.

- 33 (43) -

Přítlačná síla na patě kolejnice [kN]

ŽELEZNIČNÍ STAVBY II · Modul 4 tuhá svěrka s pružným kroužkem Vossloh Pandrol Skl 14 Skl 12

25 20 15

e 1800

FastClip

10 5 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17

Posun pracovní části svěrky [mm]

Obr. 26 – Pracovní diagram svěrek a spon 0,10 Posun [mm]

0,00 -0,10 -0,20 -0,30 -0,40 -0,50 0

1

2

3

4

5

6

Čas [s ]

Obr. 27 – Měření posunu paty kolejnice vůči pražci v uzlu upevnění W 14, průjezd soupravy vlaku IC/EC rychlostí V = 160 km.-1

Bezpodkladnicové upevnění typu Pandrol má označení FastClip. Je charakteristické použitím pružných spon, které se do pracovní polohy nasunou ve směru kolmo na osu kolejnice, při mezeře mezi pražcem a patou kolejnice větší jak 6 mm je nutné přizvednutí pražce. Na pracovní nos svěrky se navléká plastový izolátor. Spona je k pražci uchycena v pražcové kotvě. Pražcová kotva je opatřena bočními plastovými vložkami, které vymezují polohu kolejnice v uzlu upevnění. Jejich záměnou lze omezeně měnit rozchod koleje v rozpětí ± 4 mm v kroku po 2 mm. Kolejnice je uložena na pryžové podložce tl. 11,5 mm vyvinuté tvarově jako sada individuálně stlačitelných válečků. Pražcové kotvy FastClip se také vyrábějí ve variantě zaručující druhotnou tuhost upevnění, viz. Obr. 26. Pražcové kotvy se do pražců zabudovávají přímo při výrobě pražců. Jejich regenerace není možná.

Obr. 28 – Spony PANDROL e 1881 a FastClip FC 1501 s plastovým izolátorem, kotva PANDROL s boční plastovou vložkou - 34 (43) -


Pro podkladnicové upevnění se u ČD používá upevnění Pandrol „e“ s adaptérem. Adaptér se vkládá do výřezu žebra v žebrové podkladnici. Spona „e“ se do pracovní polohy nasouvá ve směru podélné osy kolejnice. Nevýhodou typu upevnění Pandrol „e“ je nemožnost předmontáže svěrek na pražce. Výhodou je snadná montáž a nízké nároky na údržbu.

6.3.5

Ostatní součásti

Pod patu kolejnice se vkládají pryžové podložky, které snižují působící dynamické účinky. Tloušťka pryžové podložky se řídí typem upevnění a je 5, 6 a 7 mm, pro upevnění Pandrol FastClip se používá speciální pryžová podložka tloušťky 11,5 mm. Pryžové podložky jsou buď rýhované (z jedné nebo obou stran), nebo mají oválné výstupky tak, aby byla umožněna svislá deformace podložky. a)

b)

c) 6

150 194

143

150

183

174

12

126

19

114

19

7

152

113 156

11,5

11,5

11,5

12

6

Obr. 29 – Pryžové podložky pod patu kolejnice a) běžná, b) pro upevnění typu Vossloh c) pro upevnění Pandrol FastClip

Pod podkladnice se vkládá polyetylenová podložka, snižující otlačení pražců na úložných plochách. K vytvoření změny rozchodu jsou určeny klínové podložky z polyamidu, které změnu rozchodu zajišťují změnou úklonu kolejnice.

Obr. 30 – Pryžové podložky pod patu kolejnice zleva běžná, pro upevnění typu Vossloh, pro upevnění Pandrol FastClip

Pro snížení tuhosti se pod patu kolejnice používají penefolové (pěněná pryž) podložky. Používají se dvě podložky o celkové tloušťce 10 mm. Aby byla zajištěna jejich funkce, jsou do otvorů pro vrtule vkládány speciální distanční

- 35 (43) -


kroužky. Z těchto důvodů jsou podkladnice upraveny a otvory pro podkladnice mají větší průměr (44 mm). Pružné kroužky – jednoduché, dvojité a trojité se používají pro zajištění přítlačné síly utahovaných prvků jako jsou vrtule a matice svěrkových šroubů. Vložky M se používají pro zajištění polohy svěrkových šroubů v rozponových podkladnicích T 5, TR 5, T 6 a TR 6. a)

b)

25

18

42

4

6

22

6

17

45

Obr. 31 – a) dvojitý pružný kroužek, b) vložka M

Svěrkové šrouby slouží k upevnění svěrek v uzlu upevnění. Typ svěrkového šroubu je dán typem upevnění a použitou svěrkou. U ČD se používá velké množství svěrkových šroubů, většina z nich má závit M 24, menší množství M 22. a)

b) 35 19

75

54

M24

10,5

18

40

19

L

RS1 L=80 mm RS2 L=87 mm

M24

25

RS3 L=97 mm

Obr. 32 – Svěrkové šrouby a) T 5, b) RS 1, RS 2, RS 4

6.3.6

Přehled sestav železničního svršku

Na jednom pražci musí být použitý stejný typ upevnění kolejnic na obou kolejnicových pásech. Při novostavbách, rekonstrukcích a modernizacích koleje se používají sestavy upevnění kolejnic na pražci podle Tab. 4.

- 36 (43) -


Kolejnice

Pražce

Podkladnice

Svěrky

Typ

1.

UIC 60 S 49

dřevěné

žebrové R 4 žebrové S 4

tuhé ŽS 4

K

2.

UIC 60 S 49

betonové SB 8P

žebrové U 60 žebrové S 4pl

tuhé ŽS 4

K

3.

UIC 60 S 49

dřevěné


pružné Skl 12

KS

4.

UIC 60 S 49

betonové SB 8P

žebrové U 60 žebrové S 4pl

pružné Skl 12

KS

5.

UIC 60 S 49

betonové SB 8P

žebrové U 60d tuhé ŽS 4 a distanční kroužky, žebrové S 4pld penefolové podložky

Kd

6.

UIC 60 S 49

betonové SB 8P

žebrové U 60d pružné Skl 12 a distanční kroužky, žebrové S 4 penefolové podl.

KSd

7.

UIC 60 S 49

betonové B 91S/1, B 91P betonové B 91S/2

8.

UIC 60 S 49

dřevěné

9.

UIC 60 S 49

10 UIC 60 S 49

pružné Skl 14, FASTCLIP pružné Skl 14

W14 FC I


pružné PANDROL „e“ s adaptérem

Ke

betonové SB 8P

žebrové U žebrové S 4pl

pružné PANDROL „e“ s adaptérem

Ke

betonové SB 8P

žebrové U 60d pružné PANDROL „e“ žebrové S 4pld s adaptérem, distanční kroužky, penefolové podl.

Ked

Tab. 4 – Nově zřizované typy upevnění

V části sedmé předpisu S3 Železniční svršek jsou doporučené sestavy železničního svršku pro jednotlivé druhy kolejí. Zařazení jednotlivých sestav železničního svršku k příslušnému druhu koleje je stanoveno s ohledem na provozní zatížení, rychlost a využití dané koleje. Výběr schvaluje příslušný správní orgán Českých drah. Starší typy upevnění, které je povoleno nechat v koleji do vyčerpání životnosti jsou uvedeny v Tab. 5. Do vyčerpání životnosti jsou ponechány v koleji i některé další starší typy upevnění. Kolejnice 1. R 65

Pražec

Podkladnice

betonové SB 6 nebo dřevěné

žebrové R 4 pro R 65

S 49 2. R 65

žebrové S 4 pro S 49 betonové PB 2, PB 3, SB 8, SB 8P

S 49

žebrové R 4pl (ploché) pro R 65 S 4pl pro S 49

3. R 65, S 49, T betonové SB 5 nebo dřevěné

rozponové TR 5

4. S 49, T

betonové SB 3, SB 4, VÚS-62, Dosta T rozponové T 8 8

5. S 49, T

betonové SB 3, SB 4, VÚS-62, Dosta žebrové ŽT T8

Tab. 5 – Stávající starší typy upevnění - 37 (43) -


Příklady nejběžněji používaných typů upevnění kolejnice na pražci jsou na následujících obrázcích. a)

b)

Obr. 33 – a) Upevnění kolejnice S 49 nebo T na dřevěném pražci nebo betonovém SB 5 pomocí rozponové podkladnice b) Upevnění kolejnice UIC 60 nebo S 49 na betonovém pražci se skloněnou úložnou plochou pomocí žebrové podkladnice

Obr. 34 a) Upevnění kolejnice S 49 na dřevěném pražci pomocí žebrové podkladnice – upevnění typu „K“

- 38 (43) -


a)

b)

Obr. 35 – a) Upevnění kolejnice UIC 60 (S 49) na pražci SB 8P, upevnění KSd b) Přímé bezpodkladnicové upevnění W 14

a)

b)

Obr. 36 – a) Upevnění kolejnice UIC 60 na pražci B 91P, upevnění FC I b) Upevnění kolejnice v žebrových podkladnicích pomocí pružné spony Pandrol a adaptéru – Ke

a)

b)

Obr. 37 – a) Upevnění kolejnice UIC 60, upevnění W 14 b) Upevnění kolejnice UIC 60 na pražci B 91P, upevnění FC I

- 39 (43) -


Doporučené sestavy železničního svršku pro jednotlivé druhy kolejí jsou v Tab. 6. Při lokálních opravách se používají i jiné sestavy, které jsou shodné se sestavami navazujících úseků. V rámci vyzískaného a regenerovaného materiálu je možné použít také kolejnici R 65 v sestavách shodných s kolejnicemi UIC 60. U bezpodkladnicového upevnění jsou odlišně namáhány pružné spony vzhledem k rozdílnému tvaru paty kolejnice a užití kolejnice R 65 podléhá schválení příslušného správce koleje (ČD).

Druh koleje

Kolejnice

hlavní koleje na vybraných tratích

UIC 60

hlavní koleje na určených celostátních tratích (mimo vybrané tratě) hlavní koleje na ostatních celostátních tratích (mimo vybrané a určené tratě )

hlavní koleje na regionálních tratích

předjízdné koleje na vybraných tratích a na určených celostátních tratích s provozním zatížením v hlavních kolejích

větším než 29 mil. hrt/rok

menším než 29 mil. hrt/rok na spádovištích v zarážkových oblastech ostatní staniční koleje

rozpouštěcí koleje

Pražce druh dl. [m]

beton

2,6

Úklon. úlož. plochy

Upevnění

1:40

Rozd. pražců

W 14 u nebo FC I UIC 60 beton 2,6 1:40 W 14 u nebo FC I UIC 60 beton 2,6 1:40 KS nebo u 2,4 1:20 Ke S 49 beton 2,4 1:20 KS, Ke u nebo K S 49 beton 2,6 1:40 W 14 u c, u užitý a regenerovaný materiál soustavy UIC 60, R 65 nebo S 49 s upevněním KS, Ke, K, W 14 nebo FC I S 49 beton 2,4 1:20 K c, u užitý a regenerovaný materiál soustavy S 49 c, u s upevněním K UIC 60 beton 2,6 1:40 KS, Ke u 2,4 1:20 nebo K d,u užitý a regenerovaný materiál soustavy UIC 60 nebo R 65 s upevněním K, KS nebo Ke S 49 beton 2,6 1:20 K c, u 2,4 užitý a regenerovaný materiál soustavy S 49, c, d, u UIC 60, R 65 s upevněním K S 49 beton 2,4 1:20 KS, Ke u nebo K S 49 dřevo 2,6 -KS, Ke u tvrdé nebo K S 49 beton 2,4 1:20 K b, c, d užitý a regenerovaný materiál soustavy S 49 b, c s upevněním K

Tab. 6 – Použití materiálu železničního svršku v kolejích ČD

- 40 (43) -


Kontrolní otázky K čemu slouží podkladnice? Jakým způsobem je určena poloha kolejnice na rozponové podkladnici? Jaké jsou výhody pružných svěrek (spon) proti tuhým svěrkám? Je možné použít pod kolejnici kteroukoliv z vyráběných podložek nebo je určeno, kdy se má která použít? Jaký je rozdíl mezi upevněním Vossloh Skl 14 a pandrol FC II? Lze použít svěrku Skl 14 na podkladnici? V případě, že ano, na kterou? Jak se reguluje rozchod u upevnění Pandrol FC II? V čem se liší svěrky ŽS 3 a ŽS 4? Je možné použít kteroukoliv vrtuli do každé hmoždinky, nebo jsou stanovené kombinace, které lze použít? Je možné použít do běžné hmoždinky pražcový šroub?

- 41 (43) -

Závěr

Závěr Shrnutí V tomto modulu jste se s výjimkou kolejnic seznámili s dalšími součástmi železničního svršku – podporami kolejnic, upevňovadly, drobným kolejivem a kolejovým ložem. Vzhledem k rychlému technickému rozvoji v této oblasti Vám v případě hlubšího zájmu doporučujeme studium aktuálních technických pramenů – webových stránek výrobců jednotlivých dílů a odborných časopisů.

Studijní prameny Seznam použité literatury [1]

kolektiv: Technická příručka stavbyvedoucího pro práce na železničním svršku ČD v kolejích normálního rozchodu. ÚVAR – Servis, a.s., Brno, 2003, 2. vydání.

[2]

LICHTBERGER, B., Handbuch Gleis. Unterbau, Oberbau, Instandhaltung, Wirtschaftlichkeit. Tetzlaff Verlag Hamburg 2003, 562 str. ISBN 3-87814-803-8

[3]

TYC P., KUBÁT B., DOSTÁL K., HAVÍŘ B.: Železniční stavby. Projektování železničních tratí. Železniční spodek a svršek, Dh-Press, Bratislava 1993, 253 str. ISBN 80-855545-05-5

Seznam doplňkové studijní literatury [4]

Plášek, O. Železniční stavby. Návody do cvičení. 2. doplněné vyd., Brno: CERM, s.r.o. Brno, 2003. 110 str. ISBN 80–7204–267–X

[5]

Plášek, O., Zvěřina, P., Svoboda, R., Mockovčiak, M.: Železniční stavby. Železniční spodek a svršek. 1. vyd., Brno: CERM, 2004. 291 str. ISBN 80-214-2621-7

Odkazy na další studijní zdroje a prameny [6]

www.fce.vutbr.cz/zel/svoboda.r

- 43 (43) -

ŽELEZNIČNÍ STAVBY II

Recommend Documents