PŘÍČNÝ ŘEZ JEDNOKOLEJNOU ŽELEZNIČNÍ TRATÍ POMŮCKA PRO CVIČENÍ Z PŘEDMĚTU „STAVBY KOLEJOVÉ DOPRAVY“ (SKG)
Příčný řez železniční tratí zachycuje základní prostorové uspořádání železničního svršku a spodku. Železniční svršek v trati je tvořen především kolejnicemi, pražci a kolejovým ložem. Železniční spodek je tvořen tělesem železničního spodku (zemním tělesem, konstrukčními vrstvami, odvodněním), stavbami železničního spodku (mosty, propustky, opěrnými, zárubními a obkladními zdmi atd.), zařízeními železničního spodku a veřejně přístupnými dopravními plochami. Příčný řez je veden kolmo k ose koleje. V charakteristickém příčném řezu je vždy uvedeno staničení, niveleta temene (nepřevýšeného) kolejnicového pásu, niveleta pláně tělesa železničního spodku, převýšení koleje, šířka pláně tělesa železničního spodku, dále skladba konstrukce pražcového podloží a popis rozměrů a materiálů, které jsou v řezu zachyceny. Veškeré rozměry, které jsou dále uvedeny, se týkají jednokolejných drah normálního rozchodu (1435 mm). Příčný řez dvou- a vícekolejné tratí nebo stanicí se konstruuje obdobně, přičemž musí být dodržena potřebná vzdálenost os kolejí (v trati alespoň 4,00 m, ve stanici alespoň 4,75 m).
Obr. 1 1.
Základní pojmy Průjezdný průřez a volný schůdný a manipulační prostor
Aby byla zajištěna dostatečná vůle mezi železničním vozidlem a předměty nebo stavbami umístěnými podél koleje, je stanoven průjezdný průřez. V České republice se na celostátních drahách používá průjezdný průřez UIC-GC (obr. 2), na regionálních drahách ve vlastnictví státu UIC-GČD. V obloucích o poloměru menším než 250 m je nutno průjezdný průřez oboustranně rozšířit podle tab. 1. Jestliže má kolej převýšení, je průjezdný průřez nakloněn. Mezi stavbami, pevnými zařízeními nebo jinými překážkami a kolejí musí být zachován volný schůdný a manipulační prostor pro bezpečný pohyb osob a manipulaci s materiálem. Volný schůdný a manipulační prostor musí být dodržen zdola od stezky (povrchu kolejového lože, nástupiště, rampy apod.) do výšky 3,05 m nad temenem přilehlé kolejnice. Šířka je standardně 3,0 m od osy koleje. Na širé trati (a ve vymezených případech i ve stanicích) je přípustná šířka 2,50 m od osy koleje. Do volného schůdného a manipulačního prostoru mohou zasahovat stavby a zařízení, u nichž je to z důvodu jejich Obr. 2 Průjezdný průřez UIC-GC v trati funkce nezbytné (například návěstidla, podpěry trakčního vedení, přestavníky výhybek); vždy je ale třeba se přednostně snažit umísťovat i tato zařízení mimo volný schůdný a manipulační prostor.
1
U koleje s převýšením se volný schůdný a manipulační prostor rozšiřuje na tu stranu, k níž je kolej přikloněna, o hodnotu 2,04 . p (v mm, kde p je převýšení v mm). Dále se oboustranně rozšiřuje v obloucích poloměru menšího než 250 m podle tab. 1. Hranice volného schůdného a manipulačního prostoru zůstávají i u koleje s převýšením vždy svislé. Tab. 1
Rozšíření průjezdného průřezu a volného schůdného a manipulačního prostoru
Poloměr oblouku [m]
Rozšíření na vnitřní straně oblouku [mm]
Rozšíření na vnější straně oblouku [mm]
50000 − 185 R
60000 − 225 R
150 ≤ R < 250
Mezilehlé hodnoty se určí lineární interpolací se zaokrouhlením na celých 5 mm nahoru. 2.
Rozměry částí železničního svršku
Kolejnice je ocelový nosník tvaru I, tvořený hlavou, stojinou a patou. Vyrábějí se kolejnice různých rozměrů, umožňující různé zatížení a rychlosti. V kolejích železničních drah České republiky se nově vkládají kolejnice UIC 60 (hmotnost 60 kg/m, výška 172 mm, šířka hlavy 74 mm, šířka paty 150 mm) a S 49 (hmotnost 49 kg/m, výška 149 mm, šířka hlavy 70 mm, šířka paty 125 mm). Kolejnice jsou od sebe vzdáleny tak, aby byl mezi hlavami kolejnic dodržen rozchod koleje 1435 mm, případně zvětšený o rozšíření rozchodu. Kolejnice se pokud možno svařují do tzv. bezstykové koleje. Pražce podepírají kolejnice, zajišťují jejich vzájemnou polohu a roznášejí zatížení do kolejového lože. Při rekonstrukci nebo novostavbě koleje se používají pražce betonové předpjaté, pouze ve zdůvodněných případech i dřevěné nebo ocelové. Betonový pražec má délku 2,4 až 2,6 m a proměnnou výšku v rozsahu cca 140 až 240 mm. Kolejnice jsou k pražcům připevněny pomocí svěrek, spon, šroubů a vrtulí přímo (upevnění bezpodkladnicové, např. na pražcích B91S nebo B70) nebo přes podkladnici (upevnění podkladnicové, např. na pražcích SB8P nebo na dřevěných pražcích). Kolejové lože přenáší svislé zatížení z koleje na pláň tělesa železničního spodku a zajišťuje příčnou stabilitu koleje. Tvoří jej štěrk frakce 31,5/63. Pražce jsou v něm zapuštěny. Vzdálenost hrany koruny kolejového lože od osy koleje je 1,70 m, v obloucích s poloměrem menším než 600 m při bezstykové koleji pak na vnější straně oblouku se zvětší na 1,75 m. Tloušťka kolejového lože pod betonovým pražcem v místě nepřevýšené kolejnice je předepsána hodnotou 350 mm, pod dřevěným pražcem 300 mm; u méně významných staničních kolejí jsou tyto hodnoty sníženy o 50 mm a u vleček o 100 mm. Boky kolejového lože se zřizují ve sklonu 1:1,25. Ve stanicích, na mostech, v úzkých skalních zářezech a podobných případech se zřizuje tzv. zapuštěné kolejové lože, u kterého je hrana koruny kolejového lože vzdálena od osy koleje 3,00 (popř. alespoň 2,50) m. Z uvedených rozměrů vyplývá, že niveleta temene (nepřevýšeného) kolejnicového pásu je v trati s betonovými pražci zhruba 750 mm nad plání tělesa železničního spodku. 3.
Pláň tělesa železničního spodku
Pláň tělesa železničního spodku je rozhraním mezi železničním svrškem a železničním spodkem. Její šířka musí být dostatečná k tomu, aby se na ni vešlo nejen kolejové lože, ale z každé strany i stezka pro pohyb drážních zaměstnanců šířky alespoň 400 mm. Pláň se zřizuje vodorovná nebo skloněná. Vodorovná pláň tělesa železničního spodku se jednodušeji zřizuje. U novostaveb a rekonstrukcí drah je její šířka u jednokolejné trati 6,0 m (obr. 3a), v obloucích s převýšením se rozšiřuje na vnější stranu při převýšení 30 – 79 mm zpravidla o 0,1 m, při převýšení 80 – 150 mm zpravidla o 0,2 m (obr. 2b), přitom vždy musí být dodržena výše uvedená šířka stezky. Skloněná pláň tělesa železničního spodku je obtížnější na zřízení, ale usnadňuje odtok vody z pláně a tím přispívá k prodloužení životnosti trati. U novostaveb a rozsáhlých rekonstrukcí drah je její šířka u jednokolejné trati 6,2 m, v obloucích se nerozšiřuje. Sklon pláně je 5 %, pouze na skalním podkladu i méně. Sklon může být oboustranný s rozvodím v ose koleje (obr. 2d) nebo častěji jednostranný (v obloucích s převýšením je sklon pláně souhlasný s převýšením, obr. 2e).
2
Obr. 3
4.
Pláň tělesa železničního spodku (a, b, c, h pravá kolej) vodorovná, (d, e, f, g, h levá kolej) skloněná Těleso železničního spodku
Těleso železničního spodku zajišťuje únosný a stabilní podklad pro železniční svršek. Je tvořeno zemním tělesem, konstrukčními vrstvami a odvodněním. Tvar zemního tělesa závisí na vzájemné poloze trati a povrchu terénu. Je-li kolej umístněna nad terénem, je zemní těleso tvořeno náspem (obr. 4, 5). Jestliže je kolej umístěna pod povrchem terénu, je zemní těleso tvořeno zářezem (obr. 6). Při umístění koleje na svahu může být zemní těleso dále tvořeno odřezem nebo kombinací odřezu s náspem (obr. 7). Koruna zemního tělesa pod konstrukční vrstvou (zemní pláň) má vždy sklon 5 %.
Obr. 4
Zemní těleso v náspu (a) ze zemin nesoudržných na nesoudržném podloží, (b) s jádrem ze zemin soudržných na nesoudržném podloží, (c) ze zemin nesoudržných na soudržném podloží, (d) ze zemin soudržných na soudržném podloží
Obr. 5
Zemní těleso na svahu o sklonu strmějším než 1:6 3
Obr. 6
Zářez v zeminách
Obr. 7
Odřez (a) bez náspu, (b) s náspem (přisypávkou)
Sklony svahů musí být navrženy tak, aby byla zajištěna stabilita tělesa dráhy i přilehlého území. Svahy vyšší než 6 m se navrhují na podkladě statického posouzení, nižší svahy bývají navrženy v jednotném sklonu o velikosti: v nesoudržných zeminách 1:1,25 – 1:1,75. Nesoudržné zeminy jsou štěrky, písky a podobné hrubozrnné materiály; v soudržných materiálech 1:1,75 – 1,2:5. Soudržné zeminy jsou hlíny a jíly; ve skalních zářezech podle stability skalního masivu, uložení vrstev a náchylnosti k zvětrání 1:1,25 – 5:1, přičemž musí být zajištěna ochrana dráhy proti padání úlomků skály, zpravidla technickými prostředky (kotvy, sítě). Svahy se opatřují vegetační (popř. kombinovanou) ochranou, podle potřeby ohumusováním a osetím, hydroosevem, pokrytím zatravňovacími rohožemi a podobně. Násypové těleso se buduje na upraveném terénu, z něhož je odstraněna organická vrstva, zbytky dřevin, rozbředlá, zmrzlá a jinak znehodnocená nebo nevhodná zemina. Pokud je povrch terénu tvořen zeminami málo únosnými nebo nepropustnými (zejména soudržné zeminy), založí se násep plošně na konsolidační vrstvě (obr. 4c, d), zpravidla z drceného kameniva frakce 0/125 o mocnosti 0,3 – 2,0 m, oddělené od zeminy separační geotextilií a vyztužené geomříží. Pokud je násypové těleso uloženo na svahu o sklonu strmějším než 1:6, upravuje se povrch terénu pomocí svahových stupňů šířky alespoň 1,00 m a výšky nejvýše 0,75 m (obr. 5). Svažuje-li se terén k patě náspu, musí být odvodnění paty náspu zajištěno příkopem hloubky alespoň 0,5 m (nebo zpevněným), odděleným od náspu lavičkou šířky 1,0 m. Násypové těleso bývá budováno přednostně ze zemin propustných, snadno zhutnitelných, nenamrzavých. Pokud je třeba uložit do náspů i zeminy namrzavé (hlíny, jíly), může z nich být utvořeno jen jádro náspu, v patě náspu pak musí být konsolidační vrstva z drceného kameniva a svahy musí být proti promrzání chráněny ochrannou vrstvou tloušťky 0,60 m z nenamrzavého materiálu. Zemní těleso v zářezu vznikne odtěžením zeminy nebo horniny do předepsaného profilu. Nejvyšší nároky na únosnost, propustnost a namrzavost jsou kladeny na pláň tělesa železničního spodku. Těmto požadavkům zpravidla nevyhoví přímo zemina zemního tělesa a je třeba zřídit jednu nebo více konstrukčních vrstev. Obvyklé konstrukční vrstvy jsou: podkladní vrstva. Je tvořena zpravidla štěrkodrtí frakce 0/32, musí být nenamrzavá, propustná nebo polopropustná, její minimální tloušťka je 150 mm; plošné geosyntetikum. Geosyntetický materiál má funkci výztužnou (výztužné geotextilie, geomřížky), separační (separační geotextilie) nebo jinou (fólie, filtrační geotextilie, geokompozit 4
apod.). Pokládá se pod podkladní vrstvu na zemní pláň, nepokládá se při použití zlepšené nebo stabilizované zeminy; vrstva zlepšené nebo stabilizované zeminy. Obvyklá je stabilizace zeminy nebo jiného materiálu vápnem nebo cementem, cílem je usnadnit zpracovatelnost zeminy a zlepšit její vlastnosti (únosnost, propustnost). Tloušťka vrstvy je v rozmezí 250 - 420 mm. Zřizuje se pod podkladní vrstvou na šířku alespoň 2,00 m od osy koleje; asfaltový beton nebo minerální směs. Používají se na skalním podkladě pro jeho ochranu před zvětráváním. Konstrukční vrstvy se dimenzují podle požadavků na únosnost pláně tělesa železničního spodku a na ochranu proti promrzání; návrh závisí jak na významu trati a traťové rychlosti, tak i na vlastnostech zemin a na místních klimatických podmínkách. Zásadní podmínkou pro funkčnost, životnosti a stabilitu koleje je zajištění trvale fungujícího odvodnění. Sklony konstrukčních vrstev a povrchů terénu se upraví tak, aby voda odtekla do podélných odvodňovacích zařízení, jimiž jsou otevřené drážní příkopy zpevněné i nezpevněné, rigoly, trativody a příkopové žlaby.
Obr. 8
Základní rozměry odvodňovacích zařízení: příkop (a, b), rigol (c, d), trativod (e), příkopový žlab (f)
Drážní příkopy (obr. 8a, b) slouží k odvedení vody z konstrukčních vrstev i ze svahu. Výhodou je snadná udržovatelnost, v nízkém zářezu i příznivé náklady na zřízení, nevýhodou vyšší zábor území. Jejich dno může být zpevněné betonovými tvárnicemi, v propustných zeminách u příkopů se sklonem 4 – 25 ‰ mohou být příkopy i nezpevněné. Hloubka příkopu musí být alespoň 0,5 m při vodorovné pláni tělesa železničního spodku a alespoň 0,35 m při skloněné pláni tělesa železničního spodku. Zároveň musí být dno 0,15 m pod okrajem zemní pláně u nezpevněných příkopů, resp. okraj zemní pláně musí být nad hranou tvárnice u zpevněných příkopů. Pro zpevnění dna se běžně používají tvárnice o šířce 1,00 m a hloubce 0,20 m, ukládané do betonového lože. Rigol (obr. 8c, d) je příkop o hloubce do 0,3 m, zpravidla zpevněný. Používá se pro odvod vody ze svahu v případě, kdy konstrukční vrstvy jsou odvodněny samostatným odvodněním (např. trativodem nebo vyspádováním na opačnou stranu koleje). Jiným použitím rigolu je odvodnění skalního zářezu. Zpevnění dna se provádí ve skalních zářezech monoliticky, v zemině betonovými tvárnicemi uloženými do betonového lože. Trativod (obr. 8e) je tvořen podélným žebrem obdélníkového tvaru vyplněným drceným nebo těženým kamenivem (např. frakce 8/32), v němž je uložena trativodní trubka. Podmínkou pro zřízení trativodu je jeho minimální sklon 5 ‰ (výjimečně 3 ‰) . Výhodou může být nejen menší zábor, ale i větší hloubka proti příkopům a tedy účinnější snížení hladiny podzemní vody. Trativodní trubky se používají běžně plastové o průměru alespoň 0,09 m, šířka trativodní rýhy musí být alespoň 0, 40 m, hloubka dna trativodní trubky pod povrchem stezky musí být alespoň 0,80 m při prokázané odolnosti trubky proti mrazu a zároveň musí být dno trativodní trubky alespoň 0,30 m (výjimečně 0,15 m) pod okrajem zemní pláně. 5
Příkopový žlab (obr. 8f) je tvořen betonovou prefabrikovanou nebo monolitickou konstrukcí. Povrch žlabu může být překryt a stát se součástí stezky. Výhodou je snížení záboru a zásahu do svahu, nevýhodou vysoká cena, proto se příkopové žlaby používají převážně v hlubokých zářezech. 5.
Obvod dráhy
Obvod dráhy je území určené územním rozhodnutím pro umístění stavby dráhy. U celostátní a regionální dráhy je vymezen svislými plochami vedenými hranicemi pozemků, které jsou určeny pro umístění dráhy a její údržbu. Hranice drážního pozemku u novostaveb drah je umístěna 1,5 m od hrany zářezu nebo náspu. 6.
Zajištění prostorové polohy koleje
Pro usnadnění opravných prací v koleji a kontroly skutečné prostorové polohy koleje v provozu se podél tratí zřizují zajišťovací značky. Tyto značky se umísťují za stožáry trakčního vedení nebo na samostatné sloupky. Nově se zajišťuje kolej na konzolové zajišťovací značky (kovová dutá trubička s vyvrtaným otvorem osazená vodorovně, kolmo k ose koleje, upevněná na svislý povrch, obr. 9a, b) a na hřebové zajišťovací značky (hřeb osazený do vodorovného povrchu s vyznačeným měřičským znakem, obr. 9c). Ke každé konzolové a hřebové zajišťovací značce se umístí štítek velikosti 35 × 40 mm s následujícími údaji: ZZ 27
- označení značky: TV = na stožáru trakčního vedení, ZZ = značka mimo stožár trakčního vedení;
7,950 00
- hodnota definitivního staničení [km];
o=3,175 v=-170
- vodor. vzdál. osy koleje od značky [m]; je-li značka vlevo, uvede se záporná; - výškový rozdíl nivelety temene nepřevýšeného kolejnicového pasu od značky [mm];
KO←1,45
- vzdálenost k charakteristickému bodu koleje (ZP, ZO, LN aj.) v [m] s vyznačením směru.
Značky se umísťují tak, aby vodorovná vzdálenost o osy koleje od značky byla v rozmezí 3 až 10 m (výjimečně ve stanici 2,2 – 17,5 m) a aby značka byla 50 mm (případně až 300 mm) nad temenem převýšeného kolejnicového pásu. U jednokolejných tratí se značky osazují z jedné strany koleje. Sloupky zajišťovacích značek nemají ležet ve volném schůdném a manipulačním prostoru ani ve stezce. a)
Obr. 9
b)
c)
Zajišťovací značky konzolové (a, b) a hřebové (c)
6
7.
Příklad příčného řezu železniční tratí
Zadání: Zpracujte příčný řez jednokolejnou železniční tratí v zadaném terénu, niveleta temene kolejnicového pásu je ve výši 205,683 m n. m. (Bpv). Kolej leží v levostranném oblouku s převýšením p=120 mm. Zemní i případné násypové těleso je tvořeno zeminami soudržnými. Konstrukce pražcového podloží je tvořena podkladní vrstvou ze štěrkodrti tloušťky 0,20 m . Do řezu vyznačte průjezdný průřez UIC-GC, volný schůdný a manipulační prostor a hranice obvodu dráhy. Zakreslete polohu zajišťovací značky a uveďte její popis. Vypracujte:
- příčný řez 1:50
Příčný řez je na obr. 10, popis zajišťovací značky v kapitole 6.
pomůcka pro cvičení je upravena ze skript: Karel A. Fridrich, Železniční stavby 1 (Návod pro cvičení), Praha 2008
Literatura:
Vyhláška Ministerstva dopravy č. 177/1995 Sb., kterou se vydává stavební a technický řád drah, v platném znění ČSN 73 6301 Projektování železničních drah ČSN 73 6320 Průjezdné průřezy na drahách celostátních, drahách regionálních a vlečkách normálního rozchodu Předpis SŽDC (ČD) S3 Železniční svršek a návrh jeho novelizace Předpis SŽDC (ČD) S4 Železniční spodek a návrh jeho novelizace Vzorové listy železničního spodku SŽDC (ČD) Ž 1, Ž 2, Ž 3, Ž 4 Služební rukověť SŽDC (ČD) SR 103/3 (S) Výkresy materiálu pro železniční svršek
Vyhotovil Karel A. Fridrich, 9. 3. 2008
7
Obr. 10
Vzorový příčný řez jednokolejnou železniční tratí 1:50
8 8
