VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ OTTO PLÁŠEK ŽELEZNIČNÍ STAVBY I MODUL 3 VÝHYBKY A VÝHYBKOVÉ KONSTRUKCE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ

OTTO PLÁŠEK

ŽELEZNIČNÍ STAVBY I MODUL 3 VÝHYBKY A VÝHYBKOVÉ KONSTRUKCE

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

ŽELEZNIČNÍ KONSTRUKCE I · Modul 3

© Otto Plášek, Brno 2007

- 2 (74) -

Obsah

OBSAH Úvod....................................................................................................................5 Cíle 5 Požadované znalosti .......................................................................................5 Doba potřebná ke studiu .................................................................................5 Klíčová slova ..................................................................................................5 5 Výhybky a výhybkové konstrukce ..............................................................6 5.1 Rozdělení výhybek a výhybkových konstrukcí ....................................6 5.2 Transformace výhybky .......................................................................10 5.3 Konstrukční a materiálové uspořádání jednoduché výhybky .............12 5.3.1 Výměnová část výhybky.......................................................13 5.3.2 Opornice................................................................................13 5.3.3 Jazyky ...................................................................................14 5.3.4 Srdcovky ...............................................................................16 5.3.5 Výhybkové pražce ................................................................22 5.3.6 Kolejnice ve výhybkách........................................................23 5.3.7 Upevnění kolejnic ve výhybce..............................................24 5.3.8 25 5.3.9 Výměnové závěry .................................................................26 6 Soustavy výhybek .......................................................................................29 6.1 Značení výhybek .................................................................................29 a) Označení druhu konstrukce...................................................30 b) Soustava železničního svršku ....................................................30 c) Úhel odbočení nebo křížení........................................................30 d) Poloměr oblouku v konstrukci ...................................................31 e) Typ výhybek a výhybkových konstrukcí ...................................31 f) Žlabový pražec ...........................................................................31 g) Směr odbočení ...........................................................................31 h) Poloha stavěcího zařízení nebo spřáhla závěrů..........................32 i) Druh závěru.................................................................................32 j) Druh pražců.................................................................................32 k) Druh upevnění............................................................................32 i) Typ srdcovky ..............................................................................32 i) Vzdálenost os kolejí....................................................................34 n) Doplňující informace .................................................................34 6.2 Soustava poměrových výhybek UIC 60 a S 49...................................34 6.3 Soustava stupňových výhybek ............................................................40 7 Výhybkové sestavy......................................................................................42 7.1 Výhybková spojení .............................................................................42 8 Výhybky pro vysoké rychlosti ...................................................................48 8.1 Zásady konstrukce, směry vývoje .......................................................49 8.1.1 Geometrické uspořádání odbočné větve výhybky ................49

- 3 (74) -


8.1.2 Zlepšení kontaktní a jízdní geometrie .................................. 50 8.1.3 Snížení tuhosti jídní dráhy.................................................... 52 8.1.4 Ovládání výhybky ................................................................ 58 8.1.5 Technologie montáže a kladení výhybek ............................. 62 8.1.6 Dohlédací zařízení................................................................ 64 8.1.7 Nové materiály v konstrukci srdcovek................................. 64 8.1.8 Pohyblivé hroty srdcovek..................................................... 66 8.2 Konstrukční zásady pro výhybky podle technických specifikací interoperbility ..................................................................................... 66 8.2.1 Svislé síly ............................................................................. 66 8.2.2 Příčné síly ............................................................................. 67 8.2.3 Podélné síly .......................................................................... 67 8.2.4 Kolejnice .............................................................................. 67 8.2.5 Upevnění kolejnic ................................................................ 67 8.2.6 Kolejnicové podpory ............................................................ 68 8.2.7 Výměny a srdcovky.............................................................. 68 Závěr ................................................................................................................ 69 Shrnutí.......................................................................................................... 69 Studijní prameny.......................................................................................... 69 Seznam použité literatury ................................................................... 69 Seznam doplňkové studijní literatury................................................. 70 Odkazy na další studijní zdroje a prameny......................................... 70

- 4 (74) -

Úvod

Úvod Cíle Tento modul je zaměřen na výhybky a výhybkové konstrukce. Předmětem Vašeho studia bude jednak konstrukce výhybek a výhybkových konstrukcí, jednak kolejových rozvětvení. Naučíte se jakým způsobem se výhybky používají, jak je možné je upravit transformací. Zjistíte, že je nutné dodržovat pravidla pro sestavování výhybkových spojení tak, aby byla bezpečná a pohodlná pro cestující. V závěru se dozvíte další detaily, věnované používání výhybek pro vysoké rychlosti.

Požadované znalosti Ke studiu budete nezbytně potřebovat dobré znalosti návrhu a posouzení konstrukčního a geometrického uspořádání koleje. Probíraná látka je v podstatě rozšíření kapitol o konstrukci železničního svršku, její znalost je tedy nezbytná.

Doba potřebná ke studiu Studium si rozdělte do čtyř bloků: • Rozdělení výhybek a výhybkových konstrukcí • Konstrukce výhybek a výhybkových konstrukcí • Výhybkové sestavy • Výhybky pro vysoké rychlosti Předpokládáme, že látku každého bloku budete studovat vždy čtyři hodiny. U tohoto bloku budete procvičovat probranou látku minimálně, souhrnně procvičíte látku po dokončení modulu 2 při vykreslování příčných řezů. Zbylý čas pak můžete věnovat studiu doporučené literatury. Celkem předpokládáme, že u tohoto modulu strávíte 9 hodin.

Klíčová slova výhybky a výhybkové konstrukce, výměny, srdcovky, transformace výhybek

- 5 (74) -


5

Výhybky a výhybkové konstrukce

Výhybky a výhybkové konstrukce jsou kolejové konstrukce, které zajišťují nesení a vedení vozidla v libovolně zvoleném směru mezi různě se rozvětvujícími nebo navzájem se křížícími kolejemi; V širším významu uvedený termín zahrnuje určité kolejové konstrukce s příbuznými částmi mající jiné funkce.

5.1

Rozdělení výhybek a výhybkových konstrukcí

Podle geometrického uspořádání se výhybky a výhybkové konstrukce dělí na − normálněrozchodné (1435 mm) − úzkorozchodné (760 mm) dále na − výhybky − kolejové křižovatky – zařízení, které umožňuje jízdu vozidel po vzájemně se křížících kolejích

Obr. 1 Kolejová křižovatka − jednoduché kolejové spojky

Obr. 2 Jednoduchá kolejová spojka

- 6 (74) -

− dvojité kolejové spojky

Obr. 3 Dvojitá kolejová spojka − atypické konstrukce, např.: kolejová splítka – zařízení, které umožňuje jízdu vozidel ze dvou kolejí, buď různých nebo stejných rozchodů, do společného úseku koleje se čtyřmi kolejnicemi (a naopak)

Obr. 4 Kolejová splítka Za atypické konstrukce se považují výhybky a výhybkové konstrukce, u nichž není platná typizovaná dokumentace. Jde zejména o: − kolejové křižovatky, jejichž alespoň jedna větev je tvořena obloukem; − kolejové křižovatky koleje normálního rozchodu s kolejí jiného rozchodu nebo s kolejí dráhy tramvajové; − křižovatkové výhybky s vnějšími jazyky včetně transformací v celé délce výhybky; − splítky, v nichž dochází k propojení kolejových roštů obou kolejí; − dvojité kolejové spojky poloviční, které na rozdíl od dvojité kolejové spojky nemají jednu z přímých větví (sestávají z dvou výhybek v kombinaci, upraveného středu DKS a dalších kolejí); − obloukové výhybky v složeném oblouku nebo v přechodnici. Atypické konstrukce lze navrhovat jen se souhlasem SŽDC OP a na základě jím schválené dokumentace konstrukce.

- 7 (74) -


Výhybky se dělí na: − jednoduché – zařízení, které umožňuje jízdu vozidel ze dvou kolejí do jedné společné koleje v základním tvaru (diverging turnout)

Obr. 5 Jednoduchá výhybka Výhybky jednoduché v základním tvaru jsou výhybky, u nichž jedna větev je tvořena přímou a druhá (odbočná) větev obloukem nebo obloukem a přímou (přímými), případně křivkou. − obloukové (jednostranná, oboustranná,) (inside/outside curved turnout), Výhybky obloukové jednostranné i oboustranné vznikají transformací z výhybek jednoduchých v základním tvaru s tečným uspořádáním jazyků. Obě jejich větve jsou tvořeny kružnicovým obloukem, složeným obloukem ze dvou kružnicových oblouků nebo kružnicovým obloukem a přímou před koncovým stykem. − oboustranné

Obr. 6 Oboustranná výhybka nesymetrická − symetrické (equal split turnout)

Obr. 7 Symetrická výhybka Jde výhradně o výhybky tvaru SS49 1:5,7-230 a OT 10

- 8 (74) -

− dvojitá výhybka Výhybky dvojité mají vedle přímé větve dvě větve odbočné, buď na jednu stranu (jednostranné), nebo na obě (oboustranné).

Obr. 8 Jednostranná dvojitá výhybka − celé křižovatkové, s vnitřními/ vnějšími jazyky

Obr. 9 Celá křižovatková výhybka s vnitřními jazyky Křižovatkové výhybky s vnějšími jazyky se považují v železničních tratích České republiky za atypické konstrukce.

Obr. 10 Celá křižovatková výhybka s vnějšími jazyky − poloviční křižovatkové, s vnitřními/ vnějšími jazyky

Obr. 11 Poloviční křižovatková výhybka

- 9 (74) -


Podle způsobu popisu úhlu odbočení nebo křížení − poměrové, u nichž je velikost úhlu odbočení nebo křížení udávána tangentou úhlu (poměrem). − stupňové, u nichž je velikost úhlu odbočení nebo křížení udávána ve stupních. Nově se nevkládají a v koleji mohou být ponechány do vyčerpání jejich životnosti.

5.2

Transformace výhybky

Obr. 12 Vytyčovací schéma poměrové výhybky obloukové Při transformaci se zachovává úhel odbočení a délka tečny kružnicového oblouku výhybky v základním tvaru. Výhybku je možné transformovat, pokud má tečné uspořádání jazyků, vějířovité rozdělení pražců a oblouk odbočné větve začíná v začátku výhybky. Potom platí: pro výhybky obloukové jednostranné při výpočtu transformace podle úhlů platí:

t = r ⋅ tg

α 2 (1)

α1 = α + α 2

(2) t

r1 = tg

α1

t

; r2 = tg

2

α2 2

(3) Při výpočtu transformace podle poloměrů pro výhybku obloukovou jednostrannou platí:

r1 =

r ⋅ r2 + t 2 r − r2

r2 =

r ⋅ r1 − t r1 − r

(4) 2

(5)

- 10 (74) -

α 1, 2 = 2 ⋅ arctg

t r1, 2

(6) Pro výhybky obloukové jednostranné při výpočtu transformace podle úhlů platí:

α = α1 + α 2 (7) Ostatní vztahy jsou stejné jako pro obloukovou jednostrannou výhybku (1), (3). Při výpočtu transformace podle poloměrů pro výhybku obloukovou jednostrannou platí: r1 =

r ⋅ r2 + t 2 r2 − r

r2 =

r ⋅ r1 + t r1 − r

(8) 2

(9) kde t............................................. je délka tečny kružnicového oblouku výhybky v základním tvaru (hodnoty a = c podle tab. 4) r ............................................ je poloměr oblouku výhybky v základním tvaru r1,2 ......................................... jsou poloměry oblouků obloukové výhybky α............................................ je úhel odbočení výhybky v základním tvaru α1,2 ........................................ jsou vrcholové úhly větví obloukové výhybky

Pokud je v odbočné větvi výhybky v základním tvaru vložena před koncový styk přímá, při transformaci v obou větvích: -

přímá srdcovka zůstává vždy přímá;

-

prodloužení kolejnic navazujících na srdcovku z důvodu svařitelnosti může být nahrazeno obloukem libovolného poloměru nebo může přímá zůstat (i různě v obou větvích) za podmínek obdobných jako u výhybek jednoduchých v základním tvaru;

-

pro úpravu velikosti úhlu standardní výhybky platí obdobné podmínky, jako u výhybek jednoduchých v základním tvaru.

Kontrolní otázky Jak se dělí výhybky a výhybkové konstrukce? Jaký je rozdíl mezi výhybkou obloukovou oboustrannou a výhybkou oboustrannou? Jaké jsou podmínky pro transformaci výhybky?

- 11 (74) -


5.3

Konstrukční a materiálové uspořádání jednoduché výhybky

Jednoduchá výhybka odbočuje z hlavního přímého směru obloukem o poloměru r do směru odbočného do druhé koleje. Jednoduchá výhybka se skládá ze tří hlavních částí

Obr. 13 Konstrukční uspořádání výhybky

-

z výměny, tj. z části, ve které se rozvětvuje jedna kolej ve dvě, z hlediska konstrukce výhybky hovoříme o výměnové části

-

ze srdcovky, ve které se protínají kolejnicové pásy obou směrů, konstrukčně je srdcovka umístěna v srdcovkové části výhybky

-

z výhybkových kolejí, ležících mezi výměnou a srdcovkou, konstrukčně je tvoří jedna nebo více středních částí výhybky

Podle směru, kterým se odchyluje odbočná větev výhybky od hlavního přímého směru, pozorováno od výměny k srdcovce, rozeznáváme výhybku pravou a levou. Odbočná větev výhybky je odkloněna od hlavního přímého směru o úhel α, tento úhel se nazývá úhel odbočení. Úhel se u výhybek starší konstrukce udává ve stupních (6 st., 7 st.), u současných výhybek se udává poměrem 1:a (1:9, 1:12). Ve výhybkách se v obloucích rozšiřuje rozchod. Rozšíření rozchodu stanoví příslušná správa dráhy. U ČD se rozšiřuje rozchod ve výhybkách pro poloměry menší než 190 m u soustavy UIC 60 a S 49 druhé generace, u výhybek soustavy R 65 a S 49 první generace pro poloměry menší než 215 m. Průsečík pojízdné hrany vnějšího kolejnicového pásu odbočné větve a pojízdné hrany kolejnicového pásu přímé větve se nazývá matematický bod křížení (MBK), tvoří teoretický hrot srdcovky. Stavební délka výhybky je určena délkou mezi výměnovým stykem (kolejnicový styk na začátku výhybky) a stykem koncovým v hlavní přímé větvi.

- 12 (74) -

Obr. 14 Základní názvosloví

5.3.1

Výměnová část výhybky

Výměna se skládá z opornic, jazyků a spojovacích tyčí, kluzných stoliček, výměnových závěrů, jazykových opěrek a dalšího drobného kolejiva. U výhybek starší konstrukce lze nalézt podvlak jazyka a kořenové stoličky. Rozeznáváme opornici přímou a ohnutou a také dva jazyky: přímý a ohnutý. Má-li vozidlo jet v přímém směru, přiléhá přímý jazyk k ohnuté opornici a a spolu s přímou opornicí tvoří jízdní dráhu pro obě kola dvojkolí. Ohnutý jazyk odléhá od přímé opornice a vytváří kolejový žlábek. Při jízdě odbočným směrem se role opornic a jazyků vymění. Jazyky jsou ve výhybce upevněny v místě nazývaném kořen.

Obr. 15 Jazyka a opornice ve výměně

5.3.2

Opornice

Opornice jsou kolejnice obvyklého průřezu, avšak jiných délek a odlišného děrování. Část hlavy opornice v místě přiléhání jazyka je opracována ve sklonu 3:1 (původně u ČD 2,5:1) tak, aby jazyk nemusel být opracován do příliš ost- 13 (74) -


rého hrotu. Opornice je v neutrální ose děrována pro připevnění opornicových a jazykových opěrek. U výhybek současné konstrukce se používá upevnění opornice pomocí vnější pružné svěrky a pružné spony, vsunuté do kluzné stoličky. U takto upnutých opornic se opornicové opěrky nepoužívají. Kolejnice se ve výhybkách zpravidla upevňují bez úklonu. Před výhybkovými konstrukcemi a za nimi se zřizuje přechod změny úklonu kolejnice pomocí podkladnic s odstupňovaným úklonem.

Obr. 16 Řezy opornicí a jazykem

5.3.3

Jazyky

Výškové opracování jazyků má zajistit plynulý přechod kola z opornice na jazyk. Pokud přechází kolo na jazyk v místě, kde je příliš úzký, dochází k nadměrnému ojíždění profilu jazyka. Pokud je jazyk opracován příliš daleko, dochází k poklesu kola, protže se valí po kružnici o menším poloměru styčné kružnice. Takové kolo po poklesu přejde na stoupající jazyk a vyvodí na konstrukci srdcovky ráz. Začátek opracování jazyka byl posunut ze šířky jazyka 63 mm do šířky 55 mm

Obr. 17 Jazyk výhybky a jeho hoblování

Geometrické uspořádání ohnutého jazyka má zásadní vliv na jízdu vozidla ve výhybce. Důležitá je vzájemná poloha pojížděné hrany ohnutého jazyka a přímé opornice. Rozeznáváme především uspořádání sečné uspořádání jazyka a tečné uspořádání jazyka, pojížděná hrana přímé opornice je tečnou k pojížděné hraně ohnutého jazyka. Dalšími možnostmi je parabolické uspořádání jazyka, kde geometrie pojížděné hrany má proměnnou křivost a přímkové uspořádání jazyka. Sečné uspořádání jazyků je charakteristické pro výhybky starší konstrukce. U současných výhybek běžné konstrukce se užívá tečného upořádání jazyka. Z konstrukčních důvodů je jazyk ukončen ve vzdálenosti 800 mm od toeretic-

- 14 (74) -

kého bodu dotyku, jinak by bylo nutno vyrábět velmi ostrý a tenký jazyk, který by se lámal. Jazyk je ukončen přímkovým zkosením na délku 150 mm. V tomto místě vzniká náběžný úhel a malé rozšíření rozchodu. Tečné uspořádání jazyka bylo různé u starších konstrukcí výhybek a je vysvětleno níže. Parabolické uspořádání se volí u výhybek pro vysoké rychlosti jízdy odbočkou. Přímkové uspořádání jazyků se v současné době nepoužívá, v minulosti se používalo pro výhybky průmyslových, důlních a lesních drah. a) tečné s přímkovým zakončením a zavedením hrotu za pojížděnou hranu (PH) opornice - výhybky soustav UIC 60, S 49 2. generace;

800

t=1 000

ZJ

3

ZV

- výhybky soustav R 65, S 49 1. generace (vyráběné od roku 1986). PH opornice

200

t = 1000 R+e /2

R + e/2

PH ja

zyka

Obr. 18 – Tečné uspořádání jazyka s přímkovým zakončením a zavedením hrotu za pojížděnou hranu

150

PH opornice

R + e/2

R + e/2

5

ZV

ZJ

b) tečné se skoseným hrotem - výhybky R 65, S 49 1. generace původního provedení (vyráběné do roku 1985 včetně), T 1:9-300

PH ja

zyka

Obr. 19 – Tečné uspořádání jazyků se zkoseným hrotem

ZJ

ZV

c) tečné s tečnovým (přímkovým) zakončením - výhybky soustav T s úhlem odbočení 5°, 4°, 3°06', t

PH opornice

PH ja

R+e

/2

R + e/2

t zyka

Obr. 20 – Tečné uspořádání jazyků s tečným přímkovým zakončením

PH opornice PH ja

R

R

m

ZJ

ZV

d) sečné - výhybky soustav T, A s úhlem odbočení 6°, 7°, 8°30'.

Obr. 21 – Sečné uspořádání jazyků

kde - 15 (74) -

zyka


PH ...................................... pojížděná hrana e ......................................... rozchod koleje ZJ ....................................... začátek jazyka ZV ...................................... začátek výměny (výměnový styk) R ......................................... poloměr oblouku ve výhybce Jazyky jsou jednou z nejnamáhanějších součástí výhybky. Pro výrobu jazyků se zpravidla používá kvalitnější ocel. Jazyk je nižší než opornice a má obvykle zvonový průřez, vyznačující se větší ohybovou tuhostí v příčném směru. Jazyk se pohybuje volně v příčném směru po kluzných stoličkách, opatřených vrstvou vhodného maziva pro snížení přestavného odporu. V kořeni jazyka, tj. v místě, kolem kterého se jazyk otáčí, je jazyk upevněn dvěma způsoby: -

čepově

-

pérově

Čepové upevnění jazyka je starší konstrukce, v současné době se vyskytuje vyjímečně a v nedávné minulosti bylo běžné pro výhybky tramvajových drah. V současné době se užívají pérové jazyky, kdy jazyk se v oblasti pružně ohýbá. Používají se pérové svařované jazyky, které jsou složeny ze dvou částí. Jazyková kolejnice je na konci přelisována na normální příčný průřez kolejnice, se kterou je svařen. U výhybek starší konstrukce se v místě jazyka oslaboval průřez kolejnic hoblováním paty a u výhybek tvaru A se v důsledku oslabení průřezu kořen osazoval podvlaky. U výhybek současné konstrukce se průřez jazyka příčně neoslabuje a prohýbá se prakticky po celé délce. Jazyk není upevněn tak jako kolejnice pomocí svěrek, ale volně leží na kluzných stoličkách. Kluzné stoličky jsou ocelové desky, jejichž kluzné plochy jsou pečlivě opracovány a opatřeny mazivem. V současné době se nahrazují minerální oleje ekologickými mazivy, která jsou bilogicky rozložitelné. U výhybek moderní konstrukce se snižuje přestavný odpor montáží válečkových stoliček, které při přestavování jazyk přizvednou a přesunou na válečcích. Současná konstrukce kluzných stoliček umožňuje montáž topných tyčí pro elektrický ohřev výhybek. Upravené kluzné stoličky umožňují vložení pryžových podložek pod patu kolejnice.

5.3.4

Srdcovky

Srdcovka zprostředkovává křížení pojížděných hran kolejnic. Podle toho, pokračuje-li oblouk v odbočné větvi průběžně přes srdcovku, jedná se o srdcovku obloukovou, v opačném případě o srdcovku přímou.

- 16 (74) -

Obr. 22 Geometrické uspořádání jednoduché srdcovky

Kříží-li se pojížděné hrany pod ostrým úhlem, jedná se o jednoduchou srdcovku, kříži-li se pod tupým úhlem, jedná se o srdcovku dvojitou.

Obr. 23 Jednoduchá srdcovka

Jednoduchá srdcovka má jeden srdcovkový klín a dvě křídlové kolejnice. Geometrické uspořádání srdcovky je na Obr. 23. Kolo je při průjezdu srdcovkou v místě přerušení pojížděné hrany bez vedení.

Obr. 24 Průjezd kola srdcovkou

Dráha dvojkolí je zajištěna nuceným vedením druhého kola dvojkolí pomocí přídržnice. Přídržnice jsou umístěny u protilehlých kolejnic. Jako přídržnice se používá speciálně válcovaných profilů, upevněných závisle nebo nezávisle (současná konstrukční úprava) na pojížděné kolejnici. Z konstrukčního hlediska se srdcovky dělí: -

montované srdcovky z válcovaných profilů;

-

montované srdcovky s litými srdcovkovými klíny;

-

montované srdcovky s litým středem srdcovky; - 17 (74) -


-

srdcovky lité;

-

srdcovky s pohyblivými částmi.

Obr. 25 Přídržnice v jednoduché srdcovce

Obr. 26 Jednoduchá srdcovka

- 18 (74) -

Obr. 27 Jednoduchá srdcovka s pohyblivým hrotem

Dvojitá srdcovka se skládá ze dvou srdcovkových klínů, kolenové kolejnice a přídržnice. Používá se u kolejových křižovatek a v křižovatkových výhybkách. Ke konstrukci přímo pojížděných částí výhybky se používají u ČD válcované profily z oceli UIC 900A (nezaměňovat s ocelí 95 ČSD-Vk) a odlitky se zvýšenou odoloností proti otěru nebo výkovky o minimální pevnosti v tahu 1175 MPa. Všechny části se u výrobce defektoskopicky kontrolují. Srdcovky typu VARIO byly postupně nahrazeny srdcovkami INSERT, celolitými manganovými srdcovkami. U celolitých manganových srdcovek se vy-

- 19 (74) -


skytly v omezeném počtu trhliny, dané technologií výroby a konstrukcí srdcovky. V poslední době se srdcovky na výhybkách pro hlavní koleje celostátních drah vybavují srdcovkami ze zkráceného monobloku z manganové nebo bainitické oceli. U výhybek v ostatních kolejích a na regionálních tratích se používají srdcovky s kovaným kaleným klínem a nadvýšenými překovanými kalenými křídlovými kolejnicemi. Přehled srdcovek je na Obr. 28 a Obr. 29.

Obr. 28 Konstrukce jednoduché srdcovky – starší typy

- 20 (74) -

Obr. 29 Konstrukce jednoduchých srdcovek

- 21 (74) -


Obr. 30 Dvojitá srdcovka

5.3.5

Výhybkové pražce

Ve výhybkách se používají pražce z tvrdých dřevin, ocelové a v současné době především z předpjatého betonu. Délka výhybkových pražců je odstupňována po 10 cm, vzdálenost pražců je přibližně 600 a 550 mm. U výhybek současné konstrukce jsou pražce vějířovitě uspořádány, pro levou i pravou výhybky se použije stejná sada pražců z předpjatého betonu.

Obr. 31 Výhybkové pražce VPS (ST.I.ARM) (převzato z www.zpsv.cz)

Výhybky s ocelovými pražci nesmějí být použity v kolejích se zabezpečovacím zařízením s kolejovými obvody, protože nezaručují izolované oddělení kolejnicových pásů. Ocelové pražce se nesmí používat v kolejích se stejnosměrnou proudovou trakční soustavou, kde dochází ke zvýšené korozi ocelových dílů v souvislosti s výskytem bludných proudů. V nabídce výrobce DT Prostějov

- 22 (74) -

jsou ocelové výhybkové pražce se sponami PANDROL a se žebrovými podkladnicemi.

Obr. 32 – Ocelový pražec korýtkového tvaru s úklonem kolejnic 1:20

Obr. 33 – Ocelový pražec korýtkového tvaru s úklonem kolejnic 1:20

Obr. 34 Ocelové pražce pro výhybky – příčný řez (převzato z katalogu DT výhybkárna a mostárna)

5.3.6

Kolejnice ve výhybkách

Obr. 35 Výhybkové kolejnice soustavy S 49 (převzato z katalogu DT výhybkárna a mostárna)

- 23 (74) -


Obr. 36 Kolejnice soustavy UIC 60 ve výhybce (převzato z katalogu DT výhybkárna a mostárna)

5.3.7

Upevnění kolejnic ve výhybce

Obr. 37 Pružné upevnění opornice v kluzných stoličkách typu Vossloh (převzato z katalogu DT Prostějov)

- 24 (74) -

Obr. 38 Pružné upevnění opornice v kluzných stoličkách typu Vossloh (převzato z katalogu DT výhybkárna a mostárna)

Obr. 39 Pružné upevnění kolejnice v místě přídržnice (převzato z katalogu DT výhybkárna a mostárna)

5.3.8 Kontrolní otázky Jaký je zásadní rozdíl mezi jednoduchou a dvojitou srdcovkou? Najděte geometricky odpovídající si části obou těchto srdcovek. Jak se liší upevnění kolejnic ve výhybkách a v běžné koleji?

- 25 (74) -


5.3.9

Výměnové závěry

Výměnový závěr je zařízení, které zajišťuje dokonalé přitlačení jazyků k opornicím nebo správné vzdálení jazyka od opornice.

druhý závěr výhybky

nejužší žlábek

přilehlý jazyk odlehlý jazyk

spojovací tyč

první závěr výhybky

přestavník

Obr. 8-40 Stavěcí zařízení výhybky

U výhybek se používají závěry -

hákové, u nichž je hák situován v horizontální rovině, závěr je velmi citlivý na podélné putování jazyka vůči opornici

Obr. 41 Hákový závěr

- 26 (74) -

-

čelisťový závěr, hák je situován ve vertikální rovině kolmo k opornici, ve výsledných polohách je hák zajištěn pohyblivým pravítkem

Obr. 42 Čelisťový závěr

Obr. 43 Prototypový hák závěru pohyblivého hrotu srdcovky osazený tenzometry

- 27 (74) -


Obr. 44 Fáze přestavení čelisťového závěru

-

rybinový závěr

U výhybek současné konstrukce se u ČD používají čelisťové závěry. Tyto závěry se současně s přestavníky u nejnovějších konstrukcí umisťují do žlabového ocelového pražce. Žlabový pražec lze strojně podbíjet rovnocenně s ostatními pražci a je zaručena kvalita podbíjení. Výhybky se dále opatřují výměníkem, který pomocí závaží vahou spolupůsobí při přestavování a zajišťují bezpečné přitlačení jazyka k opornici. Na horním konci výměníku se umisťují výměnová návěstidla, která návěstí polohu výměny.

Tab. 1 – Prostor pro výměnové závěry výhybek

- 28 (74) -

6

Soustavy výhybek 6.1

Značení výhybek

Jednotlivé konstrukce (včetně konstrukcí starších soustav) železničních výhybek a příbuzné konstrukce se v technické dokumentaci, při objednávkách a v evidenci zkráceně označují takto:

a) označení druhu konstrukce b) soustava železničního svršku c) úhel odbočení nebo křížení d) poloměr oblouku v konstrukci e) typ výhybky f) žlabový pražec g) směr odbočení h) poloha stavěcího zařízení i) druh závěru j) druh pražců k) druh upevnění l) typ srdcovky m) vzdálenost os kolejí n) doplňující informace Obr. 45 – Schéma značení výhybek a výhybkových konstrukcí

Ve studiích a dokumentacích pro územní rozhodnutí (např. přípravných dokumentacích) musí být vždy uvedeny údaje podle bodů a) až e), g), j) a podle potřeby další údaje nezbytné pro účel dokumentace. V dokumentacích, které slouží pro zadání stavby, prací nebo objednávku materiálu, musí být vždy uvedeno úplné označení. Vybavení výhybek, které není vyjádřeno zkráceným označením, musí být zvlášť uvedeno (např. slovně nebo tabulkou).

- 29 (74) -


Do pasportní evidence se informace pod body j) – n) uvádějí podle příslušných kódovníků. Jednotlivá pole mají tento význam: a) Označení druhu konstrukce. Pro jednotlivé druhy se uvádí: J

jednoduchá výhybka v základním tvaru,

O

jednoduchá oboustranná výhybka (u stupňové soustavy),

Obl - j

jednoduchá oblouková výhybka jednostranná,

-o

jednoduchá oblouková výhybka oboustranná,

S

jednoduchá symetrická výhybka,

D

dvojitá výhybka,

C

celá křižovatková výhybka,

B

poloviční křižovatková výhybka,

K

kolejová křižovatka,

DKS

střední část dvojité kolejové spojky s jednoduchými srdcovkami s oddělenými přídržnicemi,

DKS I

střední část dvojité kolejové spojky s jednoduchými srdcovkami s prodlouženými křídlovými kolejnicemi (dřívější variantní úprava vyráběná do roku 1987).

b) Soustava železničního svršku - u výhybek soustav UIC 60 a S 49 2. generace se v označení soustavy výhybky uvede pouze číslo, tj. „60“ nebo „49“ (např. J60-1:9-300 nebo J49-1:9-300); - u výhybek soustav R 65, S 49 1. generace, T, A a ostatních se uvede zkratka používaná pro železniční svršek (např. JR65-1:9-300 nebo JS491:9-300). c) Úhel odbočení nebo křížení - u výhybek, kolejových křižovatek a kolejových spojek se v soustavách UIC 60, R 65, S 49 úhel odbočení nebo křížení vyjádří poměrem (tangentou úhlu); - u výhybek, kolejových křižovatek a kolejových spojek v soustavách T (kromě JT-1:9-300), A a ostatních se tento úhel uvede ve stupních; - u středu dvojitých kolejových spojek úhel vyznačuje úhel odbočení (křížení) navazující výhybky; - u křižovatkových výhybek s obloukovou srdcovkou (srdcovkami) se uvede zlomek, kde před lomítkem je úhel odbočení v části „a“ za lomítkem úhel odbočení v části „b“ (např. C60-1:11/9-300 nebo C60-1:9/9-300 nebo BS49-1:7,5/7,5-190).

- 30 (74) -

d) Poloměr oblouku v konstrukci - u oboustranných a dvojitých výhybek stupňové soustavy, které nejsou transformovány, se poloměr v odbočné větvi neuvádí; - u ostatních výhybek se vždy uvede poloměr oblouku výhybky v základním tvaru. Pokud je výhybka transformovaná, uvede se dále do závorky zlomek, kde v čitateli i jmenovateli jsou poloměry odbočných větví výhybky v metrech s přesností na tři desetinná místa (např. Obl-j60-1:12500 (600,000/272,334)-I); - u obloukových výhybek se poloměr větve vedoucí do koleje dopravně významnější podtrhne. U jednoduchých výhybek v základním tvaru, kde je hlavní směr veden odbočnou větví, se údaj o poloměru podtrhne; - u křižovatek, které mají alespoň jednu větev v oblouku, se uvede poloměr oblouku těch větví, které jsou v oblouku (např. K60-1:11-500/500); - u výhybek, u nichž alespoň jedna větev je celá nebo částečně v křivce (např. s klotoidou), stanoví se popis individuálně. e) Typ výhybek a výhybkových konstrukcí Uvádí se pouze v těch případech, kdy jednotlivé výhybky mají několik typů, které se odlišují od základního tvaru. Význam jednotlivých typů je u výhybek poměrové a stupňové soustavy rozdílný a je dán příslušnými vzorovými listy příslušné konstrukce: - jednoduché výhybky poměrové soustavy se v tomto případě označují římskými číslicemi I, II; - jednoduchá výhybka s pohyblivými částmi v srdcovce se označuje PHS (pohyblivé hroty ve dvojitých srdcovkách křižovatkových výhybek tvaru 1:11-300 jsou dány již úhlem odbočení výhybky a zvlášť se nevyznačují); - jednoduché výhybky stupňové soustavy se označují římskými číslicemi I, II, III, IV; - u výhybek, u nichž je proti základnímu tvaru upravena velikost úhlu odbočení (skutečný úhel odbočení neodpovídá poměru v označení výhybky, se uvede typ U (viz článek 8 – např. výhybka J60-1:11-300 s úhlem odbočení 5° 05´ se označí J60-1:11-300-U). f) Žlabový pražec Použití žlabového pražce ve výhybce se vyznačí malými písmeny “zl”, u přírubového žlabového pražce se uvede „zlp“. g) Směr odbočení Uvádí se podle toho, zda výhybka odbočuje vlevo nebo vpravo od přímého směru nebo od oblouku s větším poloměrem. Označuje se “P” odbočení vpravo, “L” odbočení vlevo. U dvojitých kolejových spojek, křižovatkových výhybek a kolejových křižovatek se tento údaj neuvádí. U dvojitých výhybek se směr odbočení vyznačuje dvěma písmeny v pořadí odpovídajícím sledu odbočujících větví. Křižovatková výhybka a kolejová křižovatka stupňové soustavy se označí jako levá (resp. pravá), pokud při pohledu

- 31 (74) -


proti hrotu jednoduché srdcovky je delší levá (resp. pravá) větev. U křižovatkových výhybek s obloukovou srdcovkou (resp. srdcovkami) poměrové soustavy se uvede směr odbočení v srdcovce (resp. srdcovkách), tj. L, P, LL, LP, PP. h) Poloha stavěcího zařízení nebo spřáhla závěrů Vyznačuje se, zda přestavník nebo výměník je na levé či pravé straně výhybky při pohledu proti hrotu jazyka. Značí se: “p” přestavník, výměník vpravo, “l” přestavník, výměník vlevo. U křižovatkových výhybek se poloha přestavníku nebo výměníku posuzuje z pohledu proti hrotu jazyka výměny označené písmenem “a”. i) Druh závěru ČZ

- čelisťový závěr AŽD

HZ

- hákový závěr

RZ

- rybinový závěr

j) Druh pražců Vyznačí se materiál použitých pražců: “b” betonové pražce “d” dřevěné pražce “oc” ocelové pražce k) Druh upevnění K

tuhé svěrky ŽS 4

KS

pružné upevnění se svěrkami Skl 12

Ke

pružné upevnění se sponami Pandrol

VT

tuhé upevnění se svěrkami VT 2

RT

tuhé upevnění převážně se svěrkami T nebo R.

i) Typ srdcovky Srdcovky celolité:

ZPT monoblok – srdcovka z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, nezpevněná výbuchem ZPTZ

monoblok – srdcovka z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, zpevněná výbuchem

Srdcovky s částmi z odlévané oceli:

ZMM

zkrácený monoblok – srdcovka z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, nezpevněná výbuchem

ZMMZ zkrácený monoblok – srdcovka z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, zpevněná výbuchem Srdcovky svařované:

- 32 (74) -

SK

srdcovka s kovaným tepelně zpracovaným klínem a nadvýšenými tepelně zpracovanými křídlovými kolejnicemi v oblasti přechodu kola z křídlové kolejnice na hrot klínu a naopak;

SK I srdcovka s kovaným hrotem klínu, s křídlovými kolejnicemi bez nadvýšení, s tepelně zpracovaným klínem a křídlovými kolejnicemi v oblasti přechodu kola z křídlové kolejnice na hrot klínu a naopak; SPK srdcovka s hrotem klínu z plnoprofilové kolejnice s nadvýšenými překovanýmí zpracovanými křídlovými kolejnicemi, s tepelně zpracovaným klínem a křídlovými kolejnicemi v oblasti přechodu kola z křídlové kolejnice na hrot klínu a naopak; SPK I srdcovka s hrotem klínu z plnoprofilové kolejnice, s křídlovými kolejnicemi bez nadvýšení, s tepelně zpracovaným klínem a křídlovými kolejnicemi v oblasti přechodu kola z křídlové kolejnice na hrot klínu a naopak; DSK dvojitá srdcovka s kovanými tepelně zpracovanými klíny a s nadvýšenou tepelně zpracovanou kolenovou kolejnicí v oblasti přechodu kola z kolenové kolejnice na hrot klínu a naopak; DSK I dvojitá srdcovka s kovanými tepelně zpracovanými klíny s nenadvýšenou kolenovou kolejnicí tepelně zpracovanou v oblasti přechodu kola z kolenové kolejnice na hrot klínu a naopak (např. u DKS49-1:9-190, C49(60)-1:9-190). Srdcovky montované:

ZP

montovaná srdcovka z kolejnic bez nadvýšení křídlových kolejnic

ZPN montovaná srdcovka z kolejnic s nadvýšenými křídlovými kolejnicemi DZP dvojitá srdcovka montovaná z kolejnic bez nadvýšení kolenové kolejnice Srdcovka s pohyblivým hrotem (PHS) Výběhové typy srdcovek, které se již nedodávají

ZMB zkrácený monoblok – srdcovka z odlévané bainitické oceli Lo8CrNiMo VA (INSERT) srdcovka se střední částí z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, nezpevněná výbuchem. Křídlové kolejnice jsou s odlitkem spojen VP svorníky VAZ (INSERT) srdcovka se střední částí z odlévané oceli s vysokým obsahem manganu, zpevněná výbuchem. Křídlové kolejnice jsou s odlitkem spojen VP svorníky VR (VARIO) montovaná srdcovka s klínem svařeným s přípojnými kolejnicemi a nadvýšenými (navařenými) křídlovými kolejnicemi spojenými VP svorníky

- 33 (74) -


VRB

montovaná srdcovka (WBG Brandenburg) s klínem svařeným s přípojnými kolejnicemi a nadvýšenými křídlovými kolejnicemi spojenými VP svorníky.

i) Vzdálenost os kolejí Uvede se u dvojité kolejové spojky, 4,75 nebo 5,00 m. n) Doplňující informace JPH

jazyky z materiálu HSH u výhybek soustavy UIC 60 (dodávané do roku 2001 včetně);

JPP

jazyky a opornice s pojížděnými plochami zpevněnými tepelným zpracováním (perlitizováním, dodávané od roku 2002);

komb

u výhybek a výhybkových konstrukcí použitých ve dvojité kolejové spojce;

K (1:40) u výhybek a výhybkových konstrukcí s kalibrovaným profilem hlavy kolejnic do tvaru K (1:40). Příklad označení výhybky ve studiích a dokumentacích pro územní rozhodnutí: J49-1:14-760-I,L,p,d značí jednoduchou výhybku soustavy S 49 2. generace v základním tvaru 1:14760, hlavní směr je veden odbočnou větví výhybky, typu I (pro použití v kolejové spojce), levá, stavěcí zařízení vpravo, na dřevěných pražcích. Obl-j60-1:12-500(760,000/301,244)-I,zlp,P,l,b,PHS značí jednostrannou obloukovou výhybku soustavy UIC 60, transformovanou ze základního tvaru 1:12-500 do oblouků o poloměru 760 m do koleje dopravně významnější a poloměru 301,244 m v odbočném směru, typu I, s přírubovým žlabovým pražcem, pravá, stavěcí zařízení vlevo, na betonových pražcích, s pohyblivým hrotem v srdcovce.

Příklad úplného označení výhybky: J60-1:14-760-zlp,L,l,ČZ,b,KS,ZMM,JPP,K(1:40) značí jednoduchou výhybku soustavy UIC 60 v základním tvaru 1:14-760, s přírubovým žlabovým pražcem, levá, stavěcí zařízení vlevo, s čelisťovým závěrem, betonovými pražci, pružným upevněním pomocí svěrek, srdcovkou zkrácený monoblok z manganové oceli, tepelně zpracovanými jazyky a opornicí a kalibrovaným profilem hlavy kolejnice.

6.2

Soustava poměrových výhybek UIC 60 a S 49

V síti ČD je vloženo mnoho typů různých konstrukcí výhybek různých tvarů železničního svršku. Ty jsou postupně nahrazovány výhybkami poměrové soustavy výhybek, která je postupně zdokonalována. Původní výhybky poměrové soustavy byly konstruovány pro tvar S 49 a R 65 a dřevěné pražce. Kolejnicové styky byly podporované. Současné výhybkové konstrukce jsou označovány

- 34 (74) -

jako výhybky poměrové soustavy UIC 60 a S 49 druhé generace. Konstruovány jsou pro pražce z předpjatého betonu a kolejnicové styky jsou svařeny. Výhybky poměrové soustavy mají tečné uspořádání jazyka se zkoseným hrotem. Většina typů výhybky má obloukovou srdcovku. Výhybky starší stupňové soustavy mají sečné uspořádání jazyků a většina typů má přímou srdcovku. V tabulce je uveden přehled výhybek poměrové soustavy, užívaných u ČD. Výhybky jednoduché v základním tvaru jsou výhybky, u nichž jedna větev je tvořena přímou a druhá (odbočná) větev obloukem nebo obloukem a přímou (přímými), případně křivkou.

Obr. 46 – Vytyčovací schéma poměrové výhybky jednoduché v základním tvaru

- 35 (74) -


Pokud je u poměrových výhybek v odbočné větvi vložena před koncový styk (styk v srdcovkové části) přímá, je jejím důvodem: -

přímá srdcovka (výhybky 1:11-300, 1:9-190, 1:7,5-150). Vytyčovací schéma této výhybky nelze měnit;

-

prodloužení kolejnic navazujících na srdcovku z důvodu svařitelnosti (výhybky 1:18,5-1200-I, 1:12-500-I, 1:7,5-190-I, 1:12500-PHS). V takovém případě lze přímou nahradit obloukem libovolného poloměru (shodného s poloměrem oblouku v odbočné větvi výhybky nebo odlišného od něj), přičemž musí být dodrženy hodnoty náhlých změn křivosti a délek kružnicových oblouků a přímých podle ČSN 73 6360-1 a ČSN EN 13803-2. Tato úprava na betonových pražcích vyvolává změnu polohy otvorů v podkladnicích, popřípadě i změnu těchto pražců;

-

úprava velikosti úhlu standardní výhybky z důvodu dosažení potřebné mezipřímé (např. v kolejové spojce) nebo návaznosti na stávající stav ve zvlášť stísněných poměrech. U takových výhybek udávaný poměr není přesně roven tangentě úhlu odbočení. Tato úprava je použita např. v standardní výhybkách tvaru J60(49)1:18,5-1200-II a J601:14-760-I (platí i pro jednoduché kolejové spojky ze stupňových výhybek tvaru T 5°, 4°, 3°06'). Použití této úpravy na výhybkách jiných tvarů nebo pro jiný úhel je možné jen ve zvlášť zdůvodněných případech při doložení technické reálnosti úpravy (případný zásah do srdcovky) a jen se souhlasem SŽDC OP, s ohledem na hospodárnost údržby je třeba se takovému řešení přednostně vyhýbat.

- 36 (74) -

Obr. 47 – Vytyčovací schéma křižovatkové výhybky

- 37 (74) -


Křižovatkové výhybky celé jsou výhybky, u nichž je kolejová křižovatka doplněna větvemi umožňujícími jízdu v obou odbočných větvích. Křižovatkové výhybky poloviční jsou výhybky, u nichž je jedna z odbočných větví křižovatkové výhybky celé vypuštěna. Standardní křižovatkové výhybky celé a poloviční jsou poměrové (tab. 5a) i stupňové (tab. 9a), jejich křížící se větve jsou přímé, mají přímou srdcovku a vnitřní jazyky. Ve zdůvodněných případech je možné nahradit srdcovkovou část (jednu nebo obě) poměrové křižovatkové výhybky srdcovkovou částí jednoduché výhybky v základním tvaru shodného poloměru v odbočné větvi (např. srdcovková část výhybky 1:9-300 do křižovatkové výhybky 1:11-300). Taková křižovatková výhybka se označuje jako křižovatková výhybky s obloukovou srdcovkou (obloukovými srdcovkami). Pro tyto křižovatkové výhybky platí ustanovení služební rukověti SR 103/6 (S) – 1, 2. Podmínky pro úpravu velikosti úhlu odbočení jsou shodné, jako u výhybek jednoduchých v základním tvaru. Transformace křižovatkových výhybek je nepřípustná.

- 38 (74) -


Tvar výhybky J60-1:26,5-2500-PHS 1)

J60-1:18,5-1200 1) J49-1:18,5-1200 2) J60-1:18,5-1200-I 2) J49-1:18,5-1200-I 2+3) J60-1:18,5-1200-II 2+3) J49-1:18,5-1200-II JR65-1:18,5-1200 1) JS49-1:18,5-1200 1) J60-1:14-760 J49-1:14-760 JR65-1:14-760 JS49-1:14-760 3) J60-1:14-760-I 3) J49-1:14-760-I 1) J60-1:12-500 1) J49-1:12-500 1) JR65-1:12-500 1) JS49-1:12-500 2) J60-1:12-500-I 2) J49-1:12-500-I J60-1:12-500-PHS

α g 2,401199 “ (2°09´39,88 )

R [m]

a [mm]

b [mm]

c [mm]

d [mm]

e [mm]

L [mm]

2 500

47 153

47 153

47 153

---

84 705

94 306

32 409

32 409

32 409

---

32 409

33 609

32 409

1 200

g

3,437842 o ’ “ (3 05 38,61 ) g

3,397257 o ’ “ (3 03 27,11 ) 3,437842g o (3 05’38,61“)

1 200

64 818 66 018 58 686

32 026

33 992

32 026

1 966

66 018

32 409

32 409

32 409

---

64 818

27 108

27 108

27 108

---

g

4,539574 o ’ “ (4 05 08,22 )

760

54 216 46 704

g

4,265682 o ’ “ (3 50 20,82 )

g

5,292935 o ’ “ (4 45 49,11 )

25 471,5

28 744,5

25 471,5

3 271

20 797

20 797

20 797

---

500

54 216 41 594 37 881

20 797

21 997

20 797

1 200

42 794

20 797

24 994

20 797

4 197

45 791

Tab. 1 – Soustava poměrových výhybek UIC 60 a S 49 druhé generace

- 36 (74) -

Pokračování tabulky 1 Tvar výhybky J60-1:11-300 J49-1:11-300 JR65-1:11-300 JS49-1:11-300

α 5,771587g (5o11’39,94“)

R [m]

a [mm]

b [mm]

c [mm]

d [mm]

e [mm]

L [mm]

300

13 608,5

20 000

13 608,5

6391,5

29 426

33 608,5

300

16 615,5

16 615,5

16 615,5

---

29 343

33 231

190

10 523

16 615

10 523

6 092

23 478

190

12 611

J60-1:9-300 J49-1:9-300 JR65-1:9-300 JS49-1:9-300

37

JT-1:9-300 J60-1:9-190 J49-1:9-190 JR65-1:9-190 JS49-1:9-190 2) J60-1:7,5-190-I 2) J49-1:7,5-190-I 1) JS49-1:7,5-190 2) JS49-1:7,5-190-I

7,044657g o (6 20’24,69“)

g

7,044657 o ’ “ (6 20 24,69 ) g

8,438492 o ’ “ (7 35 40,72 )

16 009

g

12 611 13 811

3 398 12 611

--1 200

9,572941 190 14 312 15 727 14 312 1 415 o ’ “ (8 36 56,33 ) g 8,438491 JS49-1:7,5-150 150 9 956 12 944 9 956 2 988 o “ (7 35 40,72 ) g 10,513686 JS49-1:6-150 150 12 414,5 12 414,5 12 414,5 __ o ’ “ (9 27 44,45 ) g 11,056253 SS49-1:5,7-230 230 9 992,5 9 992,5 9 992,5 __ o ’ “ (9 57 02,26 ) 1) 2) = koncový styk srdcovky nelze svařit = možnost svaření koncového styku srdcovky 3) = vhodné použití do jednoduché kolejové spojky s ohledem na délku mezipřímé I, II, III = typy výhybek JS49-1:6,6-190

- 37 (74) -

27 138 28 620

23 352

25 222 26 422

23 356

30 039

20 766

22 900

20 748,5

24 829

18 181,5

19 947


Označení konstrukce

Úhel křížení

Poloměr oblouku v odbočné větvi [m]

b

c

[mm]

[mm]

C(B)60 -1:11-300 C(B)49 -1:11-300 C(B)R65 -1:11-300 C(B)S49 -1:11-300

5,771587g (5°11’39,94“)

300

20 000

20 000

C(B)49 -1:9-190 C(B)S49 -1:9-190

7,044657g (6°20’24,69“)

190

16 615

16 615

CS49 -1:7,5-150

8,438492g (7°35’40,72“)

150

12 944

12 944

Tab. 2 – Křižovatkové výhybky

Úhel křížení

Poloměr oblouku v odbočné větvi [m]

b [mm]

c [mm]

KR65 -1:5,5

11,449829g (10°18’17,45“)

--

11 028

11 028

KS49 -1:11

5,771588g (5°11’39,94“)

--

20 000

20 000

KS49 -1:9

7,044657g (6°20’24,69“)

--

16 615

16 615

KS49 -1:7,5

8,438493g (7°35’40,72“)

--

12 944

12 944

KS49 -1:5,5

11,449829g (10°18’17,45“)

--

11 028

11 028

KS49 -1:4,5

13,920898g (12°31’43,71“)

--

8 967,5

8 967,5

Označení konstrukce

Tab. 3 – Křižovatky

- 39 (74) -

ŽELEZNIČNÍ KONSTRUKCE I · Modul 3 m

s

c

a

úhel odbočení α

označení konstrukce

b

poloměr v odbočné větvi [m]

DKS 60-1:11-300 1) DKS 49-1:11-300

5,771589g

DKS R65-1:11-300

(5°11´39,94´´)

a

Hodnoty s, a, b, c, m s

a

b

c

m

4 750

13 608,5

52 250

52 465

79 467

5 000 1)

13 608,5

55 000

55 227

82 217

4 750

10 523

42 750

43 013

63 796

10 523

45 000

45 277

66 046

300

DKS S49-1:11-300

1)

DKS 49-1:9-190

7,044657g

DKS S49-1:9-190

(6°20´24,69´´)

190

5 000

1)

zatím není konstrukčně zpracováno

Tab. 4 – Dvojité kolejové spojky

6.3

Soustava stupňových výhybek

Tab. 5 – Jednoduché a oboustranné stupňové výhybky

- 40 (74) -


Tab. 6 – Oboustranné a křižovatkové výhybky stupňové soustavy

Kontrolní otázky Jaký je zásadní rozdíl výhybkami poměrové a stupňové soustavy? Které výhybky poměrové soustavy je možné transformovat? Je možné, aby byly výhybky stupňové soustavy transformované?

- 41 (74) -


7

Výhybkové sestavy 7.1

Výhybková spojení

Nejjednodušším výhybkovým spojením je odbočení do rovnoběžné koleje s průběžnou.

Obr. 48 – Odbočení do rovnoběžné koleje a) vynesení ramen výhybky, b) vytyčovací schéma

Dvě přímé rovnoběžné koleje mohou být spojeny jednoduchou kolejovou spojkou, je-li použito levých jednoduchých výhybek, nazývá se spojka levou, je-li použito pravých výhybek, nazývá se pravou. Kolejové spojky se vkládají zpravidla na dvojokelejné trati ve stanicích před výhybkovým rozvětvením. Aby byla zajištěna spojení do všech kolejí, vkládají se zpravidla za sebou obě spojky, levá i pravá. Kolejové spojky slouží k vjezdům vlaků ze sudé traťové koleje do lichých staničních kolejí, k umožnění posunu a obsluze vleček a k přechodu na nesprávnou traťovou kolej.

Obr. 49 – Schéma jednoduché kolejové spojky

- 42 (74) -


Obr. 50 – Schémata jednoduchých kolejových spojek pro více kolejí

Obr. 51 – Konstrukční obměna jednoduché kolejové spojky

Vložení dvou jednoduchých spojek za sebou vyžaduje značnou délku přímých kolejí. Ve stísněných poměrech je možné sloučit obě spojky do jedné a vznikne dvojitá kolejová spojka. Střední část kolejové spojky je tvořena kolejovou křižovatkou. Spojení více rovnoběžných kolejí lze uskutečnit pomocí více jednoduchých kolejových spojek. Toto spojení je možné zkrátit vložením křižovatkové výhybky, která je ovšem dražší a náročnější na údržbu. Křižovatkové výhybky přitom nelze vkládat do hlavních kolejí ve stanici.

Obr. 52 – Náhrada jednoduché kolejové spojky dvojitou

Obr. 53 – Konstrukční úprava dvojité kolejové spojky

- 43 (74) -


Obr. 54 – Konstrukční úprava dvojité kolejové spojky s obměnou s křižovatkovými výhybkami

Obr. 55 Střední část dvojité kolejové spojky na montážním lešení u výrobce

Zhlavím se nazývají výhybková rozvětvení z jedné nebo více kolejí do více kolejí. Podle tvaru a funkce zhlaví jsou možná různá uspořádání zhlaví. Nejjednodušší jsou zhlaví na začátku a konci malých stanic. Nejsložitější jsou zhlaví pro rozvětvení při vjezdu do velkých osobních nádraží, do nichž zaúsťuje řada tratí a stromková zhlaví na spádovištích seřaďovacích stanic. Matečná kolej, ve které jsou za sebou vloženy výhybky se stejným směrem odbočení, je určena pro spojení řady rovnoběžných kolejí. Podle uspořádání výhybek rozlišujeme matečnou kolej přímou nezkrácenou, ve které jsou vloženy jen jednoduché výhybky. Vložením obloukové výhybky oboustranné lze zvýšit úhel sklonu matečné koleje, tato matečná kolej se nazývá přímá zkrácená. Matečná kolej, u které výhybky navazují za sebou odbočnou větví, se nazývá matečná kolej oblouková, s hlavní kolejí přímou nebo obloukovou.

- 44 (74) -


Obr. 56 – Matečná kolej přímá nezkrácená

Obr. 57 – Matečná kolej přímá zkrácená

Obr. 58 – Matečná kolej oblouková s hlavní kolejí v přímé

Obr. 59 – Matečná kolej oblouková s hlavní kolejí v oblouku

Nevýhodou matečných kolejí je skutečnost, že připojované koleje mají různě dlouhé užitečné délky kolejí. Tato nevýhoda se plně projeví pro svazky o mnoha kolejích. Pro tyto případy byla vyvinuta stromková zhlaví, která vznikají postupným štěpením každého rozvětveného směru na další dva směry. Tato konstrukce se vyskytuje především v třídících nádražích, kde se používá na spádovištích pro rozvětvení do desítek kolejí. Ve stromkových zhlavích se užívají výhybky jednoduché, obloukové oboustranné symetrické a nesymetrické.

- 45 (74) -


Obr. 60 – Stromková zhlaví a) ve stanici b) symetrický kolejový svazek ve třídícím nádraží

Obr. 61

Zdvojené zhlaví pro současné jízdy a) kolejové schéma s kolizním bodem b1), b2) užití jednoduchých výhybek c1), c2) užití křižovatkové výhybky d1), d2) užití křižovatky

Počet kolejí ve stanicích, počet výhybek a jejich uspořádání musí vyhovovat požadavkům provozu a nesmí omezovat propustnou výkonnost trati. Do hlavních kolejí se nesmí vkládat více výhybek, než je nezbytně nutné. Výhybkové zhlaví má být krátké s použitím pokud možno jednoduchých výhybek a má

- 46 (74) -


vyhovět požadované návrhové rychlosti. Výhybky mají být seskupeny tak, aby tvořily směrově plynulé kolejové cesty s co nejmenšími jízdními odpory. Zhlaví má být navrženo tak, aby bylo ve zhlaví co nejméně oblouků opačných směrů. Konstrukce zhlaví má být taková, aby užitečné délky staničních kolejí byly co nejdelší. Při velké intenzitě provozu, při rozsáhlém posunu apod. se konstruují staniční zhlaví pro současné jízdy vlaků nebo posunujících dílů. U velkých osobních nádraží se konstruují zhlaví pro více současných jízd pro více zaústěných tratí, pro současné přestavování souprav, přistavování a odstup hnacích vozidel apod. Výhybky se číslují postupně od začátku ke konci trati v každé stanici zvlášť. Mají-li dvě výhybky stejné staničení, nižší číslo se zpravidla volí pro výhybku v koleji s nižším číslem. Výhybky v jednotlivých staničních kolejových skupinách se rozlišují stovkovou sérií a číslují se postupně od první výhybky ve spojovací koleji.

Obr. 62 – Číslování výhybek ve stanici a) na jednokolejné trati, b) na dvojkolejné trati

Kontrolní otázky Jaký je zásadní rozdíl mezi zkrácenou a nezkrácenou matečnou kolejí? Které výhybky typy výhybek poměrové soustavy jsou vhodné pro jednoduché kolejové spojky?

- 47 (74) -


8

Výhybky pro vysoké rychlosti

Vysokorychlostní železniční doprava odhaluje nové možnosti pro železniční správy a železniční průmysl. Rychlost a kvalita dopravy tvoří rozhodující argumenty pro volbu dopravního prostředku. Potenciál železniční dopravy spočívá v rychlosti, pohodlí a sociální přístupnosti. Moderní konstrukce železničních výhybek pro vysoké rychlosti zahrnuje pohyblivé hroty srdcovek, asymetrické hroty jazyků, pružné upevnění opornice, zpevněné povrchy kolejnic, vysoce kvalitní odolné oceli, upevnění kolejnic s vibrace tlumícími podložkami, stavěcí zařízení integrované do pražců, bezúdržbové systémy kluzných stoliček, apod. Výhybky všeobecně, ale pro vysoké rychlosti v odbočné větvi zvláště, se navrhují s ohledem na následující parametry: -

maximální nevyrovnané příčné zrychlení [m.s-2]

-

maximální časová změna příčného zrychlení [m.s-3]

-

maximální vstupní a výstupní ráz [m.s-3]

Tradiční metody konstrukce výhybky neuvažují dynamickou odezvu vozidla. Pokud se uvažuje odezva vozidla podle kinematického modelu, jsou jeho účinky podceněny. Dále je třeba zásadně rozlišovat účinky: -

vozidel „klasických“ – dvounápravových

-

vozidel podvozkových ať již nákladních nebo osobních včetně nových souprav pro vlaky TEE (EC, IC)

-

vozidel s naklápěcími skříněmi (NS) mající diametricky odlišnou dynamickou odezvu na výhybkové konstrukce ať již v kladném či záporném smyslu.

Měřením bylo prokázáno, že v prostoru pro cestující působí až dvakrát větší hodnoty než podle kinematického modelu.

Obr. 63 – Porovnání kinematické a dynamické odezvy

Konstrukce výhybky musí zohlednit reálnou interakci mezi vozidlem a kolejí. Konstrukční práce zahrnují modelování dynamického chování vozidla s výpočtem příčných zrychlení a sil. Za optimální návrhové křivky směrového - 48 (74) -


řešení odbočné větve se považují klotoidické přechodnice a kružnicové oblouky. Důležitým příspěvkem k redukci příčných sil ve výměně při přechodu z opornice na jazyk je optimalizace geometrie průjezdu dvojkolí v oblasti zkosení hrotů jazyků. Ve výhybkách pro rychlost v odbočení 130 km.h-1 se zpravidla používají pouze kružnicové oblouky a přímé. Od použití přechodnicových křivek bylo upuštěno. V běžné koleji zaručuje konstrukce koleje vodící a nosnou funkci bez přerušení v celé délce. Ve výměnách je tato funkce rozdělena na dvě kolejnice opornici a jazyk, který je navíc uložen na kluzných stoličkách. Dalším porušením jízdní geometrie je oblast pevné srdcovky, kde je žlábkem přerušena vodící hrana, nosná funkce je rozdělena na křídlovou kolejnici a klín srdcovky a přídržnicí je vynucen pohyb dvojkolí. Proti běžné koleji proto vykazují výhybkové konstrukce tyto základní odlišnosti: -

je narušen setrvačný sinusový pohyb dvojkolí vycházející z jiných tolerancí geometrických parametrů koleje, její prostorové polohy, vlastních imperfekcí a jiné konicity

-

dochází k náhlému k náhlým změnám horizontálních a vertikálních sil

Pořizovací náklady výhybek vztažené k ekvivalentní délce koleje jsou asi 300 %. Ze statistik DB A.G. vyplývá, že zatímco na výhybky připadá cca 9 % délky všech kolejí, na údržbu připadá 40 % všech vydaných nákladů. Z celkových nákladů na údržbu připadalo 20 % na náklady spojené s dohledem, 20 % na kontrolu výhybek a 60 % na udržovací práce při uvedení do předepsaného stavu.

8.1 8.1.1

Zásady konstrukce, směry vývoje Geometrické uspořádání odbočné větve výhybky

Směrové poměry v odbočné větvi u výhybek s rychlostí V > 100 km.h-1 se zlepší doplněním směrových oblouků v odbočné větvi výhybky o přechodnice. Tímto opatřením se sníží boční rázy z hodnot > 1,0 m.s-3 na hodnoty do 0,8 m.s-3, což přináší vyšší jízdní komfort a vyšší stabilitu prostorové polohy koleje. Konstrukce jednoduché kolejové spojky s použitím výhybek s klotoidickými oblouky je na Obr. 64.

- 49 (74) -


Obr. 64 Konstrukce jednoduché kolejové spojky s použitím výhybek s klotoidickými oblouky

8.1.2

Zlepšení kontaktní a jízdní geometrie

Základním předpokladem je zajištění nerušeného sinusového pohybu dvojkolí ve výhybce. Přechod z opornice na jazyk a z křídlové kolejnice na hrot jazyka je nutno optimalizovat z hlediska kinematiky pohybu dvojkolí viz. Obr. 11-3. Důležitým příspěvkem k redukci příčných sil ve výměně při přechodu z opornice na jazyk je speciální geometrie opornic a jazyků, v literatuře označovaná jako FAKOP (Fahrkinematische Optimierung) nebo KGO (Kinematic Gauge Optimization). Konstrukční oddálení opornice také umožňuje rychlý nárůst příčného průřezu jazykové kolejnice. Únosný průřez jazyka se ve srovnání s klasickým uspořádáním posunuje k jeho hrotu. a)

b)

Obr. 65 – Porovnání jízdní geometrie a) výhybka bez systému FAKOP b) se systémem FAKOP

Podstatným příspěvkem pro zlepšení kontaktní a jízdní geometrie je uložení kolejnic ve sklonu 1:20, resp. 1:40. Uložení kolejnice lze nahradit použitím kolejnic, jejichž profil je nesymetricky opracován tak, že simulují potřebný sklon.

- 50 (74) -


Obr. 66 – Graf měřícího vozu pro výhybku s konstrukčním uspořádáním jazyka a opornice FAKOP (zdroj [])

Dalším porušením jízdní geometrie je oblast pevné srdcovky. Bylo zjištěno, že při průjezdu dvojkolí srdcovkou [1] 1:18,5 při svislém uložení kolejnic dojde v průběhu přechodu z křídlové kolejnice na hrot v tloušťce 55 mm ke svislému poklesu 2 mm. Pokles kola probíhá po rampách ve sklonu 1:450 a na jejich lomu průjezd kola vyvolá značný ráz. Při uložení kolejnic ve sklonu 1:40 lze snížit pokles na hodnotu 1 mm a průjezd kola odpovídá pohybu po rampách ve sklonu 1:1000. Vznikající rázy lze utlumit prostřednictvím zpružněného upevnění kolejnic s tuhostí do 30 MN.m-1.

- 51 (74) -


Schwerpunkt Anderung des Rades – Pokles težiště kola alte(neue) Geometrie, Schienenneigung – Původní (nová) geometrie, úklon kolejnic Obr. 67 – Teoretický pokles kola při průjezdu srdcovkou výhybky DB 1:18,5-1200

8.1.3

Snížení tuhosti jídní dráhy

Při pojíždění výměnových částí výhybek běžné konstrukce vysokými rychlosti v relativně krátké době vznikají po jejich délce deformace výškové polohy [1]. Typický průběh výškových závad u DB A.G. je na Obr. 11-6. Oblast dlouhých výhybkových pražců je výše než krátké pražce ve výměně. V oblasti hrotu pevné srdcovky vznikají lokální poklesy.

Sollgradiente – Požadovaná výšková poloha x spojnice je u výhybky s pevnou srdcovkou Obr. 68 – Charakteristické poklesy ve dvou výhybkách DB pojížděných vysokými rychlostmi

Tyto závady v podélné výšce koleje vyžadují provedení udržovacích prací. Trvanlivost opravy je malá a dochází k rychlému návratu k původnímu stavu. Při místním ohledání bylo zjištěno, že pražce nedoléhají na kolejové lože v celé délce ložné plochy a že pod ložnou plochou pod hlavami pražců jsou volné prostory. Závady tohoto typu byly pozorovány i v srdcovkách. Z pozorování a měření vyplynuly následující závěry:

- 52 (74) -


-

je nutno snížit přenos vibrací vnášených do kolejového lože. Ve vysoce zhutněném štěrku dochází ke kmitání zrn s amplitudou 0,1 mm, které vyvolává otěr materiálu až ulamování hran [3]

-

svislá tuhost kolejové jízdní dráhy v hodnotách > 200 MN.m-1 je příliš vysoká, v oblasti srdcovek a výměnových částí může dojít k nevratnému přetvoření kolejového lože [1].

-

zpružnění kolejové jízdní dráhy není možné uskutečnit prostřednictvím kolejového lože ze štěrku [1]

-

podbíjení pražců v prostoru výškové závady vede zpravidla postupem času k návratu do původnímu stavu a často k rychlejšímu rozvoji vady [1]

-

nelze opominout ani přemáhání pružného systému upevnění několikanásobnými zdvihy při manipulaci s výhybkou během pokládky a následného několikerého podbíjení vedoucího k destabilizaci systému upevnění a celé konstrukce (nutno připomenout i požadavek na synchronizaci přizvedávání druhé větve výhybky při podbíjení)

Obr. 69 – Poklesy pražců, relativní pohyb pohyblivého hrotu srdcovky

Snížení tuhosti kolejové jízdní dráhy lze uskutečnit prostřednictvím zpružněného upevnění a zpružněných válečkových stoliček.

- 53 (74) -


Obr. 70 Pružné upevnění na žebrových podkladnicích pro výhybky DB

Je nutno zajistit dynamické oddělení kolejnice a pražce. Výsledky výpočtů [3] jsou v Tab. 1., předpokládané zatížení na nápravu 20 t (200 kN) při rychlosti 250 km.h-1. Volenými parametry při výpočtu byla tuhost koleje a tuhost upevnění. Tvar kolejnice Tuhost koleje [MN.m-1]

285

68

52,6

48

37

AREA 136 23,3

Tuhost upevnění [MN.m-1]

150

22,1

17,5

14

10

5

výpoč. 2600

4400

4700

4900

5300

6700

výpoč. 0,35

1,6

1,9

2,23

2,78

4,3

výpoč. 52,5

32,2

30,2

28,8

26,7

21,0

výpoč. měř. x=0,3 x=0,5

42,2 46,2 85,5 142,5

69,7

77,9

20,4 34,0

73,9 66,2 15,7 26,2

14,4 24,0

83,9 69,3 11,1 18,5

90,9 71,0 7,0 11,6

199,5

47,6

36,8

33,6

25,9

16,6

44,7 74,8 104,7

6,7 11,2 15,6

4,7 7,9 11,8

4,2 7,0 9,8

2,9 5,0 8,0

1,5 2,4 3,4

Délka ohyb. čáry [mm] Pokles kolejnice [mm] Max. zatížení podpory [kN] Max. napětí v kolejnici [MPa]

UIC 60

Dynamická přirážka od x mm nerovnosti, x=0,7 kontakt kolo kolejnice [kN] Dynamická přirážka x=0,3 u pražce [kN] x=0,5 x=0,7

Tab. 7 – Výsledky výpočtů dynamických účinků při různé svislé tuhosti kolejové jízdní dráhy

- 54 (74) -


a)

b)

Obr. 71 a) Výměnová část výhybky s pružnými bloky pod podkladnicemi b) Srdcovka s pohyblivým hrotem připravená pro montáž do výhybky s pružnými bloky pod podkladnicemi

Pro výhybky bylo vyvinuto sdružením BWG/WGB (Výhybkárna Butzbach/ Výhybkárna Brandenburg) zpružněné upevnění na žebrových podkladnicích viz Obr. 71, které jsou uloženy na speciálních podložkách z pryže. Systém upevnění splňuje tyto požadavky: tuhost upevnění se pohybuje kolem 25 MN.m-1, přitom tuhost podložky je zpočátku vyšší, v pracovní oblasti je výrazně nižší a při poklesu kolem 4 mm je opět tužší viz. Obr. 72.

- 55 (74) -


Obr. 72 – Pružnostní charakteristika pryžových bloků pod podkladnice

Tato charakteristika zaručí rovnoměrný pokles paty kolejnice. Nižší tuhost uložení kolejnice vede k potlačení rozvoji vad geometrických parametrů koleje. Systém s pružnými podložkami pod podkladnicemi je použitelný jak pro klasický kolejový rošt, tak pro pevnou jízdní dráhu. Protože je v podstatě definován pokles kolejnic, dochází k rozložení zatížení kolových sil na více pražců. To vede k také k nižšímu namáhá kolejového lože. Charakteristické poklesy kolejnice a pražce pro upevnění kolejnice v žebrové podkladnici a pro zpružněné upevnění jsou na Obr. 73.

- 56 (74) -


Obr. 73 – Vliv geometrie a tuhosti podložek na maximální síly na kontaktu kolo – kolejnice a pražec – kolejové lože

Použití zpružněného upevnění s definovaným průběhem tuhosti není účinné jen ve statické oblasti, ale také potlačuje dynamické extrémy. Pružné podložky pod podkladnicemi oddělují kmitání kolejnice a pražce v oblasti středních a vysokých frekvencích a přispívají ke snižování dynamického namáhání. U výše uvedených podložek dojde ve frekvenční oblasti v rozsahu nízkých frekvencích do 50 Hz pouze k 1,5 násobnému nárůstu tuhosti.

Obr. 74 – Vliv pružných podložek pod podkladnicí

- 57 (74) -


8.1.4

Ovládání výhybky

Podstatnými konstrukčními prvky, podmiňujícím kvalitní podbíjení výhybkových pražců, jsou vestavěné systémy ovládání výhybky do ocelových žlabových pražců, viz. Obr. 75 a Obr. 76. V ideálním případě mají tyto ocelové pražce stejný průřez jako použité výhybkové betonové pražce. Systémy závěru musí zajišťovat horizontální i vertikální upevnění jazyka, jen tak mohou vzniknout poměry podobné v běžné konstrukci koleje. Dalším požadavkem je rektifikace vertikální a horizontální polohy jazyka vůči opornici, pokud možno jednoduchá bez nutnosti opracovat nebo vyměňovat součástky.

Obr. 75 – Pražec s integrovaným stavěcím a závěrovým zařízením

Obr. 76 – Žlabový pražec s integrovaným přestavníkem firmy Siemens

Zpružněné válečkové stoličky dynamicky oddělují jazyk od kluzných stoliček. Jazyk nemá přímý kontakt s kluznými stoličkami, ale je upevněn pomocí stoliček přímo k pražcům, čímž se tlumí vibrace, viz Obr. 77.

- 58 (74) -


Obr. 77 – Válečkové stoličky výrobce Weichenbau Brandenburg

U srdcovek s pohyblivými hroty se používá speciální přidržovač hrotu tak, aby nedocházelo k jeho volnému kmitání ve svislém směru, viz Obr. 78.

Obr. 78 – Přidržovač pohyblivého hrotu srdcovky

Při selhání některé z funkcí, dané např. lomem některého prvku je i nadále zajištěno doléhání jazyků k opornici. Uspořádání přestavných prvků musí být takové, aby bezpečnou polohu jazyka zajišťovalo minimum závěrů, působících při přestavování, hledisko bezpečnosti je přitom prvořadé. Systém musí rozpoznat provozně nejisté stavy, hlásit je a prostřednictvím zabezpečovacího zařízení umožnit projetí výhybky jen při zabezpečené jízdní dráze. Kriteria pro návrh uspořádání stavěcího zařízení bylo podle [3] uvažována: maximální horizontální průhyb jazyka mezi závěry 3 mm, součinitel tření pro válečkové stoličky µ = 0,15, nejnepříznivější součinitel tření na kluzných stoličkách µ = 0,30, maximální vůle mezi jazykem a opornicí v zavřeném stavu v místě závěru 1 mm v nejnepříznivějším případě. Rozmístění závěrů stavěcího zařízení bylo navrženo tak, aby horizontální průhyb byl mezi všemi závěry přibližně stejný viz. Obr.11-17. Při praktických zkouškách se ukázalo, že provozní tolerance 2,5 mm pro horizontální průhyb jazyka, sledovaná snímači

- 59 (74) -


polohy jazyka, je vzhledem k dynamickým příčným pohybům příliš úzká a bylo doporučeno její zvýšení cca o 1 mm.

Obr. 79 – Výhybka se závěrem HRS (H – zvedání, R – posun po válečku, - S – zajištění)

Větší poloměry ve výhybkách vedou k prodlužování jazyků a ke zvyšování počtu stavěcích a zařízení závěrů. U konvenčních stavěcích zařízení s elektromechanickými přestavníky jsou tato zařízení spojena spojovacími tyčemi, v některých případech zdvojenými. U některých sprav drah se používají výhybky s více přestavníky. Koncové polohy jazyků se sledují kontakty v přestavníku a snímači polohy jazyka, umístěnými mezi závěry. Spojovací tyče a zařízení pro sledování polohy jazyka jsou zařízení náročná na spotřebu času při montáži a vyžadují pro bezporuchový provoz relativně vysoké náklady na údržbu. Uvedené nedostatky řeší užívané hydraulické systémy. V hydraulickém přestavném systému síly na jednotlivé závěry přenáší hydraulickou cestou. Přednosti proti konvenčním systémům [7] spočívají v redukci potřebného místa, hmotnosti, počtu mechanických součástí a v potlačení závislosti na výkyvech teploty. Tím se podstatně usnadňuje zřízení, dohled a údržba včetně úspory času, což má pro vysoce zatížené trati velký význam. Hydraulické stavěcí zařízení se skládá z elektrického přestavníku 1 a hydraulického válce 2, stavěcích hydraulických válců 3, spojených sériově do okruhu 4 a teplotním kompenzačním zásobníkem viz. Obr. 11-18. U takového systému se hydraulické válce pohybují současně a pohyb jazyku je přibližně synchronní po celé délce.

- 60 (74) -


Obr. 80 – Sytém ovládání výměny Hydrolink

Z hlediska spolehlivosti a zaručené funkčnosti výhybkových konstrukcí jsou významné bezúdržbové systémy kluzných stoliček a ovládacích prvků výhybkové konstrukce. Mazací proces lze odstranit použitím válečkových stoliček, kuličkových kluzných stoliček apod. nebo úpravou povrchu kluzných stoliček materiály s nízkým koeficientem tření (např. molybden).

Obr. 81 – Válečkový nadzvedávač jazyků EKOS – Z200 firmy Schreck – Mieves

Obr. 82 – Válečkový nadzvedávač jazyků ZRV1 integrovaný do žebrové podkladnice s kluznou stoličkou firmy Schwihag

- 61 (74) -


Rozlišují se dvě konstrukční uspořádání: umístění válečkové stoličky v mezipražcovém prostoru, viz. Obr.11-19, nebo umístění válečkového (kuličkového) zařízení integrací do kluzné stoličky, viz. Obr. 11-20. Varianta v mezipražcovém prostoru se jeví jako výhodnější pro dodatečné vystrojení výhybky.

8.1.5

Technologie montáže a kladení výhybek

Technologickým požadavkem zhotovitelů modernizací a rekonstrukcí výhybkových spojení je montáž výhybkových konstrukcí přímo u výrobce. V ideálním případě jsou výhybkové konstrukce ve smontovaném stavu dopraveny na stavbu, kde jsou do konečné polohy kladeny přímo z přepravního prostředku. Odpadá nežádoucí demontáž u výrobce a montáž výhybky na lešení na stavbě a s tím související požadavky na plochu. Snižují se náklady, doba výstavby a ekologická zátěž v okolí stavby. Snižují se nebo dokonce eliminují i napětí, která jsou jinak nežádoucí manipulací vnášena do konstrukce výhybky a ta pak zůstávají v kolejnicích jako nekvantifikovatelná což působí potíže při zřizování bezstykové koleje. Z tohoto důvodu se řeší doprava smontovaných výhybkových dílů od výrobce na stavbu. Vzhledem k maximálním délkám pražců přes 4,0 m jsou při vodorovném ložení výhybkových dílů na plošinové vozy překračovány ložné míry. Tento problém je možné řešit dvojím způsobem: použitím dělených pražců, šikmým ložením dílů nebo kombinací obou postupů. Postup s dělenými výhybkovými pražci je demonstrován na Obr. 83.

Obr. 83 – Schéma výhybky s dělenými pražci

Koncepce obnovy výhybky způsobem, kdy je výhybka smontována u výrobce a přepravena speciálním přepravním prostředkem (Obr. 11-22) na stavbu a vložena do koleje má své nepopiratelné přednosti a snižuje náklady na obnovu [8]. Příprava a montáž výhybek přímo ve výrobním závodě umožňuje využití kvalifikované pracovní síly, zvýšení kvality a produktivity práce.

- 62 (74) -


Obr. 84 – Vagón pro přepravu výhybek Matisa WTW

Odpadají doplňující činnosti, jako je zřizování a rušení ambulantních montážních základen a vlastní rekonstrukci výhybky lze uskutečnit v podstatně kratší výluce. Postradatelnost montážních základen je již zmíněnou výhodou s tím, že: -

i ve stísněných podmínkách je možné provést obnovu výhybek bez zvyšování nákladů

-

v hustě obydlených oblastech je obyvatelstvo méně zatěžováno stavebním hlukem

-

odpadají přípravné demontážní práce (např. přestavníků) a jejich zpětná montáž na stavbě

-

často nejsou nezbytné funkční zkoušky

-

ulehčuje se stavební řízení

Při této koncepci obnovy výhybek se předpokládá doprava vyzískaných výhybek k výrobci, kde jsou demontovány a získaný svrškový materiál se třídí regeneruje. Demontáž na stavbě se omezuje na výhybkové styky, čímž se plní i hlavní cíle popisované koncepce: -

snížení potřebného počtu pracovníků

-

redukce potenciálu nebezpečí vzniku úrazů

-

snížení emisí hluku

-

kratší obsazení koleje po dobu stavebních prací (kratší výluky)

- 63 (74) -


8.1.6

Dohlédací zařízení

U ÖBB se v tunelech a na jiných exponovaných místech používá výhybkový diagnostický systém, který přibližně jedenkrát za hodinu umožňuje elektronickou diagnózu výhybky [7]. Údaje, vztahující se k bezpečnosti provozu a potřebné pro dohlédací činnost, jsou zjišťovány pomocí snímačů v kritických místech výhybky.

Obr. 85 – Snímané veličiny dohlédacího systému výhybek

Změřené hodnoty se zpracují a dálkově přenesou do dohlédacího střediska. Zjišťuje se:

8.1.7

-

Vzdálenost pracovní hrany přídržnice od pojížděné hrany klínu srdcovky a opotřebení v oblasti srdcovky

-

V oblasti teoretického hrotu srdcovky (matematického bodu křížení) se umisťuje snímač, který zaznamenává opotřebení přídržnice a ojetí kolejnic v oblasti srdcovky

-

Stav šroubových spojů v oblasti srdcovky

-

Svěrná síla šroubů se měří pomocí snímačů síly, které jsou nalepeny pod hlavou šroubu. Při snížení síly nebo ustřižení šroubu následuje signalizace závady

Nové materiály v konstrukci srdcovek

V konstrukci srdcovek se u DB A.G. zkoušejí srdcovky z lité oceli s vysokým obsahem manganu [4]. Při předpovídání životnosti konstrukčních součástí se vychází z výsledků průkazných zkoušek. U srdcovek se používají krátkodobá dynamická měření vzájemného působení vozidla a jízdní dráhy, dlouhodobá geodetická sledování změn prostorové polohy koleje a měření opotřebení srdcovky. Pravidelným snímáním příčných řezů srdcovek a jejich počítačovým hodnocením z hlediska opotřebení a dokumentací údržbových prací byla for-

- 64 (74) -


mulována kritéria pro nasazení srdcovek z lité oceli s vysokým obsahem manganu. Pro průběh opotřebení je charakteristický strmý růst v počátečním stádiu, následován mírnějším nárůstem. Kvalita dotykové geometrie kolo kolejnice se posuzuje podle vývoje rozdílu křivosti mezi profilem kola a profilem klínu srdcovky – čím menší je rozdíl křivosti, tím menší se předpokládá namáhání. U srdcovek s pohyblivými hroty se litá manganová ocel používá na pevné části [5]. Podle [4] se předpokládá vývoj srdcovky ze širokopatních kolejnic s odděleným upevněním křídlových kolejnic a hrotu srdcovky. U tohoto konstrukčního uspořádání jsou díly spřaženy v podélném směru a uvolněny ve svislém směru. Odděluje se dynamické namáhání křídlové kolejnice a hrotu srdcovky.

Obr. 86 – Srdcovka z kolejnic s odděleným upevněním klínu srdcovky a křídlových kolejnic

Transport Technology Center (TTCI) ve spolupráci s Oregon Graduate Institute vyhodnotily materiály vhodné pro výrobu srdcovek a vybraly z nich ty nejlepší z hlediska působení svislých a vodorovných sil. Počáteční výběr a třídění materiálů vycházely z recenzí dostupné literatury a z výsledků testů materiálů na únavu a otěruvzdornost. Vybrané materiály byly vybrány ke zkouškám v laboratoři TTCI, simulujícím silný provoz. Vyhodnocení srdcovkových materiálů bylo provedeno jak pro montované, tak pro lité srdcovky. TTCI hodnotilo: -

Hadfieldovu austenititickou manganovou ocel

-

kolejnice s kalenou hlavou a kolejnice z perlitické oceli kalené laserem

-

bainitické molybdenové oceli s obsahem 0,25 % uhlíku

-

vysokopevnostní martensitické oceli s tvrdostí 450 – 500 jednotek dle Brinella

-

oceli vysoce legované niklem s vysokou pevností v tahu

-

ocelová litina, používaná pro srdcovky přejímající zatížení prostřednictvím okolku

Nejvýhodnějším materiálem pro konvenční pevné srdcovky byly oceli z austenitické manganové oceli, bainitické a martenistické oceli. - 65 (74) -


8.1.8

Pohyblivé hroty srdcovek

Pro vyšší nápravové hmotnosti a rychlosti 200 km.h-1 a vyšší se používají srdcovky s pohyblivými díly. Používají se tři základní typy takových srdcovek: -

srdcovka s pohyblivým hrotem, litý hrot tvoří s připojenými kolejnicemi blok. Srdcovky s vyšším úhlem křížení mají v odbočné větvi dilatační zařízení ke kompenzaci délkové změny kolejnice po přestavení

-

srdcovka s pohyblivým hrotem, kolejnice hlavní i odbočné větve jsou hoblovány do hrotu. Délková kompenzace je zajištěna posunem obou kolejnic vůči sobě, konstrukční úprava nevyžaduje dilatační zařízení

-

srdcovky s pohyblivými křídlovými kolejnicemi, vhodný typ pro výhybky s vyššími úhly odbočení a pro krátké výhybky v stísněných poměrech

8.2

Konstrukční zásady pro výhybky podle technických specifikací interoperbility

Navržená konstrukce jízdní dráhy má být navržena vzhledem k zatížení od kolejové dopravy tak, aby: -

namáhání a deformace vyvolané jak vysokorychlostní dopravou, tak udržovacími pracemi splňovaly kritéria, na ně kladené. Návrhové modely pro takové konstrukce musí brát v potaz všechny provozní podmínky

-

bylo dodržena spolehlivost jízdní dráhy a bezpečnost proti vykolejení při působících dynamických účincích vyvolaných vysokorychlostní dopravou. Konkrétní kriteria obsahují standardy evropských norem

Sledují se zejména: -

svislé zatížení na konstrukce

-

příčné vodorovné zatížení

-

podélné síly

TSI z hlediska konstrukce kolejové jízdní dráhy definují požadavky na:

8.2.1

-

kolejnice

-

upevnění kolejnic

-

výměny a srdcovky

Svislé síly

Kolej, výměny a srdcovky musí být navrženy tak, aby přenášely nejméně následující svislé síly:

- 66 (74) -


-

maximální hmotnost na nápravu pro hnací vozidlo nesmí přesáhnout u novostaveb tratí pro vysoké rychlosti pro rychlost V > 250 km.h-1 17 t, pro V = 250 km.h-1 18 t.

-

maximální hmotnost na nápravu u hnaného vozidla nesmí přesáhnout 17 t

-

u modernizovaných tratí vychází maximální hmotnost na nápravu z užívaných vozidel příslušnou správou dráhy. TSI definují toleranční mez, o kterou smí být překročena nominální hodnota, max.6 %.

-

maximální dynamická síla nesmí přesáhnout následující meze: pro rychlost 200 < V ≤ 250 km.h-1 180 kN; pro rychlost 250 < V ≤ 300 km.h-1 170 kN; pro V > 300 km.h-1 160 kN.

8.2.2

Příčné síly

Kolej, výměny a srdcovky musí být navrženy tak, aby přenášely nejméně následující příčné síly: -

maximální celkové dynamická příčná síla, kterou působí dvojkolí na kolejový rošt (∑ Y )max = 10 + P [kN], kde P je maximální statická síla na nápra3 vu v kN. Toto kritérium vychází ze příčné stability kolejového roštu.

-

poměr kolové a vodící síly z kriteria proti vykolejení  Y  = 0,8  Q  lim

8.2.3

Podélné síly

Kolej, výměny a srdcovky musí být navrženy tak, aby přenášely podélné síly, odpovídající zrychlení (zpomalení) 2,5 m.s-2, společně se silami, daných roztažností kolejnicové oceli při teplotních změnách.

8.2.4

Kolejnice -

minimální hmotnost kolejnice je 53 kg.m-1

-

kvalita materiálu kolejnic musí odpovídat standardům CEN

8.2.5

Upevnění kolejnic -

minimální podélný odpor proti posunu kolejnice v upevnění musí být větší než 9 kN, s výjimkou speciálních konstrukcí např. dilatačních zařízení

-

odolnost vůči opakovanému zatížení má být nejméně taková, jak ji definují standardy CEN pro hlavní tratě

-

na betonových pražcích nemá dynamická tuhost upevnění překročit hodnotu 600 MN.m-1 - 67 (74) -


-

na pevné jízdní dráze nemá dynamická tuhost překročit hodnoty 150 MN.m-1

-

minimální elektrický odpor má být alespoň 5 kΩ; některé zabezpečovací systémy vyžadují hodnoty vyšší

8.2.6

Kolejnicové podpory -

hmotnost pražců v klasickém kolejovém roštu má být alespoň 220 kg

-

délka betonových pražců má být minimálně 2,25 m

8.2.7

Výměny a srdcovky

Pro výhybky a křížení platí v přiměřené míře zásady pro běžnou kolej. Zásady interoperability jsou: -

upevnění kolejnic ve výhybce musí odpovídat upevnění kolejnic v přilehlých úsecích

-

musí být dodržena geometrická ustanovení pro rozměry a tolerance pro šířku žlábku, vzdálenost vedoucí hrany přídržnice od pojížděné hrany klínu srdcovky, vzdálenost vedoucí hrany přídržnice od vedoucí hrany křídlové kolejnice

-

pro každý typ výhybky a křížení musí výrobce definovat provozní podmínky, zejména: přípustnou rychlost v přímém a odbočném směru ve shodě s přípustnými hodnotami převýšení, nedostatku převýšení. Přípustná rychlost v přímém směru je výslednicí použitých konstrukčních prvků, zejména použitým typem srdcovky, sklonem kolejnic

Kontrolní otázky V kterém místě výhybky vznikají největší dynamické účinky a proč? Jakým způsobem je možné předcházet vysokým dynamickým účinkům ve výhybkách?

- 68 (74) -

Závěr

Závěr Shrnutí Prostudovaly jste výhybky a výhybkové konstrukce, nyní byste měli být schopni navrhovat výhybková spojení. Nastudovali jset, proč ve výhybkách dochází ke vzniku velkého dynamického zatížení a prostudovali jste cesty, jak tomu předcházet. Měli byste rozumět problémům, spojeným s přestavováním výhybek. V neposlední řadě jste se také seznámili s požadavy interoperability pro výhybky a výhybkové konstrukce. Jejich dodržení je podstatné z hlediska bezproblémového přechdou vlaků v rámci Evropy.

Studijní prameny Seznam použité literatury [1]

KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I. díl. SNTL, ALFA, 2. přepracovné vydání, Praha 1978

[2]

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

[3]

NEJEZCHLEB, M. a kol.: Technická příručka stavbyvedoucího pro práce na železničním spodku. ÚVAR – Servis, a.s., Brno 2003

[4]

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

[5]

MAURER, T. Hochgeschwindigkeit auf Weichen und Schienenauszügen – Erfahrungen, Folgerungen, Entwicklungen. Eisenbahtechnische Rundschau, Juni 1995, vol. 44, no. 6, p. 440 – 445

[6]

HÖHNE, H. Weichen in Hochleistungsstrecken. Der Eisenbahningenieur, Januar 1995, vol. 46, no. 1, p. 38 - 42

[7]

SCHULZ, P, HÖHNE, H. Konstruktive Innovationen bei Weichen für den Hochgeschwindigkeitsverkehr. Der Eisenbahningenieur, September 1999, vol. 50, no. 9, p. 12 – 17

[8]

MAURER, T. Instandhaltungsarme Weichen – Weg und Entwicklungsstand bei der Deutschen Bahn. Der Eisenbahningenieur, September 1999, vol. 50, no. 9, p. 17 – 18

[9]

GIROTTO, J.B. Les appareils de voie Tres Grande Vitesse. Le Rail, Juillet 2000, no. 19, p. 22

[10]

JUDGE, T. Frog Research show promise. Railway Track & Structures., May 2001, vol. no. 5

- 69 (74) -

[11]

PAPACEK, F., PFLEGER, H. Wartungsarme Systeme zur Umstellung und Überwachung von Weiche. Signal + Draht, Dezember 2000, vol. 92, no. 12, p. 46 – 49

[12]

WERNICK, F, PFIRTER, A.. Just-in-Time-Konzept für einen medernen Weichenumbau. Der Eisenbahningenieur, Januar 2001, vol. 52, no. 1, p. 23 – 25

[13]

SPIEGEL, K. SCHÖN, W., ZOLL, A. Schleifen von Weichen in Scnellfahrabschnitten. Der Eisenbahningenieur, März 2001, vol. 52, no. 3, p. 59 – 61

[14]

FRANZ, J. Teil 2: Fahrbahnkonstruktionen. Der Eisenbahningenieur, September 1999, vol. 50, no. 9, p. 58 – 61

[15]

Voie et grande Vitesse. Autriche. Les Appareils de Voie. Le Rail, Decembre 1994, no. 48, p. 40

[16]

Commission Decision of 30 May 2002 concerning the technical specification for interoperability relating to the infrastructure subsystem of the trans-European high-speed rail systém referred to in Article 6(1) of Council Directive 96/48/EC. Official Journal of the European Communities. L 245/143 – L 245/279

[17]

HEYDER, R. The New UIC Catalog of Rail Defects. Der Eisenbahningenieur, September 2001, vol. 52, no. 9, p. 102 – 108

[18]

ESVELD, C. Modern Railway Track. Second Edition. MRT- Production, Delft 2001.

[19]

Official Journal of the European Communities. Commission Decision of 30 May 2002 concerning the technical specification for interoperability relating to the infrastructure subsystem of the trans-European highspeed rail systém referred to in Article 6(1) of Council Directive 96/48EC

Seznam doplňkové studijní literatury [20]

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

[21]

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 [22]

www.fce.vutbr.cz/zel/plasek.o/0N5

- 70 (74) -

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ OTTO PLÁŠEK ŽELEZNIČNÍ STAVBY I MODUL 3 VÝHYBKY A VÝHYBKOVÉ KONSTRUKCE

Recommend Documents