ŠPECIÁLNE DOPRAVNÉ STAVBY

Transcript

1 Moderné vzdelávanie pre vedomostnú spoločnosť/ Projekt je spolufinancovaný zo zdrojov EÚ ŠPECIÁLNE DOPRAVNÉ STAVBY Stavebná fakulta doc. Ing. Ján Mandula, PhD.

2 Táto publikácia vznikla za finančnej podpory z Európskeho sociálneho fondu v rámci Operačného programu VZDELÁVANIE. Prioritná os 1 Reforma vzdelávania a odbornej prípravy Opatrenie 1.2 Vysoké školy a výskum a vývoj ako motory rozvoja vedomostnej spoločnosti. Názov projektu: Balík doplnkov pre ďalšiu reformu vzdelávania na TUKE ITMS Názov: Špeciálne dopravné stavby Autor: doc. Ing. Ján Mandula, PhD. Vydavateľ: Technická univerzita v Košiciach Rok: 2015 Vydanie: prvé Počet výtlačkov: 50 Rozsah: 128 strán Rukopis neprešiel jazykovou úpravou. Za odbornú a obsahovú stránku zodpovedá autor.

3 Obsah Modul 34 Obsah, poslanie, vstupné podmienky pre absolvovanie modulu, povinná literatúra KOĽAJOVÉ DRÁHY Poslanie, ciele, úvod Vymedzenie koľajových dráh Interakcia vozidlo a koľaj Jazda vozidla v priamej Jazda vozidla v oblúku Elektrifikácia železničných tratí...9 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra TATRANSKÉ ELEKTRICKÉ ŽELEZNICE Poslanie, ciele, úvod Výstavba TEŽ Interakcia vozidlo a koľaj Rozdelenie tratí s rozchodom 1000 mm Geometrická poloha koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov Vzostupnica Smerové pomery Prechodnica Vytýčovacie prvky prechodnice Sklonové pomery Lomy sklonov a ich zaoblenie Vytyčovacie prvky výškového oblúk Priechodný prierez Konštrukcie tratí...24 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra ŠIROKOROZCHODNÁ TRAŤ Poslanie, ciele, úvod Výstavba širokorozchodnej trate Geometrická poloha koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov Vzostupnica Smerové pomery Prechodnica Sklonové pomery Lomy sklonov a ich zaoblenie Vytyčovacie prvky výškového oblúk

4 3.5 Priechodný prierez Konštrukcia ŠRT...35 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra ELEKTRIČKOVÁ DOPRAVA Poslanie, ciele, úvod Vývoj električkovej dopravy Rozdelenie električkových tratí Interakcia vozidlo koľaj Geometrická poloha koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov Vzostupnica Smerové pomery Prechodnica Sklonové pomery Lomy sklonov a ich zaoblenie Vytyčovacie prvky výškového oblúk Priechodný prierez Konštrukcie električkových tratí...48 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra METRO Poslanie, ciele, úvod Technické parametre metra Charakteristické znaky metra Usporiadanie siete metra Interakcia vozidlo koľaj Geometrická poloha koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov Vzostupnica Smerové pomery Prechodnica Vytýčovacie prvky prechodnice Sklonové pomery Lomy sklonov a ich zaoblenie Vytyčovacie prvky výškového oblúk Priechodný prierez...60 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra POZEMNÁ LANOVÁ DRÁHA Poslanie, ciele, úvod

5 6.1 Pozemná lanová dráha na Hrebienok Pozemná lanovka pri Ružomberku Rozdelenie pozemných lanových dráh Interakcia vozidlo koľaj Abtova výhybňa Geometrická poloha koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Smerové pomery Sklonové pomery Lomy sklonov a ich zaoblenie Priechodný prierez...70 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra OZUBNICOVÉ DRÁHY Poslanie, ciele, úvod Vývoj ozubnicových dráh Interakcia vozidlo koľaj Rozdelenie ozubnicových dráh Prenos ťažnej sily Druhy ozubníc Ozubnicová dráha Štrba - Štrbské Pleso Ozubnicová dráha Tisovec - Pohronská Polhora Priechodný prierez...80 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra APLIKÁCIA MAGLEV Poslanie, ciele, úvod Popis aplikácie maglev Japonský systém Nemecký systém Výhybky Tunely História rýchlostných rekordov...87 Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra LETISKÁ Poslanie, ciele, úvod Návrh letiska Kódové značenie letísk Fyzikálne charakteristiky letísk Vzletové a pristávacie dráhy Postranné pásy vzletovej a pristávacej dráhy Plocha vzletovej a pristávacej dráhy na otáčanie

6 9.3.4 Pásy vzletovej a pristávacej dráhy Koncové bezpečnostné plochy Predpolia Dojazdové dráhy Prevádzková plocha na použitie rádiovýškomera Rolovacie dráhy Postranné pásy rolovacej dráhy Pásy rolovacej dráhy Vyčkávacie plochy a vyčkávacie miesta Odbavovacie plochy Odlúčené stojisko na parkovanie lietadiel Odnámrazovacie a protinámrazové zariadenia Obmedzenia a odstránenie prekážok Kužeľová plocha Vnútorná vodorovná rovina Približovacia rovina Vnútorná približovacia rovina Prechodová plocha Vnútorná prechodová plocha Rovina nevydareného pristátia Rovina stúpania po vzlete Požiadavky na obmedzenie prekážok Neprístrojová vzletová a pristávacia dráha Vzletová a pristávacia dráha na nie-presné priblíženie Vzletová a pristávacia dráha na presné priblíženie Vzletová a pristávacia dráha na vzlety Objekty mimo prekážkových rovín a plôch Ostatné objekty HELIPORTY 10.1 Rozdelenie heliportov Fyzikálne vlastnosti heliportov Systém prekážkových rovín a plôch Samohodnotiace otázky, záver, použitá a odporúčaná literatúra

7 Δ Poslanie Poslaním modulu 34 - Špeciálne dopravné stavby je uvedenie študenta do problematiky dopravných stavieb. Získať základný prehľad vývoja architektúry od najstarších prejavov stavebnej činnosti v praveku, cez vývoj používaných stavebných materiálov a z nich realizovaných konštrukcií a tvaroslovia, dispozičných a stavebných druhov starovekých civilizácií a stredovekého staviteľského umenia. δ Vstupné podmienky pre absolvovanie modulu Vedomosti predmetov z 1. stupňa vzdelávania: Dopravný urbanizmus (DUrb) Dopravné stavby (DS) Cesty a diaľnice (CaD) Povinná literatúra 1. KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava kol.: Náuka o projektovaní, SVŠT Bratislava, FA, Syrový B. a kol.: Architektura svědectví dob, SNTL Praha L 14 Letiská, I. zväzok. Navrhovanie a prevádzka letísk. MDPaT SR, druhé vydanie, Publikácia Leteckej informačnej služby Slovenskej republiky 8. L 14 Letiská, II. zväzok. Heliporty. MDPaT SR, prvé vydanie, Publikácia Leteckej informačnej služby Slovenskej republiky 5

8 1. KOĽAJOVÉ DRÁHY Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky dráh a pohybu koľajových vozidiel po dráhe. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Podmienky pre stavbu, interoperabilitu a bezpečné prevádzkovanie dráh ako aj pôsobnosť orgánov štátnej správy vo veciach dráh stanovuje zákon o dráhach. V tejto kapitole je popísané základné triedenie dráhových dopravných systémov. 1.1 Vymedzenie koľajových dráh Druhy dráh sú jednoznačne stanovené platnou legislatívou [1]. Dráhami sú: 1. koľajové dráhy: a. železničné dráhy, b. električkové dráhy, c. špeciálne dráhy, 2. trolejbusové dráhy a 3. lanové dráhy. Železničnými dráhami sú: železničné trate a vlečky. Železničné trate tvoria dopravnú cestu železničným vozidlám na účely železničnej dopravy. Železničné trate sa podľa účelu, významu a vybavenia členia na: hlavné a vedľajšie. 4

9 Hlavné železničné trate z hľadiska dopravného významu slúžia na medzinárodnú dopravu a na zabezpečenie celoštátnej dopravnej obslužnosti. Vedľajšie železničné trate slúžia na zabezpečenie regionálnej dopravnej obslužnosti a na mestské a prímestské dopravné služby. Železničné trate spolu so stanicami, terminálmi a všetkými druhmi pevných zariadení, ktoré sú potrebné na zaistenie bezpečnej a nepretržitej prevádzky železníc, tvoria železničnú sieť. Vlečka je železničná dráha priamo alebo prostredníctvom inej vlečky zaústená do železničnej trate. Vlečka sa používa na pohyb železničných vozidiel za účelom prepravy, nakládky, prekládky a vykládky tovaru v podnikoch, skladoch, prístavoch a v termináloch. Dopravnú cestu električkových dráh tvoria koľaje vo vozovke pozemnej komunikácii alebo na samostatnom električkovom telese a ich poloha je vymedzená trakčným vedením. Špeciálnou dráhou je koľajová dráha na mestskú a prímestskú verejnú osobnú dopravu, najmä: metro, mestské a prímestské rýchlodráhy, železničná dráha nezaústená do železničnej trate, ktorá slúži len miestnym alebo turistickým potrebám, najmä miestne úzkorozchodné dráhy. Špeciálnymi dráhami v správe ŽSR sú nasledujúce trate: úzkorozchodná trať Trenčianska Teplá Trenčianske Teplice, úzkorozchodná trať Poprad-Tatry Štrbské Pleso, úzkorozchodná trať Starý Smokovec Tatranská Lomnica, ozubnicová trať Štrba Štrbské Pleso. Trolejbusové dráhy využívajú cestu alebo miestnu komunikáciu a ich poloha je vymedzená trakčným vedením. Dopravnú cestu lanových dráh tvorí nosné alebo dopravné lano (visuté), alebo koľaj (pozemné). Zákon o dráhach sa nevzťahuje na banské dráhy, priemyselné dráhy, lunaparkové dráhy, lanové vleky, dočasné prenosné dráhy a na visuté lanové dopravníky. Vymedzenie drážnej dopravy podľa priestoru (prostredia): Pozemná doprava: doprava vykonávaná na dopravných cestách prevažne po pevnom zemskom povrchu. Podzemná doprava: doprava vykonávaná na dopravných cestách prevažne pod úrovňou zemského povrchu. Nadzemná doprava: doprava vykonávaná nad úrovňou zemského povrchu. Viacúrovňová doprava: doprava vykonávaná súčasne na dvoch alebo viacerých súbežných, príp. krížiacich sa dopravných cestách vybudovaných v rôznych výškových úrovniach nad sebou alebo vedľa seba. 5

10 1.2 Interakcia vozidlo a koľaj Z hľadiska prevádzky sa koľajové vozidlá delia na: vozidlá hnacie, vozidlá ťahané: - osobné, - nákladné. Koľajové vozidlo je nesené a smerovo vedené dvojkolesím. Dvojkolesie sa skladá z nápravy a dvoch kolies, ktoré sú na nej pevne nalisované obr Obr. 1.1 Dvojkolesie Kolesá sú: celistvé (monoblok), obručové, u nich je obruč oddeliteľná. Obručové koleso sa skladá z kotúča, obruče a poistného prstenca viď obr

11 Dvojkolesie môže byť: pevné, rejdové. Obr. 1.2 Tvar jazdnej plochy kolesa Ložiská môžu byť: klzné, valivé. Niektoré údaje o vozidlách: rázvor, rázvor krajných náprav (na podvozkových vozidlách), vzdialenosť otočných čapov na podvozkoch, hmotnosť na dvojkolesie: G Q P n (t) (1.1) hmotnosť na koleso: G Q P 2n (t) (1.2) kde, G - vlastná tiaž vozidla zmenšená o tiaž dvojkolesia a ostatných neodpružených častí, Q - hmotnosť nákladu, n - počet dvojkolesí. 7

12 Hmotnosť na dvojkolesie závisí na únosnosti koľajového zvršku a mostov. Na ŽSR je hmotnosť na dvojkolesie 20 t a 22,5 t. Hmotnosť na bežný meter je pomer celkovej hmotnosti vozňa k dĺžke vozňa meranej cez nestlačené nárazníky. Tento údaj je potrebný z hľadiska únosnosti železničných mostov Jazda vozidla v priamej V priamej koľaji sa koľajové vozidlo dostreďuje vplyvom: uloženia koľajníc v sklone 1:20 resp. 1:40 - obr. 1.3 kužeľovej jazdnej plochy nákolesníkovej plochy kolesa (obr. 1.2). Obr. 1.3 Jazda koľajového vozidla v priamej Jazda vozidla v oblúku Kolesá pevne nalisované na nápravu spôsobujú, že pri prejazde oblúkom sa môže dvojkolesie nastaviť v koľaji tak (obr. 1.4), že platí vzťah: l1 R 1 (1.3) l2 R2 8

13 Obr. 1.4 Prechod dvojkolesia oblúkom Aby sa pri prechode dvojkolesia smerovým oblúkom umožnilo jeho priečne nastavovanie rozširuje sa rozchod koľaje (1435 mm) v oblúkoch s polomerom menším ako 275 m až o 16 mm. V oblúkoch so žliabkovými koľajnicami sa rozchod koľaje nerozširuje Elektrifikácia železničných tratí Na km elektrifikovaných tratí ŽSR viď obr. 1.5 (s výnimkou úzkorozchodných) sú použité elektrické sústavy: 25 kv 50 Hz striedavý prúd (južná časť krajiny, 737 km), 3 kv jednosmerný prúd (trať Čierna nad Tisou - Košice - Žilina - Púchov - Horní Lideč ČD a trate severne od nej a 106 km širokorozchodnej trati o rozchode 1520 mm), 15 kv 16 2/3 Hz striedavý prúd (2,3 km dlhý úsek Bratislava - Petržalka - Kittsee), 1500 V jednosmerný prúd (46 km úzkeho 1000 mm rozchodu), 600 V jednosmerný prúd (6 km úzkeho 760 mm rozchodu), Body styku sústav: 25 kv 50 Hz 3 kv - 2,1 km južne od žst. Púchov. 25 kv 50 Hz 3 kv - na štátnej hranici pri Hidasnémeti. 25 kv 50 Hz 1,5 kv 16,7 Hz - v žst. Bratislava-Petržalka. 9

14 Obr. 1.5 Elektrifikované trate ŽSR A b Glosár k textu 1.1 Vymedzenie pojmov (1) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (2) Interoperabilitu je schopnosť drážneho systému umožniť bezpečný a plynulý pohyb drážnych vozidiel vyhovujúcich prevádzkovým parametrom požadovaným pre dopravný systém. (3) Hnacie koľajové vozidlo je vozidlo schopné vyvíjať ťažnú a brzdiacu silu na vlastný pohyb a brzdenie, alebo aj iných koľajových vozidiel, alebo určené aj na prepravu osôb a vecí na železničných a špeciálnych dráhach. (4) Koľajové vozidlo je dopravný prostriedok s pohonom alebo bez neho, určený na pohyb koľajových vozidiel na dráhe, prepravu osôb, zvierat a vecí, na vykonávanie činností súvisiacich s výstavbou a údržbou dráhy alebo s prevádzkovaním dráhy, vedený pri svojom pohybe po dráhe. (5) Trakčná napájacia sústava elektrická sústava použitá pre napájanie hnacích dráhových vozidiel; je určená druhom prúdu, veľkosťou napätia, frekvenciou, polaritou.? Samohodnotiace otázky 1. Ktoré druhy dráh poznáte? 2. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v priamej koľaji? 3. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v smerovom oblúku? 4. Aké trakčné napájacie sústavy používajú ŽSR. 10

15 Σ Záver Prvky európskeho železničného systému musia zabezpečiť interoperabilitu. Pre európsku železničnú sieť je možné použiť len také súčasti dráh, ktoré zabezpečia dokonalú zlúčiteľnosť technických charakteristík dopravnej cesty dráhy s technickými charakteristikami použitých koľajových vozidiel. Použitá a odporúčaná literatúra 1. Zákon č. 513/2009 Z. z. o dráhach a o zmene a doplnení niektorých zákonov v znení neskorších predpisov 2. KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava

16 2. TATRANSKÉ ELEKTRICKÉ ŽELEZNICE Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky dráh a pohybu koľajových vozidiel po dráhe. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Vďaka výstavbe prvých železničných tratí na Slovensku v druhej polovici 19. storočia (Košicko-bohumínska železnica v roku 1871 a trať z Popradu do Kežmarku 25. júla 1892) začali byť Vysoké Tatry dostupnejšie a začala sa tu rozvíjať turistika. Spojenie zabezpečovali konské záprahy a omnibusy, v rokoch 1904 až 1906 dokonca trolejbusy. Tie sa však ukázali ako nevyhovujúce, a tak sa podnikatelia Matejka a Krieger rozhodli vybudovať železničnú trať, ktorá by spojila Poprad a Starý Smokovec. Rozchod koľají mal byť 1000 mm, trať mala byť elektrifikovaná a vlaky mali jazdiť pod napätím 550 V. 2.1 Výstavba TEŽ Tatranské elektrické železnice (TEŽ) tvoria jednokoľajné úzkorozchodné elektrifikované železničné trate: 1. Poprad-Tatry Starý Smokovec Štrbské Pleso o dĺžke 29,1 km, a 2. Starý Smokovec Tatranská Lomnica o dĺžke 5,9 km. Prvá trať z Popradu do Starého Smokovca sa začala stavať v roku 1906 a v roku 1908 bola otvorená s dĺžkou 13,6 km. Nahradila tzv. tatranský trolejbus (omnibus), ktorý tam premával v rokoch Úsek železnice zo Starého Smokovca do Tatranskej Lomnice bol otvorený 16. decembra 1911 a posledný úsek, Starý Smokovec Štrbské Pleso bol otvorený 13. augusta V prevádzke boli okrem osobných aj nákladné vozne. Medzi rokmi 1965 a 1969 prebehla k majstrovstvám sveta v lyžovaní rekonštrukcia, po roku 1970 už slúži železnica výlučne osobnej doprave. Jazdili tu elektrické jednotky (EMU) radu vyrobené na začiatku 70. rokov 20. storočia. Od roku 2003 boli nahradené novými radu s 11

17 odlišným dizajnom, vyrobenými vo Vrútkach použitím švajčiarskej licencie (obr. x). Dnes sú TEŽ napájané napätím 1500 V. Na túto sieť nadväzuje ozubnicová železnica Štrba Štrbské Pleso (viď kap. x) a pozemná lanová dráha Starý Smokovec Hrebienok (viď kap. y), ktoré však nie sú súčasťou TEŽ. 2.2 Interakcia vozidlo a koľaj Požiadavky na navrhovanie, stavbu, rekonštrukciu, prevádzku, kontrolu a údržbu železničných dráh s rozchodom 1000 mm sú stanovené do rýchlosti 80 km/h. Tvar jazdnej plochy kolesa a nákolesníka podľa obr. 2.1 môže byť: cylindrický (plochý) - koľajnice sú uložené zvislo, kužeľový - úklon koľajníc 1 : 20. a) b) a) žliabková koľajnica b) širokopätná koľajnica Obr. 2.1 Tvar jazdnej plochy kolesa Zaťažovacia schéma pre električkové mosty je na obr Zaťažovacia schéma pre zvlášť namáhané prvky mostovky a spojov prípadne krátkeho mostu je znázornená na obr Zvislá nápravová sila P = 120 kn. PP PPPP PP 0,91,8 3x1,8 1,81,81,8 3x1,8 1,80,9 Obr. 2.2 Zaťažovacia schéma mostu 12

18 4x1,25P 1,8 1,8 1,8 Obr. 2.3 Zaťažovacia schéma pre zvlášť namáhané prvky mostovky 2.3 Rozdelenie tratí s rozchodom 1000 mm Podľa dopravného usporiadania: a) trate s trasou nezávislou na pozemnej komunikácii, b) koľaj vedená v telese pozemnej komunikácie. Podľa použitých koľajníc (obr. 2.4) sú trate s rozchodom 1000 mm: a) z koľajníc širokopätných tvaru A, T, S49, b) z koľajníc žliabkových tvaru NP4. 1. širokopätné 2. žliabkové stojinové Obr. 2.4 Tvary koľajníc V koľajach, ktoré sú vedené na spoločnom telese s pozemnou komunikáciou, na koľajach v staničných priestoroch, kde cez koľaje prechádzajú cestné vozidlá, vo výrobných a skladištných halách a remízach, kde majú byť temená hláv koľajníc v úrovni podlahy, používajú sa žliabkové koľajnice, prípadne normálne koľajnice s ochrannými koľajnicami alebo s ochrannými pozdĺžnymi prahmi rovnakej konštrukcie, aká sa používa v priecestiach. 2.4 Geometrická poloha koľaje Geometrickú polohu koľají úzkorozchodných železníc charakterizujú: 1. rozchod koľaje a jeho rozšírenie, 2. vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov, 3. smerové a sklonové pomery. 13

19 Odlišnosti geometrického usporiadania a použitých prvkov tratí s rozchodom 1000 mm reprezentuje traťová rýchlosť V [km/h]. Preto sa trate s rozchodom 1000 mm rozdeľujú do troch rýchlostných pásiem: RP11000 V 30 km/h RP km/h < V 50 km/h RP km/h < V 80 km/h Základné parametre geometrického usporiadania koľaje v oblúkoch a prechodniciach a ich dovolené hodnoty stanovené v závislosti od traťovej rýchlosti sú v Tab Tab. 2.1 Základné parametre geometrického usporiadania koľaje Parameter Rozmer Normálny Maximálny *) p E I an av dp di da projektované prevýšenie koľaje prebytok prevýšenia nedostatok prevýšenia nevyrovnané priečne zrýchlenie vertikálne kvázistatické zrýchlenie časová zmena prevýšenia časová zmena nedostatku prevýšenia časová zmena priečneho zrýchlenia mm mm mm m/s 2 m/s ,53 0, ,65 0,30 Prechodnica s lineárnou vzostupnicou mm/s mm/s m/s 3 * Hodnoty maximálne sú podmienené súhlasom manažéra infraštruktúry , ,47 Grafické znázornenie parametrov geometrickej polohy a usporiadania koľaje je na obr Obr. 2.5 Parametre geometrickej polohy koľaje Rozchod koľaje a jeho rozšírenie V koľajach s rozchodom 1000 mm nesmie byť rozchod koľaje nikdy menší ako 995 mm a väčší ako 1035 mm. Rozchod koľaje sa meria: u koľajníc širokopätných 14 mm pod TK, u koľajníc žliabkových 9 mm pod TK. 14

20 Rozšírenie rozchodu koľaje v kružnicovom oblúku sa zriaďuje len u koľajníc širokopätných. V oblúku so žliabkovými koľajnicami sa rozchod koľaje nerozširuje. V oblúkoch sa rozchod koľaje rozširuje podľa vzťahu: 2400 e 8 (mm) (2.1) r Zmena rozchodu koľaje sa vykonáva odsadením vnútorného koľajnicového pásu na stranu stredu smerového oblúka tak, aby na začiatku kružnicového oblúka bolo stanovené rozšírenie. V oblúku bez prechodníc má mať rozšírenie rozchodu koľaje stanovenú hodnotu už na začiatku kružnicovej časti oblúka. Zmena rozchodu koľaje v oblúku bez prechodníc sa má uskutočniť v priľahlej priamej koľaji. V oblúku s krajnou prechodnicou má byť zmena rozchodu koľaje uskutočnená v časti prechodnice nadväzujúcej na kružnicový oblúk. Rozšírenie rozchodu koľaje sa navrhuje v smerových oblúkoch s polomerom r < 300 m. Rozšírenie rozchodu nesmie byť väčšie ako 20 mm. Zmena rozchodu musí byť plynulá 1 mm, 2 mm najviac 3 mm na 1 m výbehu odsunutia vnútorného koľajnicového pásu. V stiesnených pomeroch vedľajších koľají môže byť najviac 4 mm na 1 m v rýchlostnom pásme RP11000 a RP Prevádzkové odchýlky od predpísaného rozchodu koľaje (RK): 1. V priamej: a) pri RP mm až - 3 mm, b) pri RP mm až - 3 mm, c) pri RP mm až - 3 mm. 2. V smerových oblúkoch (hodnoty + odchýlky od RK zahŕňajú aj projektované rozšírenie rozchodu koľaje v kružnicovom oblúku): a) pri RP mm až - 3 mm, b) pri RP mm až - 3 mm, c) pri RP mm až - 3 mm Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov V priamej koľaji sú obidva koľajnicové pásy v rovnakej úrovni. Ak je trať vedená v telese pozemnej komunikácie, môžu byť koľajnicové pásy v rôznej výškovej úrovni, ak nie je traťová rýchlosť v úseku väčšia ako 15 km.h -1. Hodnota prevýšenia v tomto úseku koľaje smie byť najviac 35 mm. V smerovom oblúku sa vzájomná výšková úprava vykoná na vonkajšom koľajnicovom páse, zatiaľ čo vnútorný pás si zachová aj v oblúku výšku danú niveletou koľaje obr Prevýšenie v traťových a v hlavných staničných koľajach v oblúku sa upravuje pre príslušnú najvyššiu dovolenú rýchlosť. Oblúky v ostatných staničných koľajach, v ktorých je najväčšia rýchlosť 15 km/h sa upravujú bez prevýšenia. 15

21 O - odstredivá sila G - tiažová sila R - výsledná sila t - ťažisko vozidla se - vzdialenosť styčných kružníc p - prevýšenie koľaje Obr. 2.6 Prevýšenie koľaje Prevýšenie koľaje môže byť: 1. teoretické, 2. minimálne. V koľajach, kde všetky vlaky prechádzajú približne rovnakou rýchlosťou, sa zriaďuje prevýšenie teoretické: 8,4 V 2 p t, 1000 r (mm) (2.2) kde, V je rýchlosť v km.h -1, r - polomer smerového oblúka v (m). Ak vychádza teoretické prevýšenie menšie ako 10 mm, upraví sa koľaj bez prevýšenia. V odôvodnených prípadoch možno upraviť prevýšenie koľaje nižšie, a to až do hodnoty maximálneho nedostatku prevýšenia podľa tab. 1. Minimálne prevýšenie sa stanovuje podľa vzorca: kde, pmin, 1000 pt,1000 Imax, 1000 (mm) (2.3) 1. pri polomere r 200 m: I , maximálne 85, 2. pri polomere r < 200 m: r I (mm) (2.4) 4 Ak vychádza prevýšenie podľa (2.3 a 2.4) menšie ako 10 mm, upraví sa prevýšenie na hodnotu 10 mm. V prípade záporného výsledku sa upraví koľaj bez prevýšenia. 16

22 2.4.3 Vzostupnica Vzostupnica tvorí plynulý lineárny výškový prechod medzi úsekom koľaje bez prevýšenia a úsekom koľaje s prevýšením. Vzostupnica sa má navrhovať (s výnimkou styku dvoch oblúkov opačných smerov bez medziľahlej priamky) v dĺžke: n p l v (m) (2.5) 1000 kde, p je prevýšenie v (mm). n - súčiniteľ maximálneho sklonu vzostupnice podľa Tab Tab. 2.2 Súčiniteľ sklonu vzostupnice Pásmo Projektované Stiesnené pomery RP RP RP V * 8 V * minimálna hodnota n = 600 V nepriaznivých smerových pomeroch môže vzostupnica zasahovať do kružnicového oblúka. Potom na začiatku kružnicového oblúka nesmie mať prevýšenie nižšiu hodnotu, ako pmin. Vzostupnica potom pokračuje v kružnicovom oblúku, až dosiahne prevýšenie stanovenú hodnotu. V tomto prípade, keď vzostupnica zasahuje do kružnicovej časti oblúka minimálna dĺžka kružnicovej časti oblúka s maximálnym vypočítaným prevýšením nesmie byť menšia ako 13 m. V oblúkoch bez prechodníc, ale s prevýšením, sa vzostupnice zriaďujú v priľahlých priamych koľajách. Na začiatku a na konci kružnicového oblúka má mať prevýšenie plnú hodnotu. Výnimočne pri stiesnených pomeroch môže vzostupnica zasahovať do kružnicového oblúka. V zloženom oblúku sa medziľahlá vzostupnica upravuje v medziľahlej prechodnici. Ak nie je medziľahlá prechodnica vložená, upraví sa vzostupnica v oblúku s väčším polomerom. Medzi oblúkmi opačných smerov bez medziľahlej priamej sa vkladá vzostupnica na celú dĺžku oboch dotýkajúcich sa krajných prechodníc. Dĺžka medziľahlej vzostupnice sa určí podľa vzťahu: n p oblúky rovnakých smerov 1 p l 2 v (m) (2.6) 1000 n p oblúky opačných smerov 1 p l 2 v (m) (2.7) 1000 kde, p1 je prevýšenie oblúku s menším polomerom, p2 - prevýšenie oblúku s väčším polomerom. 17

23 2.5 Smerové pomery Smerové pomery úzkorozchodnej železničnej trate tvoria: priame úseky, smerové kružnicové oblúky podľa obr. 2.7: o s prechodnicami, o bez prechodníc, smerové kružnicové oblúky zložené: o s prechodnicami, o bez prechodníc. Obr. 2.7 Typy smerových oblúkov Najmenšie polomery oblúkov sú uvedené v Tab Hodnoty polomeru r menšie ako 50 m nemožno použiť. Najmenšia dĺžka kružnicovej časti oblúka s prevýšením má byť aspoň V/4, najmenej však 13 m. Tab. 2.3 Najmenšie polomery oblúkov max dovolená rýchlosť V (kmh -1 ) Najmenší polomer oblúka r (m) (zaokrúhlené nahor na celých 5 m) pri pt pri pmin = Dĺžka priamej medzi vzostupnicami oblúkov rovnakého smeru, alebo pri oblúkoch bez prechodníc má byť najmenej V/4 a nesmie byť menšia ako 13 m. V oblúkoch opačných smerov má byť táto dĺžka aspoň V/2, najmenej však 15 m. V stiesnených podmienkach môže byť táto medzipriama kratšia, najmenej však 13 m. Oblúky opačných smerov bez prechodníc a bez prevýšenia sa môžu spolu dotýkať v bode obratu: a) pri rovnakých polomeroch, ak je polomer najmenej V 2 ; b) pri rôznych polomeroch, ak: 18

24 V 2 r1 2 a zároveň: V 2 r r 1 2 (2.9) 2 2r1 V Ak nie sú splnené predchádzajúce podmienky je treba vložiť medzipriamku minimálnej dĺžky 4 m Prechodnica Prechodnica tvorí plynulý smerový prechod medzi úsekmi koľaje s odlišnou krivosťou: medzi priamou a kružnicovým oblúkom krajná prechodnica, medzi dvoma kružnicovými oblúkmi medziľahlá prechodnica. (2.8) Prechodnica sa vkladá v oblúkoch s prevýšením 15 mm a väčším. V koľajach s prevýšením menším ako 15 mm a v oblúkoch bez prevýšenia sa vkladá iba vtedy, ak je účelné zachovať rovnakú osovú vzdialenosť súbežných koľají. Dĺžka prechodnice má byť rovná dĺžke vzostupnice. Vypočíta sa podľa vzťahu: n p l p 1000 (m) (2.10) kde, p je prevýšenie v (mm), n - súčiniteľ maximálneho sklonu vzostupnice podľa Tab V zloženom oblúku sa vkladá medziľahlá prechodnica vtedy, ak je v jeho susediacich častiach rozdiel prevýšenia viac ako 30 mm Vytýčovacie prvky prechodnice Krajné a medziľahlé prechodnice s lineárnou vzostupnicou sú tvaru kubickej paraboly (obr. 2.8) o rovnici: kde, x 3 y (2.11) 6 r l p 1 (2.12) cos Uhol smernice dotyčnice v koncovom bode prechodnice: l p sin (2.13) 2.r Súradnica koncového bodu prechodnice: l 2 p lp k.. tg (2.14) 6. r 3 19

25 Odsadenie kružnicového oblúka: m k r.( 1 cos ) (2.15) Dĺžka prechodnice v osi koľaje: 3 2 lp lo lp. (2.16) r Obr. 2.8 Vytýčovacie prvky prechodnice 2.6 Sklonové pomery Koľaj sa navrhuje v jednotnom sklone v čo najdlhších úsekoch, pokiaľ možno ako trasa konštantného odporu (zohľadňuje sa vplyv zakrivenia koľaje). Sklony koľají majú byť čo najmenšie. Dĺžky vodorovných úsekov majú byť čo najväčšie za predpokladu, že sa nezhorší stavebnotechnické riešenie dopravnej cesty Lomy sklonov a ich zaoblenie V traťových a hlavných koľajach má byť lom sklonu koľaje zaoblený polomerom aspoň 1000 m. V stiesnených pomeroch a v staniciach, možno výnimočne použiť menší polomer, najmenej však 800 m. Lomy sklonov sa delia na: hlavné, podružné, u krajného bodu vzostupmice. Hlavné lomy nivelety sú vyvolané konfiguráciou terénu. Podružné lomy sklonu, vyplývajúce z vyrovnania nivelety (trasa konštantného odporu), umiestnia sa v smere stúpania na začiatku prechodnice a na konci kružnicového oblúka, pri oblúkoch bez prechodníc sa tieto lomy umiestňujú na začiatku a na konci vlastného kružnicového oblúka. Dva úseky v traťových a hlavných koľajach, z ktorých obidva majú väčší sklon ako 5 a jeden z nich klesá a druhý stúpa, sa nemajú stýkať, ak je výškový rozdiel v každom úseku 10 m a väčší. 20

26 Medzi takéto úseky sa vkladá úsek vodorovnej koľaje, alebo úsek so sklonom najviac 3. Tento úsek má mať dĺžku aspoň 50 m viď obr a) vrcholový b) údolnicový Obr. 2.9 Vložený úsek medzi opačnými sklonmi väčšími ako 5 Výškové oblúky rozlišujeme (obr. 2.10): a) vypuklé, ktoré sú pod vrcholom výškového polygónu: vrcholové, svahové, b) vyduté, ktoré sú nad vrcholom výškového polygónu: údolnicové, svahové. vrcholový a) vypuklý b) vydutý údolnicový svahové svahové Obr Druhy výškových oblúkov 21

27 Pri výstavbe koľaje, pri oprave jej nivelety za prevádzky a vkladaní mostných konštrukcií a pod. nesmie dočasný výškový prechod vytvoriť sklon vzhľadom k danej nivelete strmší ako 1 : 200, za súčasného zníženia rýchlosti. Na cestných priecestiach cez dve alebo viac koľají je potrebné upraviť priečny sklon koľají tak, aby všetky koľajnicové pásy boli v jednej rovine. Ak to nie je možné, majú byť aspoň najbližšie koľajnicové pásy dvoch vedľajších koľají v rovnakej úrovni. Niveleta koľají v traťových úsekoch, navrhnutých vo väčších sklonoch, sa má upraviť tak, aby jazdné odpory v priamych a v oblúkoch boli približne rovnaké - trasa konštantného odporu. Vplyv odporu zo smerového zakrivenia koľaje sa vyjadruje v, ktorý sa vypočíta podľa vzťahu: o 400 r 1000 r 20 (2.17) Vytyčovacie prvky výškového oblúka Lomy pozdĺžneho sklonu koľaje sa zaoblia parabolickými oblúkmi druhého stupňa so zvislou osou obr Obr Zaoblenie lomu sklonu koľaje Dĺžka dotyčnice výškového oblúka, pri prechode zo sklonu s1 do sklonu s2 sa určí podľa vzťahu: s 1 s 2 (2.18) Dĺžka dotyčnice výškového oblúka pri prechode z vodorovnej (s1=0) do sklonu s2 sa určí podľa vzťahu: s (2.19) Dĺžka dotyčnice výškového oblúka u krajného bodu lineárnej vzostupnice: (2.20) 2 n 22

28 2.7 Priechodný prierez Priechodný prierez a priestorové usporiadanie železničnej trate ohraničujú jej rozmerové parametre. Stavby a zariadenia, ktoré sú súčasťou špeciálnej dráhy TEŽ, nesmú zasahovať do priechodného prierezu viď obr. 2.12, okrem zariadení, ktoré menia svoju polohu v súčinnosti so železničnými vozidlami, napríklad koľajové brzdy v pracovnej polohe, trolejové drôty na elektrifikovaných tratiach, ak majú tieto zariadenia vnútri priechodného prierezu presne vymedzený kontakt s časťami vozidiel. Obr Priechodný prierez pre trate TEŽ s rozchodom 1000 mm Obr platí v priamej koľaji. V oblúkoch s prevýšením vonkajším koľajnicovým pásom sa musí dbať na naklonenú rovinu priechodného prierezu. Šírka priechodného prierezu sa zväčšuje v oblúkoch s polomerom R m. Voľné postranné priestory priechodného prierezu (čiarkovaná čiara), ktoré sa musia zachovať pri nových stavbách a zariadeniach a to k čiare: E F v staniciach a výhybniach pre koľaje prevádzkované vlakmi pre prepravu cestujúcich; G H v hlavných koľajach na šírej trati a pre ostatné koľaje v staniciach, výhybniach a na mostoch (nástupište nesmie byť umiestnené medzi koľajami); 23

29 C D zvislé kútové výstuhy hlavných nosníkov mostov môžu zasahovať až k čiare C-D; A časť priechodného prierezu, do ktorej smú zasahovať nástupištia s pevnou nástupnou hranou výšky 180 až 380 mm nad STKP, závažia výhybkových prestavníkov, skládky a bočné rampy v priamej koľaji; v oblúkoch s polomerom 250 R m a na vnútornej strane oblúkov s polomerom R < 250 m sa musí vzdialenosť nástupnej hrany upraviť podľa bodu A.; v oblúkoch s polomerom R < 250 m sa na vonkajšej strane koľaje nesmú nástupištia s výškou nástupnej hrany h > 120 mm nad STKP budovať; B časť priechodného prierezu, do ktorej môžu zasahovať len vyvýšené skládky a bočné rampy pri priamej koľaji; K časť priechodného prierezu, do ktorej môžu zasahovať znížené nástupištia výšky max. 120 mm nad STKP v priamej koľaji; v oblúkoch s polomerom R m sa vzdialenosť nástupnej hrany musí upraviť podľa bodu A.; na týchto nástupištiach s výškou nástupnej hrany h 120 mm nad STKP musí byť vo vzdialenosti aspoň 800 mm od nástupnej hrany žltý výstražný pruh široký aspoň 100 mm. h výška hornej vodorovnej časti nadstavca priechodného prierezu, premenná podľa polohy trolejového drôtu a podľa dĺžky podchádzanej časti stavby v smere koľaje, má byť aspoň mm nad úrovňou STKP. 2.8 Konštrukcie tratí Priečny rez konštrukciou trate s rozchodom 1000 mm v priamej je znázornený na obr a v smerovom obluku s prevýšením na obr Šírka koruny koľajového lôžka je u dráhy úzkeho rozchodu mm najmenej mm. Základná šírka vodorovnej pláne železničného spodku na nových jednokoľajných tratiach v priamych úsekoch je najmenej mm. Obr Koľaj rozchodu 1000 mm bez prevýšenia 24

30 Pri: - p = 15 až 44 mm je d = 50 mm, - p = 45 až 74 mm je d = 100 mm, - p = 75 až 100 mm je d = 150 mm. Obr Koľaj rozchodu 1000 mm s prevýšením A b Glosár k textu 1.1 Vymedzenie pojmov (1) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (2) Interoperabilitu je schopnosť drážneho systému umožniť bezpečný a plynulý pohyb drážnych vozidiel vyhovujúcich prevádzkovým parametrom požadovaným pre dopravný systém. (3) Hnacie koľajové vozidlo je vozidlo schopné vyvíjať ťažnú a brzdiacu silu na vlastný pohyb a brzdenie, alebo aj iných koľajových vozidiel, alebo určené aj na prepravu osôb a vecí na železničných a špeciálnych dráhach. (4) Koľajové vozidlo je dopravný prostriedok s pohonom alebo bez neho, určený na pohyb koľajových vozidiel na dráhe, prepravu osôb, zvierat a vecí, na vykonávanie činností súvisiacich s výstavbou a údržbou dráhy alebo s prevádzkovaním dráhy, vedený pri svojom pohybe po dráhe. (5) Trakčná napájacia sústava elektrická sústava použitá pre napájanie hnacích dráhových vozidiel; je určená druhom prúdu, veľkosťou napätia, frekvenciou, polaritou.? Samohodnotiace otázky 1. Ktoré druhy dráh poznáte? 2. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v priamej koľaji? 3. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v smerovom oblúku? 4. Aké trakčné napájacie sústavy používajú ŽSR. 25

31 Σ Záver Prvky európskeho železničného systému musia zabezpečiť interoperabilitu. Pre európsku železničnú sieť je možné použiť len také súčasti dráh, ktoré zabezpečia dokonalú zlúčiteľnosť technických charakteristík dopravnej cesty dráhy s technickými charakteristikami použitých koľajových vozidiel. Použitá a odporúčaná literatúra 1. Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava

32 3. ŠIROKOROZCHODNÁ TRAŤ Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky dráh a pohybu koľajových vozidiel po dráhe. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Širokorozchodná trať (ŠRT) z Užhorodu, cez železničnú stanicu Maťovce až do Hanisky pri Košiciach bola budovaná na základe požiadavky dovozu takého vysokého objemu železnej rudy, že kapacitné možnosti prekladiska v Čiernej nad Tisou nepostačovali. Preto boli v roku 1963 vypracované varianty trasovania širokorozchodnej trate z Užhorodu do Hanisky pri Košiciach. 3.1 Výstavba širokorozchodnej trate Výstavba sa začala 5. novembra 1965 a skúšobná prevádzka začala 1. mája Vzhľadom na to, že trať je jednokoľajná, boli vybudované stanice (tzv. výhybne) pri obciach a mestách od Maťoviec: výhybňa Vojany, Budkovce, Trebišov, Červený Dvor, Slančík a výhybňa Hornád. V Haniske pri Košiciach bolo pre potreby širokorozchodnej trate vybudované depo. Vybrané technické parametre širokorozchodnej trate: dĺžka trate je 88,051 km, minimálny polomer oblúkov 400 m, maximálna rýchlosť na úseku Užhorod - Maťovce je 50 km/h, na úseku Maťovce - Haniska pri Košiciach je 60 km/h, na trati premávajú vlaky celkovej hmotnosti až 4200 ton. 3.2 Geometrická poloha koľaje Geometrickú polohu koľají širokorozchodnej trate charakterizujú: 1. rozchod koľaje a jeho rozšírenie, 2. vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov, 3. smerové a sklonové pomery. 27

33 3.2.1 Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Základná hodnota rozchodu koľaje je 1524 mm (resp mm). Rozchod koľaje nesmie byť nikdy menší ako 1516 mm a väčší ako 1560 mm. Rozchod koľaje sa meria 13 mm pod spojnicou temien hláv koľajníc koľaje. V oblúkoch s polomerom 350 m a väčším a v priamej koľaji sa upravuje základná hodnota rozchodu. V oblúkoch s polomerom menším ako 350 m sa rozchod rozširuje nasledovne: 300 m = r 349 m mm r 299 m mm Výbeh rozšírenia rozchodu sa od predpísanej hodnoty rozchodu upravuje na dĺžku: kde, L e 1000 e (mm) (3.1) Le je dĺžka výbehu, v oblúku vždy vo vnútornom koľajnicovom páse, v (mm) e - veľkosť rozšírenia rozchodu. Rozšírenie rozchodu sa upravuje odsunutím vnútorného koľajnicového pásu dovnútra oblúka. Výbeh sa upraví v prechodnici alebo v oblúkoch bez prechodníc pred začiatkom oblúka, a to tak, aby na začiatku oblúka mal rozchod predpísané rozšírenie. V zloženom oblúku sa výbeh rozšírenia upraví v oblúku s väčším polomerom. Odchýlky od predpísaného rozchodu koľaje sú: 1. pri preberaní prác pri novostavbe alebo rekonštrukcii koľaje: + 2 mm až - 4 mm, 2. za prevádzky: a. pri rýchlosti do 50 km/h + 10 mm až - 4 mm, b. pri rýchlosti nad 50 km/h + 6 mm až - 4 mm Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov V priamej koľaji a v oblúkoch s polomerom väčším ako 4000 m sa upravujú obidva koľajnicové pásy do rovnakej výšky bez prevýšenia. V oblúkoch s polomerom menším ako 4000 m sa upravuje prevýšenie vonkajšieho koľajnicového pásu. Najväčšia hodnota prevýšenia je 150 mm. Prevýšenie koľaje môže byť: 1. normálne, 2. znížené, 3. minimálne. Normálne prevýšenie sa vypočíta zo vzorca: K V 2 p 12,5 (mm) (3.2) r 28

34 pričom K je koeficient vyjadrujúci vplyv rýchlosti a je pre: V 120 km/h K = 1,0 121 km/h V 160 km/h K = 1,2 V > 160 km/h K = 1,1 Do vzorca sa dosadí rýchlosť stanovená pre danú trať zo vzorca: V kde, Qi ni V 2 i Qi ni Qi sú hmotnosti jednotlivých vlakov, ni - počet vlakov danej hmotnosti, Vi - rýchlosti jednotlivých skupín vlakov Qi. ni r - polomer oblúka v metroch (km/h) (3.3) Ak výpočtom vychádza hodnota prevýšenia menšia ako 20 mm, upravuje sa koľaj do prevýšenia 20 mm. V oblúkoch s polomerom väčším ako 1200 m sa v tomto prípade upravuje koľaj bez prevýšenia. V stiesnených pomeroch alebo vo výhybkách sa môže so súhlasom manažéra infraštruktúry upraviť v koľaji znížené prevýšenie, a to až do hodnoty minimálneho prevýšenia, ktoré vypočítame zo vzorca: 2 V p 12,5 max min 115 (mm) (3.4) r Znížené prevýšenie, pokiaľ nie je menšie ako normálne prevýšenie podľa (3.2) o viac ako 15 %, môže byť použité so súhlasom manažéra infraštruktúry. Odchýlky od predpísanej hodnoty prevýšenia sú pri rýchlosti do 160 km/h prípustné v rozpätí ± 4 mm. Výbeh týchto odchýlok musí byť upravený v sklone najviac 1:1000; vo vzostupnici sa môže o tento sklon zväčšiť sklon vzostupnice, najviac však do hodnoty 1: Vzostupnica Medzi koľaj bez prevýšenia a koľaj s prevýšením sa vkladá vzostupnica, ktorej strmosť je 1:10V. Pre rýchlosť do 100 km/h sa používa jednotne hodnota 1:1000. V stiesnených pomeroch sa smie použiť so súhlasom manažéra infraštruktúry strmosť vzostupnice 1:8V. V celkom výnimočných prípadoch môže byť so súhlasom manažéra infraštruktúry upravená vzostupnica do sklonu až 1:333. Ak je v oblúku zriadené prevýšenie a nie je vytvorená prechodnica, upraví sa vzostupnica v priamej koľaji pred oblúkom tak, aby prevýšenie malo na začiatku oblúka plnú hodnotu. Medzi prechodnice dvoch oblúkov rovnakého smeru sa vkladá priama v dĺžke najmenej 25 m. Ak nie je možné bez skrátenia prechodníc a zvýšenia strmosti vzostupníc na viac ako 1:1000 vložiť priamy úsek tejto dĺžky, skrátia sa obidve priľahlé prechodnice tak, aby vzostupnice mali strmosť najviac 1:333 a priamy úsek bol najmenej 25 m dlhý. 29

35 Ak nemajú oblúky rovnakých smerov prechodnice a je medzi nimi priamy úsek, upravia sa vzostupnice v priamej koľaji pred oblúkom tak, aby prevýšenie malo na začiatku oblúka plnú hodnotu, a to tak, aby bolo dodržané ustanovenie z predchádyajúceho odstavca. Ak to nie je možné, ponechá sa v oblúkoch s rovnako veľkým prevýšením toto prevýšenie aj v priamom medziľahlom úseku, a v oblúkoch s rôznym prevýšením sa v priamom medziľahlom úseku upraví so vzostupnicou, ktorej strmosť je najviac 1:1000. Priamy úsek musí byť najmenej 25 m dlhý. Ak spája obidva oblúky rovnakých smerov prechodnica, upraví sa vzostupnica medzi rozdielnymi prevýšeniami v prechodnici. Ak na seba naväzujú dva oblúky rovnakého smeru s rozdielnym prevýšením bez medziľahlej prechodnice alebo bez medziľahlej priamky, upraví sa výbeh rozdielu prevýšenia v oblúku s menším prevýšením v sklone 1:1000. Medzi prechodnicami oblúkov s opačnými smermi sa vloží priamy úsek najmenej 25 m dlhý. Vzostupnica sa upraví v prechodniciach. Ak nie je možné vložiť medzi prechodnice priamy úsek dĺžky 25 m, musí byť dodržaná dĺžka koľaje bez prevýšenia 25 m. Preto sa skráti vzostupnica a jej strmosť sa zvýši až do hodnoty 1:333. V stiesnených pomeroch, kde oblúky opačných smerov naväzujú na medziľahlú priamku bez prechodnic, musí byť zriadený medzi oboma vzostupnicami úsek priamej koľaje bez prevýšenia minimálne 15 m dlhý. Ak nie je ani toto možné, upraví sa vzostupnica sčasti v oblúku a sčasti v priamej koľaji tak, aby v začiatku oblúka bolo prevýšenie v 50 % hodnote plného prevýšenia a medzi vzostupnicami bol priamy úsek koľaje bez prevýšenia na dĺžku najmenej 15 m. Táto úprava sa môže použiť so súhlasom manažéra infraštruktúry. V stanici sa koľaje spravidla upravujú bez prevýšenia. Dovolená rýchlosť vo výhybkách a na staničných koľajach v oblúku sa stanovuje z minimálneho prevýšenia, ktoré sa rovná nule. 3.3 Smerové pomery Smerové pomery širokorozchodnej železničnej trate tvoria: priame úseky, smerové kružnicové oblúky: o s prechodnicami, o bez prechodníc, smerové kružnicové oblúky zložené: o s prechodnicami, o bez prechodníc Prechodnica Prechod medzi priamou koľajou a kruhovým oblúkom s polomerom menším ako 300 m sa upraví prechodnicou v tvare kubickej paraboly. Dĺžka prechodnice sa vypočíta zo vzorca: L 1000 p (mm) (3.5) kde, L je dĺžka prechodnice v mm, 30

36 p - veľkosť prevýšenia v mm. V stiesnených pomeroch sa upraví dĺžka prechodnice so súhlasom manažéra infraštruktúry podľa vzorca: L 800 p (mm) (3.6) Najmenšie dĺžky prechodníc sú uvedené v tab. 3.1 a tab Tab. 1. Najmenšie dovolené dĺžky prechodníc v metroch pre n = 10V Rýchlosť km/h Prevýšenie (mm) Tab. 2. Najmenšie dovolené dĺžky prechodníc v metroch pre n = 8V Rýchlosť km/h Prevýšenie (mm) Medzi dvoma oblúkmi rovnakých smerov sa vkladá medziľahlá prechodnica, ak je rozdiel krivosti oblúkov väčší ako 1/3000. Dĺžka medziľahlej prechodnice sa vypočíta zo vzťahu: L 1000 p1 p2 (mm) (3.7) a musí byť najmenej 30 m. Pri rýchlostiach vyšších ako 120 km.h -1 sa dĺžka prechodnice vypočíta zo vzťahu: L 1500 p resp. L 1500 p1 p2 (mm) (3.8) Pre výpočet ostatných vytyčovacích prvkov prechodnice platia vzťahy uvedené v kap. 2. Medzi prechodnice oblúkov rovnakých aj opačných smerov sa vkladá priamy úsek koľaje. Pri novostavbách musí byť bez ohľadu na rýchlosť dlhý 150 m. V koľajach rekonštruovaných sa stanoví dĺžka medzipriamky v závislosti od strmosti vzostupnice a rýchlosti: a) min. 25 m pri V 80 km.h -1 a strmosti vzostupníc 1:650 a menších, min. 40 m pri V 80 km.h -1 a strmosti vzostupníc 1:333 až 1:650. V oboch prípadoch môže byť dĺžka medzipriamky zmenšená až na 15 m so súhlasom manažéra infraštruktúry ak si to vyžadujú stiesnené pomery, alebo rýchlosť neprekročí 50 km.h -1. b) min. 50 m pri V = 81 až 120 km.h -1 a strmosti vzostupnice 1:650 a menšej (so súhlasom manažéra infraštruktúry najmenej 25 m), min. 75 m pri V = 81 až 120 km.h -1 a strmosti vzostupníc 1:333 až 1:650 (so súhlasom manažéra infraštruktúry najmenej 50 m), 31

37 c) min. 100 m pri rovnako smerných oblúkoch a pri rýchlosti V = 121 až 160 km.h -1 (so súhlasom manažéra infraštruktúry najmenej 15 m), min. 75 m pri oblúkoch opačných smerov a pri rýchlosti V = 121 až 160 km.h -1 (so súhlasom manažéra infraštruktúry 50 m). Ak sú prechodnice kratšie, ako stanovuje vzťah 3.5 alebo 3.8, musí sa zväčšiť dĺžka priamej medzi nimi oproti hodnotám, uvedeným v predchádzajúcich odrážkach o 20 m. Ak by bolo potrebné upraviť prechodnice v kratších dĺžkach ako stanovuje vzťah 3.5 alebo 3.8 a priamy úsek medzi nimi by bol kratší ako 40 m, predĺžia sa prechodnice tak, aby sa dotýkali bez medzipriamky. Toto sa vzťahuje na oblúky rovnakých aj opačných smerov. Rýchlosť sa pritom obmedzí na 100 km.h -1 a menšiu. Strmosti vzostupníc musia vyhovovať podmienke: : 1: n 0, n 1 2 (3.9) Ak nevyhovujú prechodnice ustanoveniam vzťahu 3.5, resp. 3.6 a je medzi nimi priamka kratšia ako 25 m a rýchlosť 100 km.h -1 alebo menšia, predĺžia sa obidve prechodnice oblúkov opačných smerov až k susednému oblúku a upraví sa spojenie oblúkov prechodnicami s inflexným bodom. Vzájomná strmosť musí vyhovovať podmienke 3.9. Oblúky rovnakého smeru sa v takom prípade spojujú spoločnou medziľahlou prechodnicou. Pri rýchlosti 101 až 120 km.h -1 možno spojiť susedné prechodnice bez medziľahlej priamky, ak vyhovujú podmienke: kde, V 3 3 3,6 rxlx gv 1 2 3,6s ψ je zmena zrýchlenia v m.s -3, s - rozchod koľaje v m, 1: n 1: n Lx - súčet dĺžok oboch prechodníc v m, V - rýchlosť v km.h -1, rx - hodnota, vypočítaná zo vzťahu: (3.10) r1r r 2 x (3.11) r1 r2 Hodnota ψ je pre spojenie oblúkov rovnakého smeru 0,3 ms -3 a pre oblúky opačných smerov 0,6 ms -3. Oblúky sa môžu stýkať bez prechodnice a bez medziľahlej priamky, ak polomer rx vyhovuje podmienke: kde, V 3 3,6 3 b rx gv 3,6s p p 1 V 2 g 1 2 3,6 2 r s x 2 p p a Δψ sa pre oblúky rovnakých smerov rovná 0,3 ms -3 a pre oblúky opačných smerov 0,6 ms -3 ; Δa - pre oblúky rovnakých smerov sa rovná 0,4 ms -2 a pre oblúky opačných smerov 0,7 ms -2 ; (3.12) (3.13) 32

38 b - dĺžka vagónov (uvažuje sa 22 m). 3.4 Sklonové pomery Širokorozchodná koľaj sa navrhuje v jednotnom sklone v čo najdlhších úsekoch obdobne ako normálnorozchodná. Sklony koľají majú byť čo najmenšie. Dĺžky vodorovných úsekov majú byť čo najväčšie za predpokladu, že sa nezhorší stavebnotechnické riešenie dopravnej cesty. Pozdĺžny sklon koľaje (ďalej len sklon ) sa projektuje s ohľadom na plynulý rozjazd a bezpečné zastavovanie vlakov a na prípadný posun v úsekoch priľahlých k dopravniam. Sklony koľají majú byť čo najmenšie, pričom maximálny sklon nemá presiahnuť hodnotu Lomy sklonov a ich zaoblenie Podľa polohy vrcholu lomu sklonu sa rozlišujú: a) vypuklé lomy, ktoré sa zaobľujú pod lomom sklonu, b) vyduté lomy, ktoré sa zaobľujú nad lomom sklonu. V traťových a hlavných koľajach má byť lom sklonu koľaje zaoblený polomerom aspoň 2000 m. V stiesnených pomeroch a v staniciach, možno výnimočne použiť menší polomer, najmenej však 1000 m. Lomy sklonov sa delia na: hlavné, podružné, u krajného bodu vzostupmice. Niveleta koľají v traťových úsekoch, navrhnutých vo väčších sklonoch, sa má upraviť tak, aby jazdné odpory v priamych a v oblúkoch boli približne rovnaké - trasa konštantného odporu. Vplyv odporu zo smerového zakrivenia koľaje sa vyjadruje v, ktorý sa vypočíta podľa vzťahu: 600 o r (3.14) r Vytyčovacie prvky výškového oblúka Lomy pozdĺžneho sklonu koľaje sa zaoblia parabolickými oblúkmi druhého stupňa so zvislou osou obr (polomer oskulačnej kružnice vo vrchole paraboly). Výpočet zaoblenia lomu sklonu sa vykoná podľa kap Priechodný prierez Priechodný prierez a priestorové usporiadanie železničnej trate ohraničujú jej rozmerové parametre. Stavby a zariadenia, ktoré sú súčasťou hlavnej ŠRT, nesmú zasahovať do priechodného prierezu S viď obr

39 Obr. 3.1 Priechodný prierez S pre koľaj ŠRT s rozchodom 1520 mm Ľavá strana priechodný prierez S platí pre koľaje v staniciach, zastávkach a v manipulačných koľajiskách vlečiek (okrem obrysu Ia IIa IIIa IVa); Pravá strana platí pre koľaje na šírej trati; I-II-III pre koľaje na šírej trati a pre koľaje v manipulačných koľajiskových vlečkách (priestor premosťujúcich stavieb), na ktorých sa nepredpokladá státie vozidiel; Ia-IIa-IIIa-IVa pre ostatné staničné koľaje a ostatné koľaje v manipulačných koľajiskách vlečiek (rozmery v čitateli platia pre trakčné vedenie s nosným lanom, rozmery v menovateli platia pre trakčné vedenie bez nosného lana; A B obrys priechodného prierezu S pre stavby a zariadenia (okrem mostov, tunelov, galérií, nástupíšť a rámp) na vnútornej strane krajných koľají. C D obrys priechodného prierezu S pre tunely, zábradlia na mostoch, estakádach, oporných múroch a iných stavbách železničného spodku; a1 = 670 mm, a2 = 760 mm pre rozchod koľaje mm; a1 = 672 mm, a2 = 762 mm pre rozchod koľaje mm. 34

40 Obr. 3.2 Priechodný prierez S pre koľaj ŠRT s rozchodom 1520 mm, spodná časť 3.6 Konštrukcia ŠRT Priečny rez konštrukciou ŠRT s rozchodom 1520 mm v priamej je znázornený na obr. 3.3 a v smerovom obluku s prevýšením na obr Šírka koruny koľajového lôžka je u dráhy širokého rozchodu mm najmenej mm. Základná šírka vodorovnej pláne železničného spodku na nových jednokoľajných tratiach v priamych úsekoch je najmenej mm. Obr. 3.3 Koľaj rozchodu 1520 mm bez prevýšenia 35

41 Pri: - p = 0 až 29 mm je d = 0 mm, - p = 30 až 79 mm je d = 100 mm, - p = 80 až 150 mm je d = 200 mm. Obr. 3.4 Koľaj rozchodu 1520 mm s prevýšením A b Glosár k textu 1.1 Vymedzenie pojmov (1) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (2) Interoperabilitu je schopnosť drážneho systému umožniť bezpečný a plynulý pohyb drážnych vozidiel vyhovujúcich prevádzkovým parametrom požadovaným pre dopravný systém. (3) Hnacie koľajové vozidlo je vozidlo schopné vyvíjať ťažnú a brzdiacu silu na vlastný pohyb a brzdenie, alebo aj iných koľajových vozidiel, alebo určené aj na prepravu osôb a vecí na železničných a špeciálnych dráhach. (4) Koľajové vozidlo je dopravný prostriedok s pohonom alebo bez neho, určený na pohyb koľajových vozidiel na dráhe, prepravu osôb, zvierat a vecí, na vykonávanie činností súvisiacich s výstavbou a údržbou dráhy alebo s prevádzkovaním dráhy, vedený pri svojom pohybe po dráhe. (5) Trakčná napájacia sústava elektrická sústava použitá pre napájanie hnacích dráhových vozidiel; je určená druhom prúdu, veľkosťou napätia, frekvenciou, polaritou.? Samohodnotiace otázky 1. Ktoré druhy dráh poznáte? 2. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v priamej koľaji? 3. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v smerovom oblúku? 4. Aké trakčné napájacie sústavy používajú ŽSR. 36

42 Σ Záver Prvky európskeho železničného systému musia zabezpečiť interoperabilitu. Pre európsku železničnú sieť je možné použiť len také súčasti dráh, ktoré zabezpečia dokonalú zlúčiteľnosť technických charakteristík dopravnej cesty dráhy s technickými charakteristikami použitých koľajových vozidiel. Použitá a odporúčaná literatúra 1. Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava

43 4. ELEKTRIČKOVÁ DOPRAVA Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky električkových dráh. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie električkových dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Vo svete je tento dopravný systém označovaný názvom tramway. Názov tramway bol odvodený od banských dráh, kde sa banské vozíky pohybujúce sa po drevených trámoch nazývali "tram". 4.1 Vývoj električkovej dopravy Začiatky električkovej dopravy využívajúcej konskú silu je uvedený v tab Ako sa tento dopravný systém vyvíjal u nás je zrejmé z tab Tab. 4.1 Vývoj koňky vo svete Mesto Rok zahájenia prevádzky New York 1832 Londýn 1836 Paríž 1853 Chicago 1859 Varšava 1863 Peterburg 1864 Berlín 1865 Praha 1875 Košice 1891 Tab. 4.2 Vývoj električkovej dopravy v SR podľa trakcie Mesto Trakcia Konská Parná Elektrická Košice Bratislava

44 4.2 Rozdelenie električkových tratí Podľa dopravného usporiadania: a) električkové trate s trasou nezávislou na pozemnej komunikácii, b) električkové trate s trasou závislou na pozemnej komunikácii, a to: trate umiestnené na nezvýšenom električkovom páse trate umiestnené na zvýšenom električkovom páse c) električková koľaj umiestnená v jazdnom pruhu pozemnej komunikácie. Podľa rozchodu: a) s rozchodom 1435 mm (Košice), b) s rozchodom 1000 mm (Bratislava), pri novonavrhovaných tratiach sa už nemá používať Podľa použitých koľajníc (obr 4.1) sú električkové trate: a) z koľajníc žliabkových tvaru NP3, NP3a, NP4, TV60, TV65 a NT, NT1, NT3 b) z koľajníc širokopätných tvaru A, T, S49 c) z koľajníc blokových B1, B3. 1. širokopätné 2. žliabkové stojinové blokové Obr. 4.1 Tvary koľajníc 4.3 Interakcia vozidlo koľaj Požiadavky na navrhovanie, stavbu, rekonštrukciu, prevádzku, kontrolu a údržbu električkových dráh sú stanovené do rýchlosti 80 km/h. Tvar jazdnej plochy kolesa - nákolesníka na žliabkovej a širokopätnej koľajnici je znázornený na obr

45 a) b) a) žliabková koľajnica b) širokopätná koľajnica Obr. 4.2 Tvar jazdnej plochy kolesa Zaťažovacia schéma pre električkové mosty je na obr Zaťažovacia schéma pre zvlášť namáhané prvky mostovky a spojov prípadne krátkeho mostu je znázornená na obr Zvislá nápravová sila P = 120 kn. PP PPPP PP 0,91,8 3x1,8 1,81,81,8 3x1,8 1,80,9 Obr. 4.3 Zaťažovacia schéma mostu 4x1,25P 1,8 1,8 1,8 Obr. 4.4 Zaťažovacia schéma pre zvlášť namáhané prvky mostovky 4.4 Geometrická poloha koľaje Geometrickú polohu električkových koľají charakterizujú: 1. rozchod koľaje a jeho rozšírenie, 2. vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov, 3. smerové a sklonové pomery. 40

46 4.4.1 Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Rozchod koľaje sa meria: u koľajníc žliabkových tvaru NP3 a NP3a 4 mm pod TK, u ostatných žliabkových koľajníc 8 mm pod TK, u koľajníc širokopätných 14 mm pod TK. Rozšírenie rozchodu koľaje sa navrhuje v smerových oblúkoch s polomerom r 50 m. Rozšírenie rozchodu nesmie byť väčšie ako 5 mm. Zmena rozchodu musí byť plynulá 1 mm najviac 2,5 mm na 1 m výbehu odsunutia vnútorného koľajnicového pásu. Pri novostavbách môžu byť odchýlky od predpísaného rozchodu: 1. v priamej alebo v smerových oblúkoch o polomere r 500 m: a. pri povrchových tratiach + 3 mm až - 2 mm b. pri tunelových tratiach + 2 mm až - 2 mm 2. v smerových oblúkoch o polomere r 500 m: a. + 3 mm až 0 mm Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov V priamom úseku trate sú spravidla temená oboch koľajnicových pásov na rovnakej úrovni. Výnimku tvoria miesta, kde sa zriaďuje vzostupnica, alebo kde to vyžaduje priečny prípadne pozdĺžny sklon vozovky (pri rozchode 1435 mm až 50 mm). V smerovom oblúku sa vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov upravuje tak, aby sa účinok odstredivých síl zrušil alebo aspoň znížil obr Výšková úprava sa vykoná na vonkajšom koľajnicovom páse, zatiaľ čo vnútorný pás si zachová aj v oblúku výšku danú niveletou koľaje. Prevýšenie môže byť: 1. teoretické, 2. znížené, 3. najmenšie. Prevýšenie teoretické: pre rozchod 1435 mm p t pre rozchod 1000 mm p t kde V je rýchlosť v km.h -1, r - polomer smerového oblúka v m 11,5 V 2 (mm) (4.1) r 8,1 V 2 (mm) (4.2) r 41

47 Prevýšenie znížené: pre rozchod 1435 mm 11,5 V 2 ps 150 r a n (mm) (4.3) pre rozchod 1000 mm 8,1 V 2 ps 105 r a n (mm) (4.4) kde, an je nevyrovnané bočné zrýchlenie, an 0,65 ms -2. Prevýšenie najmenšie: 11,5 V 2 pre rozchod 1435 mm p min 120 (mm) (4.5) r 8,1 V 2 pre rozchod 1000 mm p min 84 (mm) (4.6) r kde an je nevyrovnané bočné zrýchlenie, an = 0,8 ms Vzostupnica Pre plynulý výškový prechod medzi úsekom bez prevýšenia a úsekom koľaje s prevýšením sa má navrhovať krajná lineárna vzostupnica. Vzostupnica sa má navrhovať v tom koľajnicovom páse, ktorého poloha je voči druhému pásu tej istej koľaje zvýšená. Dĺžka krajnej vzostupnice sa určí podľa vzťahu: n p l v (mm) (4.7) 1000 Kde, p je prevýšenie v mm n - súčiniteľ maximálneho sklonu vzostupnice; n = 6V, minimálne 400. Dĺžka medziľahlej vzostupnice sa určí podľa vzťahu: oblúky rovnakých smerov n p 1 l p 2 v (m) (4.8) 1000 oblúky opačných smerov n p 1 l p 2 v (m) (4.9) 1000 kde, p1 je prevýšenie oblúku s menším polomerom, p2 - prevýšenie oblúku s väčším polomerom. 4.5 Smerové pomery Smerové pomery električkovej trate tvoria: priame úseky, smerové kružnicové oblúky: 42

48 o s prechodnicami, o bez prechodníc, smerové kružnicové oblúky zložené: o s prechodnicami, o bez prechodníc. Smerové pomery električkových tratí sa projektujú na návrhovú rýchlosť 80 km/hod Prechodnica Prechodnica tvorí plynulý smerový prechod medzi úsekmi koľaje s odlišnou krivosťou: medzi priamou a kružnicovým oblúkom krajná prechodnica, medzi dvoma kružnicovými oblúkmi medziľahlá prechodnica. Krajné a medziľahlé prechodnice s lineárnou vzostupnicou sú tvaru klotoidy (obr. 4.3) o rovnici: kde, LR A 2 L je dĺžka prechodnici v m, R - polomer smerového oblúka. (4.10) Vzťahy pre výpočet prechodnice tvaru klotoidy Rovnica prechodnice Parameter klotoidy Uhol dotyčnice v koncovom bode prechodnice k Súradnica koncového bodu prechodnice A 2 RL x L x 2 R L 2 L 4 L 6 k x 6 x x R R R Súradnica koncového bodu prechodnice lp L 3 L 5 L x x x 40R R 4 Odsadenie kružnicového oblúka m R k R 1 cos L 2 L 4 x x 24R R Súradnica xs stredu kružnicového oblúka Súradnica x ľubovoľného bodu prechodnice 3 L L x l R sin k k s p 2 240R 2 l 5 l 9 x l 40R 2 L k R L k Súradnica y ľubovoľného bodu prechodnice l 3 y 6RLk l 7 336R 3 L 3 k l R 5 L 5 k Uhol dotyčnice v ľubovoľnom bode prechodnice l 2 n n 2RLk 43

49 Obr. 4.3 Vytyčovacie prvky prechodnice tvaru Klotoidy 4.6 Sklonové pomery Koľaj sa navrhuje v jednotnom sklone v čo najdlhších úsekoch. Pozdĺžny sklon električkovej trate nesmie byť väčší ako 70 na existujúcich tratiach je dovolené ponechať maximálne Lomy sklonov a ich zaoblenie Výškové oblúky rozlišujeme (viď obr. 2.10): a) vypuklé, ktoré sú pod vrcholom výškového polygónu: vrcholové, svahové, b) vyduté, ktoré sú nad vrcholom výškového polygónu: údolnicové, svahové. Lomy sklonov električkových tratí sú: hlavné, u krajného bodu vzostupmice Vytyčovacie prvky výškového oblúka Lomy pozdĺžneho sklonu koľaje sa zaoblia parabolickými oblúkmi druhého stupňa so zvislou osou. Oblúk sa potom určí polomerom výškového oblúka (polomer oskulačnej kružnice vo vrchole paraboly) alebo dĺžkou zaoblenia. Výpočet vytyčovacích prvkov zaoblenia lomu sklonu sa vykoná podľa kap

50 4.7 Priechodný prierez Priechodný prierez je obrys obrazca v rovine kolmej k osi koľaje, ktorý vymedzuje vzdialenosti stavieb, zariadení a predmetov ako aj koľajových vozidiel na susednej koľaji či jazdných pruhov nekoľajovej dopravy od osi priechodného prierezu a úrovne temena koľajníc tak, že vzniká nad koľajou voľný priestor pre prejazd vozidiel. Obrys vozidla je tvorený obrysom obrazca v rovine kolmej k osi koľaje, ktorý vymedzuje dovolené vzdialenosti jednotlivých bodu vonkajšieho povrchu vozidiel a ich súčastí od osi obrysu pre vozidla a úrovne temien koľajníc. Obrys pre vozidla je stanovený tak, že medzi ním a priechodným prierezom je primeraná vôľa. Do priechodného prierezu nesmie zasahovať žiadna časť stavieb a zariadení, ani iné prekážky v susedstve koľaje s výnimkou zábradlia. Zábradlia uprostred dvojkoľajnej trati, brániace prechádzaniu osôb, môžu zasahovať do priechodového prierezu: a) v zastávkach, kde sa vozidla pohybujú zníženou rýchlosťou tak, že vzdialenosť zábradlia od osy priechodného prierezu v oboch smeroch bude najmenej 1500 mm; b) na šírej trati tak, že vzdialenosť zábradlia od osy priechodného prierezu v oboch smeroch bude najmenej 1550 mm. V oblúkoch o polomere menšom než 200 m sa minimálni povolená vzdialenosť v zastávkach i šírej trati zväčšuje o hodnoty rozšírenia priechodného prierezu z tab Tab. 4.3 Rozšírenie priechodného prierezu v oblúkoch Polomer zakrivenia osy koľaje r (m) Rozšírenie vonkajšej časti priechodného prierezu a Rozšírenie vnútornej časti priechodného prierezu i Vzdialenosť osí koľají na dvojkoľajnej trati e (mm) (mm) (mm) Medziľahlé hodnoty sa určia lineárnou interpoláciou a zaokrúhlia sa na 5 mm. Polomer zakrivenia osy vonkajšej koľaje v dvojkoľajnom sústrednom oblúku sa vypočíta: r2 = r + 1,5 a polomer zakrivenia osy vnútornej koľaje v dvojkoľajnom sústrednom oblúku: r1 = r2 - e 45

51 Pre električkové trate rozoznávame: a) základný priechodný prierez pre jednokoľajné trate - obr. 4.4, b) združený priechodný prierez pre dvojkoľajné a viackoľajné trate obr Ľavá polovica priechodných prierezov podľa obr. 4.4 a 4.5 platí pre koľaje na šírej trati a v zastávkach bez vybudovaných nástupíšť. Pravá polovica priechodných prierezov platí pre koľaje v priestore zastávok s vybudovanými nástupišťami. Obr. 4.4 Základný priechodný prierez pre koľaj električkovej trate 46

52 Priechodné prierezy podľa obr. 4.4 a 4.5 platí v priamej a v oblúkoch s polomerom 1000 m a väčším. Pre trate v oblúkoch, ktorých polomer je menší ako 1000 m sa šírka priechodného prierezu zväčšuje: a) na jednokoľajných tratiach zväčšením rozmeru s na obr. 4.4 a rozmerov z neho odvodených o hodnoty uvedené v tab. 4.3 pre polomer zakrivenia osy koľaje; b) na dvojkoľajných tratiach jednak zväčšením vzdialenosti os koľají e z obr. 4.5 na hodnoty uvedené v tab. 4.3 pre stredný polomer zakrivenia oblúku, jednak zväčšením rozmeru s na obr. 4.5 a rozmerov z neho odvodených o hodnoty uvedené v tab. 4.3 pre polomery zakrivenia osí vonkajšej a vnútornej koľaje. Obr. 4.5 Združený priechodný prierez pre koľaj električkovej trate 47

53 4.8 Konštrukcie električkových tratí 4.6. Priečny rez konštrukciou električkových tratí s rozchodom 1435 mm je znázornený na obr. 48

54 Obr. 4.6 Priečny rez A b Glosár k textu 1.1 Vymedzenie pojmov (1) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (2) Interoperabilitu je schopnosť drážneho systému umožniť bezpečný a plynulý pohyb drážnych vozidiel vyhovujúcich prevádzkovým parametrom požadovaným pre dopravný systém. (3) Hnacie koľajové vozidlo je vozidlo schopné vyvíjať ťažnú a brzdiacu silu na vlastný pohyb a brzdenie, alebo aj iných koľajových vozidiel, alebo určené aj na prepravu osôb a vecí na železničných a špeciálnych dráhach. (4) Koľajové vozidlo je dopravný prostriedok s pohonom alebo bez neho, určený na pohyb koľajových vozidiel na dráhe, prepravu osôb, zvierat a vecí, na vykonávanie činností súvisiacich s výstavbou a údržbou dráhy alebo s prevádzkovaním dráhy, vedený pri svojom pohybe po dráhe. (5) Trakčná napájacia sústava elektrická sústava použitá pre napájanie hnacích dráhových vozidiel; je určená druhom prúdu, veľkosťou napätia, frekvenciou, 49

55 polaritou.? Samohodnotiace otázky 1. Ktoré druhy dráh poznáte? 2. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v priamej koľaji? 3. Ako by ste charakterizovali jazdu vozidla v smerovom oblúku? 4. Aké trakčné napájacie sústavy používajú ŽSR. Σ Záver Prvky európskeho železničného systému musia zabezpečiť interoperabilitu. Pre európsku železničnú sieť je možné použiť len také súčasti dráh, ktoré zabezpečia dokonalú zlúčiteľnosť technických charakteristík dopravnej cesty dráhy s technickými charakteristikami použitých koľajových vozidiel. Použitá a odporúčaná literatúra 1. Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, Predpis Z 10/ŽSR Pravidlá technickej prevádzky železničnej infraštruktúry, Bratislava

56 5. METRO Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky koľajových tratí metra. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie dráh metra a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Názov metro pochádza z názvu firmy North Metropolitan Railway Company založenej v roku 1853 s cieľom vybudovať prvú trasu podzemnej koľajovej dráhy Metropolitan Line v Londýne. V nemecky hovoriacich krajinách v súvislosti s pomenovaním metra sa stretávame s názvom U-Bahn (Untergrundbahn), v anglicky hovoriacich krajinách Subway alebo Underground Railway. 5.1 Technické parametre metra Metro je postavené v 104 mestách sveta, z toho: 40 v Európe, 34 v Ázii, 24 v Amerike, 6 inde. Celková dĺžka tunelov je cca 4500 km, z toho: 420 km New York (1868), 394 km Londýn (1863), 270 km Moskva (1935), 200 km Paríž (1900), 172,3 km Ghicago (1892), 158 km Mexico City (1967), km Praha (1974). 52

57 Základné typy siete metra sú: radiálny, diagonálny, radiálno-okružný. Z hľadiska výšky nadložia nad metrom rozoznávame: plytko položené metro s nadložím 2 až 2,5 m, metro vedené v stredných hĺbkach s nadložím od 2,5 do 10 m (až 12 m), metro vedené hlboko pod povrchom s nadložím vyšším ako 12 m. 5.2 Charakteristické znaky metra Metro charakterizujú tieto znaky: systém je prevádzkovo oddelený od ostatných systémov MHD, prevádzková technológia je odvodená od železničnej so špecifickými znakmi: - menšia vzdialenosť staníc, - veľké zrýchlenie a spomalenie súprav, - napájanie prevažne z tretej koľajnice, - krátky interval medzi súpravami a pod. trasa je dôsledne stavebne oddelená od okolia a je vedená: - prevažne v tuneloch, - na mostoch, - na teréne. prístup cestujúcich na nástupište v staniciach je vždy mimoúrovňový. Hlavné rozdiely medzi metrom a podpovrchovou električkou sú: podpovrchová električka nie je prevádzkovo oddelená od systému MHD, je len časťou električkovej dopravy (povrchovej), ktorá je prevedená do podzemia, trasa metra je vždy vedená na samostatnom telese zatiaľ čo električka môže byť súčasťou miestnej komunikácii, metro má uzavretý nástupištný priestor, predaj cestovných lístkov je mimo priestorov metra, dvere vozov metra sú v úrovni podlahy, zatiaľ čo podzemná električka má dvere v úrovni posledného schodu, na rozdiel od jedného, dvoch či troch vozov električiek zabezpečujú prevádzku metra veľkokapacitné vozové súpravy, spôsob napájania elektrickou energiou z tretej koľajnice umožňuje minimalizovať profil tunela metra. 5.3 Usporiadanie siete metra Základné typy usporiadania siete metra sú: 53

58 radiálny, diagonálny, radiálno-okružný. Koncepciu rozmiestnenia staníc (viď tab. 5.1) ovplyvňujú prevádzkové charakteristiky siete: v centre miest dostupnosť staníc do 5 minút vzdialenosť staníc 500 m až 600 m, mimo centier miest dostupnosť staníc do 10 minút vzdialenosť staníc 1000 až 1200 m, na periférii miest dostupnosť staníc nad 15 minút vzdialenosť staníc 2000 m, Tab. 5.1 Parametre staníc pre jednotlivé typy metra Údaj Jednotka Typ metra ľahké klasické expresné Priemerná vzdialenosť staníc km 0,7 až až 5 Dĺžka stanice m 55 až až 240 Šírka bočného nástupišťa m 3,5 až 4,5 3,6 až 5,2 min. 6 Šírka ostrovného nástupišťa m 10 až 12 min až 20 Rozdelenie metra z hľadiska dopravno-urbanistického: ľahké metro, s dopravnou kapacitou cestujúcich za hodinu, klasické metro, s dopravnou kapacitou cestujúcich za hodinu, expresné metro, s dopravnou kapacitou cestujúcich za hodinu. 5.4 Interakcia vozidlo koľaj Klasicky sa vozidlá metra pohybujú na dvojkolesiach (oceľové kolesá pevne nalisované na náprave viď obr. 1.1) po koľajovej dráhe. Vo Francúzskych mestách (Lyon, Marseille, Paríž) sa v 70. kokoch 20. storočia začalo presadzovať gumokolesové metro (metro na pneumatikách alebo na kolesách s plnou gumovou obručou). Je to koncepcia mestskej podzemní dráhy, keď vlaky sú síce vedené po tuhej dráhe (v tom si systém zachováva rysy drážnej dopravy), ale pohybujú sa na pogumovaných kolesách či pneumatikách. Príklad gumokolesového podvozku metra je na obr Hlavnou výhodou metra prevádzkovaného na pneumatikách je pri rozjazde i brzdení podstatne lepšia adhézia kolies po podložke než u klasického železničného dvojkolesia, kde sa odvaľuje oceľové koleso po oceľovej koľajnici. To umožňuje budovať tunely s väčšími sklonmi obr

59 Obr. 5.1 Podvozok metra v Lausanne Obr. 5.2 Gumokolesové metro v Sappore, so stredovou vodiacou koľajnicou Zaťažovacia schéma pre mosty metra v Prahe je na obr Zvislá nápravová sila P = 150 kn. PP PPPP PP 0,91,8 9,0 1,81,81,8 9,0 1,80,9 Obr. 5.3 Schéma zaťažovacieho vlaku metra 55

60 Obr. 5.4 Most Rajská záhrada - Čierny Most je tubus pražského metra 5.5 Geometrická poloha koľaje Geometrickú polohu električkových koľají charakterizujú: 1. rozchod koľaje a jeho rozšírenie, 2. vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov, 3. smerové a sklonové pomery Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Najčastejšie sa používa normálny rozchod koľaje tj mm Vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov V priamom úseku trate sú spravidla temená oboch koľajnicových pásov na rovnakej úrovni. Vo smerovom oblúku sa vzájomná výšková poloha koľajnicových pásov upravuje tak, aby sa účinok odstredivých síl zrušil alebo aspoň znížil. Výšková úprava sa vykoná: na vonkajšom koľajnicovom páse, zatiaľ čo vnútorný pás si zachová aj v oblúku výšku danú niveletou koľaje povrchové metro, na vonkajšom aj vnútornom koľajnicovom páse, osa koľaje si zachová aj v oblúku výšku danú niveletou koľaje podpovrchové metro. Prevýšenie môže byť: 1. teoretické, 2. odporúčané, 3. najmenšie. 56

61 Prevýšenie teoretické: 11,8 V 2 p t (mm) (5.1) r kde V je rýchlosť v km.h -1, r - polomer smerového oblúka v m Prevýšenie odporúčané pre nevyrovnané bočné zrýchlenie, an < 0,65 ms -2 : 7,1 V 2 p d (mm) ; pre V 120 km/h (5.2) r 6,5 V 2 p d (mm) ; pre 120 < V 160 km/h (5.3) r Prevýšenie najmenšie pre nevyrovnané bočné zrýchlenie, an = ±0,65 ms -2 : 11,8 V 2 p min 100 (mm) (5.4) r Vzostupnica Pre plynulý výškový prechod medzi úsekom bez prevýšenia a úsekom koľaje metra s prevýšením sa má navrhovať krajná lineárna vzostupnica. Dĺžka krajnej vzostupnice sa určí podľa vzťahu: n p l v (mm) (5.5) 1000 kde, p je prevýšenie v mm n - súčiniteľ maximálneho sklonu vzostupnice; n = 6V, minimálne 400. Dĺžka medziľahlej vzostupnice sa určí podľa vzťahu: oblúky rovnakých smerov n p 1 l p 2 v (m) (5.6) 1000 oblúky opačných smerov n p 1 l p 2 v (m) (5.7) 1000 kde, p1 je prevýšenie oblúku s menším polomerom, p2 - prevýšenie oblúku s väčším polomerom. 5.6 Smerové pomery Smerové pomery trate metra tvoria: priame úseky, smerové kružnicové oblúky: 57

62 o s prechodnicami, o bez prechodníc, smerové kružnicové oblúky zložené: o s prechodnicami, o bez prechodníc. Smerové pomery trate metra sa projektujú na návrhovú rýchlosť podľa tab Tab. 5.2 Parametre smerového vedenia metra Údaj Jednotka Typ metra ľahké klasické expresné Optimálny polomer m 300 až až Minimálny polomer m až Maximálna návrhová rýchlosť km/h 60 (80) až Prechodnica Prechodnica tvorí plynulý smerový prechod medzi úsekmi koľaje s odlišnou krivosťou: medzi priamou a kružnicovým oblúkom krajná prechodnica, medzi dvoma kružnicovými oblúkmi medziľahlá prechodnica. kde, Dĺžka prechodnice má byť rovná dĺžke vzostupnice. Vypočíta sa podľa vzťahu: n p l p (m) (5.8) 1000 p je prevýšenie v (mm) a n - súčiniteľ maximálneho sklonu vzostupnice Vytýčovacie prvky prechodnice rovnici: kde, Krajné a medziľahlé prechodnice s lineárnou vzostupnicou tvaru kubickej paraboly (obr. 5.5) o x 3 y (5.7) 6 r l p 1 (5.8) cos Uhol smernice dotyčnice v koncovom bode prechodnice: l p sin (5.9) 2.r Súradnica koncového bodu prechodnice: l 2 p lp k.. tg (5.10) 6. r 3 58

63 Odsadenie kružnicového oblúka: m k r.( 1 cos ) (5.11) Dĺžka prechodnice v osi koľaje: 3 2 lp lo lp. (5.12) r Obr. 5.5 Vytýčovacie prvky prechodnice 5.7 Sklonové pomery Koľaj sa navrhuje v jednotnom sklone v čo najdlhších úsekoch. Pozdĺžny sklon trate metra v závislosti od typu metra viď tab Tab. 5.3 Pozdĺžny sklon trate metra Údaj Jednotka Typ metra ľahké klasické expresné Maximálne stúpanie Lomy sklonov a ich zaoblenie Výškové oblúky rozlišujeme (viď obr. 2.10): a) vypuklé, ktoré sú pod vrcholom výškového polygónu: vrcholové, svahové, b) vyduté, ktoré sú nad vrcholom výškového polygónu: údolnicové, svahové. 59

64 Lomy sklonov tratí metra sú: hlavné, u krajného bodu vzostupmice Vytyčovacie prvky výškového oblúka Lomy pozdĺžneho sklonu koľaje sa zaoblia parabolickými oblúkmi druhého stupňa so zvislou osou. Oblúk sa potom určí polomerom výškového oblúka (polomer oskulačnej kružnice vo vrchole paraboly) alebo dĺžkou zaoblenia. Výpočet vytyčovacích prvkov zaoblenia lomu sklonu sa vykoná podľa kap Priechodný prierez Priechodný prierez je obrys obrazca v rovine kolmej k osi koľaje, ktorý vymedzuje vzdialenosti stavieb, zariadení a predmetov ako aj koľajových vozidiel na susednej koľaji či jazdných pruhov nekoľajovej dopravy od osi priechodného prierezu a úrovne temena koľajníc tak, že vzniká nad koľajou voľný priestor pre prejazd vozidiel viď obr. 5.6 až 5.9. Obr. 5.6 Priechodný prierez pre koľaj metra 60

65 Obr. 5.7 Priechodný prierez pre koľaj metra Obr. 5.8 Priechodný prierez pre koľaj metra 61

66 Obr. 5.9 Priechodný prierez pre koľaj metra A b Glosár k textu 5. Vymedzenie pojmov (1) Metro názov pochádza z názvu firmy North Metropolitan Railway Company. (2) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (3) Gumokolesové metro je metro na pneumatikách alebo na kolesách s plnou gumovou obručou. (4) Ľahké metro je metro s dopravnou kapacitou cestujúcich za hodinu. (5) Trakčná napájacia sústava elektrická sústava použitá pre napájanie hnacích dráhových vozidiel metra; je určená druhom prúdu, veľkosťou napätia, frekvenciou, polaritou. 62

67 ? Samohodnotiace otázky 1. Ako by ste charakterizovali metro? 2. Aké sú hlavné rozdiely medzi metrom a podpovrchovou električkou? 3. Charakterizujte koncepcie rozmiestnenia staníc metra? 4. Aké sú typy metra. Σ Záver Metro je výkonný dopravný systém určený pre mestskú hromadnú dopravu na prepravu osôb. Metro je dopravný systém prevádzkovo oddelený od ostatných systémov MHD, Použitá a odporúčaná literatúra 1. KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands, KŘIVÁNEK, J., ŠMÍD, Z., VÍTEK, J.: Všechna metra světa, NADAS,

68 6. POZEMNÁ LANOVÁ DRÁHA Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky pozemných lanových dráh. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie lanových dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Pozemná lanová dráha je lanová dráha s lanovým pohonom vozidla (vozidiel) pohybujúceho sa po koľajovej trati. Slúži na dopravu, ak je potrebné prekonať veľké stúpanie. Pozemná lanová dráha má vždy najmenej dve stanice, hornú a dolnú. Niektoré lanovky môžu mať i ďalšie medziľahlé stanice. Na pozemnej lanovke sú obyčajne dve vozidlá pohybujúce sa po koľajach každý opačným smerom. 6.1 Pozemná lanová dráha na Hrebienok História pozemnej lanovej dráhy siaha na začiatok minulého storočia. Pozemná lanovka zo Starého Smokovca na Hrebienok bola daná do prevádzky súčasne s prvým úsekom elektrickej železnice z Popradu do Starého Smokovca. Prvá výmena vozňov sa uskutočnila roku 1951 a druhá 1967, keď celú trať zrekonštruovali a postavili nové staničné budovy. Lanová dráha je kyvadlového systému s vrcholovou poháňacou stanicou. Po jednokoľajnej trati s rozchodom 1000 mm premávajú kyvadlovým spôsobom 2 vozne s kapacitou pre 128 osôb (obr 6.1). Lanová dráha bola zrekonštruovaná v roku Pozemná lanovka na Hrebienok má dve stanice. Dolná je Smokovecký výstup a horná Hrebienok, medzi nimi premávajú dve samostatné kabíny pohybujúce sa po koľaji každá opačným smerom. Trať pozemnej lanovej dráhy je jednokoľajná, len v strede lanovej dráhy sa nachádza dvojkoľajná výhybňa, ktorá slúži na križovanie proti sebe idúcich kabín. Kabíny lanovky sú spojené cez hornú stanicu ťažným lanom, ktoré je vedené po celej dĺžke dráhy. Technické parametre: 1. Dolná stanica: 1025 m.n.m. 2. Horná stanica: 1250 m.n.m. 64

69 3. Výškový rozdiel 247 m. 4. Najväčšie stúpanie 154,5. 5. Dĺžka dráhy: 1937 m. 6. Rýchlosť jazdy: 5 m/s. 7. Doba jazdy 7 minút. 8. Priemer ťažného lana: 31,5 mm. 9. Prepravná kapacita je 900 osôb za hodinu. Obr. 6.1 Lanovka na Hrebienok Pohon pozemnej lanovej dráhy zabezpečoval jednosmerný elektromotor o výkone 30 kw. Umiestnený bol v hornej stanici Hrebienok a napájaný bol napätím 550 V, ktoré bolo na Hrebienok privedené vzdušným vedením zo Starého Smokovca. Dorozumievanie sprievodcu a strojníka bolo zabezpečené prostredníctvom neizolovaných drôtov, natiahnutých pozdĺž trate lanovky a dotýkaných návestnou tyčou držanou sprievodcom alebo strojníkom (dotykom sa uvádzal do činnosti zvonček na stanovisku strojníka, resp. sprievodcu). Napájanie elektrickej železnice a pozemnej lanovky zabezpečovala spočiatku vodná elektráreň v obci Veľká a parná elektráreň v Poprade. Po rekonštrukcii v roku 1912 bolo napájanie zabezpečené cez meniareň v Starom Smokovci, ktorá bola vysokonapäťovým vedením 15 kv spojená s popradskou elektrárňou. Keď sa bývalé Československo stalo usporiadateľom majstrovstiev sveta v klasickom lyžovaní v roku 1970, vyvstala potreba zmodernizovať dopravný systém vo Vysokých Tatrách. V tejto súvislosti došlo aj na rekonštrukciu pozemnej lanovej dráhy zo Starého Smokovca na Hrebienok. Vybudované boli obe nové stanice a vymenené bolo tiež strojné zariadenie. Došlo aj k výmene kabín pozemnej lanovky, ktoré boli nahradené novými kabínami. 65

70 Obr. 6.2 Dolná stanica lanovky - Smokovecký výstup Obr. 6.3 Horná stanica Hrebienok 6.2 Pozemná lanovka pri Ružomberku Pri Ružomberku sa plánuje výstavba pozemnej lanovky, spájajúcej Biely Potok a Vlkolínec. Koncepcia prepojenia Bieleho Potoka na Malinô Brdo sa rodila postupne a prvotným impulzom zapodievať sa touto otázkou bol problém dopravnej dostupnosti osady Vlkolínec. V súčasnosti sa dá do tejto osady dostať po strmej a úzkej komunikácií, ktorá je častokrát v zime nezjazdná. Filozofia záchrany tohto kultúrneho dedičstva je pritom postavená na tom, že by to mala byť živá osada s dominanciou trvalo bývajúcich obyvateľov s cieľom prilákať sem mladých ľudí, ktorí chcú 66

71 žiť v tesnom kontakte s prírodou. Avšak, aby tu mohli trvalo žiť rodiny a pritom mať k dispozícií aj štandardný kontakt s civilizáciou, bolo nevyhnutné uvažovať s dopravným systémom, ktorý by zabezpečoval každodennú dopravu osôb do zamestnania a detí do škôl bez toho, aby bola atakovaná príroda. Inými slovami, do osady by bolo potrebné zaviesť štandardnú linku MHD, čo však po existujúcej komunikácii nie je možné. Tento problém bolo treba riešiť aj v súvzťažnosti s narastajúcim počtom turistov, ktorým je zatiaľ umožňovaný prístup autami až priamo pod osadu. Toto všetko boli dôvody, prečo sa začalo uvažovať o možnosti riešiť túto situáciu neštandardným dopravným zariadením. Do úvahy prichádzala lanová dráha a to taký druh, ktorý by čo najmenej narušil krajinnú scenériu. Ako najvhodnejší systém sa preto ukázala byť pozemná lanová dráha, ktorá ak sa osadí citlivo do terénu, je v krajine takmer neviditeľná. Technické parametre úseku Biely Potok - Vlkolínec: údolná stanica: 514 m n.m., vrcholová stanica: 750 m n.m., prevýšenie: 236 m, dĺžka: 801 m. 6.3 Rozdelenie pozemných lanových dráh Podľa dopravného usporiadania trať môže byť: a) v celej dĺžke dvojkoľajná, b) vo väčšine dĺžky jednokoľajná a na vyhnutie je uprostred dĺžky výhybňa s dvoma Abtovými výhybkami. Podľa rozchodu trať môže byť: normálnorozchodná (1435 mm) úzkorozchodná ( < 1435 mm - Hrebienok 1000 mm ), širokorozchodná ( > 1435 mm ). Podľa použitých koľajníc sú pozemné lanové dráhy z koľajníc širokopätných tvaru A, T, S Interakcia vozidlo koľaj Z hľadiska prevádzky sú koľajové vozidlá ťahané. Pohybujú sa na dvojkolesiach. Dvojkolesie nesie a vedie koľajové vozidlo. Skladá sa z nápravy a dvoch kolies, ktoré sú na nej pevne nalisované obr

72 Obr. 6.4 Dvojkolesie 6.5 Abtova výhybňa Abtova výhybňa (obr. 6.5) spočíva na jednoduchom princípe. Jedna kabína má na oboch podvozkoch na jednej strane koleso s obojstranným okolesníkom, na druhej strane podvozkov sú kolesá bez okolesníka obr Koleso s obojstranným okolesníkom je vodiacim kolesom dvojkolesia. Samozrejme, že druhá kabína má vodiace koleso s obojstranným okolesníkom na opačnej strane podvozkov. Tak je zabezpečené ich bezproblémové križovanie sa vo výhybni. Koleso s obojstranným okolesníkom vedie jednu kabínu vždy po pravej a druhú kabínu vždy po ľavej strane výhybky v oboch smeroch jazdy a vnútorné kolesá bez okolesníkov výhybkou iba prebehnú. Obr. 6.5 Križovanie vo výhybni využíva Abtovu výhybku 68

73 Obr. 6.6 Dvojkolesia kabín 6.6 Geometrická poloha koľaje Geometrickú polohu koľaje pozemnej lanovej dráhy charakterizujú: rozchod koľaje, smerové a sklonové pomery Rozchod koľaje a jeho rozšírenie Rozchod koľaje sa meria u koľajníc širokopätných 14 mm pod TK. Rozšírenie rozchodu koľaje sa nenavrhuje. 6.7 Smerové pomery Smerové pomery koľaje pozemnej lanovej dráhy tvoria: priame úseky, smerové kružnicové oblúky bez prechodníc. Smerové pomery pozemnej lanovej dráhy sa projektujú na návrhovú rýchlosť do 20 km/hod. 6.8 Sklonové pomery Sklonové pomery koľajovej trate sú spravidla s jednostranným sklonom so stúpaním nad 100. Pri pozemnej lanovej dráhe obyčajne stúpanie nebýva väčšie ako 45 stupňov (1000 ). Niektoré zariadenia však sú na rozmedzí medzi lanovkou a výťahom Lomy sklonov a ich zaoblenie Lomy sklonov : hlavné Výškové oblúky rozlišujeme (viď obr. 6.7): a) vypuklé, ktoré sú pod vrcholom výškového polygónu: svahové, 69

74 a) vypuklý b) vydutý svahové - Obr. 6.7 Druhy výškových oblúkov Obr. 6.8 Ťažné lano vozidla pozemnej lanovej dráhy 6.9 Priechodný prierez Priechodný prierez dodá výrobca vozidiel pozemnej lanovej dráhy. A b Glosár k textu 6. Vymedzenie pojmov (1) Pozemná lanová dráha je lanová dráha s lanovým pohonom vozidla (vozidiel) pohybujúceho sa po koľajovej trati. (2) Dráha je dopravná cesta určená k pohybu drážnych vozidiel vrátane pevných zariadení potrebných pre zabezpečenie bezpečnosti a plynulosti drážnej dopravy. (3) Abtova výhybňa výhybňa s dvoma Abtovými výhybkami. (4) Koleso s obojstranným okolesníkom je vodiacim kolesom dvojkolesia. 70

75 ? Samohodnotiace otázky 1. Ako by ste charakterizovali metro? 2. Aké sú hlavné rozdiely medzi metrom a podpovrchovou električkou? 3. Charakterizujte koncepcie rozmiestnenia staníc metra? 4. Aké sú typy metra. Σ Záver Pozemná lanová dráha je systém určený pre dopravu, ak je potrebné prekonať veľké stúpanie. Použitá a odporúčaná literatúra 1. KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands,

76 7. OZUBNICOVÉ DRÁHY Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky ozubnicových dráh. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie ozubnícových dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod Ozubnicová dráha je železnica, na ktorej k prenosu ťažnej sily neslúži (len) adhézia, ale tato je prenášaná prostredníctvom ozubeného kolesa zaberajúceho do ozubeného hrebeňa upevneného v osi koľaje. 7.1 Vývoj ozubnicových dráh Prvá ozubnicová dráha bola postavená v USA roku 1869 a viedla na Mount Washington. Prvá ozubnicová dráha v Európe bola Vitznau-Rigi-Bahn na Mountovi Rigi vo Švajčiarsku - tab Tab. 7.1 Vývoj ozubnicových dráh Ozubnica Ozubnicová dráha Krajina Rok Rozchod (mm) Trakcia M Mt.Washington Railway USA P R Vitznau - Rigi Švajčiarsko E S Budapest Varosmajor - Szechenyi Hegy Maďarsko E R Königswinter - Drachenfels (Bonn) SRN E R Jenbach - Achensee (Achenseebahn) Rakúsko P A Snowdon Mountain Railway Anglicko P/M R Genova - Granarolo Taliansko E R vlečná dráha Panamského prieplavu Panama M R Nilligri Falls India P A Štrba - Štrbské Pleso Slovensko E 72

77 7.2 Interakcia vozidlo koľaj Z hľadiska prevádzky sa delia koľajové vozidlá na hnacie a ťahané. Vozidlá možu byť určené pre osobnú a nákladnú dopravu. Pohybujú sa na dvojkolesiach. Dvojkolesie nesie a vedie koľajové vozidlo. Skladá sa z nápravy a dvoch kolies, ktoré sú na nej pevne nalisované a ozubeného kolesa - obr Obr. 7.1 Dvojkolesie 7.3 Rozdelenie ozubnicových dráh Podľa rozchodu: normálnorozchodná (1435 mm), úzkorozchodné ( < 1435 mm - Štrba - Štrbské Pleso 1000 mm), širokorozchodné ( > 1435 mm ). Podľa použitých koľajníc sú ozubnicové dráhy z koľajníc širokopätných tvaru A, T, S Prenos ťažnej sily V koľajach s väčším sklonom ako 40, na ktorých ťažná sila bežne používaných adhéznych rušňov už nedostačuje na prekonanie jazdných odporov, sa buduje ozubnica. V odôvodnených prípadoch možno ozubnicu použiť i v úsekoch koľají s menším sklonom trate. Konštrukcia prenosu adhéznej sily je závislá na profile trate, tj.: 1. Celá železnica je riešená ako ozubnicová. Hnacie vozidlá pre dráhu, kde sa používa hrebeň v celej dĺžke trati môžu mať čisto ozubnicový pohon, potom sú všetky dvojkolesia bežné a ozubený hrebeň nesmie byť prerušený - napr. zubačka Štrba - Štrbské Pleso vo Vysokých Tatrách. 2. Ozubnica sa používa len na prekonanie úseku s veľkým stúpaním/klesaním. Hnacie vozidlá na tratiach, kde sa používa hrebeň len na prekonanie veľkých sklonov majú pohon zmiešaný, takže majú hnacie dvojkolesia a ozubený hrebeň nemusí byť osadený v úsekoch, kde k prenosu ťažnej sily postačuje adhézia - napr. dráha Tanvald - Kořenov. 73

78 Oba systémy majú svoje výhody i nevýhody: 1. prvý zjednodušuje vozidla, 2. druhý trať: nie je potrebné budovať ozubnicu na všetkých koľajach a v celej dĺžke trati, nie je potrebné budovať náročné ozubnicové výhybky. Ozubnica sa používa aj v prípadoch, keď nie je sklon trate významný, ale adhézna sila prenášaná dvojkolesím nie je dostatočná na prenos ťažnej sily, viď Panamský prieplav obr 7.2 (ťahanie lodi v plavebnom kanály) alebo v baniach 7.3. Obr. 7.2 Ozubnicová dráha v Panamskom prieplave Obr. 7.3 Využitie ozubnice v baniach 7.5 Druhy ozubníc Behom vývoja železníc sa vyvinulo a rozšírilo niekoľko ozubnicových systémov (viď obr. 7.4): Riggenbachova ozubnica Strubova ozubnica Abtova ozubnica Locherova ozubnica 74

79 Riggenbach Locher Strub Abt Obr. 7.4 Ozubnicové systémy Riggenbachova ozubnica Riggenbachovú ozubnicu tvoria dva U profily, medzi ktoré sú namontované jednotlivé zuby. Švajčiarsky konštruktér Niklaus Riggenbach túto ozubnicou vytvoril roku 1866, súčasne nezávisle použil veľmi podobný systém Sylvester Marsh v Amerike, kde je známy ako systém Marsh. Pokiaľ má Riggenbachova a Strubova ozubnica rovnaký modul ozubenia, je možné tieto ozubnice kombinovať. Tejto skutočnosti sa využíva pri riešení výhybiek. Locherova ozubnica Pre dráhu na Pilatus vytvoril švajčiarsky inžinier, vynálezca a podnikateľ v obore stavby železníc Eduard Locher, Dr.h.c. ozubnicu s dvoma vodorovne umiestnenými hrebeňmi. Taktiež tento systém zabraňuje vyšplhaniu ozubeného kolesa, pretože všetky sily pôsobia v rovine koľaje. Systém sa ďalej nerozšíril, hlavne z dôvodu nemožnosti použitia klasického riešenia výhybiek. Vlaky na tejto trati prekonávali stúpanie až 480 promile. Strubova ozubnica Strubova ozubnica je tvorená koľajnicou, v hlave ktorej sú vyfrézované zuby. Vozidlo je opatrené hákmi zasahujúcimi pod hlavu tejto koľajnice, ktoré bránia vyšplhaniu kolesa na zuby. Tvorcom je Emil Strub, švajčiarsky inžinier, konštruktér a vynálezca, ktorý začínal v dielňach v Aarau pod vedením Niklause Riggenbacha. Roku 1896 vyhral so svojou ozubnicou súťaž o najlepšie riešenie dráhy na Jungfrau. Pokiaľ má Riggenbachova a Strubova ozubnica rovnaký modul ozubenia, je možno tieto ozubnice kombinovať. To sa využíva pri riešení výhybiek. Abtova ozubnica Abtova ozubnica jednoduchá, dvojitá, trojitá. Jeden, dva nebo tri pásy ozubených lamiel tvorí ozubnicu. Viaclamelová ozubnica má výhodu v plynulejšom zábere a zjednodušení výhybiek nie je potrebná pohyblivá ozubnica v oblasti jazykov a nie sú potrebné pohyblivé koľajnice v strednej časti. V miestach jazykov sa hrebene rozbehnú do rôznych smerov, druhý hrebeň sa v dostatočnej vzdialenosti pripojí. V strednej časti sa jednoduché hrebene primknú ku koľajnici, takže ozubené 75

80 koleso prekríži koľajnicu tak, že záber prejde plynule z jedného ozubenia na druhé. Autorom je Carl Roman Abt, švajčiarsky inžinier, vynálezca a podnikateľ, systém si nechal patentovať v roku Na začiatku a na konci ozubnice sa podľa potreby budujú ozubnicové nájazdy, umožňujúce správne zapadnutie zubov ozubených kolies rušňov do zubov ozubnicovej tyče. Ak je to vo výnimočných prípadoch potrebné, vkladajú sa do úsekov trate s ozubnicou výhybky. Tieto výhybky musia byť potom tiež vybavené ozubnicou. Obr. 7.5 Stanica vo Vitznau (Švajčiarsko) je zároveň prístavisko aj depo. Uprostred stanice sa nachádza kompletne kapotovaná točňa s ozubnicou Obr. 7.6 Locherova ozubnica neumožňuje postaviť normálnu výhybku, takže na ich miestach zriaďujeme presuvne s ozubnicou viď jediná výhybňa Aemsigen 76

81 Obr. 7.7 Vo Freibergen je použitá zvláštna ohýbacia výhybka s ozubnicou 7.6 Ozubnicová dráha Štrba - Štrbské Pleso História ozubnicovej dráhy je úzko spojená s výstavbou a prevádzkou Košicko - Bohumínskej dráhy (KBD), ktorá bola uvedená do prevádzky cez stanicu Štrba v roku Projekt železnice vypracoval staviteľ Emil Várnai. Prevádzka na železnici bola zahájená v Prevádzku železnice zabezpečovala spoločnosť Ozubnicová železnice Štrbského plesa, majiteľom a zriaďovateľom tejto spoločnosti bola KBD. Na dráhe prevažovala preprava návštevníkov, nákladná doprava slúžila len k zásobovaniu hotelov. V roku 1908 bola zriadená zastávka Móryho osada. Už od 20. rokov 20. storočia začala zubačke silno konkurovať cestná doprava. Po vzniku Československa prevzali dráhu ČSD a v roku 1927 ponúkli zubačku spoločnosti Tatranská elektrická vicinálna dráha (TEVD), ale neúspešne. Zubačka strácala stále viac cestujúcich až bola prevádzka zastavená a vláda ČSR zrušila koncesiu na prevádzkovanie tejto dráhy. Trať o rozchode 1000 mm mala dĺžku 4,75 km, pričom dĺžka Riggenbachovej ozubnice bola 4,09 km. Najmenší polomer oblúka bol 120 m a najväčšie stúpanie 127. Výškový rozdiel medzi koncovými stanicami bol 444 m. V adhéznych úsekoch bola povolená maximálna rýchlosť 15 km/h a na ozubnici 10 km/h. Po celú dobu svojej existencie vlastnila železnica dve parné lokomotívy, štyri osobné a dva nákladné vozy. Tendrové lokomotívy mali výkon 133 kw a služobnú hmotnosť 18,3 t. Celá lokomotíva bola skonštruovaná tak, aby v stúpaniu 60 bol kotol i kabínka vo vodorovnej polohe. Osobné i nákladné vozy vyrobila firma GANZ v Budapešti. Po zrušení železnice boli lokomotívy prevezené do dielní KBD vo Vrútkach, kde ešte niekoľko rokov slúžili ako vykurovacie kotle. Novodobá história zubačky sa začala písať v roku 1968, kedy Ministerstvo dopravy schválilo rekonštrukciu ozubnicovej dráhy. Dôvodom bolo usporiadanie majstrovstiev sveta v klasickom lyžovaní na Štrbskom Plese v roku Pri rekonštrukcii boli využité 2/3 starej trate, bol 77

82 zachovaný aj rozchod 1000 mm, ale Riggenbachova ozubnica bola nahradená ozubnicou systému Von Roll (modifikovaná Abtova ozubnica). Dĺžka trati je 4,75 km a maximálne stúpanie je 150. V rámci rekonštrukcie boli postavené nové odbavovacie haly na Štrbskom Plese aj v Štrbe. Ďalšou novinkou bola elektrifikácia zubačky jednosmerným systémom o napätí 1500 V, napájacia stanice bola vybudovaná v Štrbe. Nové hnacie vozidla, s elektrickou výzbrojou Brown-Boveri, vyrobila a dodala švajčiarska lokomotívka SLM Winterthur. Na štrbskej zubačke sa vtedy objavili tri dvojdielne jednotky zložené z riadiaceho vozu R 29.0 (905.95) a motorového vozu EMU 29.0 (405.95). Zubačka bola opäť uvedená do prevádzky Obr. 7.8 Pohľadnica z doby parnej prevádzky (1918) Obr. 7.9 Dnes už neexistujúca časť trati so Soliskom v pozadí Obr Motorová jednotka

83 Stará ozubnicová dráha Rozchod: 1000 mm. Ozubnicový systém: Riggenbach. Dĺžka trati: 4,75 km. Dĺžka ozubenej časti trati: 4,05 km. Najväčšie stúpanie: 127. Prevýšenie: 444 m. Nová ozubnicová dráha Rozchod: 1000 mm. Ozubnicový systém: von Roll. Dĺžka trati: 4,75 km. Najväčšie stúpanie: 150. Elektrická sieť: 1500 V jednosmerná. Na úzkorozchodných koľajach s rozchodom 1000 mm sa používa ozubnica systému Strubb s jednou ozubnicovou tyčou, upevnenou na stoličkách, uložených v osi koľaje na oceľových podvaloch. Ozubnicová tyč má hrúbku 30, 50 alebo 60 mm, odstupňovanú podľa sklonu trate. Vzdialenosť zubov (vzdialenosť pracovných plôch) ozubnicových tyčí pri ozubnici systéme Strubb musí byť 100 mm s dovolenými odchýlkami ±5 mm. Horná plocha ozubnicových tyčí musí presahovať rovinu temien hláv koľajnicových pásov pri ozubnicovom systéme Strubb o 71 mm. Dovolené odchýlky ±10 mm sa nesmú prekročiť ani pri výškovom opotrebení koľajníc. Umiestnenie ozubnicových tyčí v osi koľaje má dovolené odchýlky v priečnom smere ±10 mm. Rozchod koľaje v oblúkoch s ozubnicou sa nezväčšuje o rozšírenie. Bočné opotrebenie koľajníc nesmie byť väčšie ako 10 mm (merané 14 mm pod temenom koľajníc). V úsekoch trate s použitou ozubnicou nesmie byť polomer oblúka menší ako 130 m. 7.7 Ozubnicová dráha Tisovec - Pohronská Polhora S Obnovou premávky parnej ozubnicovej lokomotívy na trase Tisovec Pohronská Polhora bolo uvažované od roku Pôvodná ozubnicová železničná trať bola vybudovaná v rokoch 1893 až 1896, pretože Rudné bane na Gemeri bolo potrebné spojiť so železiarňami v Hronci a Podbrezovej. Prejazd cez horské sedlo Zbojská vyriešila Abtova ozubnica. Táto ozubnicová železničná trať dokázala prekonať stúpanie, ktoré miestami prevyšuje 50,2 a patrí medzi najväčšie v Európe. Dĺžka ozubnicových systémov je spolu 5836 m. Konštrukcia má dvojitý ozubený hrebeň. Ten je v strede medzi koľajami upevnený do oceľových podvalov. 79

84 Obr Pohľad na železničný viadukt pod Dielom na 1 z 2 ozubnicových tratí SR. Železničnú trať č. 174 (Brezno Jesenské) na 15,7 km úseku Pohronská Polhora Tisovec - Bánovo tvorí Abtov ozubnicový systém, ktorý bol po 1 raz použitý v Uhorsku práve tu. Zaujímavosťou dvoch mostov je, že stoja v oblúku, v sklone a klopení trate. V koľaji s normálnym rozchodom 1435 mm sa najčastejšie používa ozubnica systému Abt, ktorého hlavnou konštrukčnou časťou sú dve ozubnicové tyče, upevnené rovnobežne na stoličkách, uložených v osi koľaje na oceľových podvaloch. Zuby ozubnicových tyčí sú navzájom vystriedané tak, aby v každom okamihu bol zabezpečený záber jedného ozubnicového kolesa rušňa. Vzdialenosť zubov ozubnicových tyčí pri ozubnici systému Abt musí byť 120 mm s dovolenými odchýlkami ±5 mm. Horná plocha ozubnicových tyčí musí presahovať rovinu temien hláv koľajnicových pásov pri ozubnicovom systéme Abt o 70 mm. Dovolené odchýlky ±10 mm sa nesmú prekročiť ani pri výškovom opotrebení koľajníc. V koľaji normálneho rozchodu 1435 mm v úsekoch trate s použitou ozubnicou nesmie byť polomer oblúka menší ako 200 m. 7.8 Priechodný prierez Priechodný prierez dodá výrobca vozidiel ozubnicovej dráhy. 80

85 A b Glosár k textu 7. Vymedzenie pojmov (1) Ozubnicová dráha je koľajová dráha, na ktorej k prenosu ťažnej sily neslúži (len) adhézia, ale tato je prenášaná prostredníctvom ozubeného kolesa zaberajúceho do ozubeného hrebeňa. (2) Druhy ozubníc sú Riggenbachova, Strubova, Abtova a Locherova ozubnica. (3) Ozubnicový nájazd umožňuje správne zapadnutie zubov ozubených kolies rušňov do zubov ozubnicovej tyče.? Samohodnotiace otázky 1. Ako by ste charakterizovali ozubnicovú dráhu? 2. Aké sú hlavné rozdiely medzi ozubnicovou a adhéznou dráhou? 3. Charakterizujte druhy ozubníc? 4. Za akých podmienok je výhodné použiť ozubnicovú dráhu? Σ Záver Ozubnicová dráha je systém určený pre dopravu, ak je potrebné prekonať veľké stúpanie, alebo keď adhézna sila prenášaná dvojkolesím nie je dostatočná na prenos ťažnej sily. Použitá a odporúčaná literatúra 1. KLIMEŠ, F. a kol.: Železniční stavitelství I, SNTL/ALFA Praha, MANDULA, J., SALAIOVÁ, B.: Železničné stavby, TU Košice, ESVELD, C.: Modern Railway Track. TU Delft, The Netherlands,

86 8. APLIKÁCIA MAGLEV Δ Poslanie Poslaním tejto kapitoly je uviesť študenta do problematiky dráh využívajúcich magnetickú levitáciu. Vymedziť základné pojmy, rozdelenie magnetických dráh a pochopiť vzájomnú interakciu medzi vozidlom a jeho jazdnou dráhou. Ciele Po preštudovaní tejto kapitoly by ste mali vedieť: vymenovať dráhové dopravné systémy, základné konštrukčné prvky vozidiel, ktoré determinujú geometriu dráhy, vymenovať elektrické trakčné systémy dráh. ζ Úvod V tomto dopravnom systéme je záujem o možné využitie magnetických vlakov pre vysokorýchlostnú dopravu. Testovacia dráha existuje v Nemecku a Japonsku a je samozrejmé, že existuje snaha o aplikáciu tohto systému do prevádzky. Magnetický vlak je podporovaný elektromagnetickou levitáciou, zatiaľ čo pohon sa tiež vykonáva magneticky pomocou lineárneho motora. Na testovacej dráhe veľmi vysokých rýchlostí bolo dosiahnutých cez 600 km/h. 8.1 Popis aplikácie maglev MAGLEV je skratka pre magnetickú levitáciu, je to najmodernejší, najrýchlejší druh koľajovej dopravy s najdrahšou traťou, i keď najlacnejšou prevádzkou. Anglickú skratku MAGLEV (magnetic levitation) začal v 60. rokoch používať fyzik Howard T. Coffey, v angličtine sa používa na označenie fyzikálneho javu a v doprave termín maglev slúži na označenie technológie dopravných systémov založených na tomto princípe. V levitácii je základný rozdiel medzi nemeckým systémom Transrapid obr. 8.1 a japonským systémom 8.2. V nemeckom systéme sa levitácia dosiahne tým, že priťahuje magnety vo vozidle ho zdvíhajú obr V japonskom systéme levitácia sily vzniká v dôsledku rýchlosti vlaku, kde super vodivé magnety vo vozidle komunikujú s cievkami v bočných stenách dráhy a vytvárajú tak zdvíhacie sily obr To znamená, že zo začiatku vlak premáva na kolesách a levituje po prekročení určitej rýchlosti. 82

87 Obr. 8.1 Nemecký systém Transrapid TR08 Obr. 8.2 Japonský systém maglev Obr. 8.3 Princíp pohonu Transrapid 83

88 Obr. 8.4 Princíp pohonu Japonského systému maglev 8.2 Japonský systém V japonskom "8" stavovom systéme sú levitačné cievky umiestnené na vodiacich bočniciach. Princíp je znázornený na obr. 8.5 až 8.7. Vzdialenosť medzi vozidlom a vodiacimi bočnicami, je v závislosti na rýchlosti a dosahuje až 10 cm. Obr. 8.5 Princíp levitácie Obr. 8.6 Princíp vedenia Obr. 8.7 Princíp pohonu Japonského systému maglev 8.3 Nemecký systém Nekontaktuje jazdnú dráhu a navádzací systém funguje na princípe elektromagnetickej levitácie. Používa príťažlivé sily medzi jednotlivými, elektronicky riadenými elektromagnetmi vo vozidle a feromagnetické reakcie koľajnice, ktoré sú nainštalované na spodnej strane vodiacich konštrukcií. Podporujúce magnety a magnety zabezpečujúce vedenie sú usporiadané po oboch stranách a po celej dĺžke vozidla. Princíp je vysvetlený na obr

89 Obr. 8.9 Princíp levitácie Nemeckého systému Transrapid Vysoko spoľahlivý, plne elektronický riadiaci systém zabezpečuje, že vozidlo sa pohybuje v priemernej vzdialenosti asi 10 mm od vodiacich prvkov. Vzdialenosť medzi vozidlom a nosnou konštrukciou počas levitácie je 150 mm, umožňuje vozidlu vznášať sa nad objektmi alebo vrstvou snehu. Rýchlosť sa dá plynule regulovať od státia do plnej prevádzkovej rýchlosti tým, že mení frekvencia striedavého prúdu. Ak sa smer pohybu obráti, motor sa stáva generátor, ktorý brzdí vozidlo bez akéhokoľvek kontaktu. Brzdenie vyrába a vracia energiu späť do elektrickej siete. Jednoduché alebo dvojité dráhy, systému maglev Transrapid pozostávajú z jednotlivých vodiacich nosníkov z ocele alebo betónu v štandardných dĺžkach od 6,2 m do 62 m. Vzdialenosť nosníkov dvojkoľajnej trate je 4,4 m do 300 km/h alebo 5,1 m až do 500 km/h viď obr Obr Parametre jazdnej dráhy 85

90 Technické údaje trate Tranrapidu v Šanghaji Dĺžka trate: 30 km dvojkoľajná Prevádzková rýchlosť: 430 km/hod Čas jazdy: cca 7 minút Minimálny časový sled vlakov: 10 minút Počet staníc: 2 Vozidlový park: začiatkom roku vozidlá, každé s 5-vozňami od roku vozidlá, každé so 6 vozňami Intenzita premávky: v roku mil. cestujúcich, v roku mil. cestujúcich, v roku mil. cestujúcich Výhybky Transrapid maglev umožňuje vetvenie trate a zmenu smeru pohybu za jazdy pomocou oceľových ohybných výhybiek. Výhybky sa skladajú z oceľových nosníkov s dĺžkou medzi 78 m a 148 m, ktoré sú pružne ohýbané pomocou elektromagnetického nastavenia výmeny a sú bezpečne zaistené vo svojej koncovej pozícii. Táto funkcia je riadená elektronicky a istená. Ohybné výhybky môžu byť navrhnuté ako dvoj-smerné alebo troj-smerné (vejárovité). Princípy riešenia vetvenia tratí sú zobrazené na obr V priamej polohe, môže isť vozidlo cez výhybku bez obmedzenia rýchlosti, v odbočnej polohe je rýchlosť obmedzená na 200 km/h (vysokorýchlostné výhybky) alebo 100 km/h (nízko rýchlostné výhybky). Obr Princíp výhybiek Tunely Vďaka flexibilným parametrom polohy trasy môže Transrapid svojím vedením do veľkej miery kopírovať terén. Preto sú tunely zriedka potrebné, a to aj v kopcovitých a hornatých terénoch. Dokonca aj keď sú tunely nevyhnutné dosahujú pri Transrapide menších dĺžok než u železničných dráh. Typické tunelové profily sú uvedené v tab