PROJEKTOWANIE DRÓG SZYNOWYCH W PRZEKROJU

Katedra
Mostów i Kolei
dr inż. Jacek Makuch
WYKŁAD 4
PROJEKTOWANIE DRÓG
SZYNOWYCH W PRZEKROJU
DROGI KOLEJOWE – WYBRANE ZAGADNIENIA
studia II stopnia, specjalność IMO, semestr 3
rok akademicki 2015/16
1. ELEMENTY TRASY W PRZEKROJU
Id-3, rys.1
(anaogiczny
rysunek w
„rozporządzeniu
kolejowym”)
2)
1)
NAWIERZCHNIA:
•
•
•
•
szyny (dwa toki)
przytwierdzenia
podkłady
podsypka
PODTORZE:
•
•
•
•
•
•
•
torowisko
ławy torowiska
warstwa ochronna
nasyp
przekop
podłoże
skarpy
•
•
•
•
•
•
•
ławy skarpowe
rów boczny
rów odprowadzający
rów skarpowy górny
ławy ochronne
ukop
odwał (odkład)
2.
SZYNY
•
obecnie na kolejach stosuje się
szyny Vignole’a - w przekroju
poprzecznym składają się z:
•
główki
•
szyjki
•
stopki
•
kształt zbliżony do dwuteownika
(w klasycznym torze kolejowym
szyna jest podparta punktowo na
podkładach i na odcinkach
pomiędzy nimi pracuje „na
zginanie”, a taki kształt przekroju
poprzecznego najlepiej przenosi
tego typu obciążenia)
•
kształt symetryczny (możliwość
zamiany szyn w tokach ze wzgl.
na zużycie boczne)
•
załomy kształtu przekroju
posiadają zaokrąglenia uzyskane
w procesie walcowania
(uniknięcie efektu karbu)
•
powierzchnia toczna (styku szyny
z kołem) – „trzy promienie”: 300,
80 i 13 mm (minimalizacja zużycia
obręczy kół i szyn)
zużycie szyny
zmiana kształtu jej przekroju – w postaci:
•
•
ubytku - spowodowanego ścieraniem (kolor żółty)
spływów (kolor różowy)
w tramwajach
na kolei
styk koła z szyną może być jedno albo dwu punktowy:
kiedyś:
•
szyny żeliwne, a nie stalowe (nie znano procesu walcowania)
•
o innym kształcie:
dla kół bez obrzeża:
•
płaskownik
•
•
Jessopa
korytko (ceownik)
•
kątownik
dla kół z obrzeżem:
•
Brunela
funkcje szyn:
•
przejmowanie obciążeń od pojazdów i przekazywanie do
niższych elementów konstrukcji toru
•
prowadzenie obręczy kół pojazdów
•
zapewnienie równej i gładkiej powierzchni tocznej
•
w torach zelektryfikowanych – przewodzenie i przekazywanie
prądu zasilającego do pojazdu trakcyjnego
•
w torach objętych działaniem przekaźnikowych urządzeń srk –
przewodzenie prądu kontroli zajętości torów
rodzaje szyn:
ze względu na kształt przekroju:
•
główkowe (Vignole’a, kolejowe) –
kolej, metro, tramwaje (tory
odkryte)
•
•
blokowe – tramwaje (tory
zabudowane z ciągłym
podparciem i zamocowaniem)
rowkowe (żłobkowe) – tramwaje
(tory zabudowane)
•
•
kształtowniki – do produkcji
zwrotnic i krzyżownic
•
szyny główkowe - ze względu na wielkość przekroju:
•
ciężkie: 60E1 (UIC60)
•
średnie: 49E1 (S49)
•
lekkie: S42 (nieprodukowana), 8 i 6 („poniemieckie”)
•
ze względu na dokładność wykonania:
•
profilu przekr. poprz. – klasa X (bardziej) albo Y (mniej dokł.)
•
profilu podł. (prostość, płaskość) – klasa A (bardziej) albo B (mniej dokł.)
•
ze względu na gatunek stali (twardość - HBW):
•
R200 (od 200 do 240)
•
R220 (od 220 do 260)
•
R260 i R260MN (od 260 do 300)
•
R320Cr (od 320 do 360)
•
R350HT (od 350 do 390) – obrabiana cieplnie
•
R350LHT (od 350 do 390) – niskostopowa, obrabiana cieplnie
(kolor niebieski – stosowane w Polsce)
•
ze względu stan zużycia:
•
nowe (Id-106)
•
staroużyteczne (Id-107):
•
reprofilowane - przeszlifowane
•
regenerowane – napawane i przeszlifowane
dokumenty:
NORMY OBOWIĄZUJĄCE:
1.
PN-EN 13674-1:2011 Kolejnictwo - Tor - Szyna - Część 1: Szyny
kolejowe Vignole'a o masie 46 kg/m i większej
2.
PN-EN 13674-2+A1:2010 Kolejnictwo - Tor - Szyna - Część 2:
Szyny do rozjazdów i skrzyżowań stosowane w połączeniu z
szynami kolejowymi Vignole'a o masie 46 kgm i większej
3.
PN-EN 13674-3+A1:2010 Kolejnictwo - Tor - Szyna - Część 3:
Kierownice
4.
PN-EN 14811+A1:2010 Kolejnictwo - Tor - Szyny specjalne Szyny rowkowe i związane z nimi profile konstrukcyjne
NORMY WYCOFANE:
1.
PN-H-93421:1984 Szyny normalnotorowe (wcześniejsze
wydania: 1970, 1965, 1964, 1955)
2.
PN-H-93440:1992 Stal - Szyny tramwajowe z rowkiem
(wcześniejsze wydanie: 1962)
INSTRUKCJE KOLEJOWE:
1.
Id-1 (D-1) Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na liniach
kolejowych, PKP PLK 2005 (ze zmianami: 2006, 2010, 2015) –
Załącznik 4 „Charakterystyki techniczne szyn”
KATALOGI PRODUCENTÓW:
Arcelor Mittal (dawna Huta Katowice)
Voest Alpine (Austria)
SZYNY GŁÓWKOWE (VIGNOLE’A):
szyna
„ciężka”
60E1
(UIC60)
liczba w nazwie
oznacza ciężar szyny
o długości 1 m
powierzchnia
toczna posiada
kształt „trzech
promieni”: 13,
80 i 300 mm
Id-1, zał.4:
← rysunek z
„nowej normy”
rysunek ze
„starej normy” →
szyna
„średnia”
49E1
(S49)
powierzchnia
toczna posiada
kształt „trzech
promieni”: 13,
80 i 300 mm
Id-1, zał.4:
← rysunek
z „nowej
normy”
rysunek ze
„starej
normy” →
Id-1, zał.4:
Id-1, zał.4:
szyna „lekka”
S42
(obecnie
nieprodukowana)
•
powierzchnia toczna nie posiada
kształtu „trzech promieni” !!!
szyny „poniemieckie”
(tereny dawnego zaboru pruskiego)
SZYNY ROWKOWE:
•
kiedyś:
180S
•
obecnie:
(bez kształtu „trzech promieni” !!!)
60R2 (Ri60N)
były jeszcze:
180W – z węższym rowkiem (odc. proste)
180P – z wyższą prowadnicą (?)
są jeszcze inne:
z szerszym rowkiem, wymagające
pochylania, niższe, z węższą stopką
inne rowkowe - różnice:
60R2 (Ri60N)
59R2 (Ri59N)
•
posiada szerszy rowek
•
niektóre miasta (Poznań) stosują ją w
łukach poziomych
inne rowkowe - różnice:
60R2 (Ri60N)
(RiPh37N)
•
posiada jeszcze szerszy rowek dostosowany do profilu koła kolejowego
•
z myślą o tramwajach dwusystemowych
(w Polsce - na przyszłość)
inne rowkowe - różnice:
60R2 (Ri60N)
60R1 (Ri60)
•
wymaga pochylania do wewnątrz toru
•
powierzchnia toczna nie posiada
kształtu „trzech promieni”
inne rowkowe - różnice:
60R2 (Ri60N)
53R1 (Ri53N)
•
niższa (mosty, wiadukty) – np. most
Poniatowskiego w Warszawie
•
z węższą stopką (pod podlew ciągły)
szyny rowkowe - szczególne:
PŁYTKOROWKOWE
STOŁECZKOWE
61C1 (Rili)
75C1 (BA75)
•
do produkcji krzyżownic,
kierownic
•
do produkcji opornic (łoża
podiglicowe)
SZYNY SZEROKOGŁÓWKOWE:
105C1 (D180/105)
76C1 (VKRi60)
•
do produkcji krzyżownic / szyn najazdowych (na krzyżownice)
•
frezuje się w nich rowek dla obrzeża koła (wypłycony / o zmiennej głębokości)
SZYNY BLOKOWE:
dla torów z ciągłym podparciem:
•
nie pracują na zginanie
(nie muszą mieć kształtu
dwuteownika)
•
nie mają w ogóle szyjki
•
mają węższą stopkę
LK1 - polska
szyny czeskie:
(powierzchnia toczna nie posiada kształtu „trzech promieni”)
KSZTAŁTOWNIKI:
do produkcji iglic:
•
−
kolejowych oraz tramwajowych
głęboko posadowionych:
49E1A1 (Zu2-49)
−
tramwajowych płytko
posadowionych:
42C1 (Zu-Ri42)
pochylenie szyn do wewnątrz toru:
(przeciwdziałanie wężykowaniu)
•
standard francuski - 1:20 (S49 na podkł. drew.)
•
standard niemiecki - 1:40 (UIC60 oraz S49 na podkł. bet.)
szerokość toru (prześwit):
•
odległość mierzona pomiędzy wewnętrznymi krawędziami główek
szyn, 14 mm poniżej ich górnego poziomu,
•
w torach normalnych wynosi 1435 mm
w ciasnych łukach poziomych – stosuje się:
1)
Poszerzenie szerokości toru:
•
o 10 mm – dla R poniżej 250 m
•
o 15 mm – dla R poniżej 200 m
•
o 20 mm – dla R poniżej 180 m
•
o 25 mm – dla R poniżej 160 m
•
wykonuje się je poprzez odsunięcie szyny toku wewnętrznego do
środka łuku, na długości krzywej przejściowej, a jeśli jej nie ma to
na odcinku prostym przed początkiem łuku, w sposób ciągły w
tempie:
•
1 mm poszerzenia / 1 m długości toru - tory klas 0, 1, 2,
•
2 mm poszerzenia / 1 m długości toru - tory klas 3, 4, 5.
2)
Prowadnice - dodatkowe szyny umieszczone wewnątrz toru przy
szynach toku wewnętrznego
•
dla zmniejszenia tarcia bocznego kół taboru na szyny toku
zewnętrznego
•
w łukach poziomych o promieniu 300 m i mniejszym
rozszerzalność termiczna stali – rodzaje torów:
1) Tory klasyczne (stykowe):
•
szyny o długości 25 m (UIC60) albo 30 m (S49) połączone są na
łubki i śruby z pozostawieniem luzu:
złącze szyn 60E1
wiszące
(sześciootworowe)
Id-1, zał.8
złącze szyn 60E1 podparte
(czterootworowe)
wymaga zastosowania
drewnianych podkładów
podzłączowych
połączonych śrubami
analogicznie dla szyn 49E1:
złącze wiszące
(sześciootworowe)
złącze podparte
(czterootworowe)
•
latem szyny wydłużają się i luzy w stykach zmniejszają się do
zera, a zimą - na odwrót, zwiększają do 17 mm
Id-1, zał.8
•
wady: dyskomfort jazdy, zużycie taboru i toru
•
zalety: brak powstawania naprężeń w szynach dążących do
wyboczenia toru (latem) i pękania szyn (zimą)
2) Tory bezstykowe:
szyny połączone są ze sobą na stałe (spawaniem termitowym,
elektrycznym albo zgrzewaniem elektrooporowym) bez
możliwości przesuwu
wady: powstawanie naprężeń w szynach dążących do
wyboczenia toru (latem) i pękania szyn (zimą)
zalety: wysoki komfort jazdy, mniejsze oddziaływania
dynamiczne
może być zastosowany jeśli promień łuku poziomego jest nie
mniejszy niż:
•
•
•
•
•
•
•
500 m - dla podkł. drew.
450 m - dla podkł. bet.
300 m - w torach stacyjnych
zasady utrzymania reguluje rozdział VI instrukcji Id-1:
•
•
•
•
•
warunki bezpiecznej eksploatacji toru bezstykowego
metryka toru bezstykowego
ustalenie miejsc podatnych na pełzanie
sprawdzenie stateczności toru bezstykowego
ŁĄCZNIE SZYN:
1) Zgrzewanie
elektrooporowe:
•
nagrzanie oporowe obszaru styku
zgrzewanych szyn w wyniku
przepływu prądu i wywarcia
docisku - w efekcie wyiskrzenie
ciekłego metalu z obszaru styku
powodującego połączenie szyn
zgrzeiną
(film)
zgrzewarka stacjonarna
zgrzeina po oszlifowaniu
zgrzewarka mobilna
2) Spawanie termitowe
•
•
•
•
proces polegający na reakcji chemicznej sproszkowanej mieszaniny tlenków żelaza
i glinu (zwanej termitem), z której w temperaturze ok. 2 tyś. stopni C powstaje
spoiwo spawalnicze
na dokładnie ustawione końce szyn z zachowaniem odpowiedniego luzu
spawalniczego nakłada się ceramiczne formy, a nad nimi umieszcza pojemnik
wypełniony termitem,
po uprzednim podgrzaniu szyn palnikiem podpala się termit - powoduje to reakcję,
w wyniku której powstaje żelazo stanowiące łącznik spawanych szyn oraz tlenek
glinu w postaci żużla
wypływki spoiwa obcina się w stanie, w którym mają one jeszcze barwę
ciemnoczerwoną, a następnie obrabia się połączenie przez szlifowanie.
(film)
3) Spawanie łukiem elektrycznym
•
•
w miejscach trudnodostępnych, gdzie nie jest możliwe spawanie termitowe lub
zgrzewanie
ręcznie elektrodą otuloną albo półautomatem z podajnikiem drutu
spoina wykonana
elektrycznie
półautomatem, drutem
proszkowym
3) Złącza szynowe (styki):
−
klasyczne (łubkowe) – na łubki i śruby (opisane wcześniej):
•
wiszące sześciootworowe
(na podkładach
betonowych)
•
podparte czterootworowe (na
dwóch drewnianych
podkładach
podzłączowych
połączonych
śrubami)
−
izolowane klejono-sprężone:
(Id-1, zał. 9)
Rodzaje:
•
sześcio albo
czterootworowe,
•
wykonywane na miejscu
albo w zakładach torowych
tak jak klasyczne (łubkowe), tylko z dodatkowymi
przekładkami izolacyjnymi i zaprawą wiążącą (klej
epoksydowy) - bez możliwości przesuwu szyny
zapewniają przerwę w obwodzie elektrycznym
(rezystancja ≥ 50 MΩ - przy suchej pogodzie) –
wymaganą przez urządzenia srk (kontroli
zajętości torów)
4)
•
Szyny przejściowe
w przypadku łączenia szyn o różnych przekrojach poprzecznych
szyna
przejściowa
60E1 / 49E1
(Id-1, zał.8)
•
•
w celu uniknięcia efektu karbu (miejsca propagacji uszkodzeń)
wykonywane w zakładach torowych (cięcie, wyginanie, spawanie,
szlifowanie)
5)
Urządzenia (przyrządy) wyrównawcze
•
•
inna nazwa: złącza (styki) dylatacyjne
zapewnienie możliwości przesuwu szyny - większego niż w
przypadku styków klasycznych
−
lokalizacje:
nad łożyskami ruchomymi mostów i wiaduktów
w tramwajach ponadto:
•
na styku toru nowego i starego (szyna o wymiarach
nominalnych i zużyta)
•
w torach odkrytych na podkładach i podsypce jeśli nie
zostały ułożone w przedziale temperatur neutralnych (od
+15 do +30ºC) – co ok. 200 m (np. Wrocław ul. Toruńska i
Kwidzyńska – przebudowa w 2000 r.)
•
przed węzłami rozjazdowym (nie we wszystkich miastach –
we Wrocławiu nie!)
3.
PRZYTWIERDZENIA
•
rodzaje:
•
bezpośrednie albo pośrednie (z podkładkami)
•
z łapkami sztywnymi albo sprężystymi
•
punktowe albo ciągłe
•
funkcje:
•
przenoszenie obciążeń z szyn na podkłady
•
umożliwienie sprężystych ugięć szyn
•
zapewnienie właściwego pochylenia szyn
•
zapobieganie pełzaniu szyn
•
tłumienie drgań
•
w torach zelektryfikowanych - izolacja elektryczna szyny
(przeciwdziałanie upływowi prądów błądzących)
RODZAJE:
1) BEZPOŚREDNIE
bez podkładki żebrowej, szyna obustronnie przymocowana hakami
albo wkrętami do podkładu drewnianego
rozwiązanie stosowane w tramwajach we Wrocławiu do początku lat 90-tych
z czasem pomiędzy szyną a wkrętem zaczęto umieszczać prymitywną
łapkę z płaskownika z otworem
rozwiązanie to nie było jednak korzystne – łapka obracała się
2) KLASYCZNE (typu „K”)
pośrednie (z podkładką żebrową)
1.
2.
3.
4.
Podkładka żebrowa
Przekładka podszynowa
Wkręt
Łapka
5.
6.
7.
8.
Śruba stopowa
Pierścień sprężysty
Żebro
Nakrętka
Podkładki żebrowe
1)
Dla szyn S49 na podkładach drewnianych
Pm49
(czterootworowe z pochyleniem)
2)
Dla szyn S49 na podkładach betonowych
Ps49
(dwuotworowe bez pochylenia)
3)
Dla szyn rowkowych (kiedyś 180S; obecnie Ri60N):
PT180
•
•
•
sześciootworowe (uniwersalne):
−
cztery skrajne otwory – na podkładach drewnianych
−
dwa otwory środkowe albo po skosie – na podbudowie betonowej
bez pochylenia
szersze niż kolejowe
WADY:
•
•
•
•
duża liczba elementów składowych (drogie, awaryjne)
elementy śrubowe – konieczność dokręcania
brak wyizolowania elektrycznego szyny (upływ prądów błądzących)
sztywna praca łapek
Przytwierdzenie klasyczne z łapkami typu Vossloh Skl-12
3) SPRĘŻYSTE typu „SB” (polskie)
bezpośrednie !
(bez podkładki
żebrowej)
ZALETY:
•
•
•
•
mała liczba elementów składowych (tanie, mniej awaryjne)
brak elementów śrubowych – wyeliminowanie konieczności dokręcania
elektryczne wyizolowanie szyny (brak upływu prądów błądzących)
sprężysta praca łapek
łapki SB:
SB-3
(od 1981 roku)
SB-4
(od 1996 roku, Vossloh Skamo)
SB-7
(od 2000 roku, Interfrez)
3) Sprężyste innych typów:
Vossloh
W14
(niemieckie)
Pandrol
(brytyjskie)
← dla kolei konwencjonalnych prędkości
↓ dla kolei dużych prędkości
Nabla
(francuskie)
4) Typowo tramwajowe:
Vossloh W-tram z łapką Skl 21
Vossloh W 25 Tram
z łapką Skl 25
z klinową regulacją prześwitu
szyna obłożona wkładkami gumowymi:
dla toru „węgierskiego”
pierwsze realizacje we Wrocławiu: ul. Łokietka i Poniatowskiego - 1994
wkładki typu
„PHOENIX”
(kiedyś)
realizacja we Wrocławiu:
ul. Karkonoska - 1999
obecnie w ofercie firmy
TransComfort jako
element systemu RCS
(Rail Comfort System)
system ERS-M firmy TINES
ostatnie realizacje we Wrocławiu:
ul. Curie-Skłodowskiej - 2014, ul. Nowowiejska - 2015
szyna w zalewie z żywicy poliuretanowej:
system ERS firmy TINES
ostatnie realizacje we Wrocławiu: ul. Pilczycka (most nad Ślęzą) - 2012
system BZ firmy PREFA
podobna realizacja: most Uniwersytecki 2016
ciągłe podparcie szyny z punktowym zamocow.:
z wykorzystaniem kolejowych łapek Łp3
ostatnie realizacje we Wrocławiu: ul. Krupnicza – 2014
wada – brak żebra, łapki i podkładki z blachy stalowej mają tendencję do obracania się
z wykorzystaniem łapek torów podsuwnicowych
wada – brak sprężystego docisku łapki
system RP firm PREFA i TransComfort
realizacja: Kraków, jeden z mostów nad Wisłą
system RJ firm PREFA i TransComfort
4.
PODKŁADY
•
rodzaje:
•
drewniane:
•
miękkie – sosnowe
•
twarde – dębowe, bukowe, azobe (tropikalne)
•
betonowe:
•
żelbetowe (kiedyś) albo strunobetonowe (obecnie)
•
belkowe (monoblokowe) albo blokowe (dwublokowe)
•
stalowe (kiedyś, ale i współcześnie – typu „Y”)
•
z tworzyw sztucznych (rzadko – drogie!)
•
funkcje:
•
przenoszenie obciążeń z szyn na podsypkę
•
zapewnienie właściwego prześwitu szyn
•
tłumienie drgań (drewniane i z tworzyw szt.)
Id-1, zał. 5:
PODKŁADY DREWNIANE
(w tramwajach stosuje się podkłady IIIB, IIIO i IVO)
PODROZJEZDNICE DREWNIANE
MOSTOWNICE DREWNIANE
PODKŁADY
BETONOWE
strunobetonowy
INBK7
dla przytwierdzenia K
i szyn 60E1 (49E1)
strunobetonowy
PS-94
dla przytwierdzenia SB
i szyn 60E1 (49E1)
ROZMIESZCZENIE PODKŁADÓW W TORZE
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych S.A. Mirosław Ujski
strunobetonowy
PS-83
dla przytwierdzenia SB
i szyn 60E1 (49E1)
PODKŁADY TRAMWAJOWE:
Podkłady dla szyn rowkowych Ri60N:
1)
Normalnotorowy – PST94M:
2)
Wąskotorowy – PST95M (dług.: 1,8 m)
Podkłady dla szyn główkowych S49:
3)
Normalnotorowy:
4)
Wąskotorowy – PST99M (dług.: 1,8 m)
Wytwórnia Podkładów Strunobetonowych STRUNBET (Bogumiłowice)
1)
Normalnotorowe:
2)
Wąskotorowe:
3)
Podrozjazdnice (z szyną na śruby młoteczkowe):
Podkłady staroużyteczne:
kolejowy Bl-3
(blokowy)
kolejowy INBK4
kolejowy PBS1
tramwajowe z KPB Kutno (firma upadła):
PST95/SB3/180S - wąskotorowy
PST99/SB3/S49 - wąskotorowy
Podkłady blokowe do zabetonowania:
•
system Rheda
City Green
5.
•
PODSYPKA
tłuczeń (kruszywo łamane) frakcji (o wymiarze ziaren) od 31,5 mm do:
•
50 mm (31,5/50)
•
63 mm (31,5/63)
ze skał:
•
•
•
•
magmowych (granit, bazalt, melafir, diabaz)
metamorficznych (z wyjątkiem wapieni krystalicznych i łupków)
osadowych, takich jak piaskowce kwarcowe o lepiszczu krzemionkowym
rodzaje:
•
•
•
•
naturalny
sztuczny (np. termicznie modyfikowany)
odzyskany (z recyklingu)
klasy: I, II albo III - w zależności od właściwości fizycznych (odporność na
•
rozdrabnianie, ścieranie, zgorzel słoneczną, nasiąkliwość, mrozoodporność)
gatunku: 1, 2 albo 3 - w zależności od geometrii ziaren (zawartość cząstek
•
drobnych, pyłów, ziaren długich, zanieczyszczeń, wskaźnik płaskości)
kategorii uziarnienia:
•
•
•
A, B albo C – dla tłucznia 31,5/50
D, E albo F – dla tłucznia 31,5/63
dokumenty normatywne:
•
•
•
•
Id-1, zał.6 „Wymagania techniczne podsypki” – od marca 2015 uchylony!
PN-EN 13450:2004 „Kruszywa na podsypkę kolejową”
Id-110 Tymczasowe WTWiO podsypki tłuczniowej naturalnej i z recyklingu
stosowanej w nawierzchni kolejowej, PKP PLK 2010
wymiary:
•
•
•
•
•
•
kształt pryzmy – trapezowy
górny poziom pryzmy - do wierzchu podkładu
minimalna szerokość pryzmy obok podkładów: od 15 do 45 cm
pochylenie ściany bocznej pryzmy: 1:1,5
grubość podsypki:
•
pod podkładem w miejscu szyny (mniejszy wymiar)
•
w zależności od klasy toru i typu podkładu (dla betonowych – o 5 cm więcej)
•
funkcje:
•
przenoszenie obciążeń z podkładów na podłoże
•
•
•
•
(zmniejszenie nacisków poprzez rozłożenie ich na większą
powierzchnię)
umożliwienie sprężystej pracy toru (większy komfort jazdy,
większa trwałość elementów składowych toru)
zapewnienie właściwej geometrii toru
odwodnienie toru
tłumienie drgań
•
zjawiska niepożądane:
•
deformacje
•
rozgęszczenie
•
zanieczyszczenie
•
zabiegi utrzymaniowe:
•
podbijanie – regulacja położenia toru w planie i profilu
•
zagęszczanie
•
oczyszczanie
•
profilowanie pryzmy
6.
•
•
Zasady doboru elementów nawierzchni i
ich wymiarów
wg standardów konstrukcyjnych nawierzchni (Id-1, zał.2)
w zależności od klasy toru:
•
zasady doboru podsypki (klasa i gatunek) – Id-110, tab.11:
7.
•
•
•
TOROWISKO
kształt „daszkowy” (ze względu na odwodnienie):
•
dla linii dwutorowych - „daszek” symetryczny
•
dla linii jednotorowych - „daszek” niesymetryczny: najwyższy punkt
położony 2 m z prawej albo z lewej strony osi toru (zależy od tego, po
której stronie łatwiej będzie dobudować drugi tor w przyszłości)
pochylenie poprzeczne:
•
•
5 % - zalecane
3 % - minimalne
•
2 % - minimalne na równiach stacyjnych z filtracyjną warstwą ochronną
minimalna szerokość ławy torowiska:
•
1 m – na stacjach
•
0,6 m – na liniach nowobudowanych i modernizowanych
•
na liniach eksploatowanych:
•
•
0,6 m - dla vmax > 160 km/h
0,5 m - dla 120 < vmax ≤ 160 km/h
•
0,4 m - dla 80 < vmax ≤ 120 km/h
•
0,35 m - dla vmax ≤ 80 km/h
•
wymiary uzależnione od kategorii linii i liczby torów (Id-1, zał.1):
Linie magistralne i pierwszorzędne – dwutorowe:
Linie magistralne i pierwszorzędne – jednotorowe:
Linie drugorzędne – dwutorowe:
Linie drugorzędne – jednotorowe:
Linie znaczenia miejscowego – jednotorowe:
•
w łukach o promieniu R ≤ 4000 m stosujemy poszerzenie:
•
rozstawu osiowego torów o wartość ar
•
odległości od osi toru do przeszkód na międzytorzu lub na
zewnątrz toru o wartości:
•
az - po zewnętrznej stronie łuku
•
aw - po wewnętrznej stronie łuku
•
wzory:
ar = 2 · ∆bR
az = ∆bR
aw = ∆bR + ∆bh
∆bR - poszerzenie wywołane ustawianiem się pojazdu wzdłuż cięciwy
∆bh - poszerzenie wywołane przechylaniem się pudła pojazdu
∆bh =
Hi ⋅ h
1500 2 − h 2
Hi - wymiar pionowy skrajni na prostej [mm]: 300, 1100, 3050, 3850, 4250, 4850
h – maksymalna wartość przechyłki jaka występuje na łuku [mm]
•
wymienione powyżej zasady (Id-1 zał.11 - do marca 2015, a później - Moduł A2, zał. III)
obowiązują obecnie tylko w przypadku linii kolejowych nie podlegających ocenie
zgodności z wymaganiami technicznych specyfikacji interoperacyjności (TSI)
•
w przypadku linii podlegających takiej ocenie – należy stosować:
1)
2)
3)
PN-EN 15273-1:2013-09 Kolejnictwo - Skrajnie - Część 1: Postanowienia ogólne Wymagania wspólne dla infrastruktury i pojazdów szynowych (208 stron)
PN-EN 15273-2:2013-09 Kolejnictwo - Skrajnie - Część 2: Skrajnia pojazdów szynowych
(272 stron)
PN-EN 15273-3:2013-09 Kolejnictwo - Skrajnie - Część 3: Skrajnie budowli (186 stron)
razem 666 stron !!!
(kiedyś: Id-1 zał.11 – 7 stron; „stara” norma PN-K-02057:1969 – 5 stron)
8.
•
•
•
•
•
WARSTWA OCHRONNA
pełni funkcje:
•
filtracyjną
•
wzmacniającą
•
mrozoochronną
wykonywana z:
•
klińca 4/31,5 - jeśli bardziej zależy nam na filtracji
•
niesortu 0/31,5 - jeśli bardziej zależy nam na wzmocnieniu
może być dwuwarstwowa (kliniec na górze, niesort na dole) jeśli
zależy nam zarówno na filtracji i wzmocnieniu
warstw filtracyjnych nie należy wykonywać z piasku (jak podaje
większość podręczników z lat 80-tych) - ze względu na niespełnienie
warunku Terzagiego z mechaniki gruntów, dotyczącego stabilności
warstw na ich styku (tłuczeń miesza się z piaskiem)
grubość:
•
30 cm – min
•
35 - 50 cm – zalecana
9.
•
PODTORZE
Definicje (Id-3):
•
podtorze - kolejowa budowla ziemna wraz z urządzeniami ją
zabezpieczającymi, ochraniającymi i odwadniającymi, podlegająca
oddziaływaniom eksploatacyjnym, wpływom klimatycznym oraz
wpływom podłoża gruntowego zalegającego bezpośredni o pod
podtorzem i w najbliższym jego otoczeniu
•
pokrycie ochronne torowiska - jedno- lub wielowarstwowe wzmocnienie
lub odwodnienie górnej części podtorza, stosowane gdy grunty tej
części nie stanowią dostatecznie trwałego podparcia dla nawierzchni
kolejowej
•
warstwa ochronna torowiska - pokrycie ochronne torowiska w postaci
warstwy odpowiednio dobranego gruntu (np. warstwa ochronna
filtracyjna, szczelna itp.)
•
pokrycie filtracyjne - pokrycie ochronne w postaci warstwy lub powłoki
z przepuszczalnego materiału (gruntu, włókniny) służące do zbierania i
odprowadzania wód do drenaży liniowych
•
pokrycie szczelne - pokrycie ochronne w postaci mało przepuszczalnej
lub szczelnej warstwy albo powłoki, zapobiegającej infiltracji wód
powierzchniowych w grunty
•
odwadnianie - zabezpieczanie przed napływem wód i niszczącym i ich
działaniem oraz zbieranie i odprowadzanie wód, w celu zapewnienia
ciągłej sprawności eksploatacyjnej drogi kolejowej
•
odwadnianie:
•
•
powierzchniowe (drenowanie powierzchniowe) - usuwanie zagrożeń
powodowanych przez wody powierzchniowe za pomocą
odpowiedniego kształtowania, uszczelniania i wzmacniania terenu i
powierzchni budowli, odprowadzania wód drenażami naziemnymi i
podziemnymi płytkimi (zakładanymi w strefie przemarzania gruntu),
odcinania dopływu wód przy użyciu pokryć szczelnych
•
głębokie (drenowanie głębokie) - usuwanie zagrożeń
powodowanych przez wody gruntowe płynące, stagnujące i
kapilarne za pomocą drenaży głębokich niezamarzających zimą
(niekiedy drenaże te służą również do odprowadzania wód
powierzchniowych oraz odcinania dopływu tych wód przy użyciu
ścianek szczelnych, ekranów zapobiegających filtracji, itp.)
odwodnienie tymczasowe (robocze) - odwodnienie umożliwiające
wykonanie właściwych prac (np. budowę odwodnienia trwałego)
•
drenaż - urządzenie odwadniające, umożliwiające zebranie i szybkie
(najczęściej grawitacyjne) odprowadzenie wód wzdłuż ustalonej trasy
do sieci odprowadzającej lub bezpośrednio do odbiornika;
do drenaży zalicza się:
•
drenaże liniowe naziemne (np. rowy, rynny, wały odprowadzające),
•
drenaże liniowe podziemne (np. sączki, ciągi drenarskie rurowe),
•
drenaże płytowe (np. warstwy filtracyjne)
stosuje się również:
•
•
•
konstrukcje pośrednie (np. sączki skarpowe, drenaże punktowe,
przyporowe)
•
drenaże pionowe, w których dominuje pionowy kierunek przepływu
wód
rów - drenaż liniowy naziemny w postaci nieobudowanego lub
obudowanego wykopu zlokalizowanego najczęściej wzdłuż budowli,
chroniącego ją przed dopływem wód powierzchniowych i
odprowadzającego te wody (np. rów przy przekopie lub przy nasypie)
ponadto stosuje się:
•
rowy odwadniające tereny przyległe do budowli,
•
rowy regulacyjne przy obiektach przeprowadzających wody pod
liniami kolejowymi,
•
rowy służące wyłącznie do odprowadzania wód,
•
rowy tymczasowe, likwidowane po zakończeniu robót
•
Funkcje:
przekazywanie obciążeń z nawierzchni na podłoże
redukcja drgań wzbudzanych przez pojazdy szynowe
odwodnienie podsypki poprzez:
•
•
•
•
•
•
•
•
odpowiednio dobrany materiał filtrujący
nadanie odpowiednich spadków poprzecznych
ochrona przed przemarzaniem
zapobieganie mieszaniu się ziaren niższych warstw gruntu z podsypką
nawierzchni
Wymagania:
•
dostateczna wytrzymałość, trwałość i stateczność (jednorodna podstawa
dla nawierzchni kolejowej linii o określonych parametrach eksploatacyjnych
•
•
•
nie uleganie nadmiernym odkształceniom trwałym i sprężystym (w
występujących warunkach klimatycznych i eksploatacyjnych) - zagrażającym
bezpieczeństwu ruchu, bądź też stwarzającym potrzebę zbyt częstych
napraw nawierzchni
możliwie małe koszty budowy i eksploatacji, bez pogarszania walorów
użytkowych
możliwość łatwego, także zmechanizowanego, prowadzenia robót
podtorzowych oraz innych robót wykonywanych w jego obrębie
(nawierzchniowych, trakcyjnych, teletechnicznych itp.)
•
brak nadmiernych zakłóceń w krajobrazie i środowisku naturalnym
•
•
Wymagania spełnia się poprzez:
•
stosowanie odpowiednich materiałów oraz właściwe ich ułożenie,
zagęszczenie i odwodnienie,
•
nadanie budowli odpowiedniego kształtu wynikającego z przepisów i
warunków miejscowych
•
niedopuszczanie do wystąpienia w eksploatacji podtorza warunków
gorszych niż założone na etapie projektowania, tzn. właściwe
konserwowanie oraz wykonywanie wszystkich niezbędnych napraw i
modernizacji budowli
•
przestrzeganie obowiązujących przepisów dot. ochrony środowiska
Trwałość:
•
100 lat
•
20 - 50 lat (zależnie od parametrów eksploatacyjnych linii) - górna część
podtorza na której jest ułożona nawierzchnia (torowisko)
•
Nośność i sztywność górnej części podtorza (torowiska):
•
•
w żadnym punkcie przekroju poprzecznego górnej części
podtorza nie mogą wystąpić podczas eksploatacji siły
przekraczające naprężenia dopuszczalne dla wbudowanych
gruntów,
moduł odkształcenia podtorza E0 [MPa] określony przy drugim
obciążeniu płytą VSS nie może być mniejszy niż:
wartości przed nawiasami – linie nowobudowane i modernizowane
wartości w nawiasach – linie eksploatowane
•
Trwałość górnej części podtorza (torowiska) - poprzez wbudowanie
gruntów lub innych materiałów:
odpornych na wodę, tzn. nie zawierających substancji rozpuszczalnych
(np. soli)
o zawartości części organicznych nie większej niż 0,2%
o zawartości siarczanów nie większej niż 0,2%
dobrze uziarnionych, tzn. dobrze zagęszczających się i nie ulegających
rozgęszczeniu pod wpływem drgań
niewysadzinowych
stabilnych mechanicznie na stykach poszczególnych warstw, tzn. nie
mieszających się z innymi przylegającymi materiałami – warunek ten
musi być spełniony zwłaszcza dla styku z podsypką, natomiast nie
wymaga się jego spełnienia dla styków z materiałami o trwałej
strukturze, które nie ulegają sufozji, np. grunt stabilizowany
odpowiednio wodoprzepuszczalnych - wskaźnik
wodoprzepuszczalności k10 dla gruntu znajdującego się bezpośrednio
pod podsypką powinien wynosić:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
≥ 1 x10-4 m/s - gdy grunt warstwy ochronnej musi przepuszczać wody
opadowe (np. warstwa filtracyjna na równi stacyjnej),
< 1 x10-6 m/s - gdy konieczne jest zapobieżenie infiltracji wód opadowych w
grunty podtorza (torowisko musi być wtedy dostatecznie utwardzone i
wyprofilowane z nachyleniami poprzecznymi w kierunku drenażu),
uniemożliwiających migrację drobnych cząstek z podtorza w podsypkę
(wymaganie to spełniają materiały zawier. 10-20% ziaren mniejszych od 0,2 mm)