Encyklopedia

description Charakterystyka dróg kolejowych

dodane 19.05.2007, godz. 22:50 przez zdjęcie profilowe użytkownika marko marko; zmodyfikowane 25.11.2007, godz. 18:24 przez zdjęcie profilowe użytkownika Mareczek Mareczek

Pierwsze konstrukcje toru

Pierwsze konstrukcje po których toczyły się koła były wykonane z drewna lub kamienia, posiadające wykute rowki. Z biegiem lat w XVIII w do belek drewnianych zaczęto przybijać cienkie płyty z żelaza. Płyty te posiadały przekrój ceownika. Następnie płyty te zastąpiono elementem żeliwnym o kształcie kątownika. W 1781r zastosował szynę o kształcie grzyba. Szyna posiadała długość 91 cm. Aby pojazd mógł się po nich toczyć szyny ułożono w odległości 1435 mm od wewnętrznej części główek szyn. W roku 1838 zastosowano dwugłówkowy typ szyn. System ten pozwalał na bardzo łatwą wymianę szyny. Kiedy górna część starła, szynę przewracano do góry nogami – w ten sposób znów pojazdy mogły po niej jeździć. Po licznych doświadczeniach zdecydowano zastosować jeden typ szyny, a mianowicie szynę Vignolesa. Składa się ona z zaokrąglonej główki, szyjki i stopki o trójkątnym kształcie.

Szyny kolejowe obecnie

Obecnie na kolejach w całej Europie stosuje się trzy rodzaje szyn. Są to:
  • UIC 60
  • S49
  • S42

    Szyny te składają się z trzech części: główki (górna część szyny, po której toczą się koła taboru), szyjki (jest to część pomiędzy główką, a stopką) i stopki (dolna część szyny, która przystosowana jest do przymocowania całej szyny do podkładu).

    Podstawowym parametrem szyny jest jej typ, określany skrótem literowym i cyfrowym. Cyfra określa masę jednego metra bieżącego szyny. Aby podać pełną charakterystykę szyny należy określić następujące parametry:
  • typ szyny tj. masę jednego metra bieżącego szyny
  • odmiany tj. klasyczna, spawana, zgrzewana
  • klasa techniczna szyn tj. 1 – 2

    Jako, że szyny muszą charakteryzować się bardzo dobrą odpornością na ścieranie i zginanie oraz muszą posiadać odpowiednią twardość, a jednocześnie odpowiednią sprężystość należało zastosować do ich produkcji odpowiednią stal. Szyny produkowane są ze specjalnej stali szynowej (jak sama nazwa wskazuje jest to stal używana tylko i wyłącznie do produkcji szyn). W skład takiej stali oprócz żelaza i węgla wchodzą również pierwiastki poprawiające jej wyżej wymienione właściwości.

    W Polsce podobnie jak w innych krajach Europy (oprócz Rosji i krajów byłego ZSRR, Finlandii, Irlandii, Hiszpanii i Portugalii) stosuje się rozstaw szyn o szerokości 1435 mm. W Rosji oraz krajach byłego ZSRR, a także Finlandii rozstaw szyn wynosi 1524 mm, natomiast w Hiszpanii i Portugalii 1668 mm.

    W Polsce również stosuje się rozstaw szyn 1524 mm lecz tylko na jednej linii kolejowej – LHS. Ponadto wyróżnić tutaj można również rozstawy wąskotorowe – czyli takie które zaliczają się w granicach rozstawu szyn: 305 – 1435 mm, a także szerokotorowe – czyli takie o rozstawie szyn powyżej 1435 mm.

    typ szynyHBSh
    UIC601721507237
    S491491256739
    S421401256833


    Tabela przedstawia parametry szyn stosowanych na kolejach UIC
    H - wysokość całej szyny
    B - szerokość podstawy (stopki)
    S - szerokość główki szyny
    h - wysokość główki szyny

    Przymocowania szyn do podkładów

    Konstrukcja toru wymaga należytego przytwierdzenia szyn do podkładów, co uzyskuje się przez stosowanie złączek przytwierdzających , którymi są:
  • podkładki szynowe – leżą one bezpośrednio pod szyną i mają one za zadanie amortyzowanie szyny poprzez przekazanie na większą powierzchnię podkładu nacisku wywieranego przez szyny pod obciążeniem jadącego po niej taboru. Podkładki stosowane na szynach typu S60 (UIC60) i S49 mają dwa tzw. Żebra równoległe do szyn, w których znajdują się wycięcia na śruby. Pomiędzy tymi żebrami umieszczona jest szyna. Na śruby mocujące nakłada się specjalne łapki, pierścienie i nakrętki, a następnie dokręca się je, co powoduje dociśnięcie łapki do stopki szyny i podkładki.
  • wkręty i haki – należą do złączek przytwierdzających szyny do podkładów. Zapewniają one właściwą szerokość toru oraz zabezpieczają szyny przed wywróceniem się pod naciskiem taboru. Wkręt składa się z główki i trzpienia. Długość zwykłego wkręta waha się w granicach 135-180 mm. Hak szynowy jest stosowany przy starych typach nawierzchni i służy do przytwierdzania stopki szyny wraz z podkładką do podkładu.
  • śruby stopowe, łapki oraz pierścienie sprężyste – stosowane są przy nawierzchniach typu S60 i S49. Ich zadaniem jest dociśnięcie stopki do podkładki oraz tłumienie drgań powstających w czasie ruchu pojazdów. Śruby stopowe oraz łapki do typów S60 i S49 wykazują minimalnie zróżnicowane wymiary. Stosowane są również specjalne łapki – tzw. wyrównacze zewnętrzne i wewnętrzne. Zakłada się je w przypadku czasowego przytwierdzenia szyn S49 do podkładek szyn typu S60. Łapki te mają od spodu dodatkowe występy dla wyrównania różnic szerokości stopek szyn typu S60 i S49.
  • łubki szynowe – ich zadaniem jest uzyskanie mocnego połączenia końców szyn przy zapewnieniu odpowiedniej jego wytrzymałości na zginanie i zgniatanie. Wyróżniamy łubki płaskie (do złącz szynowych podpartych), a także kątowe i zetowe (już nieużywane). Łubki są zakładane parami, przy czym należy zwrócić uwagę aby następowała współpraca pomiędzy dolnymi i górnymi krawędziami łubków z powierzchnią stopki szyny. Ponadto należy również zwrócić uwagę podczas montażu na to aby pomiędzy łubkami a szyjką szyny pozostał pewien luz, który umożliwiłby dokręcenie złącza w miarę jego zużycia. Długości łubków wynoszą 610 mm (dla szyn typu S60) i 580 mm (dla szyn typu S42 i S49).
  • śruby łubkowe – stosowane są do połączenia szyn w złączach szynowych za pomocą łubków. Takie śruby składają się z trzpienia, częściowo uzwojonego łba i uzwojonej nakrętki.

    Podkłady torowe

    Podkład torowy jest belką drewnianą bądź betonową ułożoną poprzecznie do toku szyn, do którego są przymocowane. Wyróżniamy trzy rodzaje podkładów:
  • drewniane – zrobione ze specjalnie impregnowanego drewna – obecnie wycofywane z użycia, aczkolwiek w dalszym ciągu spotykane na liniach kolejowych. Ich zaletą jest tłumienie drgań i nieprzewodność prądu. Wadami są przede wszystkim rakotwórczość impregnatu oraz palność. Ważą ok. 85 kg.
  • żelbetonowe – obecnie najczęściej stosowane, są niezwykle odporne na drgania, a także niska cena. Głównymi wadami jest ich waga oraz kruchość. Źle zrobiony podkład może pęknąć już po pierwszym przejeździe pociągu bądź pod wpływem czynników atmosferycznych. Ważą ok. 250 kg.
  • stalowe – praktycznie nie spotykane, są lekkie a także możliwie szybkie do wyprodukowania lub ponownego przetworzenia. Wadami jest niezwykle mała odporność na korozje.

    Podsypka

    Podsypka jest jednym z elementów nawierzchni kolejowej. Jej zadaniem jest otrzymanie wymaganej wysokości położenia toru, przyjęcia nacisku kół pojazdów szynowych z podkładów, zapobieganie zbiegnięciom szyn i odpowiednio szybkie odprowadzenie wód opadowych do gleby. Podsypkę wykonuje się poprzez kruszenie odpowiednio twardych skał. Do tego celu najbardziej nadają się bazalt i granit. Skały te są odporne na ściskanie pod wpływem ciężaru przejeżdżającego taboru, a także podczas podbijaniu podkładów. Taki typ tłucznia stosuje się na liniach dość mocno eksploatowanych lub po których przejeżdżają ciężkie składy. Na liniach mało eksploatowanych lub o małym obciążeniu jako podsypkę można zastosować żwir lub żużel.

    Ziarna tłucznia (skruszone skały) posiadające ostre krawędzie powinny mieć wymiary 20-63 mm. Jako że tłuczeń ten posiada bardzo ostre krawędzie powoduje to, że jego ziarna wzajemnie się zazębiają, co znacznie ułatwia podbijanie podkładów. Nieco gorsze właściwości posiada żużel wielkopiecowy. Najgorsze właściwości posiada żwir rzeczny. Dzieje się tak dlatego, ponieważ posiada on zaokrąglone ziarna, co bardzo utrudnia podbijanie podkładów betonowych. Dlatego też żwiru rzecznego nie stosuje się pod podkłady betonowe.

    Grubość warstwy podsypki jest mierzona od spodu podkładów do torowiska lub warstwy ochronnej i zależy od kategorii linii, znaczenia torów oraz rodzaju podkładów. W torach głównych i bocznych na podkładach drewnianych grubość warstwy podsypki przyjmuje się odpowiednio:
  • na liniach magistralnych 30 i 20 cm
  • na liniach pierwszorzędnych 25 i 20 cm
  • na liniach drugorzędnych 20 i 16 cm
  • na liniach znaczenia miejscowego 16 i 13 cm

    Przy układaniu torów na podkładach betonowych należy zwiększyć warstwę podsypki o około 5 cm. W przypadkach gdzie grubość podsypki jest mniejsza niż 20 cm, należy zwiększyć jej grubość do nie mniej niż 25 cm. Podsypkę układa się wprost na torowisku lub na specjalnej warstwie ochronnej grubości 10 - 30 cm, która jest wykonana z piasku. Warstwa ochronna pomaga filtrować wodę w głąb podsypki do samej gleby. Jak nakazuje instrukcja D1 przekrój poprzeczny podsypki podaje się w przekrojach poprzecznych podtorza oraz nawierzchni poszczególnych kategorii linii. Profil poprzeczny podsypki jest zależny od:
  • kategorii linii kolejowej
  • typu podkładów
  • konstrukcji oraz typu toru (UIC60, S49, S42 itp.)
  • położenia toru (czy jest to prosta czy łuk)
  • zastosowanych urządzeń sterowania ruchem kolejowym
  • odstępu między osiami torów

    Istnieją szczególne przypadki, w których podsypki torowej nie wykorzystuje się. Są to mosty, na których tory umieszczone są na tzw. mostownicach, a także tunele, w których tory układa się na odpowiednio przygotowanym podłożu betonowym.
    na podstawie źródeł własnych
    opracował Marek Czapiewski