Železničný zvršok, 2. časť – koľaj

25.4.2008 8:00 Peter Bado

Železničný zvršok, 2. časť – koľaj

Pri svojom vzniku dostali ČSD do vienka trate, v ktorých sa nachádzalo viac ako 100 tvarov koľajníc. Takýto stav bol z dlhodobého hľadiska neudržateľný a tak postupne jednotlivé sústavy zvršku zanikali, začali sa však objavovať nové. Konštrukcia koľaje prešla v uplynulých desaťročiach dlhou cestou...

Veľký počet tvarov koľajníc bol podmienený skutočnosťou, že jednotlivé železničné spoločnosti mali vlastné sústavy železničného zvršku. Po roku 1918 bola na našich tratiach eliminácia sústav nevyhnutná z hľadiska údržby i výroby jednotlivých súčastí zvršku. ČSD sa rozhodli z existujúcich ďalej preferovať sústavy Xa a A. Tvar A, zavedený v roku 1903, bol určený pre trate s rýchlosťou do 100 km/h a nápravovým tlakom do 20 ton. Vzhľadom na rastúce požiadavky na kvalitu tratí bol v roku 1929 zavedený tvar T vyhovujúci rýchlosti 150 km/h a nápravovému tlaku 25 ton. Staršie sústavy boli určené na dožitie a pri najbližších obnovách boli nahradzované. Po druhej svetovej vojne sa vyrábali iba koľajnice tvarov A a T.

V súvislosti s rastúcim zaťažením tratí v ČSSR bolo rozhodnuté o zavedení ťažšieho zvršku sústavy R65, ktorý sa používa od r. 1963. V roku 1970 bola zavedená sústava S49, ktorá začala nahradzovať sústavu T a od roku 1992 sa používa sústava UIC60, ktorá nahradzuje sústavu R65. Okrem týchto tvarov koľajníc bolo/je možné sa stretnúť i s koľajnicami pre ČSD netypickými, ktoré boli pôvodne vyrobené pre zahraničie, avšak k vývozu ktorých nedošlo (napr. K 47 pre Egypt, BS 90R pre Indiu, S 50 pre Taliansko, BS 100R pre Argentínu, R50 pre Čínu a ZSSR,...). Skúšobne bol zriadený úsek s koľajnicami tvaru R75, avšak k jeho rozšíreniu v sieti napokon nedošlo a i tento úsek bol nahradený zvrškom sústavy R65.

Označenie koľajníc T znamená „těžký“, S je z nemeckého „die Schiene“ (koľajnica), R z ruského „reľs“ (koľajnica) a UIC je skratka medzinárodnej železničnej únie. Číslo za písmenom v označení vyjadruje približnú hmotnosť jedného metra koľajnice. Novo sa podľa európskych štandardov koľajnice označujú číslom vyjadrujúcim približnú hmotnosť jedného metra koľajnice, písmenom E a číslom vyjadrujúcim typ koľajnice. UIC 60 má označenie 60 E1 a S49 je označovaná ako 49 E1.

Prvé koľajnice tvaru R65 boli dovážané zo ZSSR, žst Moravičany, © Peter Bado

Drevené podvaly predstavujú najdlhšie používaný typ podvalov. Medzi ich výhody patria ľahká výroba, jednoduché pripevnenie koľajnice, dostatočná pevnosť a pružnosť, dostatočný odpor proti pozdĺžnym a priečnym posunom. Základná dĺžka dreveného podvalu je 2,5 resp. 2,6m, výška 15 cm a šírka 24 resp. 26cm. Ich životnosť, ktorá môže dosiahnuť niekoľko desiatok rokov, je podmienená najmä kvalitou použitého dreva, spôsobom jeho úpravy, typom upevnenia koľajnice, charakterom trate a celkovou kvalitou zvršku. U ČSD sa používalo najmä drevo borovice a smrekovca (mäkké drevo) a buku a dubu (tvrdé drevo). Pre zvýšenie kvality drevených podvalov sa tieto impregnujú. Aby bolo možné podvaly rýchlo identifikovať označujú sa klincovou značkou, na ktorej je vyznačený druh dreva, spôsob impregnácie, rok výroby a výrobný závod. Okrem tejto sa používajú značky preberacieho komisára. U nás sa drevené podvaly vyrábajú/li vo firmách Sublima Březnice, JZD Soběslav a Bučina Zvolen, no používajú sa i podvaly dovezené zo zahraničia. Pre mosty bez koľajového lôžka sa vyrábajú podvalom podobné mostnice.

Oceľové podvaly, ktoré mali tvar obráteného koryta, sa na ČSD začali používať v 30tych rokoch minulého storočia. Boli určené pre zvršok sústav A a T a miestami sa s nimi môžeme stretnúť dodnes. K ich výhodám patrili nízka hmotnosť, trvanlivosť a stabilita v koľaji. V posledných rokoch sa začínajú na našich tratiach objavovať moderné oceľové podvaly tvaru „Y“. Prvý úsek bol zriadený na SŽDC v roku 2003, na ŽSR v roku 2007. K ich hlavným výhodám patrí nízka konštrukčná výška a vysoký priečny odpor proti posunu, čo umožňuje zriaďovanie bezstykovej koľaje i v oblúkoch o malých polomeroch (od 150m).

Koľaj na podvaloch PAB2a zavedených v roku 1955, © Peter Bado

Železobetónové podvaly sa na ČSD používajú od roku 1955. Okrem podvalov momoblokových z predpätého betónu (napr. DOSTA T5 zavedený v roku 1961, SB 3 - 1962, VÚS 62 - 1965, PB 2 - 1967), sa vyrábali i podvaly zo železobetónu (PAB 2a -1955), dvojblokové (RS - 1957) a trojčlánkové (SB 2 - 1955) a viaceré sa v tratiach vyskytujú dodnes. K často sa vyskytujúcim a dodnes vyrábaným typom patria podvaly SB 5 (zavedený v roku 1967) pre rozponové podkladnice, SB 6 (1971) pre rebrové podkladnice s úklonom a SB 8 (1981) pre ploché rebrové podkladnice (s úložnou plochou v sklone 1:20). Staršie prevedenia mali hmoždinky v otvoroch pre vrtule z dreva, novšie z polyamidu. V súčasnosti sa (najmä) na koridorových tratiach používajú podvaly B 91S (1994) z predpätého betónu s úložnou plochou v sklone 1:40 v modifikácii pre priame bezpodkladnicové pružné upevnenie typu Vossloh Skl 14 a Pandrol Fastclip. Na ŽSR sa používajú tiež podvaly BP 3, ktoré sú obdobou B 91S.

Rozdelenie podvalov v koľaji určuje vzájomnú vzdialenosť podvalov a je závislé na prevádzkovom zaťažení koľaje. Rozdelenie sa označuje malým písmenom abecedy od „a“ po „f“ a „u“. Rozdelenie „a“ (s osovou vzdialenosťou podvalov cca 807 mm) a „f“ (500mm) sa už nepoužíva. Na koridorových tratiach sa zriaďuje rozdelenie „u“ (600 mm). Podvaly sa v priamej kladú kolmo k osi koľaje, v oblúkoch radiálne.

PJD v úseku Rudoltice - Třebovice, © Peter Bado

Pevná jazdná dráha ako alternatíva ku klasickej konštrukcii zvršku bola zvažovaná u ČSD už v 60tych rokoch minulého storočia, avšak smerovanie výskumu a vývoja ku podvalovej a škrupinovej doske sa ukázalo ako nesprávne. Vzniklo viacero pokusných úsekov v celkovej dĺžke niekoľko sto metrov, no k širšiemu použitiu nedošlo. Prvým, taktiež skúšobným, úsekom s modernou konštrukciou PJD na tratiach SŽDC je v roku 2005 realizovaný úsek v dĺžke cca 440 m medzi žst Rudoltice v Č. – Třebovice v Č., kde bol použitý systém Rheda 2000. Na ŽSR je možné za takýto považovať úsek v bratislavskom tuneli realizovaný v roku 2007 s využitím podvalov tvaru „Y“.

Upevnenie koľajníc je možné rozdeliť okrem pružného/tuhého a priameho/nepriameho aj na upevnenie podkladnicové a bezpodkladnicové. Najstaršie používaným typom podkladnice je klínová podkladnica, ktorá býva ku drevenému podvalu upevnená pomocou klincov alebo vrtuli a dnes sa vyskytuje ojedinele. Rozponové podkladnice boli v minulosti najpoužívanejším typom a v hlavných koľajach sa vyskytujú i v súčasnosti. Preferované sú však rebrové podkladnice, ktoré umožňujú zriadiť upevnenie tuhé i pružné. K bezpodkladnicovému upevneniu staršieho typu možno zaradiť upevnenie koľajníc na oceľových podvaloch (korýtkového tvaru). Na koridorových tratiach sa preferuje bezpodkladnicové priame pružné upevnenie, pri ktorom je medzi koľajnicou a podvalom pryžová podložka a koľajnica je upevnená pomocou pružnej zvierky alebo spony. Rozdiel medzi zvierkou a sponou spočíva v spôsobe vyvodenia prítlačnej sily. Pružná spona tuto vyvodzuje osadením spony z predmontážnej do pracovnej polohy, pružná zvierka plní svoju funkciu po utiahnutí vrtule (zvierkovej skrutky).

Upevnenie koľajnice na betónovej doske, žst Bytča, © Peter Šoltys

Uloženie koľajníc na podval je z dôvodu kužeľovitého tvaru kolies železničných vozidiel v úklone. Naklonenie koľajnice je zaistené šikmou úložnou plochou podvalu alebo podkladnicou. Na drevených a starších typoch betónových a oceľových podvalov sú koľajnice uložené v sklone 1:20, na novších typoch betónových a oceľových podvalov je sklon 1:40. V krátkych úsekoch medzi výhybkami sú koľajnice uložené, rovnako ako vo výhybkách, vodorovne. Prechod medzi úklonom koľajnice sa vykonáva prostredníctvom prechodových podkladníc v sklone 1:40 a 1:80.

Bezstyková koľaj bola na ČSD zriadená prvýkrát v roku 1954. Pri jej zriaďovaní sa postupuje tak, že sa koľajnice zvaria tzv. montážnymi zvarmi do dlhých koľajnicových pásov, pričom tieto sa následne pri dovolenej upínacej teplote zvaria tzv. závernými zvarmi do BK. Dovolená upínacia teplota je od +17°C do +23°C. V prípade, že teplota koľajníc je nižšia (nie však menej ako -3°C), dosiahne sa dovolená upínacia teplota napnutím koľajnicových pásov. (pozn.: v zahraničí a teoreticky i u nás je možné koľajnice ohrievať) Pri vyšších teplotách koľajníc sa musí počkať, kým koľajnice nevychladnú a tak v letných dňoch nie je výnimkou, že zriaďovanie BK prebieha v skorých ranných hodinách. Rozsah dovolenej upínacej teploty bol určený tak, aby boli eliminované riziká vzniku lomu koľajníc pri nízkych a vybočenia koľaje pri vysokých teplotách.

Aluminotermický zvar staršieho prevedenia, © Peter Bado

Ako bolo spomenuté v úvodnej časti, príspevok si nekladie za cieľ dopodrobna informovať čitateľa o všetkých súvislostiach a detailoch konštrukcie koľaje. Odborník isto prepáči určité zjednodušenia vyplývajúce z potrebnej stručnosti, no na druhej strane verím, že pre laika je uvedené ako základ dostatočné a zrozumiteľné.

Špeciálne poďakovanie patrí Petrovi Šoltysovi, ktorý kvôli tejto reportáži s foťákom obehal miesta, kam som sa ja dostať nemohol.

Použitá literatúra:

[1] Železniční stavitelství I, F. Klimeš a kol., SNTL/ALFA, Praha 1978
[2] ČD S3 Železniční svršek, České dráhy, s.o., DDC, o.z., TÚDC, Praha 2002
[3] Železniční stavby, železniční spodek a svršek, O.Plášek, P.Zvěřina, R.Svoboda, M.Mockovčiak, Akademické
     nakladatelství CERM, s.r.o., Brno 2004
[4] Železniční svršek, Ing. Karel Cvek, Dopravní nakladatelství, Praha 1955
[5] Vývoj železničního svršku v letech 1929-2003, Josef Čechák, KPM CONSULT, a.s., Brno 2004
[6] První zkušební úsek pevné jízdní dráhy v České republice

Galéria

Súvisiace trate

  • ŽSR-101: Bratislava - Petržalka - Kittsee - Wien ÖBB

Súvisiace odkazy