Lakusic Zeljeznice Www.download-knjiga.info

Stjepan Lakušić

Ž E LJ E Z N I C E Predavanja za studente III godine Građevinskog fakulteta (nelektorirani rukopis)

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

Zagreb, 2005.

GRAĐEVINSKI FAKULTET

ŽELJEZNICE

Sadržaj I Općenito o željeznicama

1

Povijesni razvoj željeznica

1

Podjela željeznica

2

Slobodni i tovarni profil

3

Kotači i osovinski sklopovi

4

Željeznička vozila (parne, električne i diesel lokomotive)

5

II Kategorizacija pruga

8

Prema dopuštenom opterećenju

8

Prema obimu prometa, širini kolosijeka i broju kolosijeka

9

III Elementi pruge i vođenje linije

10

Elementi pruge u tlocrtu i nagibu

10

Kolodvori

13

Vođenje linije

18

IV Sile u kolosijeku i proračun gornjeg ustroja

20

Vertikalne sile

20

Horizontalne sile

21

Osnove proračuna gornjeg ustroja

23

V Elementi gornjeg ustroja

25

Tračnice

25

Pragovi

27

Kolosiječni pribor

32

Kolosiječni zastor

34

VI Uređaji gornjeg ustroja

36

Skretnice

36

Okretnice i prenosnice

39

VII Uređenje kolosijeka u pravcu i krivini

41

Širina kolosijeka

41

Visinski odnos tračnica u pravcu

41

Nadvišenje kolosijeka u luku

42

Proširenje kolosijeka

43

Prijelazna rampa nadvišenja

44

Prijelazne krivine

45

VIII Zavarivanje tračnica

46

Elektrootporno zavarivanje

46

Aluminotermijsko zavarivanje

46

Dugi trak tračnica

47

IX Kontrola kolosijeka i radovi na kolosijeku

48

Kontrola geometrije kolosijeka

48

Radovi na geometriji kolosijeka (održavanje po visini te ispravljanje smjera kolosijeka)

50

X Specijalne željeznice

54

Podjela specijalnih željeznica

54

Žičare ili viseće željeznice

55

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\Sadrzaj_2007.doc

ŽELJEZNICE

1

Općenito o željeznicama Željeznice su prometna sredstva kod kojih su kotači vozila prisilno vođeni po metalnom putu. Prisilno vođenje vozila postiže se ispustom vijenca na obodu kotača koji sprečava skretanje vozila s točno određenog puta. Kod kretanja vozila po kolosijeku prisutni su vrlo mali otpori kotrljanja (10 puta manji nego otpor pneumatika na kolniku). U usporedbi sa ostalim prometnim sredstvima glavne prednosti željeznice su: 1.

2.

3.

Temporalna sposobnost - (prisilnost vođenja, vožnja ’’na slijepo’’, vozi po signalima). Dugi zaustavni putovi (često duži i od 1 km) i oni onemogućuju kod većine željeznica vožnju na vid kako je to slučaj na cestama. Kvantitativna sposobnost – apsolutna sposobnost je da se jednom dvokolosječnom prugom može prevesti kao i na 20 autocesta. – relativna sposobnost ograničena je za željeznicu, naime vlak ne vozi u vremenskim razmacima već u prostornim razmacima, koji glasi: u jednom prostornom razmaku zaštićenom obostrano glavnim signalima, smije se u isto vrijeme nalaziti samo jedan vlak, a drugi vlak može u taj razmak ući tek pošto je prethodni vlak taj razmak napustio – sposobnost prijevoza teških tereta. Kvalitativna sposobnost (sigurnost, redovitost i točnost, frekvencija prometne ponude, prilagodljivost, udobnost, brzina) U pogledu sigurnosti željeznice stoje na prvom mjestu. U pogledu redovitosti i točnosti također zauzimaju vodeću poziciju.

4. 5. 6.

Ekonomska sposobnost - zbog malih otpora i dugih vlakova potrebni su mali pogonski troškovi. Vojna sposobnost – sve se više smanjuje jer je dovoljno oštetiti 1 m’ tračnice i vlak ne vozi. Regionalna sposobnost - željeznice su znatno osjetljivije na uspone i krivine u odnosu na cestovni promet.

PROMETNA SREDSTVA Prometna sredstva su tehnički i organizacijski uređaji pomoću kojih osobe, stvari i vijesti mijenjaju mjesta. Podjela prometnih sredstava prema mediju u kojem se promet odvija: □ Prometna sredstva na kopnu (cestovni promet, željeznice…) □ Prometna sredstva u vodi (unutarnja i morska plovidba) □ prometna sredstva u zraku (avionski promet…) Tehnički uređaji: put, pogonska sila, vozilo i postaje. Organizacijski uređaji: pogon, promet i uprava. POVIJESNI RAZVOJ ŽELJEZNICE – Prisilno vođenje vozila prvi puta se primjenjuje u njemačkim rudnicima sredinom 16. stoljeća. – Oko 1767. godine Reynolds izrađuje platice iz lijevanog željeza za zamjenu dotrajalih drvenih gredica. – U početku su tračnice ležale na pojedinačnim osloncima. – Nakon otkrića parnog stroja (James Watt 1759. god.) počinje primjena parnog stroja na željezničkom vozilu. – George Stephenson prvi uočava da je za razvoj željeznica bitno ne samo prevozno sredstvo (vozilo) veći i kolosijek po kojem se odvija promet. – Prva željeznica javnog pometa bila je otvorena 1825. godine u Engleskoj na relaciji: StocktonDarlington. – Prva pruga na području Hrvatske izgrađena je 1860. godine na relaciji: Kotoriba-Čakovec.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

2

PODJELA ŽELJEZNICA 1. A. I. 1.

PREMA SVRSI ŽELJEZNICE JAVNOG PROMETA Željeznice dalekog prometa Normalne željeznice (širina kolosijeka 1435 mm)

2. Uskotračne željeznice

a) Glavne pruge • Glavne pruge 1. reda • Glavne pruge 2. reda b) Sporedne pruge (pruge 3. reda)

a) Glavne pruge b) Sporedne pruge

II. Željeznice bliskog prometa 1. Brze gradske željeznice a) Nadzemne b) Podzemne 2. Cestovne željeznice (tramvaji) 3. Male željeznice (slične sporednim prugama)

B. ŽELJEZNICE KOJE NE SLUŽE JAVNOM PROMETU (normalne i uskotračne) I. II. III.

Industrijski priključci Industrijske željeznice (šumske, rudarske, poljoprivredne) Željeznice najnižeg ranga (radni i provizorni kolosijeci)

2. PREMA TEHNIČKIM UREĐAJIMA A. ADHEZIIJSKE ŽELJEZNICE 1. Klasične na dvije tračnice 2. Jednotračničke željeznice - s kolosijekom dolje - viseće

B. SPECIJALNE ŽELJEZNICE I. Zupčaste željeznice 1. Čiste zupčaste željeznice 2. Mješovite zupčaste II. Žičare (žične željeznice) 1. Stabilne žičare (uspinjače) 2. Viseće žičare a) s jednim užetom b) s dva užeta (pogonsko i nosivo uže)

3. PREMA ŠIRINI KOLOSIJEKA ŠIRINA KOLOSIJEKA - udaljenost između unutrašnjih rubova tračnica mjerenog 14 mm ispod vozne površine kod pruga normalne širine kolosijeka, dok se kod uskotračnih pruga širina kolosijeka mjeri na 12 (10) mm ispod vozne površine. 1887. god. na internacionalnoj konferenciji u Bernu, širina kolosijeka od 1435 mm proglašena je NORMALNOM ŠIRINOM KOLOSIJEKA. Sve željeznice sa većom širinom zovemo širokotračnim željeznicama, a s užom širinom uskotračnim željeznicama. Rasprostranjenost pojedinih širina kolosijeka u svijetu: 1. Normalna širina kolosijeka (š = 1435 mm) 2. Širokotračne željeznice (š > 1435 mm) 3. Uskotračne željeznice (š < 1435 mm) Širokotračne željeznice: 1676 mm – Španjolska 1665 mm - Portugal 1600 mm - Irska 1524 (1820) mm – Rusija 1448 mm - SAD

- 70 % - 15% - 15%

Uskotračne željeznice: 1067 mm - Južna Afrika 1000 mm – Jugoistočna Azija (Vietnam, Thailand…) 1000 mm - tramvajski promet (R=18 m) 760, 600, 380 mm

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

3

SLOBODNI I TOVARNI PROFIL Širina kolosijeka je nužan uvjet ali nije i dovoljan uvjet za osiguravanje prometovanje vozila po kolosijeku. Naime, da bi se vozilima omogućio nesmetan prolaz na prugama npr. normalne širine kolosijeka, dimenzije vozila moraju biti unutar profila koji je propisala međunarodna željeznička unija (UIC). Tovarni (krcajni) profil je ograničen prostor u poprečnom presjeku okomitom na uzdužnu os kolosijeka¸i ravninu kolosijeka položenu na gornje rubove voznih tračnica, čija os prolazi sredinom kolosijeka, a iz kojeg nakrcana željeznička vozlia ne smiju izlaziti niti jednim svojim dijelom. Navedeno znači da iz navedenog profila ne smije ništa izlaziti van. Navedeni profil kontrolira se odgovarajućim napravama. Slobodni profil je ograničen prostor u poprečnom presjeku okomitom na uzdužnu os kolosijeka i ravninu kolosijeka položenu na gornje rubove voznih tračnica čija os prolazi sredinom kolosijeka. U njega ne smije ništa zadirati izvana (dijelovi uređaja i pružnih građevina, signali, naslage gradiva itd.). TOVARNI PROFIL Prema UIC – C1

SLOBODNI PROFIL Prema UIC – C1

GRT

c ograničenje slobodnog prostora za smještaj perona d ograničenje slobodnog prostora za smještaj ukrcajno istovarnih rampi 5800 mm – visina za pantograf na postojećim prugama (iznimno i manje) 6200 mm – visina za pantograf za nove pruge Slobodni profil je veći od tovarnog zbog: ⇒ nepravilnosti na kolosijeku (na geometriji) ⇒ nepravilnostima u teretu ⇒ prolaza kroz krivine ⇒ sigurnosnih razloga ⇒ grešaka na vozilima Međunarodne oznake: RIV - za teretne vagone RIC - za putničke vagone

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

4

OSOVINSKI SKLOP (KOLSKI SLOG) I VIJENAC KOTAČA Osovinski sklop (kolski slog)

Kotač Dio vozila koji svojim kotrljanjem po tračnicama omogućuje kretanje vozila prugom. Može biti izveden kao dvodijelni ili kao jednodijelni (monoblok). Vijenac kotača (ovoj kotača)

Profil kotača

Dvodijelni kotač sastoji se od tijela i ovoja (bandaža). Na dvodijelnim je kotačima ovoj (bandaža) vanjski prstenasti dio preko kojeg se kotač oslanja na tračnicu. Ovoj se postavlja na tijelo u vrućem stanju da bi se nakon hlađenja ostvario čvrsti spoj. Poseban prsten na tijelu kotača štiti ovoj od ispadanja ako popuste veze (pri većim zagrijavanjima, npr. pri dugotrajnom kočenju). Dvodijelni kotač omogućava zamjenu ovoja kada se istroši (ušteda na materijalu jer se ne mora mijenjati čitavi kotač). Jednodijelni kotač sigurniji je u pogonu zbog manje opasnosti od pucanja. Kolni slog je sa jednodijelnim kotačima lakši.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

5

OSNOVE VOĐENJA LINIJE Pod vođenjem linije ili trasiranjem podrazumijevamo radove koji su potrebni da bi se gradnja jednog prometnog puta, u našem slučaju željeznice, toliko pripremila da se može početi sa graditeljskom izvedbom. Ti su radovi opsežni i raznoliki, a po karakteru su: geološki, geografski, geodetski, gospodarski, građevnotehnički, strojarsko-tehnički, pravni, prometno-ekonomski i organizacijski radovi. Elementi trasiranja: ⇒ kategorija pruge

Vrednovanje varijantnih rješenja

⇒ broj kolosijeka ⇒ dopušteni usponi ⇒ minimalni polumjeri krivina ⇒ položaj kolodvora na trasi ⇒ vrsta pogona Određivanje položaja trase obuhvaća izradu varijantnih rješenja. Varijante se uspoređuju u cilju odabira one trase koja za isti kapacitet ima ukupno najniže investicijske i eksploatacijake troškove.

Varijanta 1 Varijanta 2

Prosječni godišnji troškovi [n.j./god]

⇒ širina kolosijeka

F2

F1

0

5

10

15

20

25

30

Vremenski period [god]

Prethodna studija željezničke pruge sadrži: 1. Osnovne podatke (podaci o građenju i pogonu nove pruge) 2. Uzdužni presjek trase u mjerilu 1: 25000/1000 3. Inženjersko-geološki izvještaj 4. Proračun troškova građenja te proračun rentabilnosti 5. Tehnički izvještaj sa opisom varijantnih rješenja.

ŽELJEZNIČKA VOZILA PARNE LOKOMOTIVE Preostale su samo na sporednim prugama i za turističke svrhe. Glavni konstruktivni dijelovi parne lokomotive su: parni kotao, parni stroj i vozno postolje (za smještaj parnog kotla i stroja) Karakteristike parnih lokomotiva: a) Prosječan boravak lokomotiva u vožnji iznosi 10 do 12 h/dan b) Kruto vezane osovine (ograničen prolaz kroz krivine) c)

Toplinski stupanj korisnog učinka η = 0.10 (10 % se iskoristi utrošene energije)

d) Izvor energije vuče sa sobom ( ≈ 12 % težine vlaka otpada na ugljen i vodu) e) Postojanje klatećih masa (klip, klipnjača) – potrebno ih je izjednačiti f) Nesimetričan pogon - potrebne okretnice (118 km/h – 30 km/h)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

6

Prednosti parnog pogona

Nedostaci parnog pogona

⇒

neovisna pogonska jedinica

⇒

Pogonski nedostaci (predgrijavanje, okretanje, smrzavanje vode)

⇒

prednost u ratnim uvjetima

⇒

Energetski nedostaci (kvalitetan ugljen)

⇒

uvođenje u promet broja lokomotiva po potrebi

⇒

Loši uvjeti rada

⇒ male početne investicije

⇒ Ekološki nedostaci (zagađivanje okoline)

ELEKTRIČNE LOKOMOTIVE ⇒ 1835 (SAD), 1838 (Engleska), prvi pokušaji s električnim lokomotivama – izvor energije u obliku baterije galvanskih članaka nalazi se na lokomotivi. ⇒ 1879 (Njemačka) Siemens je odijelio izvor energije od lokomotive (na lokomotivi se nalazio samo električni motor, a spoj s izvorom energije (generator u električnoj centrali) izveden je pomoću voznog voda. Koristila se istosmjerna struja niskog napona (500 do 600 V). Trofazna izmjenična struja višeg napona (3700 V) Za pruge dalekog prometa istosmjerna struja niskog napona bila je neprikladna. Izmjenična struja može se transformirati preko transformatora koji se nalazi u lokomotivi na napon najpogodniji za motore (oko 500 V). Na pokusnoj pruzi 1903. god. kod Berlina postignuta je brzina od 214 km/h. Sistem trofazne struje ima veliki nedostatak (potreba postojanja dva vozna voda iznad kolosijeka i trećeg povratnog voda. Monofazna izmjenična struja niže frekvencije Istraživanje monofazne izmjenične struje s uvođenjem samo jednog voznog voda u kojem napon može biti znatno viši – 15 kV. Monofazni motor zahtijeva nisku frekvenciju struje pa je bilo potrebno uobičajenu frekvenciju za rasvjetnu i industrijsku struju od 50 Hz smanjiti na 50/3 Hz (Europa) ili na 50/2 Hz (SAD). Smanjenje frekvencije je i glavni nedostatak navedenog sistema jer zahtijeva proizvodnju tzv. ’’željezničke struje’’. Najidealniji bi bio sistem monofazne izmjenične struje visokog napona (25 kV – lagani i jeftini vozni vod, napojne stanice na velikim razmacima) uz mogućnost korištenja struje industrijske frekvencije (50 Hz – otpada proizvodnja ’’željezničke struje’’ te upotreba napojnih stanica bez ispravljača). Monofazna izmjenična struja industrijske frekvencije Prvi pokušaj je napravljen u Mađarskoj (sa 15 kV) ali sa dosta kompliciranim izvedbama lokomotive sa ograničenom regulacijom brzine. Između dva rata u Njemačkoj je napravljen pokus sa tim sistemom (25 kV i 50 Hz). Ispitane su lokomotive raznih konstrukcija i ukupni ekonomski efekt u usporedbi sa 15 kV i 50/3 Hz je bio negativan. Veliki troškovi nabave i održavanja lokomotiva bili su znatno veći od uštede u proizvodnji struje i stacionarnim uređajima (vozni vod, napojne stanice). Istraživanja u Francuskoj nad sistemom (25 kV i 50 Hz) pokazala su rezultate obrnute od Njemačkih te su i preostali dio svoje mreže elktrificirati navedenim sistemom. Istosmjerna struja Konstrukcije lokomotiva sa većim brojem manjih motora (4 do 6) omogućuje da se napon istosmjerne struje (koja se ne da transformirati) može smanjiti povezivanjem nekoliko motora u seriju, pri čemu napon u voznom vodu može biti viši (1500 – 3000 V). Primjena živinog ispravljača omogućuje upotrebu industrijske trofazne struje (50 Hz) koja se dalekovodom visokog napona dovodi do napojnih stanica uz prugu, gdje se transformira na napon voznog voda, a onda i ispravi u istosmjernu. Sistem 3000 V (Poljska, Slovenija, Zagreb-Rijeka) Sistem 25 kV, 50 Hz (50 % željezničkih uprava u Europi) Sistem 500 do 800 V (cestovne željeznice)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

7

Prednosti električnog pogona 1. ENERGETSKE PREDNOSTI ⇒ korištenje različitih energetskih izvora (hidro, termo i NE centrale) ⇒ toplinski stupanj korisnog učinka η = 0.25 ako je električna energija iz termoelektrana, odnosno η = 0.50 ako je električna energija iz hidrocentrala ⇒ mogućnost korištenja i vrlo slabih goriva ⇒ racionalnija potrošnja energije 2.

⇒ mogućnost proizvodnje sporednih produkata (ulja, pepeli itd.) POGONSKE PREDNOSTI ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒

snaga po jedinici mase veća je nego kod parnih lokomotiva (veće brzine i veće vučne sile) nemaju prostor za smještaj goriva koji čini oko 10 do 12% mase vlaka mogućnost većih brzina čime se povećava propusna i prijevozna sposobnost pruge nema predloženja kao kod parnih lokomotiva tako da su uvijek spremne za pogon otpada potreba okretanja lokomotiva na okretaljkama u pogonu su 20 do 22 h/dan

3. PERSONALNE PREDNOSTI - smanjen broj osoblja - skraćeno vrijeme rada osoblja lokomotive - povoljni uvjeti rada

4.

PREDNOST U OBLIKOVANJU POGONA

- mogućnost višestrukog zaposjedanja lokomotive - dvostruko veći broj prevaljenih km/dan od parnih - potreban manji broj mjesta u lokomotivskim remizama - mogućnost svladavanja većih uspona

Nedostaci električnog pogona 1. OVISNOST O IZVORU ELEKTRIČNE ENERGIJE ⇒ osjetljivost na kvarove u električnoj centrali, kontaktnoj mreži, napojnoj stanici. ⇒ oblikovanje voznog reda ovisno je o proizvodnji električne energije. 2. NEDOVOLJNA PREGLEDNOST U VOŽNJI ⇒ otežano praćenje signala na otvorenoj pruzi u lukovima. 3. VELIKE POČETNE INVESTICIJE ⇒ izgradnja energetskog sustava: električne centrale, dalekovodi, napojne stanice, kontaktna mreža, nabava skupih lokomotiva DIESEL LOKOMOTIVA Male diesel lokomotive primjenjivale su se u industriji, rudarstvu i građevinarstvu na uskim kolosijecima, a u javnom prometu primjenjuje se u većem opsegu tek poslije II svjetskog rata. U Hrvatskoj diesel lokomotive zamjenjuju parne na svim glavnim prugama I i II reda koje su dosta opterećene te na prugama gdje uvođenje električnih lokomotiva ne dolazi u obzir bez većih rekonstrukcija i investicija u pružna postrojenja. Prednosti diesel pogona

Nedostaci diesel pogona

- toplinski stupanj korisnog učinka η = 0.26 (74 % gubitaka) - uvijek spremne za vožnju (nema predgrijavanja) - jednostavan transport i manipulacija tekućeg goriva - ugodniji prostori za radno osoblje - nisu ovisne o izvoru energije (više lokomotiva u vožnji) - vrlo velika primjena kod manevra i u industriji

- tekuće gorivo je skuplje (uvoz nafte) - ekonomično polje rada kod velikog broja okretaja - kompliciran i skup prijenosni mehanizam lokomotive - visoka cijena lokomotiva te skupo održavanje

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

8

Konstrukcije diesel-lokomotiva: DIESEL-ELEKTRIČNE LOKOMOTIVE (SAD) - primjena električnih prijenosnih mehanizama. Dieselski motor pokreće generator koji proizvodi električnu energiju, a ona pokreće elektromotor koji je izvor vučne sile. Električni prijenosni mehanizam omogućuje i spajanje više lokomotiva u seriju. DIESEL-HIDRAULIČKE LOKOMOTIVE (Njemačka) – da bi se smanjila težina lokomotive (izbacivanje generatora kojeg ima diesel-električna), pitanje prijenosa riješeno je primjenom hidrauličkog prijenosnog mehanizma. Diesel motor pokreće hidrauličnu turbinu koja proizvodi vučnu silu. DIESEL-MEHANIČKE (''ČISTE DIESEL LOKOMOTIVE'') – izvor vučne sile je dieselski motor koji pokreće mehanički prijenosni mehanizam.

IZBOR ELEMENATA TRASIRANJA Jedna od najvažnijih odluka koju treba donijeti kod izvođenja predradnji je izbor elemenata trasiranja, tj. treba definirati: a) vrstu pruge b) najmanji polumjer krivina c) najveći nagib d) veličinu kolodvora Od ovih će elemenata bitno ovisiti propusna sposobnost i kapacitet pruge, a od njih će ovisiti i troškovi građenja i troškovi eksploatacije. Da bi se mogli ispravno odabrati elementi sa kojima treba prugu trasirati, mora se najprije definirati VRSTA PRUGE, jer će se ti elementi razlikovati ovisno o tome da li će nova pruga biti normalne širine ili uskotračna, glavna ili sporedna, jednokolosiječna ili dvokolosiječna, da li će pogon biti diesel ili električni. Vrednovanje (kategorizacija) pruga: • prema značenju pruge u unutrašnjem i međunarodnom prometu •

prema prometnom opterećenju

•

propisana je od željezničke uprave

•

usklađena je s međunarodnim dogovorima

•

HŽ - Pravilnik o vrednovanju (kategorizaciji) pruga

•

UIC - Objave: 700, 701 i 702

Pruge u sastavu HŽ razvrstane su kao: • magistralne (glavne i pomoćne); imaju veće značenje s gledišta: - opsega prijevoza - povezivanja važnijih gospodarskih centara - služe u međunarodnom tranzitnom prometu • ostale Magistralne su pruge normalnog kolosijeka: • I reda (> 25000 t/dan) • II reda (od 6000 do 25000 t/dan) Ostale pruge smatraju se prugama normalnog kolosijeka: • III reda (< 6000 t/dan)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

9

Kategorizacija pruga (prema dopuštenom opterećenju) KATEGORIJA PRUGE

Najveće dopušteno opterećenje P [kN]

p [kN/m]

A’

120

35

A’’

140

40

A

160

48

B1

180

50

B2

180

64

C2

200

64

C3

220

72

225 80 C4 P [kN] – dopušteno opterećenje po osovini p [kN/m] – dopušteno opterećenje po dužnom metru teretnih vagona Kategorizacija pruga (prema topografskim uvjetima) Važno zbog uvjeta građenja i metoda eksploatacije •

ravničarske pruge

•

pruge na brežuljkastom terenu

•

brdske pruge

•

planinske pruge

Kategorija pruge ovisi o godišnjem bruto obimu prometa ŠIRINA KOLOSIJEKA KATEGORIJA PRUGE glavna pruga I reda 1435 mm glavna pruga II reda Normalna širina kolosijeka sporedna pruga < 1435 mm glavna pruga Uskotračne pruge sporedna pruga

Godišnji obim prometa u oba smjera > 6 mil. br.t/god. 3 - 6 mil. br.t/god. 1 – 3 mil. br.t/god. > 1 mil. br.t/god. < 1 mil. br.t/god.

Prema godišnjem obimu prometa vidljivo je da i uskotračna pruga često može biti sposobna za veći obim prometa od 1 mil. br.t/god.. Kod malog prometnog obima prije svega trebati odlučiti da li će se pruga trasirati kao normalne širine ili kao uskotračna. Prednost uskotračnih pruga:

Nedostaci uskotračnih pruga:

⇒

niži građevinski troškovi

⇒

manji su vagoni (manje korisnog prostora)

⇒

laganija vozila (manje osovinsko opterećenje)

⇒

⇒

manji profili vozila (tovarni i slobodni)

otežana konstrukcija lokomotiva što je širina kolosijeka uža

⇒

manji polumjeri krivina

⇒

nemirnija vožnja (što je uža širina kolosijek to je vožnja nemirnija)

⇒ umjetne građevine (tuneli, vijadukti) su ili manje ili se mogu izbjeći

⇒ manje brzine

Usporedba uskotračnih i pruga normalne širine kolosijeka: Regionalna sposobnost (neovisnost od geografskih okolnosti) veća je kod uskotračnih pruga u odnosu na pruge normalne širine kolosijeka, jer se mogu bolje prilagoditi terenu. Kvalitativna sposobnost, neki vidovi (brzina i udobnost) manji kod uskotračnih pruga, no ostali vidovi (sigurnost, redovitost, točnost, frekvencija ponude) nisu ovisni od širine kolosijeka. Kvantitativna sposobnost (prevoženje velikih količina) je manja kod uskotračnih pruga.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

10

Ako se i donese odluka o građenju uskotračne pruge, treba još odlučiti i koju širinu kolosijeka treba odabrati: ⇒ širine < 600 mm (mala širina za javni promet - provizorni i radni kolosijeci) ⇒ širina od 600 mm (također mala širina za javni promet – male brzine) ⇒ širine od 750 i 760 mm (zadovoljava potrebe javnog prometa malog prometnog obima – do 60 km/h) ⇒ širine od 1000 mm i 1067 mm (pogodne i za veoma jaki promet - moguće su brzine i do 100 km/h) Određivanje broja kolosijeka Broj kolosijeka ovisi o propusnoj i prijevoznoj sposobnosti pruge • propusna sposobnost pruge: broj pari vlakova u 24 sata • prijevozna sposobnost pruge: količina bruto tona koja se može prevesti u 24 sata Gornja granica prijevozne sposobnosti jednokolosiječne pruge: 45500 t/dan Donja ekonomična granica dvokolosiječne pruge: ≥ 30000 t/dan Teretni promet se odvija ≈ 300 dana u godini, tako da se može izračunati kapacitet pruge za 1 godinu: • Kapacitet jednokolosiječne pruge: 9.0 - 13.5 mil.br.t/god. (srednja vrijednost: 12 mil.br.t/god) • Opterećenje dvokolosiječnih pruga ne prelazi 100000 t/dan (30 mil.br.t/god) Gotovo nikada se ne gradi četverokolosječna pruga već se: • razdvaja promet (radi se selekcija vlakova) na: - putnički i teretni promet - brze i spore vlakove • na istim kolosijecima ne podnose se: - bliski i daleki promet - brzi putnički i spori teretni promet Odluka o gradnji drugog kolosijeka nastupa tek onda kad se iscrpe sve mogućnosti za povećanje propusne i prijevozne moći (kapacitet) jednokolosiječne pruge. Mogućnosti povećanja kapaciteta na jednokolosiječnoj pruzi: ⇒ podjela pruge na prostorne razmake - APB (vlakovi istih brzina voze u snopovima-paketno otpremanje) ⇒ povećanje osovinskog opterećenja (pojačanje gornjeg ustroja) ⇒ izgradnja ukrsnica na najkritičnijim međustaničnim razmacima ⇒ oprema kolodvora dovoljnim brojem glavnih kolosijeka ⇒ izgradnja drugog kolosijeka na najkritičnijim mjestima Kada je izgradnja drugog kolosijeka očigledna u daljnjoj budućnosti, tada se već kod izgradnje prvog kolosijeka pristupa određenim radovima: ⇒ otkup zemljišta i za drugi kolosijek ⇒ izvođenje određenih radova na donjem ustroju (upornjaci i stupovi mostova, zidovi, burobrani, tuneli) ⇒ ako će se drugi kolosijek graditi vrlo brzo nakon prvog kolosijeka, tada se čitav donji ustroj izvodi za dvokolosiječnu prugu (sve osim gornjeg ustroja) Kod dvokolosiječnih pruga je u pravilu desna vožnja. Mjere za povećanje propusne i prijevozne sposobnosti: - korištenje oba kolosijeka za isti smjer - BANALIZACIJA KOLOSIJEKA - zahtijeva dispečerski sustav (upravljanje iz jednog centralnog mjesta) - CTC (Central Trafic Control) Primjer: dolazak brodova u luku i transport tereta vlakovima u unutrašnjost, prijevoz putnika u dane vikenda (prema moru i povratak u veće gradove).

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

11

Elementi tlocrta pruge (KRIVINE) Oblikovanje i uređenje kolosijeka u krivini Različite prepreke nas sprečavaju da se trasa vodi u pravcu. Odstupanja od pravca na jednu ili na drugu stranu ostvaruje se izvođenjem kružnih krivina. Krivine malih polumjera imaju slijedeće nedostatke: ⇒ ograničava se brzina vožnje ⇒ povećava se istrošenje kotača i tračnica ⇒ povećavaju se troškovi održavanja ⇒ povećavaju se otpori kretanju vlaka (otpori od krivina) ⇒ povećava se broj stupova kontaktne mreže Minimalni polumjer ovisi od: •

odnosu najmanjih i najvećih brzina na pruzi

•

vrsti vuče (vezano za konstrukciju vozila)

•

vrste tereta (putnički ili teretni promet)

Vozila za glavne pruge moraju biti tako konstruirana da bez problema prolaze kroz krivine Rmin = 180 m. Veličina minimalnog polumjera: Rmin ≥ 300 m (brdovita područja) PRIMJER: Sadašnja pruga Zagreb - Rijeka: Rmin = 275 m Buduća pruga Zagreb-Rijeka (Nizinska pruga), u projektu je predviđen Rmin = 3000 m Elementi uzdužnog presjeka (NAGIBI) Granični uspon • uspon na kojem lokomotiva može vući još samu sebe, bez ijednog vagona • omogućava usporedbu pojedinih tipova lokomotiva • kreće se od 130 – 150 ‰

B

Linija jednakog otpora • naprezanje lokomotive na čitavom potezu uspona jednoliko • vučna sila i brzina su konstantne na čitavom potezu

A

• konstantan otpor kretanju vlaka na cijeloj dionici • dijelovi trase koji se nalaze u krivini imaju manji nagib za veličinu otpora od krivine

B A

Mjerodavni uspon • Najveći uspon koji lokomotiva nije u stanju svladati naletom na duljem potezu pruge već ga mora svladati snagom stroja • mjerodavan je za dimenzioniranje teretnih vlakova • imj ≤ imax (imax = 25 ‰)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

12

Smanjenje uspona u tunelima U dužim tunelima nagib pruge potrebno je smanjiti zbog: •

povećanog otpora zraka u tunelima

•

nepovoljnijih uvjeta nego na otvorenoj pruzi (smanjeno trenje između kotača i tračnice)

Smanjenje koeficijenta trenja u tunelima nastaje zbog: - kondenzacije vodene pare na tračnicama u hladnim tunelima kod strujanja toplog vanjskog zraka - nedostatak prirodnog čišćenja tračnica kišom i snijegom Zaobljenje preloma nivelete Ako na prelomu nivelete algebarska razlika nagiba prelazi 2 ‰ potrebno je prelom nivelete zaobliti, da bi se izbjegla nepotrebna opterećenja kolosijeka i vozila te eventualna iskliznuća (troosovinska vozila). Najmanja veličina polumjera vertikalnog zaobljenja iznosi 2000 m. Polumjer vertikalnog zaobljenja može biti: a)

ρ = V2 [m]

b) ρ = 0.5 V2 [m] – u teškim uvjetima d) ρ = 25 V + 1000 [m] – Bürman e)

ρ = 20 V + 550 [m] – DB

V [km/h] – maksimalna brzina vlakova; Na prijelomu nivelete postoji opasnost od kidanja vlaka (u konveksnoj krivini) ili do izdizanja lakših srednjih kola (u konkavnoj krivini). Da bi se izbjegli ovakvi slučajevi, između dva nagiba suprotnog smjera, većih ili jednakih 5 ‰, umeće se odsječak u horizontali ili blago nagnuti odsječak (do 3

[m]

ρ = 0.4 V2 [m] – Austrija

Polumjer vertikalne zakrivljenosti

c)

20000 18000

2

2

V

16000

0.5 V

2

0.4 V

14000 12000 10000 8000 6000 4000

ρ min=2000

2000 0 0

50

100

150

200

250

300

Brzina [km/h]

‰) dužine d ≥ 500 m za konkavne krivine, odnosno d ≥ 300 m za konveksne krivine.

i≤3 ‰ i≥5 ‰

i≥5 ‰

ρ

konveksna krivina

ρ d ≥ 300

d ≥ 500 konkavna krivina i≥5 ‰

ρ

ρ

i≥5 ‰

i≤3 ‰

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

13

KOLODVORI Kolodvor je osnovna jedinica u željezničkom prometu, veće prometno mjesto prometno-transportne službe na pruzi u kojemu se obavljaju prometne i pogonske operacije. Spadaju u skupinu tehničkih uređaja prometnih sredstava (put, pogonska sila, vozila, postaje). Kolodvori su mjesta na kojima se vozila redovito zaustavljaju, bilo iz prometnih ili pogonskih potreba. Prometne operacije: □ ukrcavanje, iskrcavanje i otprema putnika □ utovar, istovar i otprema robe

Pogonske operacije: □ sastavljanje i rastavljanje vlakova □ usklađivanje reda vožnje □ pregled, čišćenje i održavanje vozila

POSTAJA je manje prometno mjesto na pruzi, do tri prolazna kolosijeka na jednokolosiječnoj pruzi odnosno do četiri prolazna kolosijeka na dvokolosiječnoj pruzi. KOLODVOR je veće prometno mjesto na pruzi. Mora imati: određen broj kolosijeka, signalno-sigurnosne uređaje, sredstva veze te postrojenja za lokalni putnički i teretni promet. Kod velikih kolodvora u velikim gradovima postoji potreba odjeljivanja prometnih i pogonskih uređaja u zasebne kolodvore. No, kod većine malih i srednjih kolodvora, oni služe i prometu i pogonu. PODJELA KOLODVORA 1) Prema položaju u mreži a) Početni ili završni kolodvor

A

b) Međukolodvor

z

a

b

c) Priključni kolodvor

d) Razdjelni kolodvor

a

b

b

a c

c e) Dodirni

f) Ukrsni kolodvor

a

b c

d

b

c

d c↔b

a↔d

c↔d

a

b ↔

a↔b

↔

’’a – b’’ – glavna pruga ’’c – d’’ – sporedna pruga

a

c

d

2) Prema tlocrtnom obliku a) Čeoni kolodvori

b) Prolazni kolodvori

c) kombinacija a) i b)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

14

3) Prema svrsi a) Kolodvori koji služe prometu □ putnički kolodvori koji služe samo za prometne operacije u putničkom prometu □ teretni kolodvori koji služe teretnom prometu (utovar i istovar vagona itd.) b) Kolodvori koji služe pogonu poslovni kolodvori na kojima se obavljaju sve pogonske operacije vezane za putničke kompozicije (opremanje, snabdijevanje vlakova za vožnju). □ ranžirni kolodvori (za sastavljanje i rastavljanje teretnih vlakova) □ lokomotivski kolodvori (za prihvaćanje lokomotiva koje su došle sa vožnje te osposobljavanje lokomotiva za slijedeću vožnju. □ željezničke radionice, služe za popravak i održavanje željezničkih vozila. □

c) Kolodvori koji služe i pogonu i prometu Mali i srednji kolodvori u kojima se vrše i prometne i pogonske operacije. d) Lučki kolodvori Ovi kolodvori se mogu svrstati u teretne kolodvore. U njima su prisutni pretovari između željezničkih i pomorskih vozila. Gustoća postaja (međustanični razmaci) Za određivanje najpovoljnijeg međupostajnog razmaka mjerodavne su slijedeće smjernice: Brze gradske željeznice: Željeznice dalekog prometa u predgrađima velikih gradova: Glavne pruge:

600 – 1500 m 1500 – 3000 m 5 – 8 km 20 – 50 km

- za putničke vlakove - za brze vlakove

Danas je tendencija da se željeznica treba baviti pretežno ’’linijskim’’ prometom (masovni promet između velikih čvorišta), dok se cestovni promet treba baviti ’’plošnim’’ prometom (dovoz i odvoz tereta do većih željezničkih čvorišta). KOLOSIJECI Na željeznici se sve operacije zbivaju na kolosijecima i zbog toga su oni najvažniji elementi, a ispravno riješena kolosječna slika kolodvora predstavlja najvažniji zadatak projektanata. Kolosijeke dijelimo na glavne i sporedne. GLAVNI KOLOSIJECI su oni kolosijeci koji služe za prijem i otpremu cijelih vlakova, kada voze po voznom redu, a čija je vožnja zaštićena glavnim signalima. U smjeru vožnje glavni kolosijeci su prostorni odsječci, jer se na jednom glavnom kolosijeku može nalaziti samo jedan vlak. U glavne kolosijeke spadaju: glavni prolazni kolosijeci i preticajni kolosijeci. Svi ostali kolosijeci su sporedni. Glavni prolazni kolosijeci su kolosijeci koji tvore nastavak otvorene pruge kroz kolodvor. U kolodvoru takove kolosijeke treba projektirati tako da vlakovi koji njima prolaze ne moraju smanjivati brzinu ni u slučaju nezaustavljanja. Pravilo je da se projektiraju u pravcu, ako je to moguće, ili u krivini što većeg polumjera. Sa glavnih prolaznih kolosijeka na ostale, glavne ili sporedne kolosijeke dolazi se preko skretnica. Sporedni kolosijeci su svi oni kolosijeci koji nisu zaštićeni glavnim signalima i koji ne primaju čitave vlakove. U sporedne kolosijeke spadaju: postavni, tovarni, manevarski, lokomotivski itd.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

15

SIGNALI Signali mogu biti stalni (nepokretni) i povremeni, koji se postavljaju po potrebi. Stalni su signali nepokretni uređaji koji se fiksno ugrađuju sa desne strane pokraj kolosijeka na udaljenosti 2.50 m od osi pruge u smjeru vožnje i uvijek su optički. Povremeni signali postavljaju se po potrebi, u slučaju da se nešto popravlja na pruzi. Nakon popravka pruge oni se uklanjaju. Postoje dvije vrste optičkih signala: a) Likovni signali - obavijest dostavljaju (signaliziraju pojedine signalne pojmove) promjenom svog lika. b) Svjetlosni signali – signaliziraju pojedine signalne pojmove promjenom boje svjetla. Likovni signali služe po danu, a svjetlosni i po danu i po noći. Stalne signale dijelimo na glavne i na predsignale. Glavni signali obavještavaju vozno osoblje da li je vožnja slobodna u daljnjem odsječku kolosijeka i eventualno uvjete vožnje (sa istom ili smanjenom brzinom). Glavni signali zaštićuju prugu u odsječcima i omogućavaju vožnju u prostornim razmacima. Kod željeznica su zaustavni putovi vrlo dugi, što zavisi i od brzine vlakova (kreću se od 1000 do 1200 m’). Strojovođa mora početi kočiti na početku zaustavnog puta, pa se na tom mjestu mora nalaziti predsignal, koji obavještava vozno osoblje kakav položaj glavnog signala može da očekuje. Glavni signali mogu biti dvopojmovni i tropojmovni. Dvopojmovni signali signaliziraju samo dva signalna pojma ’’SLOBODNO’’ ili ’’STOJ’’. Tropojmovni signali signaliziraju tri signalna pojma ’’STOJ’’ ili ’’SLOBODNO’’ ili ’’SLOBODNO SA SMANJENJEM BRZINE’’. Glavni signali mogu se nalaziti na kolodvorima i na otvorenoj pruzi. Ako se nalaze na kolodvorima mogu biti ulazni ili izlazni, već prema tome da li zaštićuju ulaz ili izlaz na ili sa kolodvora. Ako se nalaze na otvorenoj pruzi oni mogu biti prostorni signali (zaštićuju određeni prostorni razmak) ili mogu biti zaštitni signali (zaštićuju razne uređaje). Zaštitni signali postavljaju se na udaljenosti 80 do 100 m ispred ugrožene točke. Ugrožene točke su ona mjesta na kolosijeku na kojima bi moglo doći do udesa ukoliko se ne bi poštivali željeznički propisi. Ugrožene točke mogu biti: a) Pokretni most b) Početak skretnice

80 - 100 m

80 - 100 m

ugrožena točka

c) Međik križne skretnice

ugrožena točka

d) Granica razvrstavanja ili manevre duljina najdužeg vlaka

80 - 100 m

80 - 100 m ugrožena točka

ugrožena točka

Udaljenost predsignala od glavnih signala određena je dužinom zaustavnog puta. Svi glavni signali dobivaju predsignale. Kod nas su predsignali uvijek dvopojmovni, bez obzira da li stoje ispred dvo ili tropojmovnog glavnog ulaznog signala. Ako glavni signal označuje ’’STOJ’’, onda predsignal označuje ’’OPREZ’’ (narandžasta boja). Ako je glavni signal postavljen na ’’SLOBODNO’’ onda je i predsignal postavljen na ’’SLOBODNO’’.

zaustavni put

80 - 100 m

ugrožena točka

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

16

OPREMA KOLODVORA za putnički promet Da bi kolodvori mogli zadovoljiti tehničkim i prometnim zahtjevima, oni moraju biti opremljeni potrebnom opremom. Opremu u putničkom prometu dobivaju glavni kolosijeci, a u nju spadaju: a) Peroni b) Pristupi peronima c) Prijemne zgrade d) Kolodvorski predprostor (trg) a) Peroni Glavni kolosijeci koji služe za primanje putničkih vlakova moraju biti opremljeni peronima. Peroni su pješačke staze između kolosijeka ili uz kolosijek koji omogućavaju siguran pristup, ulazak putnika u vlak i njihov izlazak. Duljina perona ovisna je o duljini vlakova koji se u kolodvoru zaustavljaju, a širina mora biti dostatna za sigurno kretanje putnika. Prema konstrukciji perone dijelimo na: ‰ nasuti peroni ‰ zidani peroni Prema visini perone dijelimo na: niske perone ‰ srednje perone ‰ visoke perone ‰

Niski peroni NASUTI GRT

38 cm

ZIDANI GRT

38 cm

min 4.75 m

Srednji peroni

76 cm

GRT

min 6.0 m

110 cm

min 9.0 m

1 : 20

1 : 20

5:1

1 : 20

5:1

1 : 20

5:1

5:1

1 : 20

5:1

Stanièna zgrada

5:1

GRT

Visoki peroni

1 : 20

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

17

b) Pristupi peronima Pristup na perone u razini tračnica može se tolerirati samo kod skromnijih prometnih prilika (mala frekvencija putničkog prometa). Kod većeg broja putnika i kod gušćeg slijeda vlakova potrebno je izvesti pristup izvan razine tračnica, pothodnicima ili nathodnicima. Kod pristupa u razini tračnica, peroni su redovito nasuti, niski, ali im tada visina iznad GRT-a smije biti najviše 25 cm. Kod pristupa iznad razine tračnica, peroni su uvijek zidani. Rješenje pristupa s pothodnicima je redovito povoljnije od rješenja s nathodnicima, jer je visina dizanja manja (manji broj stepenica). Pothodnici se uvijek primjenjuju kada je kolodvor ili u nasipu ili u visini terena, a podzemna voda nije visoka. Kod nathodnika visina iznad GRT-a do donjeg ruba konstrukcije mora iznositi hmin = 6 m (zbog električnih vodova). Nasipani peroni su uglavnom nepokriveni, dok su zidani redovito pokriveni. c) Prijemna zgrada Kretanje od ulaska u zgradu pa do vlaka mora biti što kraće. Putnici već pri ulazu u prijemnu zgradu trebaju uočiti smjer kojim treba da se kreću, odnosno mora biti omogućena laka orijentacija. Prilikom prolaza kroz zgradu putnik treba da prođe u logičnom slijedu sva ona mjesta koja su potrebna za otpremu: informacije, kupovanje vozne karte, predaja prtljage, garderoba itd. d) Kolodvorski pretprostor - trg Za kolodvorski pretprostor je od iznimne važnosti da je dobro uklopljen u gradski promet. Nasuprot kolodvorskog pretprostora redovito se odvija i prolazni cestovni promet koji sa kolodvorskim prometom ne mora imati ništa zajedničko. Pod kolodvorskim prometom podrazumijevamo dolazak i odlazak putnika, bilo kao pješaka, bilo u javnom prometnom sredstvu (tramvaj, autobus) ili u individualnim vozilima (automobili, bicikli itd.). Cilj je prolazni tranzitni cestovni promet odvojiti od kolodvorskog prometa, te ga po mogućnosti udaljiti od prijemne zgrade. Na kolodvorskom pretprostoru treba predvidjeti površine za parkiranje cestovnih vozila, te omogućiti pristup kamionima do određenih zgrada (robna skladišta i sl.). 2) OPREMA KOLODVORA ZA TERETNI PROMET ‰ robno skladište koji služi za uskladištenje robe na sigurnom i zaštićenom mjestu zbog eventualne mogućnosti otuđenja ili oštećenja. Gradi se neposredno uz tovarni kolosijek, na podignutom nivou, 1.1 m iznad GRT-a. ‰ tovarna ili pretovarna rampu koja nam omogućava lakši utovar i istovar određene vrste robe. Pomoću njih se izjednačavaju visinske razlike između poda vagona i cestovnih vozila. ‰ tovarni profil je uređaj izrađen od drvenog ili čeličnog okvira koji služi za kontrolu granica tovarenja na otvorenim vagonima (kontrola gabarita). ‰ kolska mosna vaga služi za vaganje vagonskih pošiljaka. ‰ slobodno stovarište na kojemu se odlaže roba koju odmah nakon prispijeća nismo u mogućnosti otpremiti (ugljen, drvena građa itd.). ‰ posebni uređaji koji služe za prebacivanje i manipulaciju sa robom (dizalice, pokretne trake itd.).

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

18

VOĐENJE LINIJE (TRASIRANJE) Pod vođenjem linije podrazumijeva se definiranje trase po smjeru i visini. Važno je da su situacija (tlocrtni prikaz trase) i uzdužni presjek trase međusobno usklađeni. Kako bi se osigurala usklađenost elemenata trase, situaciju i uzdužni presjek treba rješavati zajednički. Ovo je preduvjet da će projektirana pruga osiguravati sigurno i udobno putovanje. Najpovoljnija je ona trasa za koju će biti najmanji troškovi građenja, održavanja i eksploatacije. Veće prilagođavanje trase konfiguraciji terena u situaciji i uzdužnom presjeku, smanjuje troškove građenja. Ako se promatraju troškovi eksploatacije tada su povoljnije trase s većim polumjerima krivina i manjim uzdužnim nagibima, ali se tada povećavaju troškovi građenja. Na izbor elemenata trase, pored inženjersko-geoloških, geografskih i ekoloških utjecaja, veliku ulogu ima i prometno opterećenje. Veličina prometnog opterećenja ima utjecaj na kategoriju pruge (glavne pruge I reda, II reda) te utjecaj na tehničke parametre (broj kolosijeka, širina kolosijeka, mjerodavni nagibi, vrsta vuče, slobodni profili, maksimalna brzina, propusna sposobnost pruge, položaj kolodvora na trasi itd.). Za grubu orijentaciju, granica između jednokolosječne i dvokolosječne pruge je između 9 i 13.5 miliona bruto tona na godinu, ako se promatra propusna sposobnost ili kapacitet pruge. Prijevozna sposobnost jednokolosječne moderne pruge iznosi 70 do 80 vlakova na dan, a dvokolosječne pruge od 220 do 250 vlakova na dan. Ovisno o geomorfološkim karakteristikama terena u primjeni su slijedeći načini vođenja trase: ‰ umjetno razvijanje ‰ slobodno vođenje. UMJETNO RAZVIJANJE TRASE Umjetno razvijanje trase primjenjuje se u teškim terenskim uvjetima, obično u brdovitim predjelima, gdje su velike visinske razlike na kratkim razdaljinama i gdje je potrebno provesti trasu sa znatno manjim usponima nego što je nagib terena. Umjetno razvijanje trase u cilju dobivanja potrebne duljine za penjanje vrši se pomoću: povratnica, serpentina (zavojnica), petlja i pužastog razvoja. 1. Povratnice Način pogona kod povratnica je različit. U jednom slučaju vlak mora biti izmjenično i vučen i guran, pa je lokomotiva jedanput na čelu, a drugi put na kraju vlaka i tada je u čeonim postajama potreban samo jedan slijepi kolosijek. U drugom slučaju lokomotiva je uvijek na čelu vlaka. Tada je na postajama potreban još jedan obilazni kolosijek, da bi lokomotiva opet mogla doći na čelo vlaka. Na ovakav način bile su izgrađene neke uskotračne pruge. 2. Serpentine (zavojnice) Umjetno razvijanje trase bez povratnica zahtijeva zavojito oblikovanje trase. Kod zavojnica (serpentina) skretni kut je α ≥ 180°. Razlikujemo dva moguća slučaja. b) Dvostruke zavojnice na padini Dvostruka zavojnica nastaje kada na povratnici zamijenimo čeone kolodvore sa krivinama. Ovakvo rješenje zahtijeva krivine malog polumjera ili primjenu zaokretnih tunela. b) Serpentine (zavojnice) u sporednoj dolini Zavojnica u sporednoj dolini predstavlja najjednostavniji slučaj umjetnog razvijanja trase. Trasa skreće oštrom krivinom iz glavne doline u sporednu, gdje se po mogućnosti uspinje što je moguće više na padini te na najpovoljnijem mjestu zaokreće za 180° i prelazi na drugu stranu sporedne doline, gdje se uspinje po padini u suprotnom smislu od vodotoka i opet izlazi zavojem u glavnu dolinu. Ovakav način oblikovanja trase se često primjenjuje kod brdskih pruga nižeg ranga.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

19

a)

b) PRESJEK A - B

A

PRESJEK A - B

1

3

A

2 2

B

1 3

B

3. Petlje Petlja predstavlja umjetni razvoj linije gdje pruga zaokreće za 360°. Kod ovakvog razvoja trase, dvije točke pruge moraju se nalaziti jedna iznad druge. Razlikujemo dvije mogućnosti. a) Otvorene petlje

b) Zatvorena petlja

Gornji kolosijek prelazi preko donjeg pomoću vijadukta.

Razvoj trase primjenom zatvorenih (tunelskih) petlji.

4. Pužasti razvoj trase Kod željeznica koje se uspinju na pojedine gorske vrhove (uglavnom se radi o turističkim trasama željezničke pruge) može se primijeniti i pužasti razvoj trase. Za željeznice dalekog prometa, koje prelaze vododijelnice, ovakvo rješenje pužastog razvoja trase ne dolazi u obzir.

SLOBODNO VOĐENJE TRASE Trasiranje pruga opisano u poglavlju ispred danas ne bi zadovoljavalo potrebe željezničkog prijevoza. Konkurentnost željeznice, posebice u putničkom prometu, zahtijeva takove elemente trasiranja koji bi u usporedbi s cestovnim prometom omogućavali i do 35% veće brzine prometovanja nego na autocestama. Nove pruge danas se grade za brzine 250 do 300 km/h s elementima trase koji se teško prilagođavaju konfiguraciji terena. Cijena gradnje pruge za velike brzine ovisi od odabranih elemenata pruge te o konfiguraciji terena kroz koji pruga prolazi. Prosječna cijena izgradnje jednog kilometra dvokolosiječne pruge za velike brzine kreće se oko 25 miliona US $, dok u nekim slučajevima može narasti i do 60 miliona US $ (Brennerska transverzala – brzine prometovanja iznose 250 km/h). Olakotna okolnost kod trasiranja pruge je slučaj kda se trasa vodi na dijelovima gdje je prirodan pad terena manji od mjerodavnog nagiba na trasi. Niveleta slobodno vođene trase može biti izlomljena i sa suprotnim padovima uz uvjet da oni budu manji od pada kočenja. Svi nagibi veći od pada kočenja nazivaju se štetnim nagibima jer se troši veći mehanički rad za kretanje para i≤ik vlakova, nego po horizontalnom putu iste duljine. Ovaj i≥ik način vođenja trase primjenjuje se u širokim riječnim i≤ik dolinama i duž vododijelnica, prilagođavajući tako niveletu i≥ik terenu u cilju dobivanja minimalnih zemljanih radova.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\1_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

20

GORNJI USTROJ KOLOSIJEKA U gornji ustroj ubrajamo: tračnice, pragove, pričvrsni pribor i zastor kolosijeka. Zadatak gornjeg ustroja je da vodi vozilo te da preuzima sile koje na njega djeluju i da ih prenosi na donji ustroj kolosijeka Da bi se lakše definirali svi utjecaji na gornji ustroj te da se pravilno pretpostavi ponašanje pojedinih dijelova u konstrukciji, posebno tračnica, potrebno je prvo definirati sile koje djeluju na gornji ustroj kolosijeka. Sile koje djeluju na gornji ustroj uglavnom potječu od opterećenja vozila. Vozila se na kolosijeku mogu nalaziti u mirnom ili u pokretnom stanju. Mirno opterećenje – vozila djeluju na kolosijek samo sa vertikalnim silama. Veličina tih sila ovisi o konstrukciji i težini vozila, poglavito lokomotiva. Horizontalne sile pojavljuju se samo od promjene temperature, koja izaziva naprezanja u tračnici. Pokretno opterećenje – kada se u obzir uzimaju i dinamičke komponente tih sila (sile su prisutne u svim smjerovima). Sile se rastavljaju na dvije horizontalne komponente (paralelno sa osi kolosijeka i okomito na os kolosijeka) i jednu vertikalnu komponentu. Veličina navedenih komponenti sila nije konstantna, već se mijenja ovisno o brzini vožnje, konstrukciji vozila i o stanju gornjeg ustroja. Vertikalne sile (sile koje djeluju okomito na ravninu kolosijeka) a) Sile uslijed savijanja tračnica Pod utjecajem opterećenja, tračnica se utiskuje u pragove, pragovi u zastor, a zastor u donji ustroj. Uslijed opterećenja, tračnica dobiva progib (savija se) i to najviše na mjestu kontakta sa kotačem. Uslijed navedenog opterećenja G G tračnica dobiva oblik valovite elastične linije, koja se neprestano mijenja s gibanjem a kotača, a veličina progiba ovisi od 2 a a opterećenja kotača te od konstrukcije a kolosijeka (razmak pragova, tip tračnice). b) Neuravnotežene mase Na povećanje opterećenja kotača utječe i konstrukcija i rad parnih lokomotiva. Naime, uslijed gibanja vode u kotlu, uslijed naglog kočenja dolazi do povećanja opterećenja pojedinih osovina dok se istovremeno druge osovine rasterećuju. c) Sile vjetra Sila vjetra također može izazvati dodatne, prvenstveno vertikalne sile. Utjecaj vjetra na željeznička vozila ublažuje se izgradnjom dodatnih objekata uz prugu tzv. burobrana, kako ne bi došlo do prevrtanja vagona (praznih vagona). d) diskontinuitet kolosijeka Uslijed puknuća tračnica ili na mjestima sastava tračnica, prilikom prelaska kotača sa jedne tračnice (koja je upala) na drugu, prisutne su i vertikalne sile. Kod ove vrste naleta sudjeluju uglavnom samo osovine, dok je utjecaj sanduka ublažen pomoću opruga na osovinama. e) Plosnata mjesta (flache stelle) Plosnato mjesto na kotaču sa strelicom ’’s’’ prouzrokuje dodatni moment savijanja ’’Ms’’ koji u velikoj mjeri ovisi o oprugama vozila. Ispitivanjima je ustanovljeno da raste proporcionalno sa

s . Može se uočiti

da Ms raste linearno od V=0 do V=30 km/h, gdje faktor ’’n’’ dostiže vrijednost n=1. Daljnjim porastom brzine smanjuje se vrijednost Ms, te kod V=60 km/h poprima vrijednost 0.85 Ms. Povećanjem brzine iznad

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\2_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

21

60 km/h, Ms ponovno raste, te kod brzine V=100 km/h opet dolazi na vrijednost n=1. Množenjem dodatnog momenta Ms dobivenog ovisno od veličine ”s”, sa odgovarajućom veličinom faktora ’’n’’ kojeg dobijemo ovisno od brzine V, traženi dodatni moment ’’Msv’’ za zadanu brzinu iznosi: Ms × n = Msv. n

10

G=5t G = 7.5 t G = 10 t

0.85

0,6

6

s

1,0 0,8

strelica [mm]

8

0,4

4 0,2

2

0,0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Brzina [km/h]

0 0

100

200

300 400 500 Moment savijanja [tcm]

600

700

800

f) Utjecaj centrifugalne sile u krivinama (nadvišenje kolosijeka) Nepravilno nadvišenje kolosijeka u krivini može izazvati povećanje opterećenja jedne tračnice i to: ⇒ vanjske tračnice - ako je nadvišenje računato za manju brzinu nego sa kojom vlak prolazi.

c α

⇒ unutarnje tračnice – kada vlak prolazi sa manjom brzinom od računske. Kod ovoga slučaja neponišteno bočno ubrzanje ima negativan predznak. p S c g h T

- neponišteno bočno ubrzanje (m/s2) - osni razmak tračnica (1500 mm) - centrifugalno ubrzanje (m/s2) - gravitacija (9.81 m/s2) - nadvišenje kolosijeka (mm) - težište vozila

T

r

g

α p α

h

Horizontalne sile (sile u ravnini kolosijeka) a) sinusoidalno gibanje vozila Zbog čunjastog oblika kotača on se giba po valovitoj liniji, a samim time i cijelo vozilo se giba po valovitoj liniji. U trenutku kada kotač jedne osovine nalijeće na tračnicu, drugi kotač je maksimalno odmaknut od svoje tračnice.. Kut pod kojim kotač nalijeće na tračnicu nazivamo ’’kut naleta’’. Veličina kuta naleta utječe i na veličinu bočne horizontalne sile, koja se sastoji od dvije komponente: jedne u smjeru osi kolosijeka i druge okomite na os kolosijeka. Komponenta sile koja djeluje okomito na os kolosijeka izaziva savijanje tračnice te izbacivanje i pomicanje kolosijeka u stranu. Veći kut naleta implicira i veću silu koja djeluje okomito na os kolosijeka, dok kod malog kuta naleta dolazi do povećanja sile u smjeru kolosijeka. Veličina kuta naleta, a samim time i veličina sila u smjeru osi kolosijeka i okomito na smjer kolosijeka, ovisi o veličini razmaka između vijenca kotača i tračnica. Taj se razmak povećava trošenjem vijenca kotača i trošenjem glave tračnice 6-58 mm (do dopuštenih granica). Ako se promatra kretanje težišta vozila, ono ima oblik sinusoidalnog gibanja vozila. Kod vijugavog kretanja vozila možemo promatrati dva slučaja, stabilno i nestabilno vijuganje. Stabilno vijuganje ostvaruje se onda kada se kotač, prije nego što vijenac kotača udari u tračnicu, počinje kretati na drugu stranu, dok kod nestabilnog vijuganja, kotač ide na drugu stranu tek nakon udara vijenca kotača u tračnicu.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\2_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

22

b) pokretanje, kočenje Kod pokretanja i kočenja vlaka nastaju sile u smjeru osi kolosijeka. Kod pokretanja vlaka sile djeluju suprotno od smjera kretanja vlaka, dok kod kočenja, sile imaju smjer smjera vožnje vlaka. c) sastavi tračnica Prilikom prelaska kotača sa jedne tračnice (koja je upala) na drugu, koja je viša, nastaje osim vertikalne sile i horizontalna sila u smjeru vožnje. d) Sile od djelovanja vjetra e) savijanje tračnica pod opterećenjem U horizontalnom smjeru djeluje i sila koja nastaje uslijed savijanja tračnice pod opterećenjem, i to na onom dijelu tračnice koji se uspinje, jer se kotači ne kotrljaju po najvišoj točci savijanja, nego idu pred njom. Sve sile koje djeluju u smjeru osi kolosijeka, mogu izazvati putovanje tračnica ili putovanje cijelog kolosijeka u smjeru njegove osi. Navedenom putovanju odupire se trenje između tračnice i podloge te trenje između pragova i zastora. Putovanje tračnica može biti dvojako: - obadvije tračnice putuju u istome smjeru i istom brzinom. - obadvije tračnice putuju u istom smjeru, ali različitim brzinama ili da jedna tračnica putuje u jednom, a druga u drugom smjeru. f) promjena temperature Promjene temperature uzrokuju znatne horizontalne sile. Kod povećanja temperature tračnice se rastežu, dok se kod smanjenja temperature tračnice stežu. Istezanje i stezanje tračnica proporcionalno je dužini tračnice i promjeni temperature, pa uz pretpostavku slobodnog istezanja, vrijedi izraz: ΔA t

= α ⋅ A ⋅ Δt

ΔA - promjena dužine tračnice (skraćenje ili produženje)

A

- promjena temperature u °C - dužina tračnice [m]

α

- koeficijent toplinskog istezanja tračničkog čelika za 1 °C

Δt

Istezanje štapa uslijed djelovanja sila u smjeru njegove uzdužne osi prema Hookovom zakonu glasi: 2 σ - naprezanje štapa izloženog naprezanju [N/cm ] A⋅σ ΔA σ = E - modul elastičnosti materijala štapa [N/cm2]

E

Ako se djelovanje ovih dviju sila izjednači mora vrijediti: ΔA σ

= ΔA t

Iz navedene jednakosti dobijemo izraz, σ = α ⋅ E ⋅ Δt. Ako je E = 2.1 ⋅ 107 [N/cm2] (modul elastičnosti tračničkog čelika) i α = 0.0000115, tada se dobije veličina naprezanja u iznosu od σ = 241.5 ⋅ Δt [N/cm2]. Prema tome kod promjene temperature za 1 °C mijenja se naprezanje za 241.5 N/cm2 presjeka tračnice. Drugim riječima, za svaki stupanj temperature za koji se tračnica ne može više istezati, jer su se dilatacije potpuno zatvorile, ili za koji se više na može stezati, jer je dilatacija došla do najveće mjere, dobivamo naprezanje od 241.5 N/cm2. Sila u tračnici (tlačna ili vlačna) ovisi o površini presjeka tračnice koja je ugrađena u kolosijek.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\2_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

23

Proračun gornjeg ustroja po Winkler-u Prvi proračun gornjeg ustroja dao je Winkler 1875. godine. Proračun je temeljio na nekoliko pretpostavki: Tračnicu promatra kao kontinuirani nosač bez težine s čvrstim osloncima (pragovima) raspoređenim na jednakim međusobnim razmacima ’’a’’, a nosač je opterećen prema shemi, gdje je vidljivo da je opterećenje kotača u svakom drugom polju. Ovakvom shemom opterećenja dobiva se najveći moment: M = 0.189 ⋅ G ⋅ a [Ncm]

2a

G

G

G

2a 0.38a

a

a

G

1.88 a

1.88 a

2a

0.38a

0.5a 0.5a

a

a

G

2a

a

a

a

utjecajna linija

M [N/cm2] ≤ 12000 [N/cm2] W

σst =

G – opterećenje po kotaču [N] a – razmak pragova [cm] W – moment otpora tračnice [cm3] Da bi se dobilo dinamičko naprezanje u tračnici uslijed pokretnog opterećenja, Winkler je upotrijebio dinamički koeficijent α.

α=

I I − 0.0000007 ⋅ G ⋅ a ⋅ V 2

;

I – moment tromosti tračnice [cm4];

V – brzina [km/h]

Iz navedenog izraza za koeficijent α, može se vidjeti da je za V=0, α=1.

σdin = α ⋅ σst ≤ 13000 [N/cm2] Proračun dinamičkog koeficijenta primjenjiv je za brzine 30 do 40 km/h, kakve su i prevladavale u vrijeme Winklera. Ako se u proračun uvedu brzine koje prevladavaju na današnjim prugama (V = 200 km/h) vrijednost dinamičkog koeficijenta poprima vrijednost α = ∞, što je besmisleno, jer pri takovim brzinama ipak nije došlo do razaranja kolosijeka. V.M.E. (Udruženje srednjoeuropskih željeznica) odredilo je empirijskim postupkom dinamički koeficijent α:

α = 1+

V2 . Navedeni izraz za brzine do 120 km/h daje vrlo dobre rezultate. 30000

Njemačke željeznice (DB) koriste izraz Schramma za proračun koeficijenta α: α = 1+

4.5 ⋅ V 10

5

2

−

1.5 ⋅ V 10

7

3

( za V ≤ 300 km/h)

Dinamički koeficijent α

1,6 V.M.E. Schramm

1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0

25

50

75

100 125 150 175 200

Brzina [km/h]

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\2_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

24

Prigovori Winklerovom proračunu: a) Ležajevi nisu čvrsti i nepomični već popuštaju pod opterećenjem. b) Razmak osovina nije konstantan, niti je raspoređen prema shemi opterećenja koju je da Winkler. c) Veličina opterećenja kotača nije konstantna, već se opterećenja mogu međusobno znatno razlikovati i time utjecati na veličinu momenta savijanja. Proračun gornjeg ustroja po Zimmermann-u Karakteristike proračuna: ‰ uzima u obzir elastičnost podloge ‰ tračnicu promatra kao uzdužni nosač bez težine (vodi računa o istrošenosti tračnice) 2 ‰ tračnica je opterećena ravnomjerno podijeljenim opterećenjem ’’p’’ [N/mm ]. ‰ tlak koji nastaje u zastoru proporcionalan je upadanju praga 3 ‰ uvodi pojam ’’KOEFICIJENT PODLOGE - c’’ [N/cm ] ‰ uvodi u proračun kvalitetu pragova (trulost pragova) ‰ Dopuštena naprezanja dana su u ovisnosti od brzine vožnje. Proračun gornjeg ustroja po Jaehn-u Karakteristike proračuna: ‰ uzima u obzir koeficijent podloge ‰ razmatra se opterećenje prema shemi za konkretno vozilo ‰ definira se opterećenje svake osovine te razmaci osovina ‰ uzima u obzir razmak pragova Koeficijent podloge Označava silu koja je potrebna da se površina od 1 cm2 utisne za 1 cm dubine u podlogu. Vrijednost koeficijenta podloge iznosi od 50 do 300 N/cm3. Male vrijednosti koeficijenta podloge označavaju slabiju kvalitetu zastornog materijala.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\2_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

25

TRAČNICE Tračnica je element gornjeg ustroja pruge koji nosi i vodi kotače željezničkih vozila te prenosi njihovo opterećenje na pragove ili neku drugu podlogu. Danas se sve tračnice izrađuju iz valjanog čelika. Proizvode se u željezarama uz upotrebu visokih peći. Prema UIC propisima za izradu tračnica koriste se čelici dobiveni slijedećim postupcima: POSTUPAK PROIZVODNJE ČELIKA

SIMBOL ZA POSTUPAK PROIZVODNJE T

TOMASOV postupak SIEMENS-MARTINOV postupak ELEKTRO postupak Postupak PROPUHIVANJA KISIKOM

Željezna ruda iz rudnika transportira se do željezare i njenih visokih peći, gdje se zagrijava do tekućeg stanja uz dodatak staroga željeza koji oplemenjuje proizvedeni čelik. Kod samoga taljenja u visokim pećima, dolazi do oslobađanja štetnih primjesa (fosfor, sumpor) i vrši se dodavanje silicija, mangana i sl. za oplemenjivanje čelične mase. ⇒ ’’ŠARŽA’’ - zagrijana čelična masa dobivena jednim od gore navedenih postupaka ⇒ ’’KOKILE’’ - posebni konični kalupi u koje se izlijeva zagrijana čelična masa ⇒ ’’INGOT’’ - djelomično ohlađena masa koja se vadi iz kalupa (3 do 3.5 t) ⇒ ’’BLOOM’’ – dobiva se postupkom kontinuiranog lijevanja Veličina kokile određuje se prema budućoj namjeni ingota odnosno bloom-a, tj. ovisi o tome koji će se tip tračnice valjati. Npr. kokila za ingote iz kojih će se izvaljati tračnica S 49 ima dimenzije 65×65 cm u tlocrtu, visine 220 cm i gornjeg presjeka oko 60×60 cm. Čelik se lijeva u kokile uglavnom na dva načina, lijevanjem odozgo i lijevanjem odozdo. Kod prvog načina lijevanja prisutne su nečistoće po čitavom presjeku i koristi se kad se ide odmah na valjanje. Kod drugog načina lijevanja, nečistoća se zadrži samo na gornjem dijelu ingota. ’’Ingoti’’ odnosno ’’bloomovi’’ vade se iz kalupa i otpremaju u posebne peći gdje se izjednačava

a

b

c a

c

b

b

b

stol za podizanje i spuštanje

temperatura cijeloga bloka na optimalnu temperaturu valjanja (≈1150 do 1250°C) nakon čega slijedi postupak valjanja. Višekratnim prolazom užarenog čelika između dva ili tri valjka, dobiva se konačni oblik tračnice. Uređaji za valjanje: ’’DUO UREĐAJ’’ ’’TRIO UREĐAJ’’

Nakon prolaska kroz glatke, blok prolazi kroz posebno profilirane valjke pomoću kojih se dobiva konačan oblik tračnice. Kod posljednjeg prolaza kroz valjke, tračnice na vratu dobivaju oznaku, koja je ispupčena i koja sadržava:

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

A) B) C) D) E) F)

26

oznaku tvornice koja je izradila tračnicu mjesec i godinu valjanja tračnice tip tračnice postupak dobivanja čelika kvalitetu materijala smjer valjanja

⇒ Nakon valjanja na vratu tračnice se utisne broj šarže iz koje potječe čelik tračnice ⇒ Broj prolaza čeličnog bloka kroz valjke ovisi o profilu tračnice koju je potrebno izvaljati ⇒ 2/3 od ukupnog broja prolaza, blok prolazi kroz glatke valjke (oko 3 min) ⇒ 1/3 od ukupnog broja prolaza, blok kroz profilirane valjke (oko 5 min) ⇒ Nakon završenog valjanja temperatura tračnice je pala sa početnih 1150 °C na 900 °C, tračnice se hlade ali pod takovim uvjetima da se zadrži ravnost tračnica. PODJELA TRAČNICA PREMA KVALITETI MATERIJALA Kvaliteta tračnica definira se njihovom zateznom (vlačnom) čvrstoćom [N/mm2]. Zatezna čvrstoća značajna je za kvalitetu tračnice u pogledu njenog istrošenja (visinski i bočno) za vrijeme eksploatacije. Danas se proizvode tračnice slijedeće kvalitete: KVALITETA

MINIMALNA ZATEZNA ČVRSTOĆA

OZNAKA

2

a) Normalna kvaliteta b) Kvaliteta otporna na trošenje c) Specijalna (posebna) kvaliteta

680 [N/mm ] 880 [N/mm2] 1080 - 1400 [N/mm2]

Pod kvalitetom tračnice, kako je naprijed navedeno, podrazumijeva se jedinstvena kvaliteta u cijelom presjeku tračnice. Istraživanja vezana za kvalitetu tračnice, danas se usmjeravaju na poboljšanje samo glave tračnice, gdje je istrošenje i najizraženije. Na ovaj način proizvode se tračnice čija glava ima zateznu čvrstoću i do 1400 N/mm2. PODJELA TRAČNICA PREMA OBLIKU ad1) Kranska tračnica Kranske tračnice kontinuirano leže na podlozi. UIC ne daje propise za kranske tračnice. ad2) Žljebasta tračnica (PHOENIX) Tračnica sa glavom u obliku žlijeba kojim prolazi vijenac kotača vozila. Najčešće se primjenjuje na tramvajskim prugama (na mjestima gdje cestovni i tramvajski promet koriste istu prometnu površinu). Sastoji se od glave, vodilice, vrata i nožice tračnice. ad3) VIGNOLOV-a tračnica Tračnica koja se najviše primjenjuje na željezničkim prugama u svijetu. ad4) Konstruktivni profili tračnica (tračnice za izradu skretnica i križališta) ad1) ad2) 113

ad3) g

h

d

180

80 – 140

35 – 80

70 – 350 mm 180

n

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

27

PODJELA TRAČNICA PREMA TIPU Tip tračnice je propisani (normirani) oblik i veličina poprečnog presjeka. PODJELA VIGNOLOVIH TRAČNICA PREMA TIPU □ Tip tračnice označava linijsku masu tračnice na m’. □ U svijetu se primjenjuje veliki broj različitih tipova tračnica. □ Na prugama HŽ standardni su tipovi tračnica S 49 (49 E1) i UIC 60 (60 E1) □ Izbor tipa tračnice za neku novu prugu vrši se od već standardiziranih tračnica (rijetko se zahtijeva potpuno novi profil tračnice). TIP TRAČNICE 35 S 49 UIC 60

49 E1 60 E1

h [mm]

g [mm]

n [mm]

d [mm]

POVRŠINA PRESJEKA [cm2]

LINIJSKA MASA [kg/m’]

125 149 172

58 67 72

110 125 150

12 14 16.5

45.20 62.97 76.86

35.48 49.43 60.34

ISPITIVANJE TRAČNICA Proizvođač tračnica organizira kontrolu i ispitivanje tračnica za vrijeme proizvodnje i nakon završene proizvodnje. Kontrola i ispitivanje tračnica obavlja se prema ugovoru o nabavci ili prema standardu i to po točno određenim postupcima. a) Ispitivanje kemijskog sastava b) Ispitivanje na udar c) Kontrola minimalne zatezne (vlačne) čvrstoće d) Ispitivanje tvrdoće (po Brinell-u) e) Kontrola makrostrukture f) Kontrola vanjskog izgleda g) Kontrola oblika, mjera i mase. ⇒ Preuzete tračnice u valjaonici se označavaju žigom i otpremaju na odredište. ⇒ Odluka koji tip i koju kvalitetu tračnice upotrijebiti, ovisi o tome koje opterećenje će biti prisutno na kolosijeku te da li tračnicu ugrađujemo u pravcu ili u krivini. ODLUKA O IZBORU TIPA I KVALITETE TRAČNICE: □ ugradnja tračnice u luk (otporne na trošenje) □ ugradnja tračnice u pravcu (jači tip tračnice)

PRAGOVI Preuzimaju opterećenje od tračnica i prenose ga na podlogu □ Osiguravaju stalnu širinu kolosijeka □ Sudjeluju u krutosti te uzdužnom i poprečnom otporu kolosiječne rešetke Ispravnije bi bilo govoriti o ’’podlozi za tračnice’’. □

Mogući načini oslanjanja tračnice na podlogu 1. Pojedinačni oslonci 2. Uzdužni pragovi 3. Specijalne AB ploče 4. Poprečni pragovi

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

28

ad1) POJEDINAČNI OSLONCI ‰ primjenjivani su kod prvih kolosijeka u rudnicima ‰ nije osigurana širina kolosijeka (spojnice)

ad2) UZDUŽNI PRAGOVI □ kod kolosijeka koji iznad podužnih jama □ nije osigurana širina kolosijeka (spojnice) □ otežana odvodnja ad3) SPECIJALNE AB PLOČE □ konstrukcija gornjeg ustroja bez zastora □ □ □ □

vrlo mala opterećenja na planum (≈ 4 N/cm2) Elastičnost kolosijeka postiže se ugrađivanjem elastičnih podloški između tračnice i podložne ploče Česta primjena na onim mjestima gdje imamo nemogućnost osiguravanja gabarita vozila sa klasičnom kolosiječnom konstrukcijom Postoje dvije vrste: a) specijalne ploče koje se polažu na pripremljenu podlogu; b) na betonsku ploču polažu se specijalni pragovi koji se kasnije zabetoniraju

Zahtjevi koji se postavljaju na ovakve konstrukcije, prema UIC su: □ dovoljna trajnost kolosijeka □ □ □ □ □

mogućnost osiguranja širine kolosijeka u granicama ± 1 mm mali troškovi održavanja da konstrukcija posjeduje dovoljan otpor na uzdužno pomicanje tračnica osiguravanje elastičnosti kolosijeka u okomitom smjeru na ravninu kolosijeka mogućnost reguliranja tračnica u vertikalnom i horizontalnom smjeru.

ad4) POPREČNI PRAGOVI Danas su na željezničkim prugama u primjeni uglavnom poprečni pragovi (90 %). Prednosti poprečnog praga pred ostalima su: 1. Ekonomičan je (jeftiniji u odnosu na ostala rješenja) 2. Laka izvedba 3. Tehnički dobar 4. Jednostavno reguliranje širine kolosijeka i nagiba tračnice 5. Jednostavno održavanje kolosijeka (izmjena praga bez zastoja prometa) 6. Bolje osiguravanje visinskog odnosa tračnica u krivini i u pravcu 7. Zajedno sa tračnicama tvori krutu rešetku 8. Izmjena dotrajalih pragova je laka, jeftina, jednostavna i brza 9. Osigurava direktnu odvodnju 10. Pojačanje kolosijeka je vrlo (pogušćenje pragova)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

29

Podjela pragova prema materijalu izrade 1. Drveni pragovi 2. Čelični pragovi 3. Armirano betonski pragovi 4. Kombinirani (kombinacija gore navedenih) ad1) DRVENI PRAGOVI Prednosti drvenog praga u odnosu na ostale: □ jednostavna i laka obrada □ pričvršćenje tračnice na prag se lako ostvaruje □ elastično prenošenje opterećenja na podlogu te prigušuje vibracije □ lako se vrši podbijanje □ slab je vodič elektriciteta (pogodan za pruge opremljene sa SS uređajima) Nedostaci drvenog praga: □ nedostatna količina kvalitetnog drveta za izradu pragova □ mogućnost truljenja (skraćuje se vijek trajanja) □ kod kolosijeka sa malim polumjerima slabi veza tračnica-prag Zahtjevi koji se postavljaju na drvo koje se koristi za izradu pragova: □ otporan na gnječenje □ otporan na mehanička razaranja □ otporan na cijepanje i pucanje □ otporan na truljenje

Drvo koje se upotrebljava za izradu pragova: 1. hrast (lužnjak, kitnjak) 2. bukva 3. bor (bijeli i crni) 4. cer

Nazivi pragova ovisno o mjestima ugradnje: □ pragovi □ skretnička građa (presjeka kao i normalni pragovi, dužina 260 do 440 cm) □ mosna građa (dimenzija 24/30, 22/28, dužine 1.7 do 3.6 m), Poprečni presjeci drvenih pragova oštrobridni pragovi □ tupobridni pragovi □

Prag samac 26×16×260 cm

Prag dvojac

prag četverac

Elementi koji utječu na trajnost drvenih pragova Vrsta drveta iz kojeg je prag izrađen □ Postupak kod sječe (od kraja 11 mjeseca do početka 4 mjeseca) □ Način obrade )tesanjem ili piljenjem) □ Postupak impregnacije □ Sredstvo impregnacije □ Način pričvršćenja tračnica za prag □ Kolosiječni zastor □ Vrsta vuče (parna, električna) EKSPLOATACIJSKI UVJETI □ Opterećenje □ Mjesto ugradnje (pravac, krivina) □

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

PRAGOVI HRASTOVI BUKOVI BOROVI

30

TRAJNOST PRAGOVA (prosjek trajanja [god]) NEIMPREGNIRANI IMPREGNIRANI 11 2.5 5

18 20 16

IMPREGNACIJA je postupak kojim se produljuje vijek trajanja drvenih pragova. Obavlja se utiskivanjem antiseptičkih sredstava pod tlakom. Ta sredstva sprečavaju razvoj gljivica i truleži u unutrašnjosti drveta. Uspjeh impregnacije ovisi o slijedećim elementima: 1. Kvaliteta drveta (sječa drveta u zimskom periodu, zdrava stabla) 2. Prosušenost drveta (prije impregnacije vitlanje, max. 22 % vlage) 3. metoda impregnacije 4. sredstvo impregnacije SREDSTVA IMPREGNACIJE (ANTISEPTICI): □ sredstva topiva u vodi (cinkklorid, Volmanove soli) □ sredstva netopiva u vodi (kreozot – produkt destilacije nafte) METODE IMPREGNACIJE 1. IMPREGNACIJA U OPERACIONOM CILINDRU 1.1. Metoda pune impregnacije 1.2. Metoda štedljivosti 1.3. Dvostruka metoda štedljivosti 1.4. Kombinirana metoda Postupak impregnacije: □ otpremanje prosušenih pragova u operacioni cilindar (komore) □ hermetičko zatvaranje cilindra □ vaganje pragova prije i poslije postupka impregnacije □ ponovno prosušivanje pragova prije ugradnje u kolosijek. □ tlak 8 do 10 bara (utiskivanje impregnacijskog sredstva) □ stvaranje vakuma i ispuštanje impregnacijskog sredstva iz cilindra □ trajanje 4 do 8 sati (u zavisnosti od metode) 2. □ □

□

IMPREGNACIJA IZVAN OPERACIONOG CILINDRA način produživanja vijeka pragova difuzijom. Kod nekorištenih pragova površina se premaže antiseptičkom pastom koja s vremenom prodire u prag difuzijom. Kod pragova koji su već ugrađeni u kolosijek, u blizini učvršćenja izbuše se rupe φ 13.5 mm u koje se stavljaju patrone sa antiseptičkim sredstvom topivim u vodi. Pod utjecajem vlage antiseptik se rastvara i postepeno prodire u prag

Potrebno je izvršiti i zaštitu pragova od pucanja po dužini. □ Pukotina sa čela se stegne posebnom napravom i nakon toga se ugradi moždanik. □ Obavijanje praga čeličnom trakom (učvršćenje pomoću čavla) □ Specijalna metalna traka sa kopčom □

Čelo praga se stegne vijcima φ 14 mm (primjena većih podložnih pločica

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

31

ad2) ČELIČNI PRAGOVI Početkom ovoga stoljeća u Njemačkoj je bilo ugrađeno više od 80 % čeličnih pragova. Nedostaci čeličnih pragova: □ Otežana električna izolacija kod električne vuče □ Zahtijevaju kvalitetan zastorni materijal □ Vožnja preko kolosijeka sa čeličnim pragovima je bučna □ Dosta su kruti, nemaju elastičnih svojstava kao drveni prag, malog su otpora na sile u ravnini kolosijeka okomite na os kolosijeka □ Održavanje geometrije kolosijeka kod ovih pragova je otežano. Prednosti čeličnih pragova: Lagani su (lakši su i od AB pragova i od drvenih pragova) □ Transport je dosta lagan (pragovi se uklapaju jedan u drugi) □ Regeneracija pragova je jednostavna (oštećeni dijelovi se uklone rezanjem te varenjem se zamijene ispravnim) □

Pričvršćenje tračnice ostvareno je na dva načina: □ Oslanjanje tračnice izravno na prag, te njeno pričvršćenje pomoću pribora koji je ugrađen u otvore na pragu. □ Oslanjanje tračnice na čelične podložne pločice, koje su zavarene na prag, te pričvršćenje tračnice na čelične pločice na adekvatan način. Oblici čeličnih pragova: 1:20

1:20

Dimenzija čeličnih pragova (27×10×250 cm). AD3)

ARMIRANO BETONSKI PRAGOVI Podjela prema obliku: - Jednodijelni poprečni - Dvodijelni poprečni - Uzdužni - Prednapregnute montažne ploče

Prednosti betonskog praga:

1. 2. 3. 4. 5.

Otporan na atmosferilije Velika čvrstoća (kod većine MB 60) Oblikovanje po želji Otpornost na požar Težina (stabilnija kolosiječna rešetka)

Podjela prema načinu armiranja: - Pragovi s klasičnom armaturom - Pragovi s prednapregnutom armaturom a) KLASIČNO PREDNAPINJANJE, prvo se napne armatura i nakon toga se izbetonira prag b) KABLOVSKO PREDNAPINJANJE (kablovi se mogu ponovno prednapinjati) Nedostaci betonskog praga: 1. Osjetljiv je na udarce 2. Osjetljiv je na agresivne vode 3. Zahtijeva strojno polaganje (težina praga) 4. Otežano održavanje 5. Zahtijeva kvalitetan zastorni materijal (od eruptivne stijene)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

32

KOLOSIJEČNI PRIBOR Zadaci kolosiječnog pribora: 1. Pričvršćenje tračnice na podlogu 2. Smanjenje specifičnog opterećenja tračnice na podlogu 3. Povezivanje tračnice sa tračnicom 4. Učvršćenje tračnice na podlogu te kruto ili elastično povezivanje pojedinih dijelova 5. Sprečavanje putovanja tračnica 6. Izoliranje pojedinih dijelova kolosijeka 7. Povećanje stabilnosti kolosijeka (bočne) AD1) PRIČVRŠĆENJE TRAČNICE NA PODLOGU S obzirom na podlogu: □ pričvrsni pribor na drvenoj podlozi, □ na betonskoj podlozi □ na čeličnoj podlozi

S obzirom na način pričvršćenja: □ kruto i elastično pričvršćenje □ direktno i indirektno pričvršćenje.

DIREKTNO KRUTO PRIČVRŠĆENJE

1:20

INDIREKTNO KRUTO PRIČVRŠĆENJE

DIREKTNO ELASTIČNO PRIČVRŠĆENJE

1:20

INDIREKTNO ELASTIČNO PRIČVRŠĆENJE

AD2)

SMANJENJE SPECIFIČNOG OPTEREĆENJA TRAČNICE NA PODLOGU Širina nožice tračnica kreće se do 150 mm, pa je specifično opterećenje tračnice na podlogu veliko zbog relativno uske nožice tračnice. Smanjenje opterećenja ostvaruje se stavljanjem čelične podložne ploče između nožice tračnice i praga. Dimenzija ploča ovisi o tome koji tip tračnice koristimo. Ako imamo velika osovinska opterećenja ili pragove od mekog drveta tada je primjena podložnih ploča neophodna. Podložne ploče ’’RAVNE’’ podložne ploče (ploče bez nagiba) ⇒ drveni pragovi (nagib – zatesavanjem praga) ⇒ betonski pragovi (nagib – oblikovanjem kalupa) ’’KLINASTE’’ podložne ploče Potreban nagib se dobije oblikovanjem ploče. Tračnicama se daje nagib zbog koničnog oblika vijenaca kotača tračničkih vozila (razlog centriranja vozila) pa se na taj način ostvaruje bolji prenos sila sa tračnice na podlogu.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

33

AD3)

POVEZIVANJE TRAČNICE SA TRAČNICOM Mjesta povezivanja tračnice sa tračnicom (tračnički sastavi) spadaju u najslabije točke na kolosijeku. Način sastavljanja - vozni rub i površina kotrljanja prethodne tračnice podudaraju se sa voznim rubom i površinom kotrljanja slijedeće tračnice. NAČIN RJEŠAVANJA SASTAVA TRAČNICA: KOSI SASTAV STEPENASTI SASTAV NORMALNI SASTAV

SASTAVI TRAČNICA U ODNOSU NA OBADVIJE TRAČNICE U KOLOSIJEKU: NASPRAMNI SASTAV Nenaspramni sastav

SASTAVI S OBZIROM NA RAZMJEŠTAJ PRAGOVA: PODUPRTI SASTAV

Viseći sastav

AD4) UČVRŠĆENJE TRAČNICE NA PODLOGU

Za navedene potrebe koriste se: - tračnički čavli (elastični i kruti), tirfoni, vijci - pričvrsne pločice, elastične kopče - podložne ploče, elastični prstenasti podložak (jednostruki, dvostruki i trostruki) - umetci (topolovi, gumeni, plastični) (podtrčnički podlošci)

AD5)

SPREČAVANJE PUTOVANJA TRAČNICA Da bi se spriječilo putovanje tračnica, pored kvalitetno izvedenog pričvršćenja tračnice za prag, primjenjuju se i sprave protiv putovanja tračnica. Zadatak im je da prihvate nožicu tračnice (rijetko drugi dio tračnice) svojim gornjim dijelom, a svojim donjim dijelom se upiru u podložnu ploču ili u prag. Osigurana tračnica može putovati samo onda ako bi ispred sebe gurala i pragove koji se upiru u zastor. Ugrađuju se u hladnom ili u užarenom stanju – ovisno o vrsti sprave.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

34

AD6)

IZOLIRANJE POJEDINIH DIJELOVA KOLOSIJEKA Izolirani sastavi koriste se kod SS (signalno sigurnosnih) postrojenja. Svrha im je da kod pruga sa električnim sigurnosnim uređajima, gdje se jedna tračnica koristi za provođenje struje, izolira određeni pružni odsjek od ostalog dijela. Izolacija se napravi tako da se tek kod prolaza kotača zatvori strujni krug i na taj način se Tračnica aktiviraju određeni uređaji. Vezica Načini izoliranja: Vijak ‰ sastav sa drvenim gredicama ili sa drvenim vezicama ‰ sastav sa izoliranim metalnim vezicama ili sa plastičnim Izolirajući vezicama materijal ‰ LIJEPLJENI IZOLIRANI SASTAV (epoksi smole), dužina 3.0 do 3.6 m, primjena kod DTT. AD7)

POVEĆANJE STABILNOSTI KOLOSIJEKA (BOČNE) Uslijed velikih uzdužnih tlačnih sila u ljetnim periodima, postoje velike opasnosti od bočnog pomicanja (izbacivanja) kolosijeka (kolosijek u krivini, kolosijek ispred tunela, kolosijek koji prolazi usjekom i nasipom). Jedna od mjera osiguranja bočnog pomicanja kolosijeka je ugradnja kapa za povećanja poprečnog otpora kolosijeka.

KOLOSIJEČNI ZASTOR Zadatak kolosiječnog zastora: a) Elastično i ravnomjerno prenošenje opterećenja na planum donjeg ustroja b) Sprečavanje uzdužnog i poprečnog pomicanja kolosijeka c) osiguranje pravilnog položaja kolosijeka po smjeru i visini. d) Omogućavanje brzog i jednostavnog dotjerivanja kolosijeka u pravilan položaj. e) Osiguravanje brzog otjecanja vode iz kolosijeka. Rasprostiranje opterećenja u zastoru prema Bräuning-u 1) Kolosiječni zastor mora imati dovoljne dimenzije (širinu i debljinu) 2) Kolosiječni zastor mora biti izveden iz kvalitetnog materijala 3) Mora ležati na planumu koji ima nagib 3 – 5 %

a

Bräuning (Brojning)

H=

a ⋅ tgβ [cm] 2

Schubert H = a – b + 20 [cm]

b

a b

b

β

β - kut rasprostiranja

H

opterećenja (30 – 80°)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

35

b

b

a

k

a

k

k d

4%

c

k d

4%

4%

c/2

c

c/2 b/2 a

k

b/2

l1 –kod dvokolosiječnih pruga l2 –kod paralelenih pruga

a

k

d 4%

4%

a

→ 2.30 – 2.60 m

l1 → 3.80 m, kod novogradnje i rekonstrukcije 4.0 m

b

→ 2.70 – 3.30 m

l2 → 4.0 m, kod novogradnje i rekonstrukcije 4.75 m

c

→ 4.5 – 5.7 m

d

→ 0.30 – 0.45 m (mjereno od gornje površine praga)

k

→ 0.20 – 0.40 m

d ≤ 80 cm (HŽ) d ≤ 60 cm (pojedine željezničke uprave)

Zahtjevi koje stijena od koje se dobiva zastorni materijal mora zadovoljiti: □ □ □ □

tvrdoća i žilavost ne smije upijati vodu otpornost na smrzavanje otpornost na udarce

TUCANIK ILI TUČENAC

□

najbolji zastorni materijal dobiva se drobljenjem eruptivne stijene najpogodnije stijene (bazalt, gabro, granit, diabaz itd.) sedimentne stijene, vapnenci (u nedostatku eruptivnih) tucanik mora biti oštrobridan, veličine zrna 3 – 6 cm,

□

kut rasprostiranja opterećenja β ≈ 30°.

□ □ □ □

DROBLJENAC,

ŠLJUNAK, dobiva se vađenjem iz riječnih korita ili

ekonomskih razloga. Kut rasprostiranja opterećenja β≈45°.

kopanjem. Šljunak dobiven kopanjem ima bolje karakteristike od onoga dobivenog vađenjem. Pijesak čije su veličine zrna ispod 1 mm nije poželjan u šljunku. Kut

dobiva se drobljenjem valutica. Primjenjuje se u onim željezničkim upravama koje ne raspolažu sa tucaničkim materijalom ili se primjenjuje iz

rasprostiranja opterećenja β ≈ 50°.

PIJESAK □ □

ŠLJAKA

Primjenjivao se u područjima bogatim ovim materijalom (Rusija, Afrika) Nosivost zastora od pijeska: 300 N/cm2 nosivosti (spriječeni bočni pomaci) 10 N/cm2 nosivosti (omogućeno izmicanje pijeska)

□ □ □

dobiva se iz visokih peći koristila se u zemljama s visoko razvijenom teškom industrijom Primjena joj je bila kod sanacije kolosijeka

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

36

UREĐAJI ŽELJEZNIČKOG GORNJEG USTROJA SKRETNICE Skretnice su uređaji željezničkog gornjeg ustroja koji omogućavaju vožnju po kolosijeku te prijelaz željezničkih vozila i cijelih vlakova s jednoga kolosijeka na drugi. Prema osnovnoj namjeni i konstrukciji skretnice se dijele na: 1) Jednostruke 2) Dvostruke 3) Križne

760 mm 1435 mm

4) Kombinirane

KRIŽIŠTA su uređaji gornjeg ustroja koji omogućavaju križanje dvaju kolosijeka, ali ne i prijelaz željezničkih vozila s jednog kolosijeka na drugi. ad1) Jednostruka skretnica Pomoću ovih skretnica se uspostavlja izravna veza između dva kolosijeka. Jednostruke skretnice mogu biti: Proste skretnice □ jednostrane □ dvostrane □ simetrične Proste lučne skretnice □ jednostrane lučne □ dvostrane lučne □ simetrične lučne

ad2) Dvostruka skretnica Pomoću ovih skretnica se uspostavlja izravna veza između tri kolosijeka. Postoji više različitih konstrukcija dvostrukih skretnica ovisno o položaju kolosijeka koje povezuju i raspoloživom prostoru. Mogu biti: □ □ □ □ □ □

jednostrane dvostrane simetrične jednostrane lučne dvostrane lučne simetrične lučne

ad3) Križna skretnica Skretnica koja je nastala iz križišta je križna skretnica, jer je uz križanje dvaju kolosijeka omogućen i prelazak željezničkih vozila i cijelih vlakova s jednog kolosijeka na drugi. Prema konstrukciji križne skretnice dijele se na: proste, dvojne i splet skretnice.

760

1435

600

1435

ad4) Kombinirana skretnica Skretnica koja povezuje kolosijeke različitih širina sa zbijenim ili upletenim kolosijekom, odnosno međusobno povezuje dva zbijena ili upletena kolosijeka. Zbijeni kolosijek (4 tračnice) Upleteni kolosijek (3 tračnice)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

37

Glavne karakteristike skretnice:

I

1

A

III

II

2

S

3

R (lučna) R1 (prosta)

B

KOLOSIJEK ZA VOŽNJU U PRAVAC 5

7 6

R1 I

4

6

α

4

C

→ PREVODNIČKI UREĐAJ

II → MEĐUTRAČNICE (SREDNJI DIO) III → SRCIŠTE

R

Tračnice: 1 → Glavne naliježne tračnice 2 → Prijevodnice 3

→ Međutračnice

4

→ Vozne tračnice srcišta

5

→ Krilne tračnice

6

→ Vodilice

7

→ Šiljak srca

Geometrijske karakteristike skretnice: A → Početak skretnice B,C → Krajevi skretnice S → Matematska točka skretnice

Kada se projektira izvedbeni projekt skretnice, tada ju prikazujemo sa svim detaljima. No, za proračun elemenata skretnice, koristimo tzv. ’’kosturnu sliku’’ skretnice, tj. crtaju se samo vozni rubovi tračnica skretnice. Ako se izvode nacrti kolodvora i planovi iskolčenja tada se skretnice prikazuju samo shemama. Navedene sheme predstavljaju zamišljenu os kolosijeka u pravcu i tangentu na os kolosijeka za vožnju u odvojak. α → KUT ODVAJANJA SKRETNICE Veličina kuta odvajanja se kod nas izražava u stupnjevima ili tangesom kuta (npr. 6°, 7°, 1 : 9, 1 : 12, 1 : 14). Veličina kuta kreće se od 3° (R = 3000 m) do 11° (R = 150 m). R → RADIJUS (POLUMJER) SKRETNICE Radijus skretnice može završavati na kraju skretnice (točka C) ili prije srca skretnice. Ako završava prije srca skretnice onda govorimo o prostoj skretnici, a ako završava na kraju, tada govorimo o prostoj lučnoj skretnici ili prostoj skretnici sa srcem u luku. Veličina radijusa kreće se od 150 m do 3000 m. Standardni radijusi skretnica: 180, 200, 215, 300, 500, 760, 1200, 3000 m. Na HŽ-a radijus se označava u osi kolosijeka. Kod ulaznih i izlaznih skretnica nastoji se barem primijeniti radijus 300 do 500 m. OZNAČAVANJE SKRETNICE VRSTA SKRETNICE

TIP TRAČNICE

RADIJUS

KUT ODVAJANJA

PS 49E1 – 200 - 6° lijeva PL 60E1 – 300 – 1 : 9 desna

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

38

PREVODNIČKI UREĐAJ Prevodnički uređaj sastoji se iz dviju prijevodnica, dviju glavnih naliježnih tračnica, kliznih jastučića, spojnih i poteznih motki te postavnog uređaja. Prebacivanjme tega na postavnom uređaju pomiču se prevodnice i priljubljuju na jednu ili na drugu glavnu naliježnu tračnicu te na taj način omogućuju vožnju u pravac ili u odvojak. Postavljanje skretnice može se izvesti na dva načina: na licu mjesta i daljinsko postavljanje. POSTAVNA SPRAVA je sklop za postavljanje prijevodnica skretnica u položaj za željeni smjer vožnje. Postavna sprava može biti: mehanička, električna i hidraulična. SKRETNIČKI ZATVARAČ je dio prijevodničkog uređaja skretnice koji osigurava položaj prijevodnica prema pripadajućim glavnim naležnim tračnicama (priljubljeni i odljubljeni položaj) te se na taj način osigurava željeni smjer vožnje pri prolasku vlaka. Postoji nekoliko vrsta skretničkih zatvarača: šipni, kukasti i zglobni. Sva tri zatvarača projektirana su tako da osiguravaju priljubljenje prijevodnice uz glavnu tračnicu, a ipak dozvoljavaju tzv. ’’presijecanje skretnica’’ bez razaranja zatvarača, tj. dozvoljavaju vožnju niz prijevodnicu iako nije postavljena za taj smijer vožnje. Prema konstrukciji prijevodnice, razlikujemo: 1) Korijenske prijevodnice

Korijen prijevodnice

2) Elastične prijevodnice teoretska okretna točka SRCE SKRETNCE Na mjestu gdje se sijeku vozni rubovi tračnice za vožnju u pravac i vožnju u skretanje, nastaje prekid tračničkih trakova. Konstrukcija koja nam omogućuje prolaz vozila u obadva smjera nazivamo srcem skretnice. Srce skretnice se sastoji od vrha srca i krilnih tračnica. Prema obliku, konstrukciji i gradivu izrade razlikujemo: a) monoblok srce b) srce izrađeno od tračnica c) srce izrađeno od specijalnog profila tračnica d) srce sa uložnim vrhom e) pomično srce Prema načinu izradbe i povezivanju tračnica razlikuju se ljevana, zavarena i sastavljena srca (s vijčanim spojevima)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

39

OKRETALJKE Okretaljke su uređaji željezničkog gornjeg ustroja koji omogućavaju okretanje željezničkih vozila ili dijelova vozila i prelazak sa jednog kolosijeka na drugi. Navedeni uređaj je kružnog ili segmentnog oblika, sastavljen od čelične mosne konstrukcije na koju je pričvršćen kolosijek. Imao je veliku primjenu kod okretanja ili premještanja parnih lokomotiva. Primjenjuje se u ložionicama i radionicama za popravak željezničkih vozila. KRUŽNA OKRETALJKA

SEGMENTNA OKRETALJKA

Podjela prema broju kolosijeka: a) Okretaljke s jednim kolosijekom (najviše u primjeni) b) Okretaljke s dva kolosijeka (križne) c) Zvjezdaste okretaljke a) b)

Podjela prema načinu izvođenja: a) Okretaljke sa temeljenjem

Podjela prema nosivoj konstrukciji a) Zglobne okretaljke (dvije neovisne konstrukcije) b) Balasne okretaljke (kontinuirani nosač na tri ležaja) a)

c)

b) Okretaljke bez temeljenja

b)

Dužine okretaljke tj. veličina polumjera okretaljke uzima se od 0.7 do 1.0 m veća od najvećeg razmaka krajnjih osovina lokomotiva odnosno vagona. Dužine im se kreću od 18 m (uskotračne pruge) do 23 m. PRENOSNICE Prenosnice su uređaji željezničkog gornjeg ustroja koji omogućavaju translatorno pomicanje željezničkih vozila ili dijelova vozila sa jednog kolosijeka na drugi. Koriste se na onim mjestima gdje je potrebno omogućiti vezu paralelnih kolosijeka. Prenosnice se dijele na površinske i spuštene prenosnice.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

40

Kod površinskih prenosnica svi vozni kolosijeci su neprekinuti, osim onoga na kome je baš prenosnica. Kod ovih prenosnica su tračnice po kojima se kreću kotači prenosnice u istoj visini sa tračnicama voznih kolosijeka. Vozne tračnice na prenosnicama su iznad nivoa priključnih kolosiječnih tračnica, zbog čega se vozilo mora kretati preko pokretne rampe, koja je spojena zglobno sa prenosnicom. Da rampa ne bi bila prestrma, visina prenosnica ne smije biti prevelika. Zbog male konstruktivne visine imaju malu nosivost. PRENOSNICA

Kolosijek prenosnice

Vozni kolosijek

Kod spuštenih prenosnica su svi priključni vozni kolosijeci prekinuti, a prolazan je samo onaj na kojem se nalazi prenosnica. Tračnice po kojima se kreću kotači prenosnice smještene su u zidanu jamu, u koju je smještena i cijela konstrukcija, tako da vozne tračnice prenosnice leže u istom nivou sa voznim tračnicama priključnih kolosijeka.

TRIANGLI Za potrebe okretanja lokomotiva ali i cijelih vlakova koriste se triangli. Za okretanje lokomotiva, na glavnim prugama, radijus mora biti ≥ 180 m. Kao što je vidljivo na slici, dužina im je 2R, a širina mu je jednaka polumjeru. Dužina slijepog kolosijeka ’’d’’ određuje se prema duljini vlaka kojega je potrebno okretati. Upotrebom električnih i diesel lokomotiva, primjena triangla za okretanja lokomotiva je postala nepotrebna budući da i diesel i električne lokomotive imaju komandno mjesto na obadva kraja lokomotive.

d R R

d R R

d

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

41

UREĐENJE KOLOSIJEKA

Uređenje kolosijeka u pravcu U pravcu se obje tračnice nalaze na istoj visini. Iako se tračnice nalaze na istoj visini, donje površine nožica tračnica nagnute su prema osi kolosijeka pod nagibom 1:40. Normalna širina kolosijeka je 1435 mm, a kod velikih brzina (V > 100 km/h), širina kolosijeka iznosi 1432 mm. Kod kolosijeka u pravcu važno je to da širina kolosijeka ima što manja odstupanja. Da bi se to osiguralo primjenjuju se dva uvjeta: a) Promjena širine kolosijeka po m’ u ovisnosti od brzine. Dopušteno odstupanje [mm/m’]

Brzina [km/h]

1.0

V > 100

1.5

80 ≤ V ≤ 100

2.0

50 ≤ V ≤ 80 V < 50

2.5

b) Dozvoljena odstupanja od propisane širine kolosijeka (uporabne tolerancije) Dozvoljena odstupanja [mm] Brzina [km/h] -3.0 do +5.0 V > 100 80 ≤ V ≤ 100

-3.0 do +8.0

60 ≤ V ≤ 80 -5.0 do +15.0 V < 60 Kod novoizvedenog kolosijeka i kod kolosijeka na kojem je izveden remont, odstupanje od propisane širine -4.0 do +10.0

smije iznositi ± 3 mm. Pored propisanih tolerancija za širinu kolosijeka, propisana su i dozvoljena mjestimična odstupanja visinskog položaja tračnica u pravcu. Veličina odstupanja visinskog odnosa tračnica ovisi da li se radi o kolosijeku u eksploataciji ili o novom kolosijeku. Dozvoljena odstupanja visinskog položaja tračnica Kolosijek u eksploataciji

± 3.0 mm; V > 140 km/h ± 5.0 mm; 100 ≤ V ≤ 140 ± 8.0 mm; 80 ≤ V ≤ 100 ± 10.0 mm; V < 80

Novoizvedeni kolosijek

± 2.0 mm; V > 100 km/h ± 4.0 mm; V ≤ 100 km/h

Uređenje kolosijeka u krivini cc

Osnovna značajka kolosijeka u krivini je nadvišenje kolosijeka za veličinu ’’h’’, tj. vanjska se tračnica nalazi iznad unutarnje tračnice za veličinu ’’h’’. Na slici je prikazan presjek kroz kolosijek u luku. Ako se vlak kreće kroz luk ravnomjernom brzinom V [km/h], onda on prijeđe u sekundi v = V/3.6 [m/s].

T T α

Rr

gg

C Na vozilo koje se kreće u luku djeluju slijedeća ubrzanja: 2

a) Vertikalno ubrzanje ≡ gravitacija g = 9.81 [m/s ] b) Horizontalno centrifugalno ubrzanje c = v2/R [m/s2]

A

B

α

p

p

D

α

2

⎛ V ⎞ ⎜ ⎟ v V2 3.6 ⎠ ⎝ = c= = [m/s2]. R R 13 ⋅ R 2

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

hh

ŽELJEZNICE

42

Pod pretpostavkom da ubrzanja djeluju u točci ’’T’’ tj. u težištu željezničkog vozila, tada te dvije komponente daju rezultantu TA . Ako se navedena rezultanta rastavi na komponentu TD koja je okomita na ravninu kolosijeka i komponentu AD = p, koja je paralelna sa ravninom kolosijeka, dobiti ćemo slijedeće:

AD = CA ⋅ cosα ; CA = AB − BC ; BC = g ⋅ tgα ; CA = AB − g ⋅ tgα = c − g ⋅ tgα ;

AD = p = (c − g ⋅ tgα ) ⋅ cosα ⎛ V2 ⎞ p=⎜ − g ⋅ tgα ⎟ ⋅ cosα . Budući da se radi o malom kutu α, vrijedi slijedeće: tgα ≈ sinα ≈ α ; ⎜ 13 ⋅ R ⎟ ⎝ ⎠

cosα ≈ 1 ; sinα = p s c g h T R V

V2 h h . Tada se dobiva: p = − g ⋅ [m/s2] - neponišteno bočno ubrzanje s 13 ⋅ R s

- neponišteno bočno ubrzanje [m/s2] - osni razmak tračnica (1500 mm) - centrifugalno ubrzanje [m/s2] - gravitacija (9.81 m/s2) - nadvišenje kolosijeka [mm] - težište vozila - polumjer [m] - brzina [km/h]

Dopuštena vrijednost za ’’p’’ Hrvatska (HŽ) p = 0.65 m/s2 Japan (JNR) p = 0.50 m/s2 Engleska (BR) p = 0.65 m/s2 Italija (FS) p = 0.85 m/s2 Francuska (SNCF) p = 0.85 – 1.00 m/s2 Njemačka (DB) p = 0.65 – 0.85 m/s2 Rusija (RŽD) p = 0.40 – 0.70 m/s2

Smjer neponištenog bočnog ubrzanja, prema vanjskoj ili prema unutarnjoj strani luka, ovisi o tome da li je veći prvi ili drugi član prethodnog izraza. Najpovoljniji je slučaj kada je p = 0. Za navedeni uvjet, gornji izraz dobiva slijedeći oblik:

p=0 ⇒ h=

V2 h = g⋅ 13 ⋅ R s

V2 ⋅ s V 2 [mm] = 11.8 13 ⋅ g ⋅ R R

→ teoretsko nadvišenje kolosijeka

Navedeno teoretsko nadvišenje kod određene brzine u potpunosti poništava bočnu akceleraciju. Korištenje gore navedenog izraza može se primijeniti za proračun nadvišenja samo u slučaju da se sva vozila kreću jednakom ili barem približno jednakom brzinom kroz krivinu (npr. brze gradske željeznice, metroi itd.). Dobiveno nadvišenje osigurava da rezultanta r padne okomito na ravninu kolosijeka. No, na prugama se kreću vlakovi različitim brzinama, pa se odabire prosječna ili srednja vrijednost brzine, Vs = 0.82 ⋅ Vmax. 2 Vmax [mm] h =8 R

→ normalno nadvišenje kolosijeka

Najmanje dozvoljeno nadvišenje Ako se uzme u proračun maksimalno dopušteno bočno ubrzanje p = 0.65 m/s2, tada se može izračunati najmanje dopušteno nadvišenje.

p=

V2 h − g⋅ ; 13 ⋅ R s

h=

s ⋅ V2 s 1500 ⋅ V 2 1500 − p⋅ = − 0.65 ⋅ 13 ⋅ g ⋅ R g 13 ⋅ 9.81⋅ R 9.81

h min = 11.8

g⋅

h V2 = −p s 13 ⋅ R

V2 − 100 → najmanje nadvišenje kolosijeka R D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

43

Prema tome, može se uočiti da se u pojedinim slučajevima može smanjiti nadvišenje i do 100 mm ispod teoretskog nadvišenja, a da vožnja još uvijek bude donekle udobna.

Najveće dozvoljeno nadvišenje Ako se pretpostavi da vlak stane u krivini sa nadvišenjem ’’h’’, to znači da je u tom slučaju V = 0. Ako navedenu vrijednost brzine uvrstimo u izraz za p, dobije se slijedeće:

V2 h h − g ⋅ = −g ⋅ 13 ⋅ R s s s⋅p 1500 ⋅ 0.65 h=− =− = −100 mm g 9.81

p=

Dobivena je vrijednost –100 mm jer je bočno ubrzanje usmjereno prema centru krivine. Ograničenjem maksimalnog nadvišenja na 100 mm smanjujemo dozvoljene maksimalne brzine. Važno je napomenuti da kod malih brzina, a pogotovo kad vlak stane, nisu prisutni dinamički utjecaji vozila, pa negativno ubrzanje (p) ne djeluje nepovoljno kao kad se radi o velikim brzinama. Zbog navedene činjenice prešlo se je na znatno veća maksimalna nadvišenja. Na prugama HŽ-a, hmax = 150 mm, dok pojedine željezničke uprave imaju i veća maksimalna nadvišenja (Njemačka hmax = 180 mm). Ako se uvrsti vrijednost hmax, dobiva se:

p=

V2 h h⎞ ⎛ − g ⋅ ⇒ V 2 = 13 ⋅ R ⎜ p + g ⋅ ⎟ 13 ⋅ R s s⎠ ⎝

h⎞ 150 ⎞ ⎛ ⎛ V = 13 ⋅ R ⎜ p + g ⋅ ⎟ = 13 ⋅ R ⎜ 0.65 + 9.81 ⋅ ⎟ = 4.6 R [km/h] s⎠ 1500 ⎠ ⎝ ⎝ V = 4.6 R ⇒ maksimalna brzina sa kojom vozilo smije proći kroz krivinu Ako se u proračun uvrsti vrijednost h = 0, znači kod krivina bez nadvišenja (skretnice), dobiva se slijedeće:

V = 2.91 R [km/h] Proširenje kolosijeka Da bi se olakšalo kretanje vozila kroz krivine, kolosijeku u luku dajemo proširenje kolosijeka čime se dobije: □ smanjenje otpora od krivina, □ smanjenje bočnog ojedanja tračnica i vijenca kotača □ smanjenje klizanja kotača (nejednolik put na vanjskom i unutarnjem traku) Proširenje kolosijeka dajemo u ovisnosti od polumjera krivine. Proširenje se daje sa unutrašnje strane krivine, a ostvaruje se odmicanjem unutrašnje tračnice, jer vanjska tračnica mora voditi kotač i kretati se po pravilnoj liniji određene zakrivljenosti. Maksimalna veličina proširenja iznosi 30 mm. Danas se proširenje daje za krivine polumjera manjeg od 300 m. Proširenje se izvodi u prijelaznoj krivini ili ako nemamo prijelaznu krivinu proširenje izvodimo u pravcu tako da bi u kružnom luku imali puno proširenje.

Prijelazna rampa nadvišenja To je dio kolosijeka na kojem se obavlja prijelaz s kolosijeka bez nadvišenja na kolosijek s nadvišenjem. Uobičajeno je da se nadvišenje izvodi podizanjem vanjske tračnice u luku na duljini prijelazne krivine. Navedeno nadvišenje može se izvesti na tri načina: a) Unutarnja tračnica ostaje na nepromijenjenoj visini, dok se vanjska tračnica postepeno podiže do potrebnog nadvišenja ’’h’’.

h prijelazna rampa nadvišenja

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

b)

44

Vanjska tračnica ostaje na nepromijenjenoj visini, a unutarnja se tračnica postepeno spušta do iznosa ’’h’’.

h

vanjska tračnica unutarnja tračnica

prijelazna rampa nadvišenja

c) Vanjska se tračnica izdiže za polovicu vrijednosti nadvišenja dok se unutarnja tračnica spušta za istu tu veličinu.

vanjska tračnica

h/2 h/2

h

unutarnja tračnica

Kako je sa slika vidljivo, dio kolosijeka na kojem se vrši prijelazna rampa nadvišenja izdizanje odnosno spuštanje tračnica naziva se prijelazna rampa nadvišenja. Najviše se primjenjuje slučaj ’’a’’ (izdizanje vanjske tračnice, dok unutarnja ostaje na istoj visini). Slučaj ’’b’’ se gotovo i ne koristi. Slučaj ’’c’’ je teoretski najispravniji, imamo mirniju vožnju. Pojedine željezničke uprave primjenjuju ovakav način ostvarenja nadvišenja (Švicarska, Portugal) dok druge željezničke uprave su ovakav način zadržale samo kod protulukova bez međupravaca. Na prugama za velike brzine isključivo se primjenjuje slučaj ’’c’’. Da bi se ostvarilo nadvišenje u prijelaznoj krivini, kako je već napomenuto, koristimo rampe nadvišenja. Rampe nadvišenja mogu biti: ravne i krivolinijske rampa nadvišenja. A) RAVNA (PRAVOCRTNA) RAMPA NADVIŠENJA NAGIB PRIJELAZNE RAMPE NADVIŠENJA. Pod nagibom rampe podrazumijeva se međusobni nagib jedne tračnice prema drugoj. Vanjska i unutarnja tračnica kod rampe nadvišenja ne leže u istoj ravnini, već čine vitoperu plohu, što ima za posljedicu da bi na takovoj plohi samo tri od četiri kotača vozila ležala na tračnicama, dok bi četvrti kotač bio u zraku. Granični slučaj je kada se ispust vijenca kotača popne na tračnicu.

28

α

a tgα =

t ( visina vijenca kotača ) a (razmak osovina )

=

25 9000

=

1 360

= 1 : 360

maksimalni nagib rampe iz uvjeta iskliznuća

No, iz razloga sigurnosti ne ide se ispod 1 : n = 1 : 400, što znači da je na udaljenosti od 400 m tračnica izdignuta 1 m. Ustanovljeno je da nagib n = 10 ⋅ V daje vrlo ugodnu vožnju pri čemu se za teže uvjete može primijeniti i vrijednost n = 8 ⋅ V. Prema izrazima: Za normalne uvjete: n = 8.4 ⋅ V + 80 (za brzine ≥ 50 km/h) 1 : 500 (za brzine < 50 km/h)

Pravilniku HŽ nagib rampe nadvišenja računa se prema slijedećim Za izvanredne uvjete: n = 7.2 ⋅ V + 40 (za brzine ≥ 50 km/h) 1 : 400 (za brzine < 50 km/h)

1: n =

h 1000 ⋅ L

B) KRIVOLINIJSKA (KRIVOCRTNA) RAMPA NADVIŠENJA Prema Pravilniku HŽ-a predviđene su krivolinijske rampe sa maksimalnim nagibom ns u sredini rampe, ns = 4 ⋅ V i ns = 400. 1 : n s =

Točka infleksije

1: ns S

h

2⋅h 1000 ⋅ L

l/2

l/2 l PR

KR

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

45

PRIJELAZNE KRIVINE Kod neposrednog prijelaza iz pravca u luk dolazi do promjene uvjeta kretanja vozila, što se očituje naletom kotača na vanjsku tračnicu, pri čemu nastaje trzaj kolskog sanduka jer se na prijelazu iz pravca u luk polumjer najednom smanjuje od R1 = ∞ na konačnu vrijednost R2 = R. Kako se postepeno smanjuje polumjer tako dolazi do postepenog povećavanja centrifuglalne sile koja se na izlazu iz luka postepeno smanjuje. Rezultat toga je postepeno povećavanje neponištenog bočnog ubrzanja od p = 0 do njegove vrijednosti p = pR u kružnom luku polumjera R. Nadvišenje kolosijeka se povećava od h = 0 do h = hR, tj. do veličine propisane za luk toga polumjera. Što je brzina veća i što je polumjer manji, potrebno je više ublažiti prijelaz iz pravca u kružni luk kako bi se ublažili trzaji i treperenja vozila. Prijelazna krivina između pravca i kružnog luka mora ispunjavati određene zahtjeve: a) Zakrivljenost mora rasti linearno sa prevaljenim putem b) Nadvišenje svake točke mora odgovarati zakrivljenosti te točke i obrnuto c)

Krivina mora biti neprekinuta od zakrivljenosti

1 1 do zakrivljenosti R1 R2

Navedenim zahtjevima udovoljava nekoliko krivulja. Najbolje odgovara klotoida, no na željeznici se je ustalila primjena kubne parabole, y

=

x3 . Navedeni izraz primjenjuje se do dužine prijelazne krivine 6 ⋅R ⋅L

L = 4 0.64 ⋅ R 3 , jer je na tom području razlika između kubne parabole i klotoide mala. No, kada su veće dužine mora se primijeniti popravljena Höferova kubna parabola prema izrazu: 3

2 ⎡ l ⎞ ⎤ ⎢ 1 + ⎛⎜ ⎟ ⎥ ⎢ ⎝ 2R ⎠ ⎥ ⎦ ⋅ x3 y= ⎣ 6⋅ R ⋅l

l x

A, C – Prijelazna krivina B – Dodirna točka pravca i neodmaknutog kružnog luka L – Duljina prijelaznog luk l – Duljina projekcije prijelaznog luka na tangentu

B

A R1 = ∞

y L

C

R2 = R

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

46

ZAVARIVANJE TRAČNICA Zavarivanje tračnica je postupak spajanja pojedinačnih tračnica ugrađenih u kolosijek ili prije ugradbe u kolosijek, jednim od tehnoloških postupaka za zavarivanje. Tehnološki postupci zavarivanja tračnica su: a) Elektrootporni postupak zavarivanja (varničenje) b) Aluminotermijski postupak zavarivanja (AT) c) Elektrolučni postupak zavarivanja (elektrodama) d) Autogeno zavarivanje e) Plinsko zavarivanje Primjena jednog od gore navedenih postupaka zavarivanja ovisi o tehničkim i tehnološkim mogućnostima pojedine željezničke uprave. ELEKTROOTPORNI POSTUPAK ZAVARIVANJA Elektrootpornim zavarivanjem zavaruju se kako nove tračnice raznih profila i kvalitete materijala tako i tračnice koje su već bile u eksploataciji također raznih profila i kvalitete materijala te razne istrošenosti. Kako bi se proces zavarivanja odvijao bez zastoja, tračnice koje se zavaruju potrebno je razvrstati prema profilu i kvaliteti materijala, a tračnice koje su već bile u eksploataciji i prema istrošenosti. Da se navedene predradnje mogu obaviti, radionice u kojima se obavlja postupak elektrootpornog zavarivanja trebaju raspolagati dovoljnim prostorom za skladištenje i razvrstavanje tračnica. □ □ □ □

Elektrotporno zavarivanje je jedan od najkvalitetnijih postupaka zavarivanja Izvodi se u stabilnim postrojenjima (radionicama), rijetko na terenu Dužine na koje se mogu tračnice zavariti su 120 do 280 m Dužine su ograničene zbog problema sa transportom zavarenih tračnica I, U

Obavlja se na stabilnom postrojenju izmjeničnim stezanjem i otpuštanjem krajeva tračnica kroz koje se propušta električna struja jačine I ≈1000 A i napona U = 6 – 15 V. Nakon završenog postupka zavarivanja vrši se obrada vara (opsijecanje užarenog vara i brušenje hladnog vara) te njegovo ispitivanje.

TRAČNICA

TRAČNICA

ALUMINOTERMIJSKI POSTUPAK ZAVARIVANJA (AT) Postupak zavarivanja tračnica koji se primjenjuje neposredno u kolosijeku (na terenu). Zasniva se na aluminotermijskoj reakciji pri kojoj se razvija vrlo visoka temperatura. Postupak zavarivanja: □ poravnanje krajeva tračnica ZAVARIVAČKI LONAC □ postavljanje radionički izrađenih kalupa za lijevanje □ predgrijavanje krajeva tračnica □ postavljanje zavarivačkog lonca ispunjenog TRAČNICA TRAČNICA termitnom smjesom (željezni oksid i aluminij). □ paljenja smjese u loncu (nastaje kratkotrajna burna KALUP ZA LIJEVANJE kemijska reakcija te se nakon ≈ 10 sekundi kasnije rastaljena smjesa ispušta u kalup za lijevanje) □ otvaranje kalupa te čišćenje vara i njegova obrada

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

47

DUGI TRAK TRAČNICA (DTT) U razvoju željezničkog gornjeg ustroja, kolosijek bez sastava znači kolosijek sa dugim tračničkim trakovima, spada u najvrjednije dostignuće. To je trak sastavljen od pojedinačnih tračnica spojenih zavarivanjem ili lijepljenjem. Prednosti kolosijeka zavarenog u dugi trak: □ povećana udobnost vožnje □ smanjeni troškovi redovnog održavanja gornjeg ustroja □ smanjeni troškovi vuče □ vijek trajanja tračnica je duži (do 15 %), (dinamički utjecaji) □ smanjeni troškovi održavanja željezničkih vozila □ smanjenje buke (zaštita čovjekove okoline) Razvojem željeznice, dolazi do povećanja osovinskih opterećenja na kolosijeku i do povećanja brzine prometovanja vozila. Ova dva uvjeta uvelike su utjecala na razvoj kolosijeka bez sastava. Dužina pomičnog dijela DTT-a ovisi o otporu kolosijeka koji ovisi od sistema pričvršćenja tračnice za pragove, od oblika zastorne prizme, te od broja pragova. Tračnice dužine do 22 m dozvoljavaju promjenu dilatacije od 0 do 20 mm kod promjene temperature. Za klimatske prilike na našem području uzima se da najniža temperatura tračnice može biti –30 °C, a najveća +65 °C; Δt = 95 °C. Δl = α ⋅ Δt ⋅ L Δl – veličina dilatacije α - koeficijent toplinskog istezanja tračničkog čelika, za 1°C α = 0.0000115 L – dužina tračnica

L=

Δl

α ⋅ Δt

=

20 = 18306 mm ≈ 18 m 0.0000115 ⋅ 95

Ako se zavare dvije tračnice, L = 44 m Δl = α ⋅ Δt ⋅ L = 0.0000115 ⋅ 95 ⋅ 44000 = 48 mm Budući da nam je ograničenje 20 mm, preostalih 28 mm odraziti će se kao unutarnje naprezanje u tračnici.

σ=

Δl ⋅ E

L

=

28 ⋅ 2.1 ⋅ 107 = 13364 [N/cm2] 44000

E = 2.1⋅107 [N/cm2] – modul elastičnosti tračničkog čelika Navedeno naprezanje npr. u tračnici S 49 čija je površina poprečnog presjeka A=62.97 cm2 prouzrokuje silu, F = σ ⋅ A = 13364 ⋅ 62.97 ≈ 842 kN = 84.2 t Postepenim povećanjem dužine zavarenih tračnica, francuska željeznička uprava počela je zavarivati tračnice na dužini od 800 m, pri čemu je na krajevima dugog traka ugrađivala dilatacionu spravu koja je omogućavala rad DTT-a za Δt = 70 °C. Proračunom su došli do vrijednosti pomaka dilatacije na kraju DTT-a u iznosu od Δl = α ⋅ Δt ⋅ L = 0.0000115 ⋅ 70 ⋅ 800000 = 644 mm

800 m No, mjerenjem na terenu ustanovljeno je da je pomak na kraju samo 2 do 3 cm, te se je nakon provedenog ispitivanja prešlo na zavarivanje tračnica u duge trakove na međustanične razmake.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

48

KONTROLA KOLOSIJEKA 1. Kontrola geometrije kolosijeka 2. Kontrola stanja kolosijeka i elemenata željezničkog gornjeg ustroja AD1)

KONTROLA GEOMETRIJE KOLOSIJEKA Kod geometrije kolosijeka kontrolira se slijedeće: a) Niveleta kolosijeka b) Smjer kolosijeka c) Visinski odnos tračnica u pravcu d) Nadvišenje kolosijeka u luku e) Širina kolosijeka f) Vitoperenje kolosijeka g) Stabilnost kolosijeka Kontrola geometrije se može obaviti mjernim kolima ili ručno (sa određenim pomagalima) NIVELETA KOLOSIJEKA se kontrolira ručno jer kontrola mjernim kolima ne dolazi u obzir. Odstupanje nivelete ovisi da li je pruga elektrificirana ili nije. Kod elektrificirane pruge položaj nivelete kolosijeka je jako važan jer o njemu ovisi i pritisak pantografa na vodove kontaktne mreže. Točke za kontrolu nalaze se na stupu pored kolosijeka, a kontrola se obavlja uz pomoć letve i instrumenta.

SMJER KOLOSIJEKA se kontrolira ručno i mjernim kolima. Ručna kontrola sastoji se u provjeravanju smjera geodetskim instrumentima ili mjerenjem veličine strelica ’’f’’. U novije vrijeme primjenjuje se kontrola videokamerama i laserskim zrakama. Ispravan kolosijek po smjeru u kružnom luku ima jednake veličine strelica dok su u pravcu strelice jednake nuli. Dužina s tetive ’’s’’ovisi o veličini polumjera krivine. f f POLUMJER KRIVINE DUŽINA TETIVE f s R < 300 m s = 10 m R > 300 m s = 20 m

VISINSKI ODNOS TRAČNICA U PRAVCU Novoizvedeni, rekonstruirani ili popravljeni kolosijek u pravcu mora imati u istom poprečnom presjeku točke GRT-a na istoj visini. Dopuštena odstupanja visinskog odnosa tračnica u pravcu su propisana Pravilnikom HŽ za pruge normalne širine kolosijeka kako za kolosijeke u uporabi tako i za novoizvedene te rekonstruirane kolosijeke. Kontrola visinskog odnosa tračnica u pravcu može se izvršiti ručno i mjernim kolima. DOPUŠTENO ODSTUPANJE PO VISINI BRZINA (NOVI KOLOSIJECI) V > 100 km/h ± 2 mm ± 4 mm

V ≤ 100 km/h

NADVIŠENJE KOLOSIJEKA U LUKU U lukovima, ovisno od veličine polumjera luka i brzinama vlakova vanjski trak tračnice nadvišen je u odnosu na unutarnji trak za veličinu ’’h’’. Kontrola nadvišenja kolosijeka u luku može se izvršiti ručno i mjernim kolima. Povoljnija je kontrola primjenom mjernih kola kada se kolosijek kontrolira u opterećenom stanju.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

49

Kontrola kolosijeka pomoću mjernih kola je kvalitetnija, a podaci dobiveni takovom kontrolom su pouzdaniji. Ručna kontrola izvodi se pomoću libela raznih konstrukcija. ŠIRINA KOLOSIJEKA se registrira kao odstupanje od normalne širine kolosijeka 1435 mm (proširenje ili suženje kolosijeka). Širina kolosijeka se također može kontrolirati ručno i pomoću mjernih kola. Usporedbom podataka dobivenih ručnom kontrolom i dobivenih kontrolom pomoću mjerenih kola, mogu se uočiti velike razlike. Naime, kod ručne kontrole kolosijek se kontrolira u neopterećenom stanju dok se kod kontrole sa mjernim kolima kolosijek kontrolira u opterećenom stanju. VITOPERENJE KOLOSIJEKA Vitopernost kolosijeka je pokazatelj geometrijskog stanja kolosijeka, a samim time i pokazatelj stanja pruge u pogledu udobnosti, a posebno sigurnosti vožnje. Kontrola se može vršiti pomoću mjernih kola i ručno. Vitoperost je definirana promjenom nadvišenja ili ulegnuće po m’ kolosijeka tj. predstavlja razliku u visinama voznih površina tračnica u kolosijeku na duljini mjerenja, drugim riječima predstavlja razliku nagiba voznih površina tračnica. Izražava se veličinom amplitude, a dužina mjerenja ovisi o konstrukciji mjernog vozila. Kod mjernih kola, kontrolira se odstupanje jedne točke od ostale tri točke kroz koje je postavljena referentna ravnina (mjerna ravnina) navedenih mjernih kola. STABILNOST KOLOSIJEKA predstavlja sposobnost konstrukcije kolosiječne rešetke da primi i prenese prometno opterećenje na podlogu uz dopuštenu veličinu progiba tračnica pod kotačima željezničkih vozila. Što je veća dopuštena brzina na pruzi strožiji su i kriteriji vezani za stabilnost kolosijeka. Ručna kontrola se vrši pomoću dansometra. Kontrola pomoću mjernih kola, koja imaju tri osovinska sklopa, zasniva se na mjerenju zazora ispod opterećene osovine mjernih kola.

zazor

KONTROLA STANJA KOLOSIJEKA I ELEMENATA ŽELJEZNIČKOG GORNJEG USTROJA Kolosijek kao cjelina kontrolira se pomoću škarastog vibratora. Tračnice Kod tračnica kontrolira se: □ istrošenost

□

⇒

veličina (dopuštene vrijednosti su propisane propisnikom)

⇒

način (visinsko, bočno, valovito, naborano, ljuskanje)

Kolosječni pribor Kod kolosiječnog pribora kontrolira se: □ oštećenost pribora □ pritegnutost pribora

⇒ mjesto (glava, nožica, vrat) zamor tračnica (broj puknuća po 1 km)

Pragovi □ Kod drvenih pragova kontroliraju se mehanička svojstva, postotak trulosti itd. □ Kod betonskih pragova kontroliraju se oštećenja

Kolosječni zastor kontrolira se zablaćenost zastora □ kontrolira se popunjenost zastorne prizme (oblik i mjere) □

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

50

RADOVI NA KOLOSIJEKU Redoviti radovi 1. Prema načinu izvođenja □ mehanizirani □ ručni

2. □ □ □

Prema vrsti planiranja planirani (predviđeni) neplanirani interventni (udesi)

3. □ □ □

Prema vrsti radova radovi na geometriji kolosijeka radovi na zamjeni materijala radovi na održavanju željezničkog gornjeg ustroja

ad1) Mali dio radova se danas obavlja ručno. No, za neke manje aktivnosti nije ekonomski opravdana primjena mehanizacije jer je tada potrebno izvršiti zatvor prometa, tako da se jedan dio poslova i dalje obavlja ručno (pojedinačna zamjena pragova, pritezanje pojedinačnih vijaka itd.). ad2) Planirani radovi se unaprijed predviđaju i takove aktivnosti potrebno je unijeti u vozni red. Planirani radovi da se uglavnom obavljaju strojem (mehanizirano) i za njihovo izvršenje potrebno je osigurati zatvor pruge. Na kolosijeku su često prisutni i neplanirani radovi te interventni radovi. ad3) RADOVI NA GEOMETRIJI KOLOSIJEKA 1. POSTUPCI ODRŽAVANJA KOLOSIJEKA PO VISINI Podbijanje pragova: Problem praznog prostora ispod praga možemo riješiti ručnim podbijanjem pri čemu moramo ukloniti zastorni materijal između pragova. Ako se podbijanje vrši strojno, tada nije potrebno ukloniti naprijed navedeni zastorni materijal. Postupkom podbijanja unosi se poremećaj u konsolidiranu zastornu prizmu uslijed čega dolazi do slijeganja iste. Podsipavanje ispod pragova: Kada je zastorni materijal stabiliziran, tada se problem visine rješava odizanjem praga i podsipavanjem sa sitnijim tucaničkim materijalom (5 – 15 mm). Sa ovakvim postupkom održavanja kolosijeka po visini ne utječemo na stabilnost zastorne prizme tako da nemamo naknadna slijeganja. Podsipavanjem se smanjuje trenje između praga i zastornog materijala i do 70 %, tako da se ovakav vid održavanja kolosijeka ne smije primijeniti ako imamo kolosijek sa tračnicama zavarenim u dugi trak. Podlaganje tračnica: Podlaganje se primjenjuje kada je veličina zazora ili denivelacija kolosijeka od 5 do 10 mm. Kod održavanja kolosijeka po visini može se razmatrati tzv. održavanje kolosijeka na relativnoj bazi i održavanje kolosijeka na apsolutnoj bazi. Održavanje kolosijeka na relativnoj bazi primjenjuje se na onim prugama gdje nemamo elektrifikaciju i u početnim fazama održavanja kada slijeganja nisu velika. Ako se radi o elektrificiranim kolosijecima i o kolosijecima sa većim slijeganjima po visini (4 do 5 cm), tada pristupamo održavanju kolosijeka na apsolutnoj bazi tj. vrši se izdizanje kolosijeka na propisanu visinu (niveletu).

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

51

2. POSTUPCI ODRŽAVANJA KOLOSIJEKA PO SMJERU (RUKANJE) s

2 1

f

3 f

f

f

4

Δf

s

5

1

2

3

4

5

Kako je već ranije napomenuto, smjer kolosijeka kontrolira se mjerenjem strelica. Veličina najveće razlike između susjednih strelica (Δf) određuje kada se pristupa ispravljanju smjera kolosijeka. Ako za kolosijek u eksploataciji vrijedi slijedeće: a) Δf ≤

2500 (za tetive s = 20 m); V

b) Δf ≤

650 (za tetive s = 10 m) V

tada se ne pristupa ispravljanju smjera. Ispravljanju smjera kolosijeka pristupa se ako gore navedeni uvjeti tzv. Schramove tolerancije, nisu ispunjeni. Propisi HŽ-a propisuju vrijednosti najveće dozvoljene razlike između dviju susjednih strelica za pruge u eksploataciji i za nove pruge (kod preuzimanja radova). Ako je razlika dviju susjednih strelica veća od one predviđene Propisnikom, tada se ide na ispravljanje smjera ili na smanjenje brzine. V > 60 km/h

V ≤ 60 km/h

75 ⋅ s V 30 ⋅ s Δf = V Δf =

U eksploataciji Kod izvođenja radova

Δf = 1.25 ⋅ s Δf = s/2

Postoji nekoliko metoda za ispravljanje smjera kolosijeka: 1. 2. 3. 4. 5.

Metoda triju točaka ili ± metoda Metoda kutnih slika Metoda Jira Metoda pokretne tetive Metoda dviju tetiva (Schubertova metoda) – za strojno uređenje kolosijeka

ad1) METODA TRIJU TOČAKA ILI ± METODA Pomak neke točke luka za iznos ’’+d’’ prouzrokuje u susjednim točkama smanjenje strelice za ’’-d/2’’ uz uvjet da se te dvije susjedne točke nisu pomaknule. Isto tako, smanjenje strelice u nekoj točci luka za iznos ’’-d’’ izaziva povećanje susjednih strelica za ’’+d/2’’, također uz uvjet da se kolosijek nije pomaknuo na tim susjednim točkama. 3’

1

2 f

3 s

+d

f

4

-d/2 -d/2

d

d/2

d/2

5

1

2

3

4

5

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

52

ad5) METODA DVIJU TETIVA (SCHUBERTOVA METODA) Primjenjuje se kada se vrši strojno ispravljanje smjera kolosijeka. Ova metoda također koristi mjerenje strelica na tetivi određene dužine. Da bi se dobila veća točnost potrebna je duža tetiva dok je za lakši rad kod dotjerivanja smjera kolosijeka pogodnija kraća tetiva. Dužina tetiva ograničena je s jedne strane dužinom prijelazne krivine, a s druge strane cijenom stroja za ispravljanje smjera. Zbog navedenih zahtjeva kako za dužim tako i za kraćim tetivama, došlo je do primjene dviju tetiva kod ispravljanja smjera kolosijeka. Kod gore navedene metode, mjerimo strelice na sredini tetive i to na taj način da se mjerne točke na luku

poklapaju. Veličina strelice ’’f’’ na tetivi duljine ’’s’’ i veličina strelice ’’F’’ na tetivi duljine ’’n⋅s’’ u kružnoj krivini polumjera ’’R’’ dobiju se iz izraza:

f=

s2 ; 8⋅ R

F=

(n ⋅ s )2 8⋅ R

=

n 2 ⋅ s2 8⋅ R

⇒

s2 F = =f 8 ⋅ R n2

Kod održavanja kolosijeka po smijeru pomoću Schubertove metode, mjeri se odnos dviju strelica, strelice ’’F’’ i ’’f’’, naime mora vrijediti da je F = n2 ⋅ f, tj. potrebno je odabrati odgovarajući omjer između dužina tetiva ’’n⋅s’’ i ’’s’’. U praksi zadovoljava vrijednost n = 2 do 3.

s A f

B

F

n⋅s

3. DOTJERIVANJE KOLOSIJEKA PO ŠIRINI (PREČAVLJIVANJE) Da bi se dotjerala širina kolosijeka, prvo je potrebno odviti vijke, pomaknuti tračnicu i ponovno pritegnuti tračnicu. Problem promjene širine kolosijeka jače je izražen kod tračnica većeg poprečnog presjeka. Naime, takove tračnice imaju i veća dopuštena bočna istrošenja (20 do 30 mm). Princip rada je takav da se kolosijek dotjera po širini (izvrši se prečavljivanje), a tek nakon toga se kolosijek dotjera po smjeru.

1435

Radovi na zamjeni materijala □ Tračnice (zamjenjuju se oštećene tračnice) □ Kolosječni pribor □ Pragovi □ Kolosječni zastor (vrši se rešetanje ili čak i zamjena zastora zbog usitnjenosti) Radovi na održavanju željezničkog gornjeg ustroja □ Pritezanje pribora □ Podmazivanje tračnica (ručno i automatski) □ Vraćanje tračnica od putovanja □ Uništavanje trave i korova u kolosijeku (zadržava vlagu) □ Održavanje skretnica (nadovarivanje, brušenje, čišćenje). SEZONSKI RADOVI Jesenski radovi □ Revizija vijaka (odvinuti vijke, podmazati te ponovno pritegnuti) □ Priprema skretnica za zimu □ Osiguranje potrebnog profila za ralicu □ Uređenje zastora (da se ne bi u zastoru pojavile nabubrine uslijed smrzavanja)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

53

Proljetni radovi Izvode se prije nastupanja velikih temperatura. □ Pregled stalnih točaka (kontrola putovanja tračnica) □ Nadopuna zastora (da se poboljša stabilnost kolosijeka) POVREMENI RADOVI U povremene radove uglavnom spada zamjena materijala (elemenata gornjeg ustroja) na većem potezu pruge. VELIKI RADOVI – REMONTI KOLOSIJEKA Za izvođenje remonta na kolosijeku potrebno je obustaviti promet. Najpraktičniji slučaj je da svi elementi željezničkog gornjeg ustroja imaju približno jednaki vijek trajanja. Zbog navedene činjenice na kolosijeku se često primjenjuje tzv. ’’ciklička zamjena’’. Veliki radovi se mogu obavljati kao:

a) Neprekinuti zatvor kolosijeka (prekid prometa) Kod neprekinutog zatvora prometa radovi se odvijaju 24 sata na dan (dan i noć). Ovakav postupak se jedino može primijeniti kod dvokolosiječnih pruga.

Kolosijek sa potpuno prekinutim prometom

b) Prekidani zatvor kolosijeka Prekidani zatvor kolosijeka primjenjuje se kada se remonti vrše na jednokolosječnoj pruzi. Radovi se kod prekidanog zatvora obavljaju u vremenskim odsječcima predviđenim voznim redom.

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

54

SPECIJALNE ŽELJEZNICE □ ADHEZIONE ŽELJEZNICE (≈ 98 % željeznica) - prisilno vođenje kotača po metalnom putu □ SPECIJALNE ŽELJEZNICE (imaju dodatne naprave za pogon: zupčanike, užad i sl.) PODJELA SPECIJALNIH ŽELJEZNICA a) Zupčanice b) Jednotračničke željeznice c) Uspinjače d) Spuštalice e) Žičane željeznice (žičare) f) (Metro)

ZUPČANICE (ZUPČASTE ŽELJEZNICE) □ Koriste posebne uređaje za savladavanje uspona > 25 ‰ □ Usponi koji se mogu svladati kreću se od 100 ‰ do 300 ‰ □ ’’Čiste zupčanice’’ - na čitavom potezu pruge imaju ugrađene zupce □ ’’Mješovite zupčanice’’ - na pojedinim dijelovima imaju ugrađene zupce □ Za vuču se koriste posebne lokomotive, koje između kotača imaju još posebne zupčanike koji zahvaćaju zupce motki koje leže između tračnica □ ulazni uređaji ’’abt’’ i ’’riggenbach’’ (da zupci vozila ne bi kruto udarili o zupčane motke)

ABT sistem

RIGGENBACH sistem

JEDNOTRAČNIČKE ŽELJEZNICE a) Sa težištem iznad oslonca □ Navedena željeznica za kolosijek koristi čelične nosače koji leže na stupovima. b) Sa težištem ispod oslonca □ težište vozila je ispod nosive konstrukcije. □ Primjena je najizraženija u tvorničkim pogonima, gdje služe za premještanje tereta unutar tvorničke hale ili iz jedne tvorničke hale u drugu. □ Najpoznatija željeznica ovakve vrste u Europi je Wuppertalska željeznica. a) b)

T

T

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

55

USPINJAČE □ Pogon uspinjača može biti smješten u pogonskom vozilu ili u pogonskim centralama, a prenosi se putem pogonskog užeta. □ U putničkom prometu uglavnom imamo dvije kabine koje se naizmjenično kreću gore i dolje. □ Uspinjače mogu biti izvedene kao dvokolosječne i kao jednokolosječne ali u tom slučaju sa ukrsnicom. SPUŠTALICE Primjena im je uglavnom za transport drveta. ŽIČANE ŽELJEZNICE – ŽIČARE □ Prisilno vođenje vozila obavlja se pomoću užeta, pri čemu postoje žičare sa jednim i sa dva užeta. □ Kod žičara sa jednim užetom, nosivu i pogonsku ulogu obavlja jedno uže (sportske žičare). □ Navedena prijevozna sredstva namijenjena su za jednu ili dvije osobe, lagane su konstrukcije te se brzo montiraju i demontiraju. □ Kod žičara sa dva užeta jedno je nosivo dok je drugo pogonsko uže. □ Kabine za putnike ili spremnice za teret, pričvršćene su kod ’’usmjerenog’’ pogona specijalnim brzo razrješivim spojnicama za pogonsko uže. Kod ’’izmjeničnog’’ pogona imamo samo dvije kabine koje su fiksno vezane za nosivo uže. Prednosti žičara □ Najkraća spojnica između dvije točke □ Trasa je neovisna o terenu (može se izvesti u pravcu) □ Zauzimaju malo zemljišnog prostora (potreba prostor samo za stupove) □ Mogućnost iskorištenja zemljišnog prostora ispod trase □ □

Nagib se kreće do 45° Vođenje trase je na proizvoljnoj visini

Dijelovi žičanih željeznica □ Stanice □ Vozila (kabine, spremnice za teret) □ Pogonski uređaji □ Pruga (stupovi, užad)

a) STANICE Podjela stanica prema položaju: gornje, donje i srednje stanice Gornje i donje stanice □ Kod teretnih žičara gornja stanica je većinom utovarna dok je donja istovarna stanica. □ Kod putničkih žičara uglavnom je obrnut slučaj. Srednje stanice □ Nalaze se na pruzi kada se mijenja smjer trase ili na mjestima gdje se izgrađuju iz konstruktivnih razloga (npr. dijeljenje trase u dva dijela i sl.)

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

56

Podjela stanica prema namjeni (funkciji): Utovarna stanica mora uvijek biti na najnižem mjestu područja sa kojeg se obavlja utovar. Istovarna stanica treba većinom biti visoko iznad područja gdje se vrši istovar materijala. Naponske stanice imaju uređaje za napinjanje nosivih i pogonskih užeta. Pogonske stanice služe za smještaj pogonskih uređaja. Pričvrsne (sidrene) stanice služe za sidrenje nosivih užadi.

b) VOZILA Vozila za prijevoz putnika ili tereta sastoje se od voznog postolja, kvačila za uže, vješalice te kabine za putnike ili spremnice za teret. Kabine za prijevoz putnika i spremnici za teret stalno su pričvršćeni kod izmjeničnog prometa za pogonsko uže, dok kod usmjerenog prometa moraju imati posebna kvačila koja se mogu brzo otkvačiti ili zakvačiti. c) POGONSKI UREĐAJI Parni (u početnoj fazi) □ Električni (danas najviše u primjeni) □

d) PRUGA (TRASA) 1. STUPOVI Na određenim mjestima trase, nosivo uže se podupire stupovima (zbog problema progiba). Stupovi mogu biti: drveni, betonski i čelični. Drveni stupovi Izgrađuju se kod žičara privremenog karaktera. Mogu se izrađivati iz oblog ili piljenog drveta. Ako se radi o stupovima veće visine potrebno je osiguranje protiv prevrtanja). Betonski stupovi Koriste se u nizinskim predjelima gdje je pogodno da se dopreme i ugrade već gotovi (predfabricirani) stupovi ili se izrađuju na licu mjesta (zahtjeva izradu odgovarajuće oplate). Čelični stupovi Ako se planira izgradnja trajne žičare, tada se stupovi većinom izrađuju iz profiliranog čelika. Potrebno je izvršiti antikorozivnu zaštitu (pocinčavanjem konstruktivnih dijelova prije montaže, a nakon montaže vrši se premaz oštećenih dijelova odgovarajućom zaštitom).

Drveni stup

Betonski stup

Čelični stup

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc

ŽELJEZNICE

57

2. UŽAD □ Žičano čelično uže je jedan od najvažnijih elemenata žičare □ Čelično uže dobije se pletenjem žica oko jezgre užeta.

Razlikujemo više vrsta užadi: Spiralno uže Oko jezgre izrađene od ravne čelične žice namota se jedan sloj od šest žica istog promjera (svaki slijedeći sloj ima šest žica više nego prethodni). Vrpčasto uže Osnovni dio vrpčastog užeta je vrpca, koja se dobije spiralnim namatanjem najmanje tri žice oko jezgre vrpce, kao i kod spiralnog užeta. Više tako dobivenih vrpci namataju se oko glavne jezgre i tako dobijemo vrpčasto uže. Usporedba užadi: spiralna užad su kruta dok su vrpčasta užad savitljivija. Prema načinu odvijanja prometa, razlikujemo: A)

□ □ □ □ □ □ B)

□ □ □ □

ŽIČARE NA USMJERENI POGON Stalna vožnja u istom smjeru Kabine se mogu otkvačiti od užeta jer nisu fiksno vezane Kabine za putnike ili spremnice za teret, pričvršćene su specijalnim brzo razrješivim spojnicama Dodavanjem ili oduzimanjem određenog broja kabina prilagođava se gustoći prometa Putnički promet - kabine mogu primiti najviše 6 osoba Teretni promet - transport rudače, jalovine itd. ŽIČARE NA IZMJENIČNI POGON Imamo samo dvije kabine koje pretežno služe putničkom prometu, a rjeđe teretnom prometu Kabine su fiksno vezane za pogonsko uže Dok je jedna kabina na donjoj stanici druga je na gornjoj stanici Putnički promet - kabine su namijenjene za 150 do 160 putnika (i za jednog putnika mora se pokretati kabina)

□ □

Teretni promet - primjenjuje se u kamenolomima za transport velikih granitnih blokova ili kod gradnje velikih objekata na nepristupačnim terenima. Lakša kontrola pričvršćenja (samo dvije kabine)

Pogonsko uže

Nosivo uže

Nosivo uže

Shema žičare na usmjereni pogon

Pogonsko uže

Shema žičare na izmjenični pogon

D:\My Documents\STJEPAN\Nastava\Zeljeznice_2007\Separati\3_Separat_2007.doc