Železničný zvršok, 1. časť – úvod

Problematika železničného zvršku je značne rozsiahla a jej súhrnné spracovanie by si vyžiadalo publikáciu s rozsahom niekoľko sto strán. Preto na tomto mieste nie je možné (a nasledujúci príspevok si to ani za cieľ nekladie) oboznámiť čitateľa so všetkými podrobnosťami a súvislosťami, ale ponúka základný pohľad na túto časť železnice. Pre zjednodušenie bude pozornosť venovaná len konštrukcii zvršku na normálne rozchodných tratiach v SR a ČR. Konštrukcia zvršku v zahraničí, na električkových tratiach, v metre či inak rozchodných dráhach je síce podobná, v niektorých prípadoch zhodná, no má i svoje špecifiká, ktoré by mohli byť námetom na samostatný príspevok.

Železničný zvršok vytvára jazdnú dráhu, ktorá vedie a nesie koľajové vozidlá. Je tvorený koľajou, výhybkami a koľajovými križovatkami a konštrukciami, ktoré ho dopĺňajú. Základnými časťami sú koľajnice, koľajnicové podpory, drobné koľajivo, upevňovadla a koľajové lôžko. Koľajové lôžko spočíva na konštrukcii železničného spodku, pričom hranicu medzi zvrškom a spodkom tvorí pláň železničného spodku. Jednotlivé časti zvršku sú zväčša označené tvarom, pričom súhrn jednotlivých častí prislúchajúci k určitému tvaru koľajníc sa nazýva sústavou železničného zvršku. Z jednotlivých častí sa zostavujú zostavy železničného zvršku, ktorých je niekoľko desiatok (podľa tvaru koľajnice, spôsobu upevnenia a typu podvalu). V súčasnosti sa používajú sústavy S49, R 65 a UIC 60, zo starších sústav je možné stretnúť sa najmä so sústavami T, A a Xa (čítaj desať a).

koľajnica je prvok, ktorý prichádza bezprostredne do styku s kolesami vozidiel. Podľa tvaru môžu byť koľajnice širokopätné alebo žliabkové, ktoré sa používajú tam, kde je koľaj súčasťou vozovky (haly, spevnené plochy). V minulosti boli používané i iné tvary, napr. dvojhlavové koľajnice, na ČSD označované ako tvar I. Najpoužívanejšie sú širokopätné koľajnice, ktoré sa skladajú z päty, stojiny a hlavy. Na ČSD bolo používaných viac ako 100 tvarov koľajníc. Normálne dĺžky najpoužívanejších sú 20m (R 65), 25m (S 49, R 65, UIC 60), 36m a 75m (S 49, UIC 60), 120m (UIC 60). Pre prechod medzi jednotlivými tvarmi koľajníc sa používajú prechodové koľajnice, prechodové zvary alebo prechodové spojky.

podval je konštrukčný prvok prenášajúci zaťaženie z koľajnice do koľajového lôžka. Najčastejšie sa používajú podvaly priečne, v určitých prípadoch pozdĺžne (čistiace a prehliadkové jamy). Podľa materiálu môžu byť podvaly oceľové, drevené alebo železobetónové. Spodná plocha podvalu sa nazýva ložná, vrchná úložná. Pre výhybky sa vyrábajú podvaly výhybkové. V koľajach SŽDC a ŽSR sa nachádza niekoľko desiatok typov podvalov.

upevnenie koľajníc slúži na upevnenie koľajnice ku podvalu alebo inej konštrukcii. K tomuto účelu bolo vyvinutých množstvo zostáv počnúc koľajnicou uchytenou k drevenému podvalu pomocou klincov a končiac pri rôznych druhoch pružného upevnenia. Upevnenie môže byť priame, kedy je koľajnica prichytená priamo k podvalu (s podkladnicou alebo bez nej) alebo nepriame, kedy je koľajnica prichytená na podkladnicu, pričom tá je k podvalu uchytená osobitne. Ďalej sa upevnenie rozdeľuje na tuhé (napr. pomocou tuhých zvierok) a pružné (s využitím pružných zvierok alebo spôn). Kombináciou jednotlivých upevňovadiel môže vzniknúť upevnenie pružné priame, pružné nepriame, tuhé priame a tuhé nepriame.

koľajový rošt je tvorený koľajnicami pripevnenými upevňovadlami k priečnym podvalom. Koľajový rošt v dĺžke koľajníc sa nazýva koľajové pole.

koľajové lôžko je časť železničného zvršku, ktorá prenáša zaťaženie do konštrukcie železničného spodku, slúži ku spružneniu železničného zvršku, zabezpečuje požadovanú stabilitu koľaje a umožňuje úpravu polohy koľaje. Musí byť priepustné, nenamŕzavé, pružné, stabilné a v úsekoch kde to je potrebné musí zabezpečovať požadovaný elektrický odpor medzi koľajnicovými pásmi. Materiál koľajového lôžka musí spĺňať viaceré požiadavky na jeho kvalitu. Môže sa použiť kamenivo nové prírodne (žula, čadič, andezit,...) alebo recyklované. Nevhodné, avšak v minulosti používané, sú vysokopecná troska, škvára a horniny ako vápenec či dolomit. Najčastejšie sa používa štrk frakcie 32-63mm, v minulosti sa vo výhybkách a pri použití oceľových podvalov používala i frakcia 16-32 mm.

koľajový styk je spojenie dvoch susedných koľajníc tak, že je medzi nimi vytvorená dilatačná špára, ktorá umožňuje teplotnú rozťažnosť koľajníc. Koľajnice sú navzájom spojené spojkami, ktoré sú umiestnené z oboch strán stojiny koľajnice. Spojky sú navzájom spojené spojkovými skrutkami, pričom skrutky prechádzajú otvormi v spojkách a stojine koľajníc. Podľa konštrukcie môže byť styk previslý alebo podporovaný (mostíkový alebo s podkladnicami). Tam, kde je potrebné zabezpečiť vodivé prepojenie koľajníc sa tieto navzájom prepoja vodivou prepojkou. Prechod vozidiel cez dilatačnú medzeru spôsobuje značné dynamické namáhanie železničného zvršku a preto je klasický koľajový styk považovaný za najnamáhanejšie a na údržbu najnáročnejšie miesto v klasickej stykovanej koľaji. Z tohoto dôvodu sa tam, kde je to možné, prechádza ku konštrukcii bezstykovej koľaje.

izolovaný styk sa používa tam, kde je potrebné vzájomne odizolovať koľajnice. Najčastejšie používanou konštrukciou je nahradenie kovových spojok plastovými (alkamidovými, klecamidovými), pričom medzi koľajnice sa vkladá plastová vložka s profilom koľajnice. Niekde je možné sa ešte stretnúť s konštrukciou, kde sú spojky vyhotovené z lisovaného lepeného dreva. Pre nevýhody rovnaké ako u klasického styku a vzhľadom na potrebu zriaďovať izolované styky ako súčasť bezstykovej koľaje sa prešlo ku lepeným izolovaným stykom. Tieto môžu byť vyrábané mimo koľaje (továrensky) a sú do koľaje vovarené (LIS), alebo ako ambulantné (A-LIS), ktoré sa zriaďujú priamo v koľaji tak, že sa koľajnica rozreže, do rozrezu sa vloží izolačná vložka s profilom koľajnice a spojky sa ku stojinám prilepia na mieste. Ďalšou, menej využívanou možnosťou je zriadenie montovaného izolovaného styku, kedy je súdržnosť styku zabezpečená pomocou vysokopevnostných skrutiek a presným vytvorením otvorov v koľajnici a spojkách tak, že nedochádza k ich vzájomnému posunutiu.

zvary koľajníc umožňujú odstrániť koľajové styky a zriaďovať bezstykovú koľaj, čo má okrem podstatného zníženia nákladov na údržbu i priaznivý dopad na komfort jazdy. Podľa spôsobu zvárania rozoznávame tri základné spôsoby zriadenia zvarov. Najpoužívanejší je v našich podmienkach aluminotermický zvar, pri ktorom sa využíva chemická reakcia oxidu železa s hliníkom. Pri tejto dochádza ku vzniku železa, ktoré sa odleje do formy obopínajúcej konce koľajníc. Ďalším spôsobom je stykové zváranie odtavením (elektroodporové), pri ktorom sa konce koľajníc rozžhavia pomocou elektrického prúdu a navzájom sa k sebe stlačia. Tento spôsob sa používa v stabilných zvarovacích základniach alebo pomocou zváracích strojov priamo na trati. Tretí, menej používaný spôsob je zváranie elektrickým oblúkom. U ČSD sa so zváraním koľajníc začalo už v roku 1924, avšak kvalita vtedajších zvarov ešte neumožňovala zriaďovanie bezstykovej koľaje.

bezstyková koľaj je koľaj tvorená koľajnicami pozváranými pri dovolenej (upínacej) teplote v dĺžke min. 150m. Súčasťou bezstykovej koľaje môžu byť i výhybky. Napätie vytvárané teplotnou rozťažnosťou koľajníc je eliminované prenosom cez upevňovadlá a podvaly v koľajovom lôžku. BK musí mať dostatočný pozdĺžny a priečny odpor aby nedochádzalo k jej deformáciám. Pre zvýšenie pozdĺžneho odporu sa používajú opierky proti putovaniu koľajníc umiestňované na pätu koľajníc, priečny odpor sa zvyšuje v oblúkoch rozšírením event. i nadvýšením koľajového lôžka a osadením podvalových kotiev.

pevná jazdná dráha je typom železničného zvršku bez koľajového lôžka. Koľajnice sú upevnené na betónovú dosku alebo podval osadený v betónovom lôžku. Náklady na jej zriadenie sú asi o 50% vyššie ako pri klasickej konštrukcii, avšak jej životnosť sa odhaduje na 60 rokov. Uplatňuje sa najmä na vysokorýchlostných tratiach, na mostoch a v tuneloch. Lokálne sa PJD zriaďuje napr. v myčkách, čerpacích staniciach PHM alebo halách.

výhybka je konštrukcia umožňujúca rozvetvenie koľaje do viacerých smerov, pričom jazdná dráha je neprerušená. Križovatková výhybka umožňuje neprerušený prejazd vozidiel medzi dvoma vzájomne sa križujúcimi koľajami. Koľajová križovatka umožňuje vzájomné kríženie dvoch koľají bez možnosti prejazdu z jednej koľaje na druhú.

ostatné konštrukcie dopĺňajú konštrukciu železničného zvršku v konkrétnych špecifických prípadoch. Môžeme sem zaradiť napr. dilatačné zariadenie umožňujúce pozdĺžny posun koľajníc a dilatáciu mostov, prídržné koľajnice, ktoré v oblúkoch o malých polomeroch obmedzujú bočné ojazdenie koľajníc, ozubnica umožňujúca prekonávanie veľkých stúpaní, ohrev (elektrický alebo plynový) a vyfukovače k odstraňovaniu snehu z výhybiek, koľajové brzdy a váhy, indikátory horúcobežnosti a plochých kolies, koľajnicové mazníky, ktoré slúžia k obmedzeniu bočného ojazdenia koľajníc v oblúkoch o malých polomeroch.

Prvá časť seriálu o železničnom zvršku mala prispieť k tomu, aby si čitateľ utvoril rámcovú predstavu o jeho konštrukcii a špecifikách. Podrobnejšie informácie o koľaji budú predmetom druhej časti a časť tretia bude venovaná výhybkám. Posledná časť bude zameraná na traťové stroje používané pri jeho zriaďovaní a údržbe, čím by mala byť dosiahnutá potrebná komplexnosť tejto témy.

Použitá literatúra: