Železničný zvršok, 5. časť – GPK, diel druhý

Pojem „plynulá“ pre potreby tohto článku vyjadruje takú jazdu, ktorá nevykazuje pre cestujúceho nepríjemné sprievodné javy v podobe zvislého a priečneho pohybu. Toto je čisto subjektívna záležitosť a tak v rámci objektivizácie boli zavedené známky kvality, ktoré hodnotia koľaj úsekovo, pričom sú prepočtom jednotlivých sledovaných parametrov. Prekročenie týchto známok kvality neohrozuje bezpečnosť prevádzky, vypovedá však o „kvalite“ koľaje. Ďalším faktorom ovplyvňujúcim plynulosť jazdy je priestorová poloha koľaje.

Z tohto pohľadu výškové vedenie trasy nie je natoľko dôležité, hoci maximálna rýchlosť má vplyv na dĺžku sklonu koľaje a polomer zaoblenia lomu sklonu. Dôležitejším faktorom je smerové vedenie trasy – ak rovnakú trasu budem prechádzať „pomaly“ a „rýchlo“ – vďaka pôsobeniu odstredivej sily budú moje pocity z jazdy rozdielne. A aby i z tohto pohľadu bola jazda plynulá, má trasovanie svoje zákonitosti. Do oblúkov sa vkladajú prechodnice a vzostupnice, ktoré musia mať určitú dĺžku, aby nárast odstredivej sily bol prijateľný a sú stanovené i minimálne dĺžky oblúkov a priamej koľaje medzi oblúkmi. Svoje pravidlá má i umiestňovanie výhybiek.

Grafické znázornenie parametrov GPK a usporiadania koľaje; zdroj: [3]

Častá otázka je, akým polomerom akou rýchlosťou je možné prejsť. So zvyšujúcou sa rýchlosťou sa zväčšuje i odstredivá sila. Na jej elimináciu sa v oblúkoch zriaďuje prevýšenie, ktoré sa projektuje v hodnotách od 20 mm do 150 mm (STN) resp. 160 mm (ČSN). Jeho hodnota má vyhovovať rýchlosti všetkých vlakov, pričom musia byť zohľadnené obmedzenia z nedostatku a prebytku prevýšenia. Najjednoduchší prípad nastáva na tratiach, kde všetky vlaky jazdia rovnakou rýchlosťou, napr. metro, kde sa zriaďuje teoretické prevýšenie. Pri zmiešanej prevádzke, kde vlaky jazdia rozdielnymi rýchlosťami, je nutné hľadať kompromis. Vlaky s vyššou rýchlosťou budú „pociťovať“ nedostatok prevýšenia „I“ a bude dochádzať k zväčšeniu namáhania vonkajšieho koľajnicového pásu.

Naopak vlaky, ktoré budú prechádzať takýto oblúk nižšou rýchlosťou, budú „pociťovať“ prebytok prevýšenia „E“ a bude dochádzať k zväčšeniu namáhania vnútorného koľajnicového pása. S ohľadom na údržbu by namáhanie vonkajšieho a vnútorného koľajnicového pásu malo byť približne rovnaké. Maximálne hodnoty „I“ sú stanovené na 100 príp. 130 mm (STN) resp. 100 príp. 130 (150) mm (ČSN). Rozdielny prístup k maximálnym hodnotám „I“ umožňuje v ČR prechádzať, na to schválenými vozidlami, rovnaké oblúky vyššou rýchlosťou. V prípade vlakov s výkyvnými skriňami pripúšťajú obe normy max. hodnotu „I“ 270 mm. Maximálne hodnoty prebytku prevýšenia sú stanovene na 70 príp. 100 mm (STN) resp. 80 príp. 110 mm (ČSN).

Jeden oblúk – tri rýchlosti na papieri ... ; zdroj: projekt IKP Consulting Engineers

Ako príklad si vezmime oblúk s polomerom 760 m. Pokiaľ by bol bez prevýšenia, tak s využitím max. hodnoty „I“ = 100 mm je ho možné prechádzať rýchlosťou 80 km/h. Z tohto výpočtu je stanovená i max. rýchlosť v odbočnej vetve výhybky 1:14-760. S rastúcim prevýšením sa bude zvyšovať i max. rýchlosť v oblúku. Pri teoretickom prevýšení 150 mm je najvyššia rýchlosť 98 km/h, pri prevýšení 150 mm s využitím „I“ = 100 mm to bude 126 km/h a 134 km/h pri „I“ = 130 mm. Pre jednotky s výkyvnými skriňami vychádza pri „I“ = 270 mm max. rýchlosť 164 km/h.

Z iného uhlu pohľadu, ak by v tomto oblúku mali vlaky prechádzať rýchlosťou 100 km/h, teoretické prevýšenie by bolo 155 mm, pri štandardnej hodnote I = 80 mm bude v oblúku použité prevýšenie 75 mm. Pri použití I = 100 mm, a teda pripustení väčšej odstredivej sily, pri rovnakom prevýšení bude možné oblúk prechádzať (bez posúdenia iných kritérií) rýchlosťou 106 km/h, pri použití I = 130 mm to bude 115 km/h a pre I = 270 mm to je 149 km/h. Na prvý pohľad jednoduché zvýšenie prevýšenia, resp. pripustenia vyššieho „I“, za účelom dosiahnutia vyššej rýchlosti je však nutné brať vo vzťahu k možnosti prechodnice/vzostupnice a k maximálnym hodnotám „E“ pre pomalšie vlaky.

... a v praxi © Peter Bado

Pre bezpečnosť ako takú je rozhodujúce hodnotenie lokálnych chýb v rozchode, prevýšení, zmene rozchodu, zbortení, smere koľaje a pozdĺžnej výške. Prekročenie medzných hodnôt v týchto prípadoch má za následok bezodkladné opatrenia pre zabezpečenie bezpečnej prevádzky (napr. pomalá jazda). Ale i otázka bezpečnosti nie je z pohľadu lokálnych chýb jednoznačná, nakoľko medzné odchýlky v jednotlivých štátoch nie sú jednotné a k tomu sú stanovené s určitou mierou bezpečnosti. Napr. pokiaľ dôjde na Slovensku k vykoľajeniu vlaku a v tomto mieste bude nameraný rozchod – 7 mm, čo síce je za limitnou hranicou – 5 mm, nie je ešte možné tvrdiť, že toto bolo príčinou vykoľajenia, lebo pre rovnaký prípad je napr. v Česku stanovená medzná hodnota – 9 mm a rozchod – 7 mm pre prevádzku vyhovuje. Inými slovami, prekročenie medzných hodnôt ešte neznamená, že nevyhnutne musí dôjsť k nehode.

Úprava GPK strojnou podbíjačkou na takejto trati je prakticky zbytočná... © Peter Bado

Použitá literatúra:

[1] ON 73 6360 Geometrické uspořádání koleje normálního rozchodu na celostátních dráhách a vlečkách, 1987
[2] ČSN 73 6360 Konstrukční a geometrické uspořádání koleje železničních drah a její prostorová poloha, 2008 resp. 2009
[3] STN 73 6360 Geometrická poloha a usporiadanie koľaje železničných dráh normálneho rozchodu, 1999