Praca inżynierska. Razem z wnioskami i bibliografią około 75 stron.

Całość pracy – 400 zł. KOD pracy-PR2 Napisz

chomikujpracepisemne@gmail.com

Spis treściWstęp .................................................................................................................................................2

1. Nawierzchnia kolejowa...........................................................................................................3

1.1. Technologie budowy nawierzchni...........................................................................................5

1.2. Nawierzchnia bezpodsypkowa................................................................................................9

1.2.1. Nawierzchnie na mostach.............................................................................................10

1.2.2. Nawierzchnia na przejazdach.......................................................................................13

1.2.3. Nawierzchnia na szkodach górniczych..........................................................................21

1.3. Standardy konstrukcyjne nawierzchni...................................................................................23

1.4. Niezawodność nawierzchni...................................................................................................26

2. Części składowe nawierzchni kolejowej i ich podstawowe zadania......................................27

2.1. Szyny kolejowe......................................................................................................................29

2.2. Złączki szynowe i przytwierdzające.......................................................................................35

2.3. Podkłady i podrozjazdnice.....................................................................................................44

2.4. Podsypka kolejowa................................................................................................................45

2.5. Rozjazdy i skrzyżowania torów..............................................................................................47

2.5.1. Rozjazdy zwyczajne.......................................................................................................48

2.5.2. Rozjazdy łukowe...........................................................................................................50

2.5.3. Rozjazdy krzyżowe........................................................................................................51

1

2.5.4. Krzyżownice z ruchomym dziobem...............................................................................53

2.5.5. Zamknięcia nastawcze i napędy zwrotnicowe..............................................................55

3. Przykłady zastosowania nawierzchni na nowych liniach kolejowych: Wrocław-Poznań oraz Warszawa-Gdynia.................................................................................................................56

3.1. Linia kolejowa na odcinku Wrocław-Poznań.........................................................................56

3.2. Linia kolejowa na odcinku Warszawa-Gdynia.......................................................................59

4. Dobór składników nawierzchni kolejowej ze względu na jej trwałość..................................63

4.1. Składniki nawierzchni stosowane w torach...........................................................................63

4.2. Składniki nawierzchni stosowane w rozjazdach....................................................................67

5. Utrzymanie nawierzchni kolejowej.......................................................................................68

5.1. Diagnostyka nawierzchni kolejowej......................................................................................69

5.2. Podstawowe operacje technologiczne napraw nawierzchni.................................................72

Wnioski ................................................................................................................................................75

Bibliografia......................................................................................................................................... ..77

Wstęp

Człowiek od dawna odczuwał potrzebę posiadania środków, które pomogłyby mu w

przemieszczaniu się z miejsca na miejsce, jak i przenoszeniu informacji oraz ładunków na

odległość. Potrzeby te inspirowały wynalazców do pracy nad środkami komunikacji.

W budownictwie dróg kolejowych już od kilku lat następuje renesans, gdyż na prawie

wszytskich kontynentach są kraje, które budują nowe linie kolejowe przystosowane do

wysokich prędkości operacyjnych (350 km/h i więcej). Podejmowanie szeregu robót

modernizacyjnych obejmujących szlaki kolejowe, układy stacyjne oraz dworce jest wynikiem

podniesienia standardu użytkowania linii kolejowych. Tempo narastania usterek powoduje

stale wzrastające natężenie ruchu pociągów a także zwiększenie ich masy oraz prędkości.

Wymusza to konstruowanie nowych i wydajniejszych maszyn jak i technologii ich pracy na

torach minimalizując tym samym okres zakłóceń w ruchu pociągów.

Tematem niniejszej pracy jest nawierzchnia kolejowa, której poświęciłam przede

wszystkim pierwszy rozdział. W tym rozdziale postanowiłam ogólnie przybliżyć temat samej

nawierzchni, jako punktu wyjścia mojej pracy, opisując przy tym również technologie jej

budowy, a także uwzględniając rodzaje i zastosowanie nawierzchni kolejowych. W rozdziale

2

pierwszym również poruszyłam kwestię niezawodności nawierzchni oraz jej standardów

konstrukcyjnych.

W drugim rozdziale szczegółowo opisuję części składowe nawierzchni kolejowej oraz

wyliczam zadania, które owe części mają spełniać. W tym miejscu, oprócz podstawowych

elementów nawierzchni jak szyny, złączki czy rozjazdy, również wspomniałam o rodzajach

rozjazdów i skrzyżowań torów.

Następny, trzeci rozdział, obejmuje przykłady zastosowania nawierzchni na nowych

liniach kolejowych. Do prędkości 160-200 km/h przystosowywane są obecnie największe

magistrale w naszym kraju. Tutaj za przykłady posłużyły mi aktualnie modernizowane linie

kolejowe na odcinkach: Wrocław-Poznań oraz Warszawa-Gdynia.

Czwarty rozdział opisuje dobór składników nawierzchni kolejowej ze względu na jej

trwałość. Poruszyłam tu kwestie zastosowania składników nawierzchni w torach oraz w

rozjazdach.

Ostatni, piąty rozdział podejmuje zagadnienie utrzymania nawierzchni kolejowej w

sensie ogólnym. W tym rozdziale, starałam się wymienić podstawowe operacje

technologiczne napraw nawierzchni oraz czynności związane z diagnostyką nawierzchni

kolejowej.

1. Nawierzchnia kolejowa

Jednym z podstawowych elementów drogi kolejowej jest nawierzchnia kolejowa,

którą można zdefiniować jako zespół konstrukcyjny, składający się z szyn kolejowych,

podkładów, złączek i podsypki (rys.1) . Do nawierzchni zalicza się również rozjazdy, które

pozwalają na przejazd pojazdów szynowych na tory sąsiednie oraz skrzyżowania torów, które

stanowią jedynie przecięcie dwóch torów bez możliwości przejazdu taboru z jednego toru na

drugi. W skład nawierzchni kolejowej wlicza się także elementy dodatkowe stosowane w

szczególnych przypadkach, jak prowadnice w łukach o małych promieniach, przyrządy

wyrównawcze na mostach, opórki przeciwpełzne itp. Elementy składowe nawierzchni

kolejowej, służą do zbudowania toru szynowego, który stanowią dwa równoległe toki

szynowe, rozmieszczone w ustalonej między nimi odległości. Z kolei toki szynowe stanowią

podstawowy układ nośny nawierzchni, który umożliwia bezpiecznych ruch pojazdów.

3

Rys. 1 Części składowe nawierzchni kolejowejŹródło: K. Towpik, Infrastruktura transportu kolejowego, Warszawa 2004, s. 63.

Nawierzchnia kolejowa jest inżynierską konstrukcją o dużym stopniu złożoności,

zróżnicowania i zmienności [1]. Złożoność odzwierciedla liczba elementów wykonywanych z

materiałów takich jak: stal, kruszywo, polimery, beton czy drewno. Zróżnicowanie wynika z

wniosku, że rozrzut charakterystyk sprężysto-tłumiących nawierzchni jest znaczny, na nawet

pozornie jednakowych odcinkach toru. Oddziaływania pojazdów szynowych na nawierzchnię

kolejową, zwłaszcza wagonów towarowych, powodują zmiany we właściwościach tej

nawierzchni. Dzieje się tak szczególnie przy zwiększeniu prędkości tych pojazdów, gdyż

przeciętnie utrzymany wagon towarowy przy prędkości 70 km/h wywiera większe siły na

nawierzchnię niż nowoczesna lokomotywa o takim samym nacisku osi przy prędkości 160

km/h [2], [3]. Wybór typu nawierzchni kolejowej zależy od prędkości pociągów i od

obciążenia.

4

Rys. 2 Przykład nawierzchni kolejowej, w której skład wchodzą szyny UIC60, podkłady strunobetonowe INBK7, przytwierdzenia szyn do podkładów typu SB, podsypka tłuczniowa. Tor bezstykowy.

Źródło: http://www.drogizelazne.republika.pl/informacje_ogolne.html

Poprzez rozwój konstrukcji nawierzchni kolejowej dąży się do zwiększenia

sztywności szyny, powierzchni oparcia podkładów o podsypkę oraz trwałości materiału

podsypki. Pracując w zakresie elastoplastycznym, klasyczna konstrukcja nawierzchni,

kumuluje trwałe odkształcenia podsypki, co w trakcie eksploatacji prowadzi do

zróżnicowania cech sprężystych i tłumienia na długości toru i w konsekwencji stwarza

konieczność regulacji położenia toru i niezbędnych napraw części składowych nawierzchni.

Jedną z głównych przyczyn poszukiwania nowych rozwiązań konstrukcji pracującej pod

obciążeniem w zakresie odkształceń sprężystych jest potrzeba ograniczenia kosztów

utrzymania. Etapy rozwoju konstrukcji nawierzchni przedstawia rys.3 [5].

Rys.3. Etapy rozwoju nawierzchni kolejowej od klasycznej do niekonwencjonalnej: a) podkłady poprzeczne drewniane, betonowe, stalowe; b) podkłady blokowe podłużne; c) tor „zygzak”; d) płyty betonowe

(wielkowymiarowe, małowymiarowe); e) płyta ciągła betonowa monolityczna [5].

1.1. Technologie budowy nawierzchni

Przystąpienie do następnego etapu budowy, czyli układania nawierzchni jest

umożliwione poprzez wykonanie robót ziemnych, przystosowujących podłoże gruntowe do

przenoszenia obciążeń związanych z ruchem pojazdów kolejowych. Po wykonaniu torowiska

5

można rozpocząć prace związane z budową toru i tutaj wyróżnia się roboty przygotowawcze,

zasadnicze oraz wykończeniowe.

Roboty przygotowawcze skupiają się na wykonaniu baz podsypkowych oraz montażu

nawierzchni, usytuowanych w bezpośrednim sąsiedztwie stacji kolejowej na czynnej linii

dla umożliwienia dowozu pociągami materiałów nawierzchniowych oraz możliwie jak

najlepiej skomunikowane z drogami roboczymi i siecią dróg lokalnych z terenem budowy

nowej drogi kolejowej.

Baza nawierzchniowa ma za zadanie przygotowanie elementów nawierzchni tj. złączek, szyn,

podkładów do montażu toru na miejscu budowy. Układ i wyposażenie bazy nawierzchniowej

zależą od wybranej technologii układki toru [8]. Przy budowie nowego toru zaleca się

stosowanie metody przęsłowej z układami przęseł dźwigami od czoła. Pozostałe technologie

układania toru wymagają istnienia toru roboczego (tzw. bezprzęsłowa, pociągiem

układkowym).

Przy układaniu toru przęsłami na bazie będą montowane przęsła o długości szyn i

odkładane suwnicami na stos, z którego następnie będą ładowane na robocze składy

przeznaczone do wywozu na miejsce budowy.

Przy układaniu toru tzw. metoda bezprzęsłową na bazie będzie stanowisko uzbrajania

podkładów oraz składowisko szyn.

Baza nawierzchni musi posiadać połączenie z liniami czynnymi a także wyjazd na nowo

budowaną linię.

Wymagania odnośnie bazy podsypkowej dotyczą wyboru lokalizacji z uwzględnieniem

dojazdu na wybudowane i utwardzone torowisko. Natomiast wielkość bazy podsypkowej jest

dostosowana do ilości magazynowanego tłucznia zapewniającego rytmiczną i równomierną

pracę przy układaniu nawierzchni.

Roboty zasadnicze, które są prowadzone na szlakach obejmują: przygotowanie torowiska

do układania podsypki poprzez wyrównanie i zagęszczenie jego korony; układanie

podsypki (na rozścieloną włókninę rozsypuje się warstwami tłuczeń, który jest

mechanicznie poprzez walce lub walce wibracyjne zagęszczany i wyrównywany do

odpowiedniej grubości warstwy tj. 30-35 cm).

6

Fazy układania podsypki są następujące:

- mechaniczne wyrównywanie torowiska,

- ręczne wyrównywanie,

- zagęszczanie torowiska,

- rozłożenie włókniny na torowisku,

- zasypanie i zagęszczenie warstwy ochronnej,

- rozłożenie podsypki tłuczniowej,

- rozplantowanie podsypki,

- zagęszczanie warstwowe podsypki.

Tor układa się na przygotowaną pryzmę podsypki na dwa sposoby:

- albo dźwigiem układkowym, który znajduje się na czole pociągu układkowego z przęsłami

torowymi, który jest pchany przez lokomotywę po ułożonym uprzednio torze. W tej metodzie

tor układa się przęsłami o długości 25 m (30 m), co sprawia, ze po zbudowaniu całego

odcinka należy te szyny wymienić na długie szyny i zespawać w bezstykowy tor. Dźwig

układa kolejne przęsło łączone prowizorycznie z ułożonym torem, wjeżdża na nie, układa

następne itd., aż do momentu ułożenia całej partii przęseł. Układkowy pociąg zjeżdża do

bazy, a skład z podsypką do zapełnienia okienek i obsypania czół podkładów wjeżdża na

nowo ułożony tor.

- albo w przypadku stosowania tzw. metody bezprzęsłowej (tor montowany bezpośrednio na

miejscu budowy). Montaż toru odbywa się w dwóch cyklach: pierwszy wykonywany z

wyprzedzeniem obejmuje wywiezienie szyn długich na koniec ułożonego już torui

rozciągnięcie ich ciągnikami po podsypce wzdłuż odcinka budowy. Te połączone

prowizorycznie szyny, będą stanowić tor pod suwnice bramowe, stąd rozstaw tych szyn musi

odpowiadać rozstawowi kół suwnic. W drugim cyklu, po przygotowaniu toru

podsuwnicowego, na odcinek budowy wjeżdża pociąg układkowy z uzbrojonymi podkładami,

które ma na całej długości podwieszony do burt wagonów tor podsuwnicowy. Połączony

zestaw suwnic ma belkę trawersową, do której doczepia się uzbrojone podkłady. Na tor

suwnicowy zjeżdżają suwnice i rozkładają podkłady w ustalonej odległości. Po ułożeniu

podkładów na odpowiedniej długości wobec szyny, następuje przestawienie szyn na

podkłady, wstępne przytwierdzenie i pociąg może wjechać na kolejny odcinek z kolejną

partia podkładów.

7

Roboty wykończeniowe, to ostatnia faza budowy. Roboty te polegają na ostatecznym

wyregulowaniu położenia toru w planie i profilu. W tym celu dokonuje się pomiarów

diagnostycznych toru i na ich podstawie określa się miejsca i zakres niezbędnych prac.

W zakres robót wykończeniowych wchodzą następujące prace związane z:

- łącznością (np. zabudowa kabli światłowodowych),

- zabudową kolejowych przejazdów drogowych płytami oraz wykonaniem na

przejazdach strzeżonych rogatek i strażnic,

- sterowaniem ruchem pociągów (np. budowa odcinków izolowanych, dławików

torowych, sygnalizatory i inne urządzenia przewidziane technicznym wyposażeniem

linii kolejowej),

- urządzeniami trakcyjnymi na liniach zelektryfikowanych, takie jak: wbudowanie

słupów trakcyjnych i ich uzbrojenie.

Wszystkie wymienione prace są wykonywane po zakończeniu układania toru, który

służy, jako tor do przejazdu pociągów roboczych

Z uwagi na działania logistyczne w procesie budowy drogi kolejowej (po stworzeniu

projektu technicznego linii kolejowej) wyróżnić można następujące obszary:

1 – podział linii na odcinki robocze,

2 – zabezpieczenie zaplecza technicznego budowy,

3 – zabezpieczenie w maszyny i środki transportu,

4 – organizacja etapów i faz robót ziemnych,

5 – organizacja etapów i faz robót nawierzchniowych,

6 – organizacja robót wykończeniowych.

Podjęcie wykonywania robót nawierzchniowych jest możliwe po ostatecznym

zakończeniu budowy torowiska, w szczególności jego korony, na której będą wykonywane

czynności układania nawierzchni. Niezależnie od obsługi robót nawierzchniowych na

budowanych szlakach istotnych działań logistycznych wymagają roboty wykonywane na

bazach nawierzchniowych: - podsypkowej, montażowej.

Proces technologiczny budowy drogi kolejowej określa, jaki będzie zakres innych

robót poza budową nawierzchni i jakie prace musza zostać ukończone przed rozpoczęciem

ich realizacji. Jednak zawsze musi być zakończone układanie toru, ponieważ większość

8

wykonywanych prac wymaga dojazdu ludzi i sprzętu na miejsce robót pociągami bądź

drezynami roboczymi.

Główne zadanie logistyczne, to koordynacja pracy grupy roboczej przy układaniu toru

wraz z grupami roboczymi innych wykonawców, przy robotach takich jak:

- roboty trakcyjne, obejmujące wbudowanie słupów trakcyjnych, ich uzbrajanie i

rozwieszanie sieci trakcyjnej,

- montaż urządzeń systemu sterowania obejmujący wbudowanie sygnalizatorów,

odcinków izolowanych, dławików torowych itd.

- budowanie skrzyżowań toru z drogami kołowymi.

1.2. Nawierzchnia bezpodsypkowa

W celu spełnienia warunku pracy w zakresie sprężystym w płaszczyźnie poziomej, ale

również w odniesieniu do płaszczyzny pionowej toru, konieczne jest wyeliminowanie

warstwy podsypki oraz projektowanie podłoża szyny, jako ustroju wielowarstwowego, w

którym wartość modułów odkształcenia poszczególnych warstw zmienia się wraz z

głębokością. Doprowadziło to do zastosowania niekonwencjonalnych nawierzchni

kolejowych, konstrukcji, w których wyeliminowano warstwę podsypki tłuczniowej, jako

element klasycznej nawierzchni najbardziej podatny na odkształcenia. Konstrukcje te można

określić mianem bezpodsypkowych.

9

Rys. 4. Przykład nawierzchni bezpodsypkowej Austria- Melk.Źródło: Prezentacja firmy PORR (Polska) S.A. Dworce i rozwiązania kolejowe w centrum miast na przykładzie

realizowanych projektów - Andrzej Wach

Chcesz uzyskać dostęp do całej pracy?

Napisz podając kod pracy na

chomikujpracepisemne@gmail.com

10