transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Tory i infrastruktura torowa > Ogólne informacje o drogach kolejowych

Droga kolejowa jest częścią sieci kolejowej na obszarze państwa, zaopatrzoną w urządzenia potrzebne do realizacji prawidłowego ruchu pociągów - przewozu pasażerów i ładunków.
Droga kolejowa składa się z toru kolejowego, czyli zespołu dwóch równoległych szyn, ustawionych względem siebie w określonej odległości (szerokość toru), które tworzą drogę dla kół taboru oraz podtorza, czyli ziemnej podstawy toru w postaci nasypów lub wykopów.
Górną powierzchnię podtorza nazywa się torowiskiem.

Podstawową zaletą dróg żelaznych jest znaczne zmniejszenie oporu toczenia się kół w myśl zasady - im twardsze podłoże tym mniejszy opór toczenia. A mniejszy opór toczenia to mniejsza siła i energia potrzebna do wprawienia pojazdu w ruch.

Sieć państwowych dróg kolejowych w Polsce zarządzana jest przez spółkę PKP Polskie Linie Kolejowe SA. Od tej firmy przewoźnicy kolejowi wykupują możliwość przejazdu po torach krajowych. Spółka ta odpowiada również za sterowanie ruchem pociągów wszystkich przewoźników kolejowych, a co się z tym wiąże za ustalanie kolejowego rozkładu jazdy na podstawie którego zawierana jest umowa na przejazd. PKP PLK SA zarządza obecnie ponad 23 tysiącami kilometrów torów kolejowych. Ruch kolejowy prowadzony jest jedynie na 19,1 tysiącach kilometrów szlaków.
Poza PKP PLK SA w Polsce są również inni (lokalni) zarządcy infrastruktury tacy jak np.: PKP Linia Hutnicza Szerokotorowa (opis w dalszej części), PKP Szybka Kolej Miejska w Trójmieście Sp z o.o., Pomorska Kolej Metrolpolitalna SA oraz Warszawska Kolej Dojazdowa Sp. z o.o.
Koleje przemysłowe, działające na obszarze zakładów przemysłowych znajdują się w zarządzie poszczególnych przedsiębiorstw.

Zgodnie z definicją zawartą w ustawie o transporcie kolejowym, zarządca infrastruktury kolejowej to podmiot odpowiedzialny za zarządzanie infrastrukturą kolejową, jej eksploatację, utrzymanie, odnowienie lub udział w rozwoju tej infrastruktury, a w przypadku budowy nowej infrastruktury, podmiot, który przystąpił do jej budowy w charakterze inwestora - więcej informacji - tutaj.


Trochę historii...
W starożytności dla poprawienia warunków przemieszczania ludzi i towarów budowano drogi z nawierzchnią drewnianą lub kamienną. W związku z dużym zużyciem materiału oraz olbrzymią ilością pracy przy budowie takich dróg zaczęto budować drogi z nawierzchnią twardą nie na całej szerokości lecz w postaci dwóch pasów pod koła.
W celu zabezpieczenia kół przed zjechaniem z pasów drogi stosowano po bokach pasów specjalne elementy drewniane (belki lub bale). W celu utrzymania jednakowej szerokości pasów drogi (szyn), belki po których jeździły koła mocowano na belkach poprzecznych.


Nawierzchnia drewniana
1 - drewniane belki jezdne (szyny)
2 - drewniane prowadnice kół
3 - drewniany podkład poprzeczny
4 - zasypka - np. żwir

Pierwszą kolejową drogę żelazną wybudował w 1763 roku wielki rosyjski hydrotechnik Kosma Frołow w górach Ałtajskich. Na trasie pojazdy poruszające się po szynach odlanych z żelaza napędzane były mechanicznie przez liny nawijane na bęben napędzany kołem wodnym.
Syn Frołowa wybudował w latach 1806-1809 drogę kolejową na Ałtaju o trakcji konnej (długość ok. 1,5 km).
W powyższych rozwiązaniach zastosowano szyny żelazne o przekroju kątownika. Jedna półeczka kątownika (pozioma) była powierzchnią toczną dla koła, a druga (pionowa) była opórką utrzymującą pojazd w torze.
W 1767 roku Reynold wykonał szyny jako odlew w kształcie płytkiego korytka (przekrój ceownikowy) o szerokości 11 cm i długości ok. 15 m


Przykłady pierwszych szyn żelaznych
1 - tor z szynami kątownikowymi
2 - tor z szynami korytowymi Reynolda



Szyna według rozwiązania N. Jessopa (podkłady kamienne)

Szyna według pomysłu Jessopa miała główkę o szerokości 44,5 mm, a odstęp miedzy zewnętrznymi krawędziami szyn miał 1524 mm, co po przeliczeniu (1524mm - 44,5 x 2) dało szerokość toru 1435 mm przyjętą później w Europie jako szerokość (prześwit) normalną.
Obecnie stosowane szyny wywodzą się z rozwiązania wprowadzonego przez Jessopa.
W Anglii stosowano szyny typu dwugłowego. Założeniem dla szyn dwugłowych była możliwość ich odwrócenia po zużyciu eksploatowanej powierzchni tocznej. Praktyka wykazała jednak, że to założenie było trefne, gdyż nieużywana powierzchnia toczna z powodu zamocowania do podkładów odkształcała się w miejscach przytwierdzeń i po obróceniu nie nadawała się do jazdy.


Szyna dwugłowa

Powszechnie na świecie od około 1830 roku przyjęły się szyny typu szerokostopowego Vignoles'a o kształcie zbliżonym do obecnego (z główką, szyjką i stopą).
Zastosowanie konstrukcji "główkowej" okazało się bardzo korzystne pod względem wytrzymałości - po szynach takich może być prowadzony ruch pociągów o bardzo dużych masach.


Szyna szerokostopowa Vingloes'a




Szerokości torów
Szerokość toru to wewnętrzna odległość między szynami mierzona 14 mm poniżej górnej powierzchni główki szyny. Do pomiaru szerokości służą specjalne przyrządy miernicze zwane toromierzami. Istnieją również specjalne elektroniczne urządzenia do pomiaru zużycia szyn, płaszczyzny poziomej i pionowej toru, itp. W takie urządzenia wyposażone są pojazdy pomiarowe należące do PKP PLK SA oraz innych przedsiębiorstw odpowiedzialnych za utrzymanie infrastruktury.

 
Sposób pomiaru szerokości toru
a - wymiar szerokości toru (1435 mm)
b - 14 mm

 
Kliknij aby powiększyć   
Toromierz - pomiar szerokości i poziomu toru


 
Drezyna pomiarowa EM 120 02 


Podczas rozwoju sieci kolejowych w Europie i na świecie postało wiele różnych szerokości toru.


a) linie normalnotorowe:
Najpopularniejszą szerokością toru to szerokość wynosząca 1435 mm, czyli 143,5 cm. Wymiar ten jako najbardziej popularny zwany został szerokością normalną toru.
Dopuszczalne odchylenia w torze szerokości normalnej na odcinkach prostych nie mogą przekraczać + 10mm i - 3mm, czyli maksymalnie 1445 mm i minimalnie 1432 mm.

Kliknij aby powiększyć   
Tor szerokości normalnej 1435 mm



Na normalnym wymiarze toru mogą być eksploatowane pociągi towarowe, osobowe i specjalne o dużych masach i dużych prędkościach jazdy.
Rekord prędkości osiągnięty na torze o omawianej szerokości został pobity na trasie Paryż - Strasburg w 2007 roku i wyniósł 574,8 km/h pociągiem serii TGV produkcji ALSTOM Transport. Tym samym pobity został rekord z 19 maja 1991 roku wynoszący 515,3 km/h.


Zobacz film z bicia rekordu prędkości TGV

2 wrześniu 2006 roku jeden egzemplarzy lokomotywy SIEMENS serii 1216 (Eurosprinter) pobił światowy rekord prędkości lokomotyw elektrycznych. Podczas przejazdu na trasie między Norymbergą i Ingolstadtem pojazd osiągnął szybkość 357km/h, pobijając dotychczasowy rekord z 1955 roku, wynoszący 331km/h.

 
Lokomotywa 1216 na targach TRAKO 2007


Pierwszą linią kolejową na ziemiach polskich (wówczas zabór pruski) był odcinek Wrocław–Oława oddany do użytku w 1842.
Natomiast pierwszą linią zaprojektowaną i zbudowaną przez Polaków była Kolej Warszawsko-Wiedeńska.
 

 
Główne korytarze kolejowe w Polsce

 
Główną trasą w Polsce, umożliwiającą osiągnięcie wysokich prędkości jest Centralna Magistrala Kolejowa (CMK), uruchomiona w latach siedemdziesiątych XX wieku i biegnąca z Zawiercia przez Idzikowice do Grodziska Mazowieckiego koło Warszawy. Na początku eksploatacji przeznaczona miała być dla ruchu towarowego (tzw. magistrala węglowa).
Na krótkim odcinku tej trasy podczas testów włoskiego składu Pendolino osiągnięto prędkość do 293 km/h.


Centralna Magistrala Kolejowa

Kliknij aby powiększyć   
Początek CMK w Zawierciu (rok 2008)


Kliknij aby powiększyć   
Centralna Magistrala Kolejowa w Psarach


Kliknij aby powiększyć   
Wiadukt z CMK w miejscowości Myszków

W miejscowości Psary Centralna Magistrala Kolejowa łączy się z linią PL/AD 106 biegnącą z Krakowa przez Kozłów (93 km)

Kliknij aby powiększyć   
Linia 106 w Kozłowie


Kliknij aby powiększyć   
Tunele na linii 106 w miejscowości Tunel


W 2009 roku PKP Polskie Linie Kolejowe SA podpisały kontrakt na wyposażenie CMK w pierwszy poziom systemu ETCS. ETCS - Europejski System Sterowania Pociągiem (European Train Control System) zapewnia realizację sygnalizacji kabinowej i ciągłą kontrolę pracy maszynisty.
Zgodnie z polskimi przepisami, prowadzenie pociągu z prędkością przekraczającą 160 km/h wymaga sygnalizacji kabinowej natomiast przy jeździe z prędkością powyżej 130 km/h, bez systemu sygnalizacji kabinowej, koneiczna jest dwuosobowa obsada trakcyjna (maszynista i pomocnik maszynisty).

Zobacz opis systemu ERTMS/ETCS - tutaj.



b) linie szerokotorowe:
Wszystkie tory, których odległość międzyszynowa jest większa od normalnej nazywane są torami szerokimi (linie szerokotorowe).
Poszerzenie szerokości toru zapoczątkowano jeszcze w Imperium Rosyjskim, budując nawierzchnie torowe o szerokości 1520 mm. Miało to na celu utrudnienie wjazdu na terytorium państwa - uniemożliwienie najazdu drogą żelazną.
Wjazd na teren krajów byłego ZSRR wiąże się z wymianą wózków jezdnych z osiami o rozstawie kół szerokości normalnej toru na wózki z rozstawem kół do jazdy po torze szerokim. Rozwiązanie to znacząco wydłuża i utrudnia podróż.
Pod koniec lat 90 XX wieku, polscy konstruktorzy z inżynierem Suwalskim, skonstruowali wózki jezdne z zestawami kołowymi umożliwiającymi zmianę szerokości rozstawu kół. Takie rozwiązanie powoduje, że przy zmianie szerokości toru nie jest konieczna wymiana wózków lecz tylko przejazd przez specjalne stanowisko przestawcze zlokalizowane na stacji granicznej. Zabieg ten realizowany jest samoczynnie na torze przestawczym bez konieczności odciążania wagonów.
System ten nazwano od nazwiska głównego konstruktora: SUW 2000.

Kliknij aby powiększyć   
Wózek z systemem SUW2000


Kliknij aby powiększyć   
Zestaw kołowy z systemem SUW2000


Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć
Tabliczka znamionowa producenta (ZNTK Poznań) oraz oznaczenie przystosowania do zmiany rozstawu na ramie

Kliknij aby powiększyć   
Informacje o systemie SUW2000



Film o systemie SUW-2000

Szeroki tor występuje również np. w Hiszpanii i Portugalii, gdzie rozstaw szyn wynosi aż 1668 mm.
Hiszpański producent taboru - firma TALGO Espagna opracowała system automatycznej zmiany rozstawów kołowych TALGO RG.
Właśnie ta firma skonstruowała pierwszą lokomotywą elektryczną, w której zastosowano powyższy system automatycznej zmiany rozstawu kół w zakresie 1668 - 1435 mm.

Kliknij aby powiększyć  
Lokomotywa TALGO L-9202

Kliknij aby powiększyć  
Wózek napędowy przystosowany do zmiany rozstawu



Linia Hutnicza Szerokotorowa
W latach siedemdziesiątych XX wieku, gdy na Górnym Śląsku powstała Huta Katowice wybudowany został również jedyny na terytorium Polski, ponad 394 kilometrowy odcinek szerokotorowy bezpośrednio łączący sieć kolejową ówczesnego ZSRR z polską hutą. To rozwiązanie służyło łatwiejszej (bez konieczności przeładunku towaru lub wymiany wózków jezdnych) wymianie materiałów pomiędzy polskim zakładem metalurgicznym, a Związkiem Radzieckim.
Trasa szerokotorowa przez szereg lat funkcjonowała pod nazwą Linia Hutnicza-Siarkowa, gdyż jednym z przewożonych składników była siarka.


 
Przebieg linii LHS

Po przemianach jakie nastąpiły w PKP, linię siarkową przejęła wydzielona ze struktur PKP spółka kolejowa działająca pod nazwą PKP Linia Hutnicza Szerokotorowa Sp. z o. o. (PKP LHS) z siedzibą w Zamościu. Na tej niezelektryfikowanej trasie eksploatowane są ciężkie pociągi towarowe.

Kliknij aby powiększyć   
Fragment linii LHS


Kliknij aby powiększyć   
Lokomotywa ST44-2009 spółki LHS w Sędziszowie

 
Zaplecze utrzymaniowe PKP LHS - Zamość Bortatycze


Przykładowe wymiary torów szerokich oraz miejsca ich eksploatacji:
1520 i 1524 mm - Rosja, Ukraina, Białoruś, Litwa, Łotwa, Estonia, Finladnia, Polska, Mongolia,
1600 mm - Australia, Brazylia, Irlandia,
1668 mm - Hiszpania, Portugalia,
1674 i 1676 mm - Argentyna, Indie, Pakistan,
powyżej 1800 mm to koleje górskie (np. Niemcy, Wieka Brytania).



c) linie wąskotorowe:
Jeżeli odległość międzyszynowa toru jest mniejsza od wymiaru normalnego to mamy do czynienia z torami wąskimi (linie wąskotorowe).
Na trasach wąskotorowych eksploatowane są lekkie pociągi poruszające się małymi prędkościami. Kolejki wąskotorowe są również wykorzystywane w przemyśle jako pociągi przemysłowe np. w górnictwie, hutnictwie, kamieniołomach itp.

Najpopularniejszym torem wąskim jest tor szerokości 1000 mm. Oprócz tej szerokości istnieje jeszcze wiele innych wymiarów począwszy od szerokości 305 do 1375 mm
Kilka przykładów wąskiego toru przedstawiam poniżej:
615 i 630 mm - standard przemysłowy
750 mm - Indonezja, Niemcy Polska, Turcja
785 mm - GOP, Dania
900 mm - Niemcy, Polska, Szwecja, Portugalia, Austria
1000 mm - Australia, Boliwia, Brazylia, Etiopia, Indie, Niemcy, Pakistan, Peru, Polska, Tajlandia, Wietnam


Kliknij aby powiększyć   
Tor szerokości wąskiej 760 mm


Wykaz większości szerokości torów można znaleźć klikając tutaj.


Szerokości torów na łukach
Tor na łukach może być odpowiednio poszerzony w stosunku do wymiaru nominalnego, żeby zapewnić swobodny przejazd zestawów kołowych.
Podczas przejazdu zestawu kołowego po łuku koła danej osi poruszają się po rożnych promieniach szyn w związku z czym może występować tak zwane klinowanie się zestawów kołowych w łukach toru.
Zastosowanie skosu powierzchni tocznej koła w wymiarze 1:20 oraz skosu szyn w tym samym wymiarze powoduje minimalizowanie tego zjawiska i pełni funkcję mechanizmu różnicowego.
Na nowopowstających i modernizowanych trasach poszerzenia nie stosuje się z powodu budowy toru na podkładach betonowych, które mają fabrycznie określone miejsca montażu przytwierdzeń.
Poszerzenia można spotkać jeszcze w układach torów stacyjnych przy bardzo małych promieniach łuków:
Dla ułatwienia przejścia pojazdów po łukach stosuje się oprócz poszerzeń toru również:
- przesuwność podłużną i poprzeczną zestawu kołowego,
- wózki skrętne,
- luz między obrzeżami kół, a wewnętrznymi krawędziami główek szyn w torze (około 7mm),
- przechyłkę toru.



Tor normalny, szeroki (1520 mm) i wąski (950 mm)


Zobacz opis podwozi i zestawów kołowych w tym ich współpracy z torem - tutaj.


Powyższe opisy powstały w oparciu o pozycje literatury:
- "Linie Kolejowe" - T. Basiewicz, L. Rudziński, M. Jacyna OWPW 2002,
- "Tor Kolejowy" A. Koczorowski - WK 1953.