transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Podtorze i nawierzchnia torowa > Podsypkowa technologia budowy nawierzchni torowej

1) Podstawowe informacje o budowie dróg kolejowych:
Droga kolejowa składa się z dwóch składowych: podtorza i nawierzchni torowej.

a) Podtorze to budowla ziemna (naturalna lub sztuczna) pełniąca rolę fundamentu toru kolejowego, przystosowana do ułożenia nawierzchni torowej.
Droga kolejowa musi mieć na swoim przebiegu odpowiedni profil podłużny. Podczas projektowania tras dąży się do możliwie maksymalnego minimalizowania robót ziemnych przy jednoczesnym założeniu zachowania jak najmniejszych różnic poziomów drogi kolejowej. Idealnym rozwiązaniem jest tor biegnący po poziomej płaszczyźnie (bez wzniosów i spadków), co jest mozliwe tylko w teori. W rzeczywistości dąży się do maksymalnej niwelacji różnicy poziomów, tworząc na trasie kolejowej nasypy i przekopy oraz tak zwane miejsca "zerowe", czyli te, gdzie droga kolejowa przechodzi z nasypu w przekop i odwrotnie.
Projektując linię gdy konieczne jest wprowadzenie pochylenia wzdłużnego drogi kolejowej, zaleca się stosowanie dłuższych odcinków o jednakowym pochyleniu.

Zadaniem podtorza jest sprężyste przejęcie sił statycznych i dynamicznych, pochodzących z oddziaływania przejeżdżającego taboru przez nawierzchnię torową na podtorze oraz masy samej tej nawierzchni.
Podtorze musi zapewniać stateczność oraz odporność na długotrwałe i niekorzystne czynniki przyrody. Jednym z najbardziej szkodliwych czynników jest woda.
Górna powierzchnia podtorza przyjmująca obciążenia ruchome z nawierzchni torowej nazywa się torowiskiem, a boczne powierzchnie pochyłe nasypów lub przekopów nazywają się stokami i skarpami.

Przepisy określają kształt oraz przekrój poprzeczny podtorza. Czynnikami wpływającymi na te wymiary są przede wszystkim: liczba torów, kategoria linii kolejowej, rodzaju gruntu, wysokosci nasypu lub głębokości przekopu itp.
Na poniższych rysunkach przestawia przykłady wymiarowe dróg kolejowych:


Przekroje poprzeczne dróg kolejowych


Kliknij aby powiększyć    Tor w przekopie


Podtorze musi być również tak wyprofilowane, aby uniemożliwiało podmywanie nawierzchni torowej przez wody gruntowe i opadowe. Realizuje się to również, wykopując wzdłuż nasypów torowiska rowy odwadniające, instaluje się prefabrykowane koryta odwadniające lub stosuje się specjalne systemy odwadniające.

Jako materiał podtorza stosuje się: grunty kamieniste, żwirki i piaski, które charakteryzuje duża nośność.
W niektórych przypadkach dla zwiększenia nośności podtorza do jego budowy stosuje się cement, wapno, popioły.


Kliknij aby powiększyć    Rów odwadniający wzdłuż pasa drogi kolejowej

Kliknij aby powiększyć    Koryto odwadniające z prefabrykatów betonowych



b) Nawierzchnia torowa (klasyczna) składa się z podsypki, która stanowi tłuczeń oraz ramy toru. W skład ramy toru wchodzą szyny, złączki, przytwierdzenia i podkłady.

Podsypka spoczywa na koronie torowiska uformowanej tak, by odprowadzała wody opadowe przenikające przez podsypkę. Szerokość i grubość podsypki jest zależna od kategorii linii kolejowej.

Głównymi zadaniami podsypki są:

a) przejęcie nacisku podkładu i rozprzestrzenienie go w masie podsypki oraz równomierne przekazanie tego nacisku na możliwie największą powierzchnię torowiska. Chodzi o to, by oddziaływanie taboru na tor zapewniało stateczność toru i powodowało w podtorzu tylko spręzyste odkształcenia, a nie stałe zmiany w formie osiadań (koło wywołuje przez szynę nacisk na 3 do 5 podkładów jednocześnie),

b) szybkie przepuszczanie przez materiał podsypki wód opadowych oraz ich odprowadzanie na boki torowiska w celu utrzymania podsypki w możliwie jak najmniejszej wilgotności

c) łagodzenie uderzeń kówł w szyny - podsypka ma być elementem sprężysto - tłumiącym (buforem) między szynami, a torowiskiem; przejeżdżający tabor działa na szyny siłami wzdłużnymi (zgodne z kierunkiem jazdy - ruch pełzający) oraz siłami poprzecznymi (np. wężykowanie taboru); sprężysta podsypka sprzyja spokojnej jeździe i przedłuża żywotność podkładów.

d) utrzymywaniem podkładów w ustalonej pozycji - przeciwdziałanie ich przesuwaniu się,


Najlepszym materiałem na podsypkę jest tłuczeń, powstający z kruszenia twardych skał, które są wytrzymałe na kruszenie ścieranie oraz wpływy atmosferyczne.
Przykładami takich skał są na przykład: granit, porfir, bazalt (skały wulkaniczne) lub gnejs, marmur (skały metamorficzne). Zalety tych skał ma również odpowiednio przerobiony na tłuczeń żużel z wielkich pieców hutniczych.
Podczas eksploatacji toru tłuczeń taki jest poddawany wielu niekorzystnym działaniom takim jak kruszenie, ścieranie i zgniatanie oraz wietrzeniu.

Charakterystyką tłucznia jest to, że jego ziarna o wymiarach od 30 - 60 mm mają ostre krawędzie, co powoduje ich wzajemne zakleszczanie i utrzymywanie odpowiedniego profilu nawierzchni torowej.
Aby uniknąć zjawiska wgniatania się tłucznia w podtorze, torowisko posypuje się je warstwą piasku lub pospółki o grubości około 15 cm. Na tą warstwę wysypuje się odpowiednio wyprofilowaną warstwę tłucznia czyli podsypkę.
Najczęściej na PKP stosuje się tłuczeń porfirowy. Ciekawostką możne tu być informacja, że tona tłucznia kosztuje około 30zł.

Tłuczeń musi być co pewien okres czasu czyszczony zarówno z nieczystości pozostawianych przez człowieka (np. papierki i butelki wyrzucane z okna pociągu) jak również z zanieczyszczeń naturalnych takich jak np. ziemia, trawa, liście, itp.
Pojawienie się na ziarnach tłucznia ziemi, liści, trawy może zniwelować wzajemne powiązania ziaren tłucznia i nawierzchnię torową, więc od czasu do czasu przeprowadza się jej renowację poprzez oczyszczanie tłucznia i ponowne jego profilowanie.

Stwierdzono, że opór przeciw ruchom podkładów przy podsypce wykonanej z piasku jest dwa razy mniejszy niż opór tłucznia.
Do oczyszczania tłucznia wykorzystuje się specjalne maszyny - oczyszczarki tłucznia - które jadąc po torowisku czyszczą tłuczeń nawierzchni torowej. Maszyny te sięgają przy oczyszczaniu poziomu ławy torowiska..


Kliknij aby powiększyć        Kliknij aby powiększyć 
Oczyszczarka tłucznia


Utrzymanie szlaków kolejowych wymaga również często wykaszania trawy i zarośli.

Kliknij aby powiększyć    Kosiarka na drezynie WM15


Informacje o pozostałych elementach nawierzchni torowej: szynach, przytwierdzeniach i podkładach znajdują sie w osobnych działach.

Nawierzchnia torowa musi być przystosowane do przenoszenia obciążeń pochodzących od przejeżdżających pojazdów oraz wyprofilowana zgodnie z geometrią trasy. Chodzi tu mianowicie o to, że tory kolejowe na łukach muszą przebiegać w płaszczyźnie odpowiednio przechylonej równoważącej siłę odśrodkową jadącego pociągu. Stopień przechylenia toru jest uzależniony między innymi od prędkości szlakowej ustalonej dla danej trasy. Prędkość szlakową maksymalną ustala się już przy wykonywaniu projektu trasy kolejowej. W miarę zużycia nawierzchni torowej oraz ewentualnych problemów technicznych pojawiających się wraz z długoletnią eksploatacją lub błędami powstałymi już przy budowie wprowadza się miejscowe ograniczenia prędkości jazdy pociągów w celu zapewnienia bezpiecznego przejazdu.



Przykładowe profilowania dróg kolejowych





2) Budowa dróg kolejowych w technologi podsypkowej:
Poniżej zamieszczam przykładowe etapy budowy dróg kolejowych:

Kliknij aby powiększyć    Górna powierzchnia podtorza


Górną powierzchnię podtorza wyściela się specjalnym materiałem izolacyjnym - geowłókniną lub folią. Geowłoknina wykonana jest z poliplopyrenu dzięki czemu jest odporna na warunki atmosferyczne (np. nie gnije) i służy zabezpieczeniu przed zaniczysczaniem tłucznia podsypki, a jednocześnie dobrze przepuszcza wodę i jest wytrzymała na bardzo duże obciążenia.

Kliknij aby powiększyć    Rozkładanie materiału izolacyjnego

Kliknij aby powiększyć    Materiał rozłożony

Kliknij aby powiększyć    Rozkładanie folii na torowisko


W przypadku dodatkowej konieczności wzmocnienia podtorza stosuje się tak zwaną siatkę przestrzenną.

Kliknij aby powiększyć    Materiał izolacyjny i siatka przestrzenna

W celu prawidłowego rozłożenia i utrzymania siatki mocuje się ją do gruntu poprzez użycie metalowych "szpilek".

Kliknij aby powiększyć    Przytwierdzenie siatki


Siatkę rozłożoną na szerokość podtorza zasypuje się materiałem kamienistym.

Kliknij aby powiększyć    Siatka zasypywana



W przypadku nie stosowania siatki bezpośrednio geowłókninę pokrywa się materiałem kamienistym (pospółką).

Kliknij aby powiększyć    Pospółka do przysypania materiału

Kliknij aby powiększyć    Spychacz wyrównuje


Kliknij aby powiększyć    Po wyrównaniu i ubiciu


Następnie rozpoczyna się budowa podsypki z tłucznia, na której następnie układane są podkłady toru. Następnie na podkładach układa się szyny spawając (dawniej łącząc łubkowo) ze sobą i przytwierdza się je do podkładów. Opis podkładów i przytwierdzania szyn w dziale "Podkłady i przytwierdzanie szyn".

Kliknij aby powiększyć    Wagony z tłuczniem

Kliknij aby powiększyć    Tłuczeń wysypany z wagonów e

Kliknij aby powiększyć    Spychacze wyrównują tłuczeń


Po utworzeniu odpowiedniej, ubitej płaszczyzny z tłucznia podłoże to staje się gotowe do układania ramy toru.

Kliknij aby powiększyć    Pociąg roboczy z wagonami do przewozu podkładów

Kliknij aby powiększyć    Podkłady na wagonach


Podkłady na ubitym i wyrównanym tłuczniu są układane w zależności od warunków za pośrednictwem prostych maszyn takich jak dźwigi, czy koparki lub za pośrednictwem specjalnych suwnic portalowych.

Kliknij aby powiększyć    Rozkładanie podkładów z użyciem koparki


Suwnice poratlowe, to urządzenia umożliwiające transport jednocześnie kilkunastu podkładów lub odcinków gotowego przęsła torowego (ramy toru) bezpośrednio z wagonu w miejsce ich lokalizacji.
Zastosowanie suwnic nie wymaga więc transportu podkładów np. samochodami ciężarowymi i ich rozładunku w rejonie budowanej nawierzchni torowej.

Kliknij aby powiększyć    Suwnice portalowe na wagonie


Suwnice portalowe poruszają się po szynach ułożonych po bokach wagonów, tak że mogą przejeżdżać przez długość składu przenosząc kolejne podkłady (zobacz powyższe zdjęcie).
Transport podkładów suwnicami od wagonów do miejsca ich ułożenia na podsypce odbywa się po wcześniej ułożonych szynach, które nastepnie są układane na podkładach.
Zjazd suwnic portalowych z wagonów na szyny podsypki umożliwiają specjalne pochylnie.


Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć 
Pochylnia zjazdowa suwnic z wagonu


Kliknij aby powiększyć    Szyny na podsypce

Kliknij aby powiększyć    Transport podkładów suwnicą portalową


Na rozłożonych podkładach układa się szyny. Do tego celu służą np. hydrauliczne podnośniki, które poprzez zaparcie się specjalną łapą na podkładach podnoszą szyny i przesuwają je odpowiednio do kotew.
Po ustawieniu szyn na podkładach spawa się kolejne odcinki ze sobą, a następnie przytwierdza do podkładów.

Kliknij aby powiększyć    Układanie szyn podnośnikiem hydraulicznym

Kliknij aby powiększyć    Ułożone szyny gotowe do przytwierdzenia

Kliknij aby powiększyć    Przerwa między szynami na spaw bezstykowy

Kliknij aby powiększyć    Spawanie termitowe szyn


Więcej informacji o spawaniu mozna znaleźć tutaj.


Po zespawaniu szyn miejsce spawu się szlifuje.

Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć   
Szlifowanie miejsca spawania



Kliknij aby powiększyć    Łapki przytwierdzające w paczkach

Kliknij aby powiększyć    Rozsypane łapki do przytwierdzenia ułożonych szyn


Następnie tłuczniem zasypuje się tak zwany wyramowany tor, czyli gotowe przęsła torowe leżące na warstwie podsypki, pospawane na wymaganej długości i wstępnie wyprofilowane.

Kolejnym etapem jest podbicie toru - praca ta polega na zagęszczaniu i stabilizowaniu mechanicznym podsypki pod podkładami toru, z równoczesnym ostatecznym profilowaniem tego toru w pionie i w poziomie.
Do podbijania służy specjalna maszyna zwana podbijarką torową.
Po podbiciu toru nadmiar tłucznia usuwa się.


Kliknij aby powiększyć    Zasypany tor tłuczniem

Kliknij aby powiększyć    Podbijarka torowa podczas pracy

Kliknij aby powiększyć    Łopatki wibracyjne podbijarki torowej

Kliknij aby powiększyć    Fragment kabiny sterowniczej podbijarki


Kliknij tutaj i zobacz film dotyczący podbijania toru oraz opis budowy i działania podbijarki torowej.


Do wyrównywania i profilowania tłucznia wykorzystywane są specjalne maszyny - profilarki tłucznia.
Profilarka może posiadać pługi czołowe i boczne, a czasami także w szczotki zbierające nadmiar tłucznia do zasobnika.

Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć   
Profilarki tłucznia


Kliknij tutaj i zobacz film wykonany podczas pracy profilarki tłucznia ZTU-300 - 12.



Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć   
Gotowa nawierzchnia torowa (układ torowy)


Informacje o typach podkładów, budowie szyn, przytwierdzeniach i łączeniach zamieszczam w działach: "Podkłady i przytwierdzanie szyn" oraz "Sposoby łączenia szyn".