transportszynowy.pl

najobszerniejsze centrum wiedzy o transporcie szynowym po polsku

Rozjazdy i skrzyżowania torowe > Budowa rozjazdów

Rojazd tramwajowy składa się z trzech stref: strefy zwrotnicy, strefy krzyżownicy oraz strefy szyn łączących zwrotnicę z krzyżownicą.


Schemat rozjazdu
A - strefa zwrotnicy
B - strefa szyn łączących
C - strefa krzyżownicy
X - tory przyległe
1 - krzyżownica

 

1) Zwrotnice
Zwrotnice to części rozjazdu umożliwiające zmianę kierunku jazdy tramwajom. W ich skład wchodzą dwie półzwrotnice (lewa i prawa) oraz mechanizm napędu zwrotnicowego. Głównymi elementami półzwrotnic są iglice, czyli odpowiednio wyprofilowane szyny w kształcie klinów, które powiązane są z napędem mechanicznym. Ich wspólny przesuw powoduje przejazd zestawu kołowego w wybranym kierunku. Iglice współpracują bezpośrednio z obrzeżami kół jezdnych tramwaju.

 
Zwrorotnica kompletna i lewa półzwrotnica (opis na powiększeniu)

 


Przekrój przez przez półzwrotnice w rejonie ostrzy iglic i zaznaczone miejsce przekroju
A - iglica
B - szyna oporowa
C - odbojnica
D - siodełko podiglicowe
E - podstawa półzwrotnicy



Iglica - strona ostrza

 

 
Iglice - podczas produkcji


 
Ukośny styk iglicy z szyną końcową zwrotnicy

 

Iglice powiązane są cięgnami mechanizmu napędowego i przestawiają się jednocześnie. Zwrotnice najazdowe wyposaża się w napęd sterowany automatycznie, dzięki czemu prowadzący może przekładać zwrotnicę bez konieczności wychodzenia z tramwaju. Zwrotnice zjazdowe przestawiają się pod wpływem przejazdu zestawów kołowych (jazda na tzw. rozprucie) stąd nie posiadają mechanizmów napędowych wyposażonych w sterowanie automatyczne. Iglice utrzymywane są w danej pozycji poprzez sprężyny mechanizmu napędowego. Wszystkie zwrotnice można przestawiać ręcznie z wykorzystaniem manualnego nastawiacza.


Skrzynia napędu zwrotnicy bez układu sterowania automatycznego

 
Skrzynia automatycznego napędu zwrotnicy i napęd elektrohydrauliczny


   
Szalunek pod miejsce na napęd zwrotnicowy w podbudowie betonowej rozjazdu oraz kanały instalacji elektrycznej podłączenia napędu


Mocowania cięgien nastawczych i kontrolnych mechanizmu napędowego

Obecnie powszechnie stosuje się napędy zwrotnicowe elektrohydrauliczne. Cechuje je cicha praca dzięki wolnemu przestawianiu iglic zwrotnicy. Poza tym dzięki takiemu działaniu ogranicza się zużycia elementów oraz również ryzyko chlapania wodą (zebraną w strefie iglic) przez szybko przesuwające się iglicę, co miało miejsce w starszego typu rozwiązaniach z zastosowaniem napędów elektromagnetycznych. Skrzynie, w których zabudowane są nowoczesne napędy zwrotnicowe wykonywane są jako wodoszczelne tak, aby woda, ani żadne zanieczyszczenia nie przedostawały się do ich wnętrza. Nowoczesne mechanizmy napędowe wyposażone są w czujniki kontroli położenia iglic. Dzięki nim możliwa jest weryfikacja prawidłowego położenia (dolegania) iglic. Z czujników tych informacje są wyświetlane na sygnalizatorach zwrotnicowych, potwierdzających przestawienie zwrotnicy na wybrany kierunek. Napędy zwrotnicowe wyposażone są również w układy ryglowania iglic, które utrzymują iglice w położeniu dla wybranego kierunku jazdy.
W skrzyniach zwrotnicowych zabudowuje są również na przykład czujniki temperatury i wilgotności, powiązane z układem ogrzewania zwrotnic.
Zasilanie napędów zwrotnicowych jest najczęściej realizowane napięciem 600 V DC z sieci trakcyjnej. Jednak można spotkać rozwiązania przystosowane do zasilania napięciami np. 230 V AC, czy 3 x 400V AC. 

Praca napędu zwrotnicowego jest sterowana za pośrednictwem urządzeń sterujących, zainstalowanych w szafach aparatowych, znajdujących się w pobliżu rozjazdu zwrotnicowego (opis w rodziale dotyczącym sterowania zwrotnicami).
Skok iglic zwrotnic najazdowych wynosi od 36 - 75 mm, a czas ich automtycznego przestawiania od 1 - 2 sekund. Siła nastawcza na cięgle to ok. 5 kN. Siła przyciskająca mechanizmu sprężynowego napędu wynosi 1,3 - 2,2 kN.
Mechanizm napędu służy do utrzymywania prawidłowego docisku iglic zgodnie z kierunkiem jazdy tramwaju.
Iglice zwrotnicy zjazdowej nowego typu utrzymywane są w położeniach skrajnych. Przykładowo gdy tramwaj przejeżdzą przez zwrotnicę zjazdową zmienia położenie iglic na kierunek zgodny z jego torem jazdy, a po przejeździe mechanizm napędu utrzymuje iglice dociśnięte dla wybranego kierunku, aż do momentu, gdy następny tramwaj zmieni ich położenie (jazda na tzw. rozprucie). Po zmianie położenia iglic mechanizm zwrotnicowy utrzymuje prawidłowy ich docisk dla nowowybranego kierunku.
Skok iglic zwrotnic zjazdowych wynosi od 36 - 75 mm, a czas ich przestawiania zależy od prędkości jazdy tramwaju. Siła dociskająca wywierana przez sprężynowy mechanim napędu wynosi 1 - 3,2 kN.
W starszego typu zwrotnicach zjazdowych iglice są utrzymywane przez sprężynowy mechanizm zwrotnicowy zawsze w jednej pozycji (wyjściowej). Przejeżdżające zestawy kołowe w kierunku przeciwnym od wyjściowego powodują przełożenie iglic na czas przejazdu. Następnie, gdy obrzeża kół nie napierają na iglice, te samoczynnie wracają do pozycji wyjściowej. Przejazd kół w kierunku przeciwnym od wyjściowego powoduje przestawienei iglic dla wybranego kierunku jazdy, a następnie powrót iglic do położenia wyjściowego.

 
Gniazdo w skrzyni napędu zwrotnicy do przystawiania zwrotnicy ręcznym nastawiaczem

 

Starszego typu zwrotnice nie posiadają w napędzie gniazda do manualnego przestawiania. W takim przypadku w celu ręcznego przestawienia zwrotnicy, nastawiacz umieszcza się w specjalnym wyżłobieniu w ramach opornicy lub odbojnicy.

 
Gniazdo w odbojnicy i przestawianie nastawiaczem

 


Przekładanie zwrotnicy - praca iglic


Przed wjazdem na rozjazd prowadzący tramwaj ma obowiązek sprawdzić naocznie poprawność ustawienia iglic zwrotnicy w tym ich doleganie, to znaczy czy są prawidłowo dociśnięte (dolegają) do szyn oporowych / odbojnic. Jeżeli iglice nie dolegają prawidłowo to należy je docisnąć nastawiaczem ręcznym, a jeżeli nie jest to możliwe, to należy oczyścić strefę iglic z ewentualnych zabrudzeń, powodujących brak dolegania.


Kontrola wizualna ustawienia zwrotnicy - widok z pozycji motorniczego


Zwrotnca ustawiona do jazdy w lewo


Zwrotnica ustawiona do jazdy na wprost



Iglica dociśnięta do odbojnicy - prawidłowe doleganie

 

Zwrotnice wyposażone są w systemy ogrzewania w celu zapewnienia prawidowej ich pracy w niekorzystnych warunkach atmosferycznych. Ogrzewaniem steruje układ sterujący. Załączenie ogrzewania następuje gdy temperatura zewnętrzna spadnie poniżej zaprogramowanej wartości. Funkcję grzania realizują grzałki oporowe o mocy około 1000 W i zasilane napięciem 600 V z sieci trakcyjnej. Grzałki zabudowane są w ramach półzwrotnic.

 
Działanie układu ogrzewania

 

W przypadku konieczności stałego zablokowania zwrotnicy i zabezpieczenia jej przed możliwością przestawienia iglic, iglice blokuje się przez założenie klinów dociskowych. Proces ten nazywa się też "gumowaniem", gdyż elementy do blokowania mogą być wykonane z twardej gumy. Poniżej przykład blokady z klinami drewnianymi. Blokadę taką stosuje się na przykład w sytuacji wyłączenia z ruchu danego odcinka.

 
Iglica zablokowana klinami drewnianymi (kliny pomiędzy szyną oporową, a iglicą) i zamknięty tor w kierunku odgałęziającym

 

 

2) Szyny łączeniowe
Są to szyny rowkowe łączące końce szyn zwrotnicy z krzyżownicami.

 
Szyny łączeniowe i wskazane spawy jednej z szyn łączeniowych

 

 

3) Krzyżownice
To elementy stosowane w miejscu przecięcia się szyn na rozjeździe (skrzyżowaniu). Krzyżownik to element metalowy krzyżujący ze sobą dwie szyny rowkowe. Wytwarzany jest poprzez wyfrezowanie w bloku metalowym rowków krzyżujących się pod odpowiednim kątem dla danego rozjazdu / skrzyżowania. Najbardziej popularnym rozwiązaniem stosowanym w komunikacji tramwajowej, w Polsce są krzyżowniki płytkorowkowe. Rowek w krzyżowniku płytkim ma mniejszą wysokość niż rowek szyn w związku z czym koła jezdne przejeżdżają po krzyżownikach na swoich obrzeżach, a powierzchnia toczna koła nie styka się wtedy z główka szyny.
Głębokość rowka w szynie tramwajowej wynosi 47 mm. W krzyżowniku płytkim następuje zmniejszenie tej głębokości do 12 mm na obszarze, gdzie koło przejeżdża na swoim obrzeżu. Obrzeże więc przenosi wszystkie obciążenia pionowe, które na normalnym odcinku toru przenosi płaszczyzna toczna koła. To dynamiczne oddziaływanie pionowe podczas zmiany przenoszenia obciążeń pionowych z płaszczyzny tocznej na obrzeże i z powrotem (na tzw. rampie najazdowej i zjazdowej krzyżownika) jest głównym źródłem wibracji, hałasu oraz przyczyną zużywania się kół jak i samej infrastruktury torowej. W rozjazdach z krzyżownikami płytkorowkowymi ze względu na powyżej opisany sposób przejazdu prędkości jazdy tramwajów ogranicza się do 15 km/h.
Ze względu na stosowanie płytkich krzyżowników koła tramwajowe mają odmienny kształt profilu względem tych kolejowych. Podstawowa różnica polega w kształcie obrzeża, którego wierzchołek jest wypłaszczony i rzez to przystosowany do jazdy po rowku krzyżownika.

 
Krzyżownica z krzyżownikiem płytkorowkowym (przed rozpoczęciem eksploatacji)


Krzyżownica z krzyżownikiem płytkorowkowym (eksploatowany)



Schemat współpracy koła z szyną rowkową i rowkiem w krzyżowniku oraz profil rampy (pochylni)

Poniższe fotografie przedstawiają wyeksploatowane krzyżowniki płytkorowkowe, w których na skutek przejazdu kół oraz braku utrzymania, doszło do pogębienia się rowka (zużycie plastyczne) w efekcie czego powierzchnia toczna koła podczas przejazdu styka się z krzyżownikiem.

 
Zużyte krzyżowniki płytkorowkowe


Lepszym rozwiązaniem z punktu widzenia komfortu jazdy oraz niższej emisji hałasu jest stosowanie krzyżowników głębokorowkowych. Nie występuje w ich przypadku przejazd koła na obrzeżu lecz cały czas zapewniony jest styk płaszczyzny tocznej koła z główką szyny. Omawiane krzyżowniki mogą być jednak stosowane na trasach, gdzie eksploatowany jest tabor z szerokimi obręczami (szerokość obręczy powyżej 95 mm - np. obręcze o szerokości 112 mm). Drugim ograniczeniem jest stosowanie takich krzyżowników tylko w skrzyżowaniach, w których szyny krzyżują się pod kątem do ok. 30 stopni, gdyż przy większych kątach płaszczyzna toczna koła nie miałaby ciągłego podparcia na krzyżownicy i po prostu "wpadałaby" w rowek szyny, z którą krzyżuje się tor jazdy, a to byłoby źródłem hałasu (stukotu). Stąd na przykład krzyżowniki głębokorowkowe nie mają zastosowania na skrzyżowaniach prostopadłych.
Podstawowymi zaletami omawianych krzyżowników jest cichszy przejazd (ciągłe podparcie płaszczyzny tocznej koła podczas przejazdu - brak jej unoszenia na skutek przejazdu obrzeżem) oraz możliwa jazda przez skrzyżowania z większymi prędkościami - do 30 km/h.

 
Krzyżownice z krzyżownikami głębokorowkowymi


Schemat współpracy koła z szyną rowkową i rowkiem w krzyżowniku głębokorowkowym


Porównanie profilu koła tramwajowego (1) z profilem koła kolejowego (2)

A - powierzchnia toczna
B - obrzeże

 

Krzyżowniki są wykonywane jako frezowane z bloków stalowych z rowkami zgodnymi z przebiegiem szyn łączących. W niektórych przypadkach układ torowy wymaga zastosowania krzyżowników o więcej niż dwóch krzyżujących się rowkach.

 
Krzyżowniki z trzema rowkami w ramach jednego bloku

 

Poniżej przykłady rozjazdów z zastosowaniem typowych szyn kolejowych (nierowkowych) i strefą krzyżownicy analogiczną jak w układach totowych kolejowych.

 
Rozjazd z krzyżownicami typu kolejowego (Budapeszt)