Koleje podstawy. Wykład 2 Klasyfikacja kolei. Sieć kolejowa. Klasyfikacja linii kolejowych

Transkrypt

1 Koleje podstawy Wykład 2 Klasyfikacja kolei. Sieć kolejowa. Klasyfikacja linii kolejowych dr hab. inż. Danuta Bryja, prof. nadzw. PWr dr inż. Igor Gisterek; dr inż. Jacek Makuch rok akademicki ; semestr letni

2 Klasyfikacja kolei

3 Klasyfikacja kolei Kolej to środek transportu lądowego o trasie wytyczonej torem kolejowym lub w inny sposób (liną, podwieszoną szyną lub torem magnetycznym). Najbardziej rozpowszechniona jest kolej na torze dwuszynowym. Głównym wyznacznikiem pojęcia kolej jest ścisłe powiązanie z torem jazdy KOLEJE koleje klasyczne dwuszynowe koleje niekonwencjonalne koleje klasyczne dwuszynowe to koleje adhezyjne: pojazdy poruszają się po torze wyłącznie dzięki efektowi tarcia kół o szyny

4 Klasyfikacja kolei KOLEJE KLASYCZNE DWUSZYNOWE koleje konwencjonalne koleje dużych prędkości koleje miejskie KOLEJE NIEKONWENCJONALNE koleje linowe koleje linowoterenowe koleje jednoszynowe koleje zębate (górskie) koleje magnetyczne

5 Koleje konwencjonalne Koleje klasyczne dwuszynowe oparte na takiej infrastrukturze i takim taborze, które są przeznaczone do ruchu pociągów z prędkościami nie większymi niż 200 km/h Sieć konwencjonalnych linii kolejowych obejmuje: linie przeznaczone wyłącznie do ruchu pasażerskiego, linie przeznaczone do ruchu mieszanego (pasażerskiego i towarowego), linie specjalnie wybudowane lub zmodernizowane na potrzeby przewozów towarowych, pasażerskie węzły przesiadkowe, towarowe centra logistyczne łącznie z terminalami intermodalnymi, linie łączące powyższe elementy sieci

6 Koleje dużych prędkości Koleje klasyczne dwuszynowe oparte na takiej infrastrukturze i takim taborze, które są przeznaczone do ruchu pociągów z prędkościami większymi od 200 km/h Sieć linii kolejowych dużych prędkości obejmuje: specjalnie wybudowane linie kolejowe przeznaczone do ruchu pociągów z prędkościami co najmniej 250 km/h, linie kolejowe zmodernizowane, przystosowane do obsługi ruchu pociągów z prędkościami rzędu km/h, linie kolejowe zmodernizowane, na których prędkość musi być dostosowana do cech szczególnych linii (np. linie łączące sieci dużych prędkości i sieci konwencjonalne, linie przebiegające przez dworce).

7 Koleje dużych prędkości Rekord prędkości 3 kwietnia 2007 r.: 574,8km/h linia TGV łącząca Paryż, Reims, Metz, Nancy, Strasburg, odcinek między Metz i Chalons-en-Champagne (w kierunku Paryża), specjalnie przystosowany zasilany podwyższonym napięciem, pociąg TGV V150 złożony z dwóch głowic napędowych i trzech wagonów, specjalnie przystosowany (dodatkowe osłony aerodynamiczne, w głowicach koła o zwiększonej średnicy)

8 Koleje miejskie Koleje przeznaczone do obsługi pasażerów w miastach i aglomeracjach, charakteryzujące się: specyficznym taborem, dużą częstotliwością ruchu, dużą gęstością rozmieszczenia przystanków (przystanki w odległościach rzędu 1 km), przystankami zintegrowanymi (z przystankami innych form komunikacji np. komunikacją autobusową). KOLEJE MIEJSKIE szybka kolej miejska metro lekkie koleje miejskie tramwaje tramwaje dwusystemowe

9 Koleje miejskie Szybka Kolej Miejska (SKM), aglomeracyjna rodzaj systemu transportu kolejowego, dysponujący bezkolizyjnym torowiskiem albo torowiskiem prowadzonym we własnym korytarzu (z pełnym uprzywilejowaniem na skrzyżowaniach), wyspecjalizowany do obsługi ruchu miejskiego dzięki odpowiedniej lokalizacji stacji, specyficznemu taborowi i wysokiej częstotliwości obsługi SKM w Warszawie zmodernizowany przystanek Warszawa Stadion System szybkiej kolei miejskiej w Berlinie (S-BahnBerlin)

10 Metro Koleje miejskie pasażerska szybka kolej miejska, całkowicie lub częściowo podziemna, linie metra mogą być prowadzone w płytkich lub głębokich tunelach, po powierzchni terenu, a także na estakadach nad poziomem ulic, metro charakteryzuje się własnymi bezkolizyjnymi trasami, gęsto rozmieszczonymi stacjami (zwykle co m), wielowagonowymi pociągami z równomiernie rozłożonym napędem, dużą prędkością i przyspieszeniami ruchu oraz dużą częstotliwością kursowania, granica między metrem a szybkim tramwajem i szybką koleją miejską nie zawsze jest wyraźnie określona Londyn od 1863 r. Budapeszt od 1896 r.

11 Koleje miejskie Lekkie koleje miejskie, premetro, szybki tramwaj systemy transportu zbiorowego, które są formą pośrednią między metrem a tramwajami, charakteryzują się stosunkowo dużym wydzieleniem z przestrzeni miejskiej jak metro, ale obsługiwane są przez tabor lekki: tramwajowy lub o konstrukcji zbliżonej do tramwaju, linie lekkiej kolei mają często charakter podmiejski -przykładem jest WKD w Warszawie (Warszawska Kolej Dojazdowa) Krakowski Szybki Tramwaj stacja Politechnika WKD Warszawa Poznański Szybki Tramwaj

12 Tramwaje Koleje miejskie typowo miejski środek transportu, poruszający się zasadniczo w poziomie ulic po torowisku wydzielonym z ruchu ogólnego lub po torowisku wbudowanym (jezdnia, strefa piesza, ) pojazdy tramwajowe są krótsze i lżejsze od tradycyjnych pociągów, ruch tramwajowy jest sterowany za pomocą sygnalizacji świetlnej (lokalnie, ITS) lub odbywa się według zasad jazdy na widoczność

13 Tours Marsylia Lyon Bazylea

14 Koleje miejskie Tramwaje dwusystemowe (systemy kolejowo-tramwajowe) pojazdy szynowe komunikacji zbiorowej łączące cechy tramwaju i pojazdu kolejowego, mogą poruszać się zarówno po torach tramwajowych (na obszarze miasta), jak i po torach kolejowych (na odcinkach podmiejskich) Problemy techniczne: inny system napędu (różne napięcie elektryczne sieci trakcyjnej) odmienne systemy sygnalizacji i oznakowania odmienna wysokość peronu inny profil obręczy kół wymagana większa wytrzymałość przy zderzeniu

15 Koleje niekonwencjonalne Koleje o trasie innego rodzaju niż klasyczny naziemny tor dwuszynowy Rodzaje kolei niekonwencjonalnych: Metro paryskie napowietrzna kolej linowa, kolej linowo-terenowa, kolej zębata, kolej jednoszynowa, kolej magnetyczna. Aerotrain

16 Koleje niekonwencjonalne wg Dz.U. 151 z 1998 ze zmianami: Koleje niekonwencjonalne to takie koleje, w których: pojazd kolejowy porusza się po nawierzchni nieszynowej, przy równoczesnym zachowaniu warunku powiązania drogi z pojazdem poprzez specjalną konstrukcję zespołu jezdnego pojazdu oraz drogi, Kolej Pilatusbahn (1889 r.) pojazd kolejowy nie posiada kół napędowych wykorzystujących przyczepność i tarcie dla zamiany momentu obrotowego wytworzonego przez silnik trakcyjny w ruch postępowy (kolej inna niż adhezyjna).

17 Koleje niekonwencjonalne Napowietrzne koleje linowe: - towarowe albo pasażerskie - pasażerskie: gondolowe, krzesełkowe albo orczykowe - jednolinowe pojazdy są zawieszone na przesuwającej się linie - dwulinowe pojazdy poruszają się po napiętej linie nośnej, są ciągnięte liną napędową - wielolinowe np. dwie liny nośne i lina napędowa - o ruchu wahadłowym albo okrężnym - wprzęgane albo zamocowane (do liny)

18 Koleje niekonwencjonalne Koleje linowo-terenowe Kolej w Zurychu pojazd porusza się po torze za pomocą liny napędowej, która przesuwa się na kółkach podporowych między szynami Kolej na górę Żar Tramwaj linowy w San Francisco

19 Koleje niekonwencjonalne Koleje jednoszynowe (ang. monorail) pojazdy typu podwieszonego lub siodłowego poruszają się po jednej szynie (belce) Bombaj, Indie (Alweg) Kolej podwieszona w Wuppertalu, oddana do użytku w 1901 r., 13,3 km długości, w tym 10 km nad rzeką Wupper Chiba, Japonia (Safege)

20 Koleje niekonwencjonalne Koleje zębate koleje z dodatkową szyną zębatą umieszczoną pośrodku toru, z którą współpracują zębate koła napędowe i hamujące taboru trakcyjnego, może pokonywać trasę o dużych nachyleniach Kolej Matterhorn-Gotthard-Bahn, Szwajcaria System zębaty Lochera, Pilatusbahn, Szwajcaria

21 Koleje niekonwencjonalne Koleje magnetyczne (Transrapid i Maglev) tradycyjny tor jest zastąpiony przez układ elektromagnesów, dzięki polu magnetycznemu pojazd nie ma kontaktu z powierzchnią toru, unosi się na nim, eliminowany jest kontakt koła z szyną, który w tradycyjnych pociągach znacznie ogranicza maksymalną prędkość jazdy tor testowy Yamanashi w Japonii, rekord prędkości 603 km/h w 2015 Kolej na poduszce magnetycznej zbudowana w Szanghaju w Chinach przez niemiecką firmę Transrapid International

22 Koleje niekonwencjonalne Koleje magnetyczne: -Maglev - system rozwijany w Japonii - elektromagnesy wykonane z nadprzewodników - technologia unoszenia elektrodynamicznego (EDS) unoszenie przez odpychanie Transrapid -system opracowany w Niemczech, zastosowany w Chinach - elektromagnesy konwencjonalne - technologia unoszenia elektromagnetycznego (EMS) unoszenie przez przyciąganie

23 Sieć kolejowa układ połączonych ze sobą linii kolejowych, stacji kolejowych i terminali oraz wszystkich rodzajów stałego wyposażenia niezbędnego do zapewnienia bezpiecznej i ciągłej eksploatacji kolejowego systemu transportowego

24 Sieć kolejowa w Polsce PKP PLK S.A.: ponad 19 tys. km linii kolejowych średnie zagęszczenie 6,5 km toru/100 km 2 ok stacji kolejowych ponad skrzyżowań z drogami kołowymi i przejść dla pieszych Składniki zagregowane: linie kolejowe + węzły kolejowe Warszawski węzeł kolejowy

25 Podział sieci na składniki Składniki: zagregowane linie kolejowe + usytuowane na nich węzły kolejowe główne szlaki ze stacjami pośrednimi, stacje węzłowe, posterunki odgałęźne, układy stacji specjalnych (np. stacje rozrządowe, manewrowe) podstawowe posterunki ruchu, grupy torów o pojedynczych funkcjach technologicznych elementarne tory szlakowe, tory główne na stacjach i tory boczne, węzły torowe (rozgałęzienia, skrzyżowania, połączenia torów)

26 Podział sieci na składniki Składniki maksymalnie zagregowane: ciągi przewozowe Przykład paneuropejskie korytarze transportowe

27 Linia kolejowa Ma swój własny: kilometraż, numer oraz nazwę np.: Linia nr 1 Warszawa Centralna Katowice Słupek hektometrowy (służy do określania w terenie położenia względem początku linii kolejowej) Dzieli się na mniejsze elementy między posterunkami ruchu typu następczego: odcinki, szlaki i odstępy Schematyczny podział linii na odcinki, szlaki i odstępy

28 Elementy linii kolejowej odcinek część linii kolejowej, na którą składają się dwa lub więcej kolejnych szlaków szlak część linii kolejowej między dwoma sąsiednimi posterunkami zapowiadawczymi lub między ostatnim posterunkiem zapowiadawczym i końcowym punktem linii odstęp część linii kolejowej między kolejnymi posterunkami typu następczego, np. między posterunkiem zapowiadawczym i najbliższym semaforem odstępowym albo między dwoma semaforami odstępowymi Semafor odstępowy

29 Punkty eksploatacyjne Regulują ruch pociągów, zapewniają bezpieczeństwo ruchu i odpowiednią przepustowość Umożliwiają dostęp do środków transportu kolejowego Posterunki ruchu Punkty ekspedycyjne Następcze Pomocnicze Osłonne Przystanki osobowe Ładownie Bocznice Regulują wjazd pociągu na bocznicę Zabezpieczają ruch np. w miejscu skrzyżowania w jednym poziomie, splotu torów itp. Tory odgałęziające się od toru głównego na szlaku, przeznaczone tylko do załadunku i wyładunku wagonów towarowych Tory odgałęziające się od toru głównego na stacji lub szlaku, stanowiące połączenie z punktem handlowym położonym poza terenem zarządcy infrastruktury kolejowej (np. na terenie zakładu przemysłowego)

30 Posterunki następcze umożliwiają dodatkowo zmiany kolejności jazdy pociągów wyprawianych na tor szlakowy do niego przyległy Posterunki następcze Regulują ruch pociągów na każdym przyległym odstępie lub szlaku (cel: zachowanie bezpiecznego odstępu i właściwej kolejności między pociągami) Zapowiadawcze regulują tylko odstęp Odstępowe Bocznicowe Stacje Posterunki odgałęźne Obsługiwane Samoczynne ruchem zawiaduje dyżurny ruchu semafory z samoczynną blokadą liniową

31 Posterunki zapowiadawcze Definicja stacji z punktu widzenia techniki ruchu kolejowego Stacje kolejowe posterunki ruchu następcze zapowiadawcze, w obrębie których oprócz toru głównego zasadniczego znajduje się co najmniej jeden tor główny dodatkowy, pociągi mogą rozpoczynać i kończyć swój bieg, krzyżować się i wyprzedzać, jak również zmieniać skład lub kierunek jazdy stacje węzłowe stacje, na których łączą się szlaki z trzech lub więcej kierunków węzeł kolejowy zespół stacji i posterunków ruchu sąsiadujących ze sobą, którego granice ustala dany zarząd infrastruktury Stacja węzłowa w Tczewie

32 Posterunki zapowiadawcze Mijanki stacje kolejowe o ograniczonym zakresie działania, których układ torowy umożliwia jedynie krzyżowanie i wyprzedzanie pociągów Posterunki odgałęźne posterunki ruchu następcze zapowiadawcze, które biorą udział w prowadzeniu ruchu wszystkich pociągów kursujących na przyległych szlakach (odstępach), zlokalizowane poza stacją: w miejscu odgałęzienia linii lub łącznicy przy przejściu ze szlaku jednotorowego w dwutorowy i odwrotnie, w miejscu połączenia torów głównych na szlaku (trapezy, półtrapezy)

33 Rodzaje stacji kolejowych Definicja stacji jako elementu infrastruktury kolejowej Stacje kolejowe budowle kolejowe w formie układów torowych połączonych za pomocą rozjazdów, wraz z urządzeniami sterowania ruchem kolejowym i urządzeniami łączności Rodzaje stacji w zależności od położenia: stacje krańcowe umiejscowione na początku lub na końcu linii kolejowej mają najczęściej układ torów czołowy Stacja kolejowa w Oławie stacje pośrednie umiejscowione między stacjami węzłowymi, krańcowymi lub między stacją węzłową i krańcową mają najczęściej układ torów przechodni

34 Rodzaje stacji kolejowych W zależności od rodzaju obsługiwanych przewozów: stacje osobowe obsługa pasażerów (odprawa podróżnych, wymiana pasażerów, itp.), przesyłek pocztowych i bagażowych obsługa ruchu pociągów pasażerskich stacje towarowe obsługa ładunków (odprawa i odbiór przesyłek towarowych) obsługa ruchu pociągów towarowych stacje osobowo-towarowe spełniają funkcje stacji osobowych i towarowych

35 Rodzaje stacji kolejowych W zależności od rodzaju pracy stacji: stacje postojowe obsługa składu pociągów pasażerskich stacje ładunkowe (terminale) i przeładunkowe wykonywanie prac załadunkowych i wyładunkowych z wagonów kolejowych na pojazdy drogowe, statki, magazyny i odwrotnie przeładunek z wagonów na wagony np. w związku ze zmianą szerokości toru stacje rozrządowe i manewrowe zmiany w składach wagonów (sortowanie, wymiana grup wagonów, zestawianie składów pociągów) praca manewrowa na torach stacyjnych (przestawianie pociągu z toru na tor, cofanie i podciąganie z wyjątkiem wjazdu i wyjazdu pociągu)

36 Klasyfikacja linii kolejowych

37 Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od rodzaju trakcji: linie zelektryfikowane linie niezelektryfikowane (kolej parowa, spalinowa) W zależności od rodzaju ruchu: linie przeznaczone do ruchu pasażerskiego linie przeznaczone do ruchu towarowego linie przeznaczone do ruchu mieszanego

38 Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od liczby torów: linie jednotorowe linie dwutorowe linie wielotorowe W Polsce na liniach dwutorowych obowiązuje prawostronny ruch pociągów jazda po torze prawym patrząc w kierunku jazdy. W przypadku jazdy po torze w kierunku przeciwnym do ustalonego kierunku zasadniczego używa się określenia "jazda po torze niewłaściwym".

39 Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od przeznaczenia: koleje użytku publicznego: zobowiązane do przewozu wszystkich zgłoszonych pasażerów i ładunków zgodnie z regulaminem przewozów, za określoną opłatą i w ustalonych terminach koleje użytku niepublicznego: są własnością zakładów przemysłowych lub instytucji, służą do wewnętrznego transportu osób lub towarów

40 Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od szerokości toru (prześwitu): linie normalnotorowe szerokość toru 1435 mm (rozstaw szyn ok mm) linie wąskotorowe szerokość toru mniejsza od 1435 mm (np. koleje turystyczne, zakładowe, itp.) linie szerokotorowe szerokość toru większa od 1435 mm (w Rosji 1520 mm, w Irlandii 1600 mm, w Portugalii i Hiszpanii 1668 mm) Szerokość toru (prześwit)-odległość między bocznymi powierzchniami główek szyn mierzona prostopadle do osi toru 14 mm poniżej górnej powierzchni tocznej

41 Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od ukształtowania terenu: linie (koleje) nizinne największe wzniesienia 5-10 promili, minimalne promienie łuków: 1400 m (linie magistralne), 1200 m (pierwszorzędne), 600 m (drugorzędne), 400 m (znaczenia miejscowego) linie (koleje) podgórskie największe wzniesienia promili, minimalne promienie łuków: 1200 m (linie magistralne), 600 m (pierwszorzędne), 400 m (drugorzędne), 250 m (znaczenia miejscowego) linie (koleje) górskie największe wzniesienia promili, minimalne promienie łuków: 600 m (linie magistralne), 400 m (pierwszorzędne), 300 m (drugorzędne), 200 m (znaczenia miejscowego)

42 Kategorie linii kolejowych L.p. Kategoria linii kolejowej Obciążenie przewozami T [Tg/rok] Parametry eksploatacyjne linii kolejowych Prędkość maksymalna v max [km/h] Spełnienie jednego z warunków wymienionych w tabeli jest wystarczające do zakwalifikowania linii do odpowiedniej kategorii. Każdej kategorii linii kolejowej odpowiada określony standard nawierzchni kolejowej, ukształtowanie geometryczne trasy, urządzenia srk. Prędkość maks. pociągów towarowych v t [km/h] Magistralne (0) T < v max < v t Pierwszorzędne (1) 10 T < < v max < v t 80 3 Drugorzędne(2) 3 T < < v max < v t 60 4 Znaczenia miejscowego (3) T < 3 v max 60 v t 50