Infrastruktura transportu kolejowego Wykład 1 Pojęcia podstawowe. Klasyfikacja i kategoryzacja linii kolejowych. Elementy drogi kolejowej dr hab. inż. Danuta Bryja, prof. nadzw. PWr konsultacje: bud. H-3, pok. 1.18 poniedziałek 11-13, wtorek 11-13
Literatura 1. Towpik K.: Infrastruktura transportu kolejowego, Oficyna Wyd. Polit. Warszawskiej, Warszawa 2009. 2. Basiewicz T., Rudziński L., Jacyna M.: Linie kolejowe. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002. 3. Zalewski P., Siedlecki P., Drewnowski A.: Technologia transportu kolejowego, WKiŁ, Warszawa 2013. 4. Dz. U. RP nr 151: Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 5 czerwca 2014 roku, zmieniające Rozporządzenie z 1996 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle kolejowe i ich usytuowanie. 5. TSI Techniczne Specyfikacje Interoperacyjności (ang. Technical Specifications for Interoperability TSIs).
Literatura 6. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2008/57/WE z dnia 17 czerwca 2008 r., w sprawie interoperacyjności systemu kolei we Wspólnocie. 7. Id-1 (D-1) Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na liniach kolejowych - PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa 2005. 8. Id-3 (D-4) Warunki techniczne utrzymania podtorza kolejowego - PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Warszawa 2005. 9. http://www.zits.pwr.wroc.pl/makuch/ 10. http://www.transportszynowy.pl 11. http://wektor.il.pw.edu.pl/~zuraw/
Plan wykładów 1. Pojęcia podstawowe. Klasyfikacja i kategoryzacja linii kolejowych. Elementy drogi kolejowej 2h. 2. Rodzaje i elementy składowe konstrukcji nawierzchni kolejowych 2h 3. Zasady kształtowania geometrii dróg kolejowych. Sieć kolejowa. Klasyfikacja punktów eksploatacyjnych 2h 4. Urządzenia sterowania ruchem kolejowym. Infrastruktura zewnętrznych i wewnętrznych urządzeń srk 2h
Pojęcia podstawowe Transport kolejowy przemieszczanie towarów lub pasażerów przy użyciu pojazdów kolejowych w obrębie danej sieci kolejowej Pojazdy kolejowe środki transportu dostosowane do poruszania się na własnych kołach, z napędem lub bez napędu, po trasie wytyczonej torem kolejowym (tzw. środki transportu sztywno-torowego) Sieć kolejowa układ połączonych ze sobą linii kolejowych, stacji i terminali kolejowych oraz wszystkich rodzajów stałego wyposażenia niezbędnego do zapewnienia bezpiecznej i ciągłej eksploatacji kolejowego systemu transportowego Sieć kolejowa obejmuje zasięgiem teren danego kraju i jest powiązana z układami transportowymi krajów sąsiednich.
Pojęcia podstawowe Infrastruktura kolejowa drogi kolejowe oraz inne budowle, budynki i urządzenia wraz z zajętymi pod nie gruntami, usytuowane na obszarze kolejowym, przeznaczone do zarządzania i obsługi przewozu osób i towarów, a także utrzymania niezbędnego w tym celu majątku zarządcy infrastruktury. wg ustawy z dnia 28 marca 2003 roku o transporcie kolejowym (Dz.U. 2003 nr 86 poz. 789) Infrastruktura kolejowa umożliwia prowadzenie przewozów przewoźnikom kolejowym i jest zarządzana przez zarządcę infrastruktury.
Pojęcia podstawowe Techniczna infrastruktura transportu kolejowego: drogi kolejowe, w tym obiekty inżynieryjne i urządzenia sterowania i zabezpieczenia ruchu kolejowego (srk) stacje, mijanki i inne posterunki ruchu budynki i budowle służące do obsługi technicznej taboru urządzenia transmisji informacji urządzenia odwadniające, wodociągowe i kanalizacyjne urządzenia służące do obsługi pasażerów i obsługi przewozu ładunków oraz przejazdy kolejowe wg klasyfikacji UIC (Union Internationale de Chemins de fer) Międzynarodowego Związku Kolejowego
Pojęcia podstawowe Linia kolejowa element sieci kolejowej składający się z jednego, dwóch lub kilku torów kolejowych łączących punkty początkowy i końcowy, będące stacjami końcowymi lub węzłowymi Droga kolejowa budowla kolejowa, na którą składa się nawierzchnia kolejowa wraz z podtorzem, gruntem na którym jest usytuowana, obiektami inżynieryjnymi, siecią trakcyjną, urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, przejazdami kolejowymi Tor kolejowy jest elementem jezdnym drogi kolejowej, na który składają się dwie szyny (dwa toki szynowe) ułożone w ustalonej odległości, podtrzymujące i prowadzące koła pojazdów szynowych
Rodzaje 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 kolei jest: ścisłe powiązanie z torem jazdy KOLEJE koleje klasyczne dwuszynowe koleje niekonwencjonalne koleje konwencjonalne koleje dużych prędkości koleje miejskie koleje miejskie koleje górskie koleje typu Maglev
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
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 200-250 km/h, linie kolejowe zmodernizowane, na których prędkość musi być dostosowana do cech szczególnych linii, wynikających np. z uwarunkowań związanych z topografią, rzeźbą terenu lub ograniczeń urbanistycznych (np. linie łączące sieci dużych prędkości i sieci konwencjonalne, linie przebiegające przez stacje).
Koleje dużych prędkości Rekord prędkości 3 kwietnia 2007 r.: 574,8 km/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)
Koleje niekonwencjonalne Koleje o trasie innego rodzaju niż klasyczny naziemny tor dwuszynowy: pojazd kolejowy porusza się po nawierzchni nieszynowej, przy równoczesnym zachowaniu warunku powiązania drogi z pojazdem poprzez specjalną konstrukcję zespołu jezdnego pojazdu oraz drogi. Rodzaje kolei niekonwencjonalnych: napowietrzna kolej linowa, kolej linowo-terenowa, kolej jednoszynowa, kolej zębata, kolej magnetyczna. Wąskotorowa kolej zębata w Austrii (1893 r.)
Koleje niekonwencjonalne Napowietrzne koleje linowe (wyciągi narciarskie, koleje gondolowe, tramwaje powietrzne) - jednolinowe pojazdy są zawieszone na przesuwającej się linie - dwulinowe pojazdy poruszają się napiętej linie nośnej, są ciągnięte liną napędową - wielolinowe np. dwie liny nośne i lina napędowa
Kolej podwieszona w Wuppertalu, oddana do użytku w 1901 r., 13,3 km długości, w tym 10 km nad rzeką Wupper Kolej podwieszona w mieście Chiba w Japonii Sidney Australia Koleje niekonwencjonalne Koleje linowo-terenowe pojazd porusza się po torze za pomocą liny napędowej, która przesuwa się na kółkach podporowych między szynami Koleje jednoszynowe (ang. monorail) pojazdy typu podwieszonego lub siodłowego poruszają się po jednej szynie Kolej funikularna w Zurychu
Koleje niekonwencjonalne Koleje zębate koleje z dodatkową szyną zębatą umieszczoną pośrodku toru, z którą współpracują zębate koła napędowe i hamujące taboru trakcyjnego, mogąca pokonywać trasę o dużych nachyleniach profilu podłużnego Koleje na poduszkach magnetycznych (typu Maglev) tradycyjny tor jest zastąpiony przez układ elektromagnesów dzięki polu magnetycznemu pojazd nie ma kontaktu z powierzchnią torowiska, unosi się nad nim, eliminowany jest kontakt koła z szyną, który w tradycyjnych pociągach znacznie ogranicza maksymalną prędkość jazdy Kolej górska wąskotorowa Tatry, Strbske Pleso, Słowacja Japoński MLX01 Maglev rekord prędkości 581,6 km/h
Koleje miejskie Szybka kolej miejska SKM system wyspecjalizowany do obsługi ruchu miejskiego dzięki odpowiedniej lokalizacji stacji, specyficznemu taborowi i wysokiej częstotliwości obsługi, dysponuje bezkolizyjnym torowiskiem albo torowiskiem prowadzonym we własnym korytarzu z pełnym uprzywilejowaniem na skrzyżowaniach SKM w Warszawie nowo wybudowany dworzec Warszawa Stadion 4 linie: S1, S2, S3 i S9 System szybkiej kolei miejskiej w Berlinie (S-Bahn Berlin) przewozi rocznie 388,1 mln pasażerów
Metro Koleje miejskie całkowicie lub częściowo podziemna szybka kolej miejska, charakteryzuje się wyłącznymi prawami drogi, wielowagonowymi pociągami, gęsto rozmieszczonymi stacjami (zwykle co 700-1200 m), dużą prędkością i przyspieszeniami ruchu w porównaniu z tramwajami i koleją miejską, linie metra mogą być prowadzone w płytkich lub głębokich tunelach, po powierzchni terenu, a także na estakadach nad poziomem ulic, Londyn od 1863 r. Warszawa
Koleje miejskie Lekkie koleje miejskie (premetro) system pośredni między metrem a tramwajami, charakteryzuje się stosunkowo dużym wydzieleniem z przestrzeni miejskiej jak metro, ale obsługiwane jest przez tabor lekki: tramwajowy lub o konstrukcji zbliżonej do tramwaju, linie lekkiej kolei mają często charakter podmiejski - przykładem jest kolejka WKD w Warszawie (Warszawska Kolej Dojazdowa) Krakowski Szybki Tramwaj stacja Politechnika WKD Warszawa Poznański Szybki Tramwaj
Tramwaje Koleje miejskie typowo miejski środek transportu, poruszający się w poziomie ulic po torowisku wydzielonym z ruchu ogólnego lub po szynach wbudowanych w jezdnię, specjalny tabor, znacznie lżejszy i krótszy od tradycyjnych pociągów, ruch tramwajowy jest sterowany za pomocą drogowej sygnalizacji świetlnej, odbywa się według zasad ruchu drogowego Tramwaje dwusystemowe (systemy kolejowo-tramwajowe) pojazdy szynowe łączą cechy tramwaju i pojazdu kolejowego, mogą poruszać się zarówno po torach tramwajowych (na obszarze miasta), jak i po torach kolejowych (na odcinkach podmiejskich)
Klasyczne koleje dwuszynowe (koleje konwencjonalne)
Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od wykonywanych przewozów: linie użytku publicznego dostępne dla wszystkich użytkowników, zobowiązane do przewozu wszystkich zgłoszonych ładunków zgodnie z regulaminem przewozów, za określoną opłatą i w ustalonych terminach linie przeznaczone dla ruchu pasażerskiego linie przeznaczone dla ruchu towarowego linie przeznaczone dla ruchu mieszanego linie użytku niepublicznego są własnością zakładów przemysłowych lub instytucji, służą do wewnętrznego transportu osób lub towarów
Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od liczby torów głównych: 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".
Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od szerokości toru (prześwitu): linie normalnotorowe szerokość toru 1435 mm (rozstaw osiowy szyn 1500 mm) linie szerokotorowe szerokość toru większa od 1435 mm (w Rosji 1524 mm, w Irlandii 1600 mm, w Portugalii i Hiszpanii obecnie 1668 mm) linie wąskotorowe szerokość toru mniejsza od 1435 mm (np. koleje turystyczne, zakładowe, itp.) szerokość toru prześwit, odległość między wewnętrznymi powierzchniami główek szyn, mierzona prostopadle do osi toru, 14 mm poniżej górnej powierzchni tocznej
Klasyfikacja linii kolejowych W zależności od ukształtowania terenu: linie nizinne największe pochylenia 5-10 promili, minimalne promienie łuków: 1400 m (linie magistralne), 1200 m (pierwszorzędne), 600 m (drugorzędne), 400 m (znaczenia miejscowego) linie podgórskie największe pochylenia 10-15 promili, minimalne promienie łuków: 1200 m (linie magistralne), 600 m (pierwszorzędne), 400 m (drugorzędne), 250 m (znaczenia miejscowego) linie górskie największe pochylenia 15-25 promili, minimalne promienie łuków: 600 m (linie magistralne), 400 m (pierwszorzędne), 300 m (drugorzędne), 200 m (znaczenia miejscowego)
Kategorie linii kolejowych Parametry eksploatacyjne linii kolejowych L.p. Kategoria linii kolejowej Obciążenie przewozami T [Tg/rok] Prędkość maksymalna v max [km/h] Prędkość maks. pociągów towarowych v t [km/h] 1 2 3 4 5 1 Magistralne (0) T 25 120 < v max 200 80 < v t 120 2 Pierwszorzędne (1) 10 T < 25 80 < v max 120 60 < v t 80 3 Drugorzędne (2) 3 T < 10 60 < v max 80 50 < v t 60 4 Znaczenia miejscowego (3) T < 3 v max 60 v t 50 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.
Elementy drogi kolejowej Najważniejsze elementy drogi kolejowej na szlaku: nawierzchnia kolejowa i podtorze obiekty inżynieryjne urządzenia trakcji elektrycznej urządzenia sterowania ruchem kolejowym (srk) 1. oś toru, 2. obrys skrajni, 3. słup trakcyjny, 4. semafor, 5. nawierzchnia, 6. podtorze, 7. podłoże, 8. torowisko, 9. skarpa przekopu, 10. rów odwadniający, 11. dren, 12. sieć trakcyjna Droga kolejowa na nasypie Droga kolejowa w przekopie
Skrajnia budowli Skrajnia budowli wolna przestrzeń określona linią wyznaczającą minimalne odległości pomiędzy pojazdem kolejowym a obiektami i urządzeniami infrastruktury kolejowej, niezbędne dla zapewnienia bezpiecznego i bezkolizyjnego prowadzenia ruchu pojazdów kolejowych Wymiary skrajni w kierunku poziomym mierzy się od osi toru, w kierunku pionowym - od górnej krawędzi główki szyny. Skrajnia B
Elementy drogi kolejowej Podtorze budowla geotechniczna (ziemna), wykonana na gruncie rodzimym (podłoże drogi kolejowej) jako: a) nasyp lub b) przekop, wraz z urządzeniami zabezpieczającymi i odwadniającymi Torowisko górna powierzchnia podtorza kolejowego, na której ułożona jest nawierzchnia kolejowa torowisko torowisko 1. nawierzchnia, 2. skarpa, 3. rów odwadniający
Elementy drogi kolejowej Obiekty inżynieryjne mosty, wiadukty, estakady, tunele, przepusty, ściany oporowe, nadziemne i podziemne przejścia dla pieszych Most kolejowy Wiadukt kolejowy Estakada Przejście dla pieszych nadziemne Przepust Ściana oporowa Tunel kolejowy