Katedra Mostów i Kolei dr inż. Jacek Makuch WYKŁAD 5 TORY TRAMWAJOWE W PRZEKROJU POPRZECZNYM KOLEJE MIEJSKIE studia I stopnia, specjalność ILB, profil dyplomowania DK, semestr 6 rok akademicki 2015/16
SKRAJNIA: TABORU BUDOWLI
TABOR we Wrocławiu 1. Konstal N: 1945 1990 szer.: 2,2 m; dokł.: 2,173 m (bez 27 mm) pomiędzy blachami poszycia zewnętrznego ścian bocznych (dochodzą kierunkowskazy, listwy boczne) dwuosiowy ścięcia końców pudeł wagonów (ułatwienie pokonywania łuków) 2. Konstal 102N: 1969 2009 szer.: 2,4 m; dokł.: 2,379 m (bez 21 mm) skrętne wózki 3. Konstal 105N: od 1975 szer.: 2,4 m; dokł.: 2,353 m (bez 47 mm)
4. Protram 205: od 2006 szer.: 2,4 m 5. Skoda 16T, 19T: od 2006 szer.: 2,46 m pomimo że szersza niż 2,4 m uzyskała homologację (duża liczba krótkich członów)
6. Pesa Twist 2010NW: od 2015 szer.: 2,4 m trzyczłonowa pomimo że węższa od Skody zahaczała o niektóre krawężniki 7. Modertrans Moderus Beta: od 2015 szer.: 2,4 m rozporządzenie taborowe (w sprawie warunków technicznych tramwajów i trolejbusów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia): starsze (z 1999 r.): 2,4 m (dług.: 54 m) aktualne (z 2003 r.): 2,65 m (dług.: 65 m) (tramwaj plus rozważano szerokość 2,65 m) typowe szerokości tramwajów na świecie: 2,2 m 2,3 m 2,4 m 2,65 m
WYTYCZNE TECHNICZNE PROJEKTOWANIA, BUDOWY I UTRZYMANIA TORÓW TRAMWAJOWYCH - 1983 linia ciągła skrajnia taboru linia przerywana skrajnia budowli obie skrajnie na jednym rysunku prosty kształt
PN-K-92008: 1998 KOMUNIKACJA MIEJSKA. SKRAJNIA KINEMATYCZNA WAGONÓW TRAMWAJOWYCH Norma definiuje dwa główne pojęcia: 1. Dopuszczalny gabaryt przekroju poprzecznego wagonu tramwajowego: kontur, w obrębie którego znajduje się każdy element poprzecznego przekroju wagonu tramwajowego poruszającego się z prędkością od zera do maksymalnej dopuszczalnej, zapewniający mijanie bez kolizji wszystkich stałych obiektów znajdujących się na torze lub obok toru prostego lub łukowego oraz wykluczający możliwość kolizji z innym wagonem tramwajowym poruszającym się po równoległym torze prostym lub łukowym przejeżdżającym przez krzyżownicę torów z prędkością od zera do maksymalnej dopuszczalnej 2. Kontur odniesienia skrajni kinematycznej: kontur, poza którym nie powinna znaleźć siężadna część wagonu tramwajowego (oprócz lusterek bocznych i odgarniaczy) podczas jazdy z maksymalną dopuszczalną prędkością po prostym idealnym torze we wszystkich możliwych warunkach eksploatacyjno-ruchowych definicje niepotrzebnie zbyt rozbudowane kolorem czerwonym wyróżniono najważniejsze informacje
Norma określa rysunkowo kształt obu konturów: dla przekrojów pomiędzy czopami skrętu dla przekrojów na zewnątrz czopów skrętu i podaje wzory obliczeniowe zwężeń pudła:
Kontur odniesienia skrajni kinematycznej przedstawiany jest osobno dla: toru o szerokości 1435 mm toru o szerokości 1000 mm
PN-K-92009: 1998 KOMUNIKACJA MIEJSKA. SKRAJNIA BUDOWLI. WYMAGANIA Norma definiuje trzy główne pojęcia: 1. Kontur koniecznej przestrzeni niezabudowanej: przestrzeń, której przekrój poprzeczny stanowi wielokąt o takich wymiarach i kształcie, że wewnątrz niej wagon tramwajowy może się poruszać z prędkością od zera do maksymalnej dopuszczalnej 2. Skrajnia budowli ciągłych: kontur koniecznej przestrzeni niezabudowanej poszerzony z obu stron o przestrzeń umożliwiającą ewakuację pasażerów z wagonu tramwajowego w przypadku, gdyby wagon uległ awarii i zatrzymał się na tle budowli ciągłej (obiektu stałego, którego wymiar mierzony wzdłuż toru tramwajowego jest większy niż 3 m) 3. Skrajnia budowli punktowych: kontur koniecznej przestrzeni niezabudowanej poszerzony z obu stron o przestrzeń umożliwiającą wejście personelu obsługującego między wagon tramwajowy a budowlę punktową (obiekt stały, którego wymiar mierzony wzdłuż toru tramwajowego jest mniejszy lub równy 3 m), gdy wagon ten stoi nieruchomo, a budowla znajduje się na jego tle
Norma określa rysunkowo trzy zdefiniowane kontury: KONTUR KONIECZNEJ PRZESTRZENI NIEZABUDOWANEJ dla toru o szerokości 1435 mm dla toru o szerokości 1000 mm
SKRAJNIA BUDOWLI CIĄGŁYCH dla toru o szerokości 1435 mm dla toru o szerokości 1000 mm
SKRAJNIA BUDOWLI PUNKTOWYCH dla toru o szerokości 1435 mm dla toru o szerokości 1000 mm
jakie są RÓŻNICE pomiędzy rysunkami? kontur odniesienia skrajni kinematycznej (dla toru o szerokości 1435 mm) kontur koniecznej przestrzeni niezabudowanej
kontur koniecznej przestrzeni niezabudowanej skrajnia budowli ciągłych
skrajnia budowli ciągłych skrajnia budowli punktowych
KSZTAŁT ROZSZERZAJĄCY SIĘ KU GÓRZE uwzględnienie zużycia eksploatacyjnego: taboru torów do pewnych granic: przesunięcie toru w poprzek do 25 mm nierównomierność zużycia boków szyn do 15 mm zygzakowatość toru do 25 mm (niezdefiniowane!) wielokątność łuku do 25 mm (niezdefiniowane!) zapadnięcie toru oraz zużycie pionowe główek szyn do 25 mm wichrowatość toru: dla toru o szerokości 1435 mm - do 30 mm dla toru o szerokości 1000 mm do 20 mm (brak zdefiniowania bazy!) BRAK UWZGLĘDNIENIA SYTUACJI PRZYSTANKU wada normy!!! na kolei (Id-1, zał.11) przypadek przystanku jest uwzględniany ( z wyjątkiem peronów na przystankach ) w starszych wytycznych tramwajowych (1983) przypadek przystanku również był uwzględniony
PRZYPADKI SZCZEGÓLNE na obszarach staromiejskich dopuszcza się wkraczanie budowli ciągłych w głąb skrajni budowli ciągłych aż do konturu koniecznej przestrzeni niezabudowanej, jeżeli miejsca przekroczeń są wyraźnie oznakowane (problem brak definicji obszaru staromiejskiego) w zajezdniach oraz w torach nie eksploatowanych przez ruch pasażerski dopuszcza się wkraczanie budowli ciągłych w głąb skrajni budowli ciągłych aż do konturu odniesienia skrajni kinematycznej, jeżeli: miejsca przekroczeń są wyraźnie oznakowane prędkość tramwajów jest ograniczona do 10 km/h
PRZYPADKI PODSTAWOWE minimalne odległości od osi toru do: krawędzi przystanku: 1,25 m (1,285 m wg wrocławskiego MPK, m.in. ze wzgl. na oblodzenie zimą) krawędzi pasa zieleni oraz przejścia dla pieszych: 1,5 m słupów trakcyjnych oraz ogrodzenia na międzytorzu: 1,7 m? krawędzi pasa ruchu oraz ogrodzenia na zewnątrz toru: 1,95 m krawędzi zabudowy torów w torach postojowych na pętlach i krańcówkach (oględziny taboru): 2 m szerokości: słupa trakcyjnego: 0,5 m ogrodzenia: 0,1 m pasa bezpieczeństwa: powyżej 2,8 m od p.g.s. (poziomu główki szyny): 0,4 m poniżej 2,8 m od p.g.s., bez ruchu pieszego: 0,5 m j.w. z ruchem pieszym: 0,75 m pomiędzy dwoma torami tramwajowymi na obszarach staromiejskich: 0,34 m (np. ul. Poniatowskiego, most Grunwaldzki)
nisze (w tunelach, przy murach oporowych i ogrodzeniach): obecnie brak jest potrzeby ich stosowania zalecenia normy skrajniowej uczyniły bezzasadnymi zapisy podane w wytycznych z 1983 r.: co 20 m o długości min. 1,5 m na głębokość 1,95 m od osi toru wysokości zawieszenia przewodu jezdnego: maksymalna: 5,7 m normalna: 5,5 m minimalna: w rozjazdach: 5 m pod mostami i wiaduktami: z ruchem kołowym: 4,5 m bez ruchu kołowego: 4,2 m wysokości skrajni budowli: normalna: 6 m minimalna: z ruchem kołowym: 4,75 m bez ruchu kołowego: 4,5 m
POSZERZENIA SKRAJNI W ŁUKACH POZIOMYCH P w przedziale wysokości 0,03 3,95 m powyżej p.g.s. Q poniżej 0,03 m i powyżej 3,95 m a po wypukłej stronie łuku (zewnętrzne) i po wklęsłej stronie łuku (wewnętrzne) wzory: co oznacza: (nie uwzględnia się) jednostki: R, P i Q w metrach UWAGA: w normie błędnie jest podane, że P i Q wylicza się w milimetrach!!!
poszerzenie należy wykonać płynnie na długościach: 10 m po zewnętrznej stronie łuku 5 m po wewnętrznej stronie łuku na odcinku:? prostej przed początkiem łuku łuku o większym promieniu, przed początkiem łuku o promieniu mniejszym UWAGA: schematy pokazane w normie zawierają błędnie albo niepotrzebne oznaczenia!!! (wymiar 1435) (iloczyn poszerzenia E i promienia łuku R) (poszerzenia E a, E i )
POSZERZENIA SKRAJNI W ŁUKACH PIONOWYCH V obniżenie dolnej krawędzi skrajni budowli na pionowym łuku o promieniu R V : jednostki: R V i V w metrach UWAGA: w normie błędnie jest podane, że V wylicza się w milimetrach i że dotyczy tylko łuku wypukłego!!! poszerzenie należy wykonać płynnie na odcinku płaskim przed początkiem łuku pionowego na długości 10 m
ROZSTAWY OSIOWE TORÓW 1) Na prostej r : dla wolnego międzytorza: 2,9 m (tzw. rozstaw normalny) 2,74 m (tzw. rozstaw minimalny) w obszarach staromiejskich (np.: Wrocław most Grunwaldzki, ul. Poniatowskiego) dla ogrodzenia na międzytorzu: 3,5 m dla słupów trakcyjnych na międzytorzu: 3,9 m niekiedy jako typowe wartości r projektanci stosują wymiary nieco większe: 3 m zamiast 2,9 m oraz 4 m zamiast 3,9 m (czyli +5 cm na jeden tor): uwzględnienie poszerzeń potrzebnych w łukach o R 100 m (5/100 = 0,05), jakie mogą występować na odcinkach szlakowych (R 150 m) we Wrocławiu uwzględnienie większej szerokości Skody (2,46 m): Milenijna, Pilczycka, Dokerska zaprojektowane na 4 m ale Świeradowska na 3,9 m (nie było jeszcze wiadomo, że w przetargu wygrają Skody)
3,1 m albo 4 m zamiast 2,9 m w przypadku pasów autobusowo tramwajowych (PAT): pomiędzy jezdniami ruchu kołowego: pomiędzy pasami zieleni:
3,1 m albo 3,3 m zamiast 2,9 m w węzłach rozjazdowych (poszerzenia ze względu na łuki): R p = 50 m (P i = P a = 0,1 m) R min = 25 m (P i = P a = 0,2 m) UWAGA: można tego uniknąć przy odpowiednio dużej wartości wzajemnego przesunięcia początków łuków przejściowych ( ):
2) W łukach r ł : według wzoru: r ł = r + P a + P i gdzie: r rozstaw osi torów na prostej P a poszerzenie po zewnętrznej stronie łuku P i poszerzenie po wewnętrznej stronie łuku problem w przepisach tramwajowych nie ma określonej granicy wartości promienia łuku poziomego R, od której należy stosować poszerzenie rozstawu osiowego torów, co sugerowałoby, że należy to robić w przypadku każdego łuku poziomego co należy uznać za nierozsądne (np. ul. Sienkiewicza/Górnickiego łuk α = 0,8912 R = 1000 m L = 15,54 m) na kolei poszerzenia stosuje się dla R 4000 m w tramwajach dla R na pewno mniejszego, ale jakiego? dwie szkoły : norma PN-K-92011 ( odbiorowa ) pozwala na niedokładność ułożenia toru w planie do 1 cm, nie ma więc sensu analizowanie węższych poszerzeń, a to odpowiadać będzie wartości granicznej łuku poziomego R = 5 / 0,01 m = 500 m stosując rozstaw normalny 2,9 m mamy jeszcze 16 cm zapasu w stosunku do rozstawu minimalnego 2,74 m czyli 8 cm na jeden tor, co odpowiadać będzie wartości granicznej łuku poziomego R = 5 / 0,08 m = 62,5 m
poszerzenie wykonujemy: na długości krzywych przejściowych: albo na prostej (jeśli między prostą a łukiem nie ma krzywych przejściowych) na jeden z trzech możliwych sposobów: do wewnątrz : wada wstawka prosta
na zewnątrz : symetrycznie :
SZEROKOŚĆ TORU (PRZEŚWIT) obecnie określana tak jak na kolei 14 mm poniżej poziomu główki szyny, pomiędzy wewnętrznymi jej krawędziami kiedyś inaczej: 9 mm poniżej dla szyn rowkowych 11 mm poniżej dla szyn główkowych (co wymagało stosowania innych toromierzy, podkładów betonowych dlatego z tego zrezygnowano) w Polsce: tor wąski: 1000 mm: Łódź, Bydgoszcz, Toruń, Elbląg, Grudziądz, (kiedyś również: Legnica, Wałbrzych, Jelenia Góra) inne szerokości: 900 mm Kraków (1901-13), 785 mm Górny Śląsk (1894-1952) tor normalny: 1435 mm pozostałe miasta na świecie: tory wąskie: Lizbona 900 mm, Bazylea i Zurich 1000 mm, San Francisco 1067 mm tory prawie normalne: Mediolan, Turyn i Rzym 1445 mm, Drezno - 1450 mm, Lipsk 1458 mm, tory szerokie: państwa byłego Związku Radzieckiego 1524 mm (ale też Warszawa!!! w latach 1908-46), Toronto 1495 mm, Nowy Orlean 1588 mm, Baltimore 1638 mm
w torach tramwajowych nie stosuje się (tak jak na kolei) powiększenia szerokości toru w łukach poziomych: mniejsza średnica kół mniejszy rozstaw osi w wózku krótsza baza sztywna wykonawcy robót torów tramwajowych z definicji w łukach poszerzają prześwit o 2 mm: wynika to z zapisów normy PN-K-92011 ( odbiorowej ) gdzie odchyłki szerokości torów określono jako: na prostej: ± 2 mm w łukach: 0 mm / + 4 mm nie jest to rozsądne - chociażby dlatego, że nie zależy od wartości promienia łuku poziomego R
POCHYLENIE SZYN DO WEWNĄTRZ przeciwdziałanie wężykowaniu kiedyś w tramwajach nie było stosowane (ze względu na małe prędkości) - szyny stały pionowo, a obręcze kół były walcowe (a nie stożkowe) obecnie w tramwajach w Polsce - 1:40 (standard niemiecki) UWAGA: w przypadku niektórych szyn rowkowych (np. Ri60N) główka szyny jest wyprofilowana z uwzględnieniem pochylenia (taka szyna nie wymaga już pochylania) w niektórych miastach na świecie szyn tramwajowych nie pochyla się do dziś obręcze kół w tramwajach są nadal walcowe
PRZECHYŁKA określana według tabel z wytycznych (w zależności od v i R):
tabele podają dwa rodzaje przechyłek: normalna wszędzie tam, gdzie pozwalają na to warunki minimalna tam, gdzie nie da się zaprojektować przechyłki normalnej (przeważnie w łukach torów wbudowanych w jezdnie) przechyłka normalna z tabel liczona jest wg wzoru: przechyłka minimalna z tabel liczona jest wg wzoru: dolne granice stosowanych przechyłek: tory wbudowane w jezdnię: 10 mm dla toru 1000 mm 15 mm dla toru 1435 mm górne granice stosowanych przechyłek: 100 mm dla toru 1000 mm 150 mm dla toru 1435 mm dla a dop = 0,8 m/s 2 tory poza jezdnią: 15 mm dla toru 1000 mm 20 mm dla toru 1435 mm
przechyłkę uzyskuje się poprzez wyniesienie do góry szyny toku zewnętrznego na całej długości łuku rampy przechyłkowe: na długości krzywych przejściowych (parabola, klotoida, łuk przejściowy) gdy ich nie ma na odcinku prostym przed początkiem łuku, w pochyleniu 1:300 liniowe w szczególnych przypadkach (brak możliwości uzyskania odpowiedniej długości rampy przechyłkowej) dopuszcza się stosowanie ramp przechyłkowych dwukrotnie krótszych, z tym że przechyłkę uzyskuje się w tym przypadku poprzez: podwyższenie szyny toku zewnętrznego o połowę wysokości wymaganej przechyłki obniżenie szyny toku wewnętrznego o połowę wysokości wymaganej przechyłki
w torach wbudowanych w jezdnię - stosujemy przechyłkę dostosowaną do spadków poprzecznych jezdni: w łuku zgodnie z przechyłką drogową na prostej (odwodnienie!) w pochyleniu poprzecznym 1 % albo bez przechyłki (w zależności od konstrukcji toru): tor na prefabrykowanych płytach żelbetowych:
tor z zabudową bitumiczną: tor z zabudową kostkową (bez przechyłki):
w torach węzłów rozjazdowych: nie stosujemy przechyłek: praktycznie niewykonalne (zbyt duża liczba krzyżownic położonych zbyt blisko siebie) nie ma takiej potrzeby: małe prędkości: ciasne łuki (dla R min = 25 m przy a dop = 0,8 m/s 2 v max = 16,1 km/h) zwrotnice najazdowe v max = 10 km/h (jazda na ostrze iglicy) skrzyżowania torów v max = 10 km/h (wypłycenie rowka, jazda obrzeżem) zwrotnice zjazdowe v max = 15 km/h (rozprucie) odwodnienie toru zapewniają skrzynki zwrotnicowe wyjątek można zastosować obniżenie skrajnego wewnętrznego toku szyn w relacjach skrętnych o: 10 mm dla toru 1000 mm 15 mm dla toru 1435 mm
PRZYKŁAD 1: projekt przebudowy ul. Sienkiewicza z 2001 r. węzeł rozjazdowy na skrzyżowaniu z ul. Piastowską rampy przechyłkowe dług. 4,5m (15mm x 300), zakończone 3m przed początkiem rozjazdu
PRZYKŁAD 2: projekt przebudowy pl. Powstańców Wlkp. z 2004 r. węzeł rozjazdowy w pd-zach części placu obniżenie skrajnego wewnętrznego toku szyn w relacjach skrętnych (przechyłka: 15 mm)
PRZYKŁAD 3: projekt nowej linii tramwaju plus na Kozanów z 2010 r. robocze obliczenia dla ustalenia przechyłek
projekt nowej linii tramwaju plus na Kozanów z 2010 r. ul. Pilczycka - łuk przy zaślepionej ul. Pałuckiej
projekt nowej linii tramwaju plus na Kozanów z 2010 r. nowy most na rzece Ślęza zjazd od strony Stadionu Miejskiego
PRZYKŁAD 4: projekt przebudowy ul. Nowowiejskiej z 2007 r. skrzyżowanie z ul. Piastowską przejście z przekroju daszkowego do jednostronnego