Vývoj pružného upevnění

Vývoj pružného upevnění

U všech do této chvíle zmíněných typů upevnění byla kolejnice upevněna klínem, hřebem, vrtulí nebo tuhou svěrkou. Působením dynamických sil od železničního provozu se však uvedené tuhé prvky upevnění postupně uvolňují. Pro zajištění spolehlivé funkce upevnění je nutná častá a pravidelná údržba. Proto se již od konce druhé světové války většina evropských železnic zabývá vývojem pružných prvků pro upevnění kolejnic.

První pružné upevnění u nás vynalezl Prof. Ing. Emil Mašík z VUT Brno. Již v roce 1910 rakouský patentový úřad zapsal jeho objev a od té doby rakouské i některé jiné zahraniční dráhy používaly k upevnění kolejnic tzv. Mašíkův plíšek nebo Mašíkovo pružné pero proti putování. Tento prototyp dnešních pružných svěrek se vyráběl z ocelového plechu o tloušťce 2,5 mm a rozvinutých rozměrech 70 x 70 mm. Patu kolejnice přitlačoval silou 3 až 4 kN.

obr. 16 – takzvaný Mašíkův plíšek

S pokračujícím zvyšováním rychlostí a souběžným nárůstem hmotnosti na nápravu došlo k výraznému zvýšení namáhání konstrukce koleje. Bylo třeba zajistit přenesení a utlumení statických i dynamických sil od železničních vozidel a přitom používat co možná nejjednodušší, provozně spolehlivý, dostatečně únosný a finančně dostupný železniční svršek. Nároky na funkční vlastnosti upevnění kolejnic dále zvýšilo zavedení bezstykové koleje jako základní konstrukce většiny tratí.

V posledních přibližně třiceti letech se ČSD, ČD a nyní i Správa železnic intenzívně zajímají o konstrukci pružného upevnění. Byly a jsou porovnávány různé typy pružného upevnění používané v zahraničí. Mezi hlavní představitele těchto typů upevnění patří především výrobky společností VOSSLOH (Německo), PANDROL (Velká Británie) a STEDEF (Francie).

Je však třeba říci, že u nás užívaný a vžitý pojem pružné upevnění je poněkud zavádějící. Pružné upevnění tak, jak je tento pojem definován a používán u Správa železnic, je upevnění, kdy je pata kolejnice trvale přitlačována pružným elementem, a to i pod zatížením při průjezdu vlaku. Tímto pružným prvkem může být pružný hřeb, svěrka nebo spona, ať už z kruhové, nebo ploché oceli různých tvarů, s různým způsobem uchycení a předepnutí.

Takto definované pružné upevnění tedy nemá nic společného se svislou pružností koleje. Ta je zajišťována pružnými podložkami pod patou kolejnice, popřípadě i pod podkladnicí.

Pružné upevnění u Správy železnic

Požadavky na pružné upevnění nejsou v rámci evropských železničních správ ani nové, ani převratné. Je však třeba si je stále uvědomovat jak při konstrukci jednotlivých typů upevnění, tak i při úvahách o použití vybraného typu v konkrétních případech v koleji.

obr. 17 – úsek I. koridoru Choceň – Brandýs nad Orlicí

Při rozhodování o další orientaci vývoje upevnění u někdejších ČSD zvítězilo šroubové upevnění typu VOSSLOH. Dnes se používají svěrky Skl 24, které nahradily svěrky Skl 12, a Skl 14. Tyto svěrky přitlačují patu kolejnice silou cca 1,1 t. Ta plně vyhovuje potřebám zajištění stability bezstykové koleje. U šroubových typů pružného upevnění (svěrky VOSSLOH Skl 24 a Skl 14) napětí svěrky rovněž zabraňuje povolování svěrkových šroubů, respektive vrtulí.

obr. 18 – upevnění KS se svěrkou Skl 24 na pražci SB 8P

Svěrky Skl 24 se používají pro upevnění kolejnic v žebrových podkladnicích stejných, jaké jsou používány pro upevnění se svěrkami ŽS na pražcích SB 8P, na dřevěných pražcích a dřevěných i betonových výhybkových pražcích. Toto upevnění se nazývá KS.

obr. 19 – upevnění KS se svěrkou Skl 12 a pod ní pro srovnání svěrka Skl 24

obr. 19a - nový tvar svěrky Skl 24 používaný od roku 2012

Pružné svěrky Skl 14 se používají v bezpodkladnicovém upevnění označovaném jako W 14 na pražcích B 91S. Sestavu upevnění tvoří plastové úhlové vodicí vložky, pružná podložka pod patu kolejnice a pružné svěrky upevněné vrtulemi R 1 s plochou ocelovou podložkou Uls 7 přímo v pražci. Úložná plocha pražce v oblasti pod kolejnicí je v úklonu 1:40.

obr. 20 – upevnění W 14 v předmontážní poloze (bez kolejnice) na pražci B 91S/1

obr. 21 – upevnění W 14 na pražci B 91S/1

Jako alternativa k bezpodkladnicovému upevnění W 14 je u nás na části druhého koridoru použito upevnění FC I v běžné koleji a upevnění typu Ke ve výhybkách. Jedná se o upevňovací systémy vyvinuté a vyráběné britskou firmou PANDROL, které mají přítlačnou sílu rovněž okolo 1 t.

Spony typu e vyrábí firma PANDROL v mnoha modifikacích pro řadu železničních správ již velmi dlouho. V zahraničí jsou spony typu e upevňovány k pražcům pomocí kotev zabetonovaných v pražci nebo speciálních podkladnic a úchytnými oky.

obr. 22 – uchycení e spony pomocí kotvy na zahraničních pražcích

Pro použití těchto spon v klasických žebrových podkladnicích vyvinula firma ve spolupráci s podnikem MOTOR JIKOV České Budějovice speciální adaptér z lité oceli. Adaptér se zasune namísto svěrkového šroubu do výřezu žebra podkladnice a do oka adaptéru se uchytí pružná spona, která přitlačuje patu kolejnice.

obr. 23 – upevnění Ke s žebrovou pokladnicí na betonovém pražci SB 8P

Druhým typem bezšroubového upevnění je PANDROL FASTCLIP. Jedná se o bezpodkladnicové upevnění, kde jsou pružné spony upevněny v ocelových kotvách zabetonovaných v pražci. Kolejnici od pražce, stejně jako u upevnění W 14, odděluje pouze pružná podložka. Patu kolejnice vedou plastové izolátory. Rovněž sponu a kolejnici oddělují plastové izolátory spony. Kotvy se vyrábějí ve dvou provedeních: jako nízké bez funkce druhotné tuhosti a jako vysoké se zarážkami zajišťujícími druhotnou tuhost upevnění. Úklon úložné plochy pražce v upevnění FASTCLIP je 1:40. Toto upevnění je použito na pražcích B 91P.

obr. 24 – upevnění FC I na pražci B 91P

obr. 25 – demontované upevnění FC I

obr. 26 – upevnění s druhotnou tuhostí FC II na pražcích B 91P

Obr. 27 – upevnění E 14 se používá na pražcích B 91S/1 anebo B 91S/2. Jedná se o upevnění, které má využití v místech, kde je třeba tlumit vibrace přenášející se do okolích staveb (Havlíčkův Brod – Okrouhlice) nebo v místech, kde není dosažena potřebná tloušťka kolejového lože, např. nad podchody v železničních stanicích (Záboří nad Labem, Řečany nad Labem a nově i Kolín)

Obr. 28 – jednotlivé prvky upevnění E 14

Obr. 29 – upevnění Systém 336 použitý ve stanici České Velenice nad podchody

Obr. 30 – upevnění 300 používané u pevné jízdní dráhy Rheda 2000 (Třebovice v Čechách – Rudoltice v Čechách) a Porr (tunel u zastávky Střelná v úseku Horní Lideč – st. hr. SR)

Obr. 31 – upevnění DFF300 používané na mostech, např. ve stanici Tábor (most na Bechyni), na mostu přes řeku Jizeru u Ml. Boleslavi, přes Labe v Kolíně (zvedací část) nebo na estakádě u Dlouhé Třebové (upevnění na závěrných zídkách)