�������č�� ���� ������� ��� �������������� ����� �� ����� � � ������ ��č���� ��č��� � ������� ���������� ������� ������� ��������ć� �����
�������č�� ���� ���č�� ������� � ������ �������������� �������� Železnička pruga, sačinjena od jednog ili više koloseka, predstavlja kontinulanu konstrukciju koja omogućava neprekidnu i sigurnu vožnju železničkih vozila odgovarajućom brzinom.
Pruga se sastoji od donjeg i gornjeg stroja, objekata na pruzi, signalnih uređaja, kontaktne mreže, zemljišnog pojasa i vazdušnog prostora visine 12 metara iznad gornje ivice šine. Tip konstrukcije i dimenzije ovih delova se određuju u zavisnosti od obima tereta za transport, tipa vu čnog vozila i vagona, i brzine vožnje kompozicije. Osnovni parematri pruge su: širina koloseka, osovinsko optere ćenje (dozvoljen maksimalni teret), najveća dozvoljena brzina.
�������� ���� ���� ������� � ������ �������������� ��������
�������� ������� � ��������������
Gornji stroj pruge čine balast, pragovi i šine sa šinskim priborom�
�������� ������� � ��������������
Osnova uloga balasta je da ravnomerno i elastično rasporedi pritisak i smanji udare na zemljinu podlogu, zatim da odvodi (propušta) površinske vode i zaštiti zemljanu podlogu od zamrzavanja. Postavljanje balasta pod prugu sastoji se od istovara, ubacivanja balasta pod prugu i njegovog ravnanja, podbijanja balasta pod pragove i ispravke pruge.
�������č�� ������� � �������������� Kolosek je osnova po kojoj se kreću šinska vozila. Sastoji se od dve čelične šine koje naležu na pragove tako da se održava ispravno odstojanje šina i nošenje odgovarajuće mase voza. U današnje vremen poznat je i sistem vođenja magnetnom levutacijom. Projektovanje i konstrukcija koloseka je deo kompleksnih i multidisciplinarnih radova koji uključuje zemljišne radove, obradu čelika, obradu drveta i sisteme vešanja – infrastrukturu železnice.
�������� ������� � ��������������
Prema širini koloseka pruge se dele na: - Pruga uskog koloseka 750mm - Pruga normalnog koloseka 1435mm - Pruga širokog koloseka 1524mm - Industrijska pruga nestandardnog koloseka (sa obi čno mallim brzinama ali veliki kapacitet tereta) Širina pruge je rastojanje između unutrašnjih strana glava šina mereno normalno na osu pruge na visini od 14 mm ispod gornje površine glave šine. Ako je kolosek u pravcu, šine se postavljaju na istoj visini i imaju isti standardni razmak izmedu unutrašnjih ivica glava šine (1435 mm, 900 mm ili koji drugi) uz dozvoljena odstupanja od standardnih širina.
�������� ������� � ��������������
I u pravcu i u krivinama šine su na pragovima za 20:1 nagnute prema osi koloseka (zbog koničnosti točkova na šinskim vozilima), što se postiže ili usecanjem pragova (ako šina leži neposredno na pragu) ili podložnom pločom čija je ravan na koju se šina postavlja izvedena pod pomenutim nagibom. Prema brzini dele se na konvencionalane (do 200 km/h) i brze pruge (preko 200 km/h)
�������� ������� � ��������������
Šine se postavljaju na specijalnim osloncima koji se nazivaju pragovi. Pragovi mogu biti od drveta i betona kao i od betonskih panela. Pragovi se postavljaju na jednakim rastojanjima a broj pragova po kilometru pruge zavisi od osovinskog pritiska kompozicije, nosivosti podloge, brzine kretanja kompozicije, vrste šina i kvaliteta zastorno materi ala
Drveni pragovi, se najviše nalaze u upotrebi zbog njihove elastičnosti, čvrstoće, dobrog naleganja u zastoru i lakog izvođenja pričvršćenja. Lako mogu da se seku i buše. Ovi pragovi nisu osetljivi na udarce, manje se oštećuju i stvaraju znatno manju buku pri kretanju vozova. Mogu da budu od tvrdog ili mekog drveta, najčešće bukovina i hratsovina. Radi dužeg veka trajanja vrši se njihova impregnacija premazivanje pragova zaštitnim sredstvima radi sprečavanja truljenja (kreozotno ulje ili cink hlorid). Trajnost ovako impregnisanih pragova prosečno se kreće od 15÷20 godina. Na industrijskim kolosecima trajnost drvenih pragova se kre će 30-40 godina. Zbog dobre elastičnosti podjednako se koriste za stacionarne i pomerljive koloseke. Skorije su postal skupi i pojavile su se druge vrste materijala kao što je beton i čelik.
Betonski pragovi su najpopularnije nove vrste prago Prednosti u odnosu na drvene pragove su: jeftiniji, otporni na požare, brzo se porizvode, prilikom izmene menja se samo jedan prag a ne cela deonica kao kod drvenih pragova. Betonski pragovi su mnogo teži od drvenih pragova, tako da imaju veći otpor pri oscilacijama. Manje su elastični i mogu lako da se stvore naprsline pod većim teretom, tj. imaju veliku krutost i krtost. Takođe imaju nedostatak jer ne mogu da se seku za skretnice i specijalne zahteve pri radovima na prugama. Proizvode veliku buku pri prelasku vozova Betonski pragovi mogu da budu teški i do 320 kg u poređenju sa drvenim pragovima koji su teški oko 100kg. Rastojanje između betnoskih Pragova je oko 25% veće nego kod drvenih pragova.
Sledeći tip betonskog praga je dvoblokovksi prag koji se sastoji od dva betonska bloka spojena čeličnom šipkom. 30% je lakši od običnog betosnkog praga, sa mogućnosti da se ručno pomera. Postoji mogućnost postavljanja dvoblokovskih pragova i drvenih pragova na istoj šini. Pragovi prikazani na slici dopunjeni su sa drvenim pragovima na skretnicama, jer je jednostavnije seći i prilagodinti dimenzije na željenu meru. Pragovi na prelazima i raskrsnicama variraju u dimenzijama u zavosnosti do nijihovog položaja. Čelični pragovi se sada češće korist na prugama koje se manje koriste, ali one se najčešće smatraju pogodnim za pruge gde je brzina 160 km/h ili manje.
Šina je u osnovi kontinuirani nosač koji se oslanja na mnogo oslonaca (pragova). U poprečnom preseku šine razlikujemo: glavu šine, vrat i nožicu. Šine se izrađuju valjanjem iz čelika velike čvrstoće, koji treba da ima malo habanje, a istovremeno i dobru elastičnost� Najčešći oblici šina su T, U i H. Izbor profila šine vrši se na osnovu namene pruge, osovinskog opterećenja transportnih sredstava, frekvencije i brzine saobraćaja, razmaka pragova itd. Svi potrebni podaci o šinama su danas normirani. Usvojeni stadard za oznaku šina je UIC 54 (težina šine je 54 kg/m). Dužine šina su različite i kreću se od 15 do 30m. Na 1.6 km šina postavljau se oko 2400 pragova.
Šine se za pragove pričvršćuju specijalnim spojnicama i pomoću zavrtnjeva. Postoje različiti tipovi veza a način pričvršćivanja zavisi do: osovinskog pritiska, intenziteta saobraćaja, tipa koloseka i vrste pragova. Šine mogu da budu postavljene u nosače od livenog gvožđa koji su klinastim osiguračima vezani za šinu. Ovi nosači su preko zavrtnjeva vezani za prag. Takođe, šina može da bude direktno vezana za prag preko takozvanog Pandol osigurač. U slučaju da je potrebno da se izoluje strujno kolo iz šine koja je pod električnim naponom, između šine i pološke se postavlja gumena zaštita koja se nalazi i oko osi urača.
Ranije, šine su obično postavljane u standardnim dužinama i bile povezane se zavrtnjima i spojnicama. Usled velikih napona i temperaturnih promena dolazi do ekspanzije tj. širenja šina. Tako da kod šina koje se spajaju na ovakav način postoji ekspanzioni prostor. Danas, šine su zavarene tako da mogu da budu duge i nekoliko stotina metara. Moderan kolosek se sastoji od zavarenih šina kako bi se ostvarila bolje kretanje po šinama, smanjilo habanje, smanjila oštečenja i kako bi se eliminisala buka koja nastaje pri kretanju preko spojeva na šinama. Ekspanzija je minimizovana postavljanjem i obezbeđivanjem šina na zatezanje. Ako je zatezanje podešeno na zadovoljavajući nivo, ekvivalentno na odgovarajući nivo temperature šine, ekspanzioni spojevi često nisu potrebni.
Kod zavarenih šina specijalni spojevi koji omogućavaju ekspanziju su postevljeni na odgovarajućim mestima. Ti spojevi mogu biti i na maetsima gde se menja oblik šine ili dimenzija. Šina teži da se istegne u pravcu kretanja tako da se postavljaju zatege na određenim intevalima šina ispod podloške kako bi se sprečilo pomeranje šine. Takođe moguće je postavljanje dodatnih šina na sredini koloseka koji zavrtanjskim vezama vezani za pragove sprečavajući da se pragovi pomeraju usled pomeraja šina. U Evropi su kvalietet i kriterijum prihvatljivosti reguslisani međunarodnim standadrom UIC 860 V, sa kojim su usaglašeni nacionalni standradi. Visoki spoljni naponi se sabiraju sa unutrašnjim naponima i time predstavljaju značajno opterćenje šina sa mogućnošću da iniciraju postojeće prisline, koje mogu dosveti do lama šina. Unutrašnje greške koje nastaju u proizvodnom procesu kao i u fazi završen obrade su moguće. Moguće je ultrazvučno ispitivanje za kontrolu kvaliteta u proizvodnji novih šina i šina u ekslpoataciji radi otkrivanja prslina i odre đivanj njihovog polozaja i prirode prsilna. Utvrđeno je da se ultrazvučnim ispitivanjem šina korišćenjem različitih senzora i frekvencija mogu uspešno otkriti greške kao što su mrlje, prsline, nemetalni uključci.
U današnje vreme postoji opseg modernih formi koloseka koji koriste betonsku osnovu. Oni se najčešće koriste na specijalnim lokacijama kao što su tuneli ili mostovi gde je čvrsta osnova neophodna kako bi se obezbedila stabilnost koloseka u odnosu na okolnu strukturu. Ova vrsta koloseka je pločasti kolosek ili betonski panel ili nebalansirani kolosek.
Neki pločasti sistemi koloseka imaju pragove koji leže na gumenim ili sličnim nosačima tako da postaju “plutajući pločasti kolosek”. Ova vrsta koloseka se koristi kako bi se sman ile vibraci e.
Osnovni argument za razliku u projektovanju koloseka bazira se na troškovima montaže i održavanja. Postoje i drugi uslovi kao što je okruženje, buka, virbacija, prostor, lokacija, klima kao i tip saobraćaja na tim kolosecima. Odnos između balansiranih i nebalansiranih koloseka: * Postoje velike varijacija u formi koloseka i sistema koje zahtevaju ugradnju betonske osnove koja ne zahteva ballast. Skoro sve ove forme i sistemi zahtevaju manju dibinu pri izgradnji nego kolosek sa balastom. Međutim, preciznost pri montaži mora da je ve ća nego što je potrebna za kolosek sa balastom. * U zavisnosti šta je prioritet, da li kvalitet koloseka ili troškovi tako se i bira kolosek sa ili bez balasta. Za koloseke u tunelima i mostovima (vijaduktima) gde je otežan i složeniji saobra ćaj time i otežanije održavanje treba postavljat koloseke bez balasta. Me đutim, treba obratiti pažnju prilikom montaže i projektovanja kako bi se obezbedio najbolje funkcionalniji sistem.
Odnos između balansiranih i nebalansiranih koloseka: * Osobina balasta da omogući da kolosek bude naknadno podešen je jedna od njegovih najozbiljnijih nedostataka. Bočni pomeraji koji nastaju usled prolaska voza u krivinama su jedni od najvećih troškova održavanja dodatih na lomove zbog osovinskog opterećenja i oštećenja usled raznih vremenskih uslova i vode. Oštećenje balasta vodi ka oštećenju koloseka kada voz prolazi i eventualno oštećenje šine ili praga, smanjenog komfora u vozu i dodatnom habanju šinskih vozila. Osim što balast treba da se regularno dopunjava i sabija, balast treba čistit ili zameniti svake pete godine. Fiksirane formacije koloseka koji koriste pločaste šine ili betonske osnove nemaju problema sa ovim. Međutim, montaža pločastih koloseka je skuplje za 20% od koloseka sa balastom. Kako bi se ovaj odnos izbalansirao troškovi održavanja su proračunati das u smanjeni od 3 do 5 puta u odnosu na troškove održavanja koloseka sa balastom. Ovo je odrađeno na brzim prugama u Japanu.
�������������������������������� ����������&���������������
Kolosek treba stalno proveravati kako bi se obezbedilo da okolna struktura nema efekta na kolosek. Kolosek treba uvek meriti kada kada se nova vrsta vozova uvodi. Veoma je važno da se uvide male varijacije u položaju šina, ivica platform, lokacije kablovoda i signalne opreme da usled održavanja i renoviranja nemaju uticaja na kolosek. Moderni vozovi za merenje/baždarenje opremljeni su opti čkom i laserskom opremom. Opticki sistemi emituju svetlosni snop iz vozova dok se oni kre ću. Adekvatno postavljene kamere snimaju lom svetlosnog snopa i tako obezbeđuju merne informacije. Voz moze da se krece i do 80 km/h ali mora da se kreće noću. Laserski snop se takođe koristi ali, kako se rotira oko voza i formira spiral svetlosti, može da dođe do promašaja oštećenja.
Nagibi koloseka imaju veliki uticaj na težinu kompozicije, izbor vu če, trajanje vožnje, ko čenje i sl., a time i na investicione i troškove transporta uopšte. Zbog toga se pri projektovanju trase buduće pruge utvrđuje varijanta sa maksimalnim nagibom u oba smera vožnje kao i maksimalnim radijusom krivine, koja obezbeđuje najmanja investiciona ulaganja i u najmanjoj meri utiše na troškove transporta. Nagib pruge može biti pozitivan — uspon ili negativan pad. Ako je jednak nuli — kolosek je horizontalan. Razlikujemo više nagiba od kojih su najznačajniji: merodavni, ekvivalentni i fiktivni. * Merodavni nagib je uspon koji može da savlada neko vučno sredstvo vozeći natovarenu kompoziciju određenom ravnomernom brzinom. Ako u pravcu transporta tereta nema uspona, onda se kao merodavni uspon uzima vrednost specifičnog otpora pri kretanju voza iz mesta izražena u ‰. * Ekvivalentni uspon je onaj čija vrednost u ‰ odgovara specifičnom otporu horizontalne krivine. * Fiktivni uspon predstavlja zbir stvarnog i ekvivalentnog uspona i ne sme ni na jednom delu uzdužnog profila pruge da ima veću vrednost od merodavnog uspona. Za datu nozbrdicu, minimalna vučna sila koja se zahteva kako bi se savladao nagib je
Proširenje koloseka u krivini je nužno da bi se olakšao prolaz vozilu, smanjio otpor od krivine, trošenje šina i venaca na to čkovima šinskog vozila itd. Veličina potrebnog proširenja zavisi od radijusa krivine, razmaka kolskih slogova i konstrukcije vozila. Minimalna veličina proširenja može se odrediti iz slede ćeg obrazca:
Dozvoljeno odstupanje od propisanih vrednosti za širinu koloseka 1435 ili 900 mm ne sme biti veće od 35 mm kod proširenja i 3 mm kod sužavanja, jer u protivnom pri eksploataciji nastaje vrlo veliko habanje glave šina i druge pogonske nezgode
�������č�� ������� � �������������� Nadvišenje spoljne šine u krivinama je nužno da bi uravnotežilo delovanje centrifugalne sile. Naime, kod vozila se delovanje centrifugalne sile prenosi na to čkove koji pritiskuju na spoljnu šinu ako je ova na istoj visini sa unutrašnjom, te se na taj na čin povećava trenje između venca točka i šine što dovodi do prekomernog habanja. Ako su brzine velike dolazi i do iskliznu ća ili prevrtanja vozila. Nadvišavanjem spoljne šine na visinu koja obezbe đuje da rezultanta težine vozila i centrifugalne sile bude upravna na kosu ravan koloseka postiže se da optere ćenje obe šine bude podjednako. U težištu vozila deluju sila težine vozila (G) i centrifugalna sila (Fc) - koja ima smer dejstva ka spoljnoj strani koloseka, i kod većih brzina ona prouzrokuje prevrtanje vozila. Rezultanta ove dve sile (Fr) će delovati upravno na kolosek kada ugao između G i Fr bude jednak uglu nagiba koloseka prema horizontali (α). Iz uslova jednakosti komponenata sila koje deluju u ravni paralelnoj sa ravni koloseka imamo:
Ovde h predstavlja izdizanje spoljne šine - nadvišenje, a s1 rastojanje između osa šina.
�������č�� ������� � �������������� Ako sada u prethodni obrazac uvedemo izraz za centrifugalnu silu dobićemo:
Ovde brzina kretanja vozova predstavlja proseĉnu brzinu voţnje kroz krivinu, pošto ova brzina nije ista za sve vrste transportnih sredstava. Ako sada brzinu uvrstimo u km/h tada će izdizanje spoljne šine u krivini za pruge normalnog i uskog koloseka iznositi :
Izdizanje spoljašnje šine, kao i njeno spuštanje na početnu kotu, ostvaruje se postepeno na celoj dužini prelaznog luka krivine. Minimalno nadvišenje se uzima 20 mm, a najve će dozvoljeno 60 mm - za pruge uskog koloseka i 120 mm - za pruge normalnog koloseka.
�������č�� ������� � �������������� Prelazne krivine (prelaznice) se postavljaju kod prelaza pruge iz pravca u krivinu sa ciljem da se ublaži ili eliminiše udar usled bočnog pritiska na spoljnu šinu kod naglog prelaza iz pravca u krivinu. Prelazna krivina se obično izvodi u vidu kubne parabole, mada postoje i druge krive koje se mogu primeniti za ovu svrhu (klotoida, lučna radioida i sl.). Prelaznu krivinu karakteriše oblik i dužina. Oblik prelazne krivine treba da obezbedi: postepen i neprekidan prelaz od poluprečnika ρ = ∞ (pravac) do poluprečnika ρ = R (poluprečnik krivine); u svojoj krajnjoj tački prelaznica treba da dodiruje kružni luk krivine i povećanje ili smanjene zakrivljenosti treba da usledi po određenom zakonu. Dužina prelazne krivine jednaka je dužini prelazne rampe:
Minimalna dužina prelazne krivine treba da iznosi 10 m, ako je poluprečnik krivine: ispod 550 m kod koloseka širine 1435 mm, odnosno ispod 350 m kod koloseka širine 900 mm.
�������č�� ������� � �������������� Skretnice su uređaji tj. mehaničke instalacije koji se ugra đuju u kolosek i čine deo koloseka sa zadatkom da omoguće prelaz kompozicije sa jedan na drugu kolosek. Najrasprostranjenija tzv. prosta odnosno jednostavna skretnica sa dva pokretna jezika kod koje novi kolosek po činje skretanje, od osnovnog koloseka u pravcu, pod određenim uglom. Prosta skretnica može biti desna ili leva zavisno od toga u kome pravcu se odvaja novi kolosek gledan od po četka skretnice tj. ulaza u skretnicu. Glavni dijelovi skretnice su: - prevodnički uređaj - međušine - srcište
�������č�� ������� � �������������� Prevodnički uređaj je deo skretnice koji služi za usmerivanje železni čkih vozila na željeni smer vožnje. Sastoji se od dve glavne šine, dve prevodnice, kliznih jastu čića i skretničkog zatvarača. Prijevodnice se pomiču po kliznim jastučićima pri čemu se jedna odmiče, a druga priljubljuje uz pripadajuću glavnu naležnu šinu. Položaj prijevodnica osigurava se uz pomo ć skretničkog zatvarača ili skretničke brave. Međušinske skretnice su srednji deo skretnice koji povezuje prevodnički uređaj sa srcištem. Sastoji se od četiri običnih voznih šina od kojih jedan par vodi u pravac, a drugi u skretanje. Srcište je deo skretnice na kome se seku oba smera vožnje preko skretnice, u pravac i u skretanje. Sastoji se od vrha srca, dveju krilnih šina, dveju voznih šina i dveju skretni čkih vodilica. Na samom secištu smerova vožnje kolosek je prekinut kako bi točkovi vozila, prolazeći u oba smera, mogli nesmetano preći preko dela skretnice koji služi za vožnju u drugom smeru. Prelaze ći s krilne šine na srce i obratno, točak železničkog vozila ostaje u vazduhu i gubi vođenje. Zbog toga se, uporedno uz vozne šine, sa unutrašnje strane skretnice ugra đuju skretničke vodilice koje usmeravaju drugi točak i time sprečavajući iskliznuće vozila. Srce skretnice je deo srcišta na kome se izravno presecaju oba smera vožnje preko skretnice. Srce skretnice sastoji se od vrha srca i krilnih šina. Razlikuje se prema obliku, konstrukciji i gradivu.
�������č�� ������� � �������������� Skretnice moraju omogućiti mirnu vožnju u pravac nesmanjenom brzinom, a na odvojni kolosek s dovoljno velikom brzinom. Stoga se najveća dopuštena brzina skretanja u odvojak (za skretnice bez nadvišenja) računa po izrazu V = 2,9 * (dvostruki korjen iz R) gdje je: V - brzina vožnje u skretanje (km/h) R - poluprečnik luka skretnice (m) Prema osnovnoj nameni i konstrukciji, skretnice se dele na četiri grupe: * jednostruke * dvostruke * križne * kombinovane.
Jednostruke skretnice su one skretnice pri kojima se od matičnog (glavnog) koloseka odvaja samo jedan odvojni kolosijek u skretanje. Dvostruke skretnice mogu međusobno povezivati tri koloseka. Križne skretnice, koje često nazivaju "engleskim skretnicama" postavljaju se na ukrštanju dva koloseka u istom nivou ako je na tome mestu potrebno osigurati prelaženje vozila s jednoga koloseka na drugi. Kombinovane skretnice takve su konstrukcije da mogu povezivati razli čite širine koloseka.
�������� ������� � �������������� ����������� ����������� ������� �� ��� ��� �����������
�������č�� ������� � �������������� Upravljanje skretnicom predstavlja mehaničko delovanje na pokretne delove prevodničkog uređaja. Postavljanje skretnic u željeni položaj može se obaviti neposredno, ručnim pomeranjem postavljača smeštenog pored skretnice, posrednim mehaničkim postavljanjem iz skretničkog bloak, ili elektromehaničkim napravam. Kod skretnica razlikujemo tri položaja: - Redovni : skretnica je postavljne u ovaj pložaj kada nema vožnje preko nje - Pravilan: skretnica je postavljne za predviđenu vožnju preko nje - Ispravan: kada je kod skretnice jedan jezičak dobor priljublje uz glavnu šinu a drugi dovoljno razmaknut. Vozovi velikih brzina zahtevaju i skretnice velikih brzina. U Japanu takozvan Shinkansen ima specijalno izgrađene koloseke i skretnice. Skretnice su napravljene za brzine od 160 km/h.
�������č�� ������� � �������������� Visoko brzinske skretnice Pokretni penosnik montiran je da promeni pravac kretanja voza na ravnoj pruzi pri velikim brzinama i levitaciji voza ili na iskrivljenom delu pruge kojom se kreće voz pri malim brzinam na točkovima. Na Yamanashi Maglev test pruzi testiraju se dva tipa brze skretnice, električni i hidraulični. Tip pomeranja bočnih zidova se koristi na terminalima na krajnjim i početnim stanicama voza kada se on kreće sporo na točkovima. Promena pravca se dobiva prostim pomeranjem bočnih zidova pruge vertikalno ili bočno. Početni i krajnji deo bočnog zida skretnice pomeraju se bočno, dok se srednji deo bočnog zida skretnice pomera vertikalno.
