Katedra Dróg,Mostów, Kolei

i Lotnisk

dr inż. Jacek Makuch

WYKŁAD 5

TORY TRAMWAJOWE W PRZEKROJU POPRZECZNYM

KOLEJE MIEJSKIEstudia I stopnia, specjalność ILB, profil dyplomowania DK, semestr 6

rok akademicki 2020/21, semestr letni

SKRAJNIA:TABORUBUDOWLI

TABORwe Wrocławiu

1. Konstal N:• 1945 – 1990• szer.: 2,2 m; dokł.:

2,173 m (bez 27 mm)

2. Konstal 102N:• 1969 – 2009• szer.: 2,4 m; dokł.:

2,379 m (bez 21 mm)

3. Konstal 105N:• od 1975• szer.: 2,4 m; dokł.:

2,353 m (bez 47 mm)

pomiędzy blachami poszycia zewnętrznego ścian bocznych(dochodzą kierunkowskazy,

listwy boczne)

skrętne wózki

ścięcia końców pudeł wagonów (ułatwienie pokonywania łuków)

dwuosiowy

5. Skoda 16T, 19T:• od 2006• szer.: 2,46 m - dokładnie !!! (w najszerszym miejscu)

4. Protram 205: • od 2006• szer.: 2,4 m

(dokł. -nieco mniej)

pomimo że szersza niż 2,4 m – uzyskała homologację

(duża liczba krótkich członów)

7. Modertrans Moderus Beta:• od 2015• szer.: 2,4 m (dokł. - nieco mniej)

6. Pesa Twist 2010NW: • od 2015• szer.: 2,4 m (dokł. - nieco mniej)

• 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)

trzyczłonowa

pomimo że węższa od Skody –„zahaczała” o niektóre krawężniki

• typowe szerokości tramwajów na świecie:

− 2,2 m− 2,3 m− 2,4 m− 2,65 m(tramwaj plus – rozważano szerokość 2,65 m)

Szerokość wydzielonego dwutorowego torowiska tramwajowego na szlaku powinna wynosić nie mniej niż:

1) 2(d+b+p) + 0,5 m - słupy trakc. na miedzyt.2) 2(d+b+p) + 0,1 m - ogrodzenie na międzyt.3) 2(d+b) + p - bez słupów trakc. i ogrodz. na międzyt.

gdzie:d - szerokość taboru tramwajowego (!!! nie podana wprost !!!)b - zewnętrzny pas bezpieczeństwa - mierzony od rzutu pionowego najbardziej

wystającej części taboru tramwajowego do ogrodzenia, ściany lub krawędzi jezdni, nie węższy niż 0,75 m [0,5 m - dla ogrodzeń i ścian pod warunkiem wykonania wnęk (nisz) na szerokość 0,75 m w odstępach co najwyżej 20 m]

p - wewnętrzny pas bezpieczeństwa o szerokości 0,5 m

Szerokość torowiska tramwajowego należy ustalać indywidualnie w obrębie przystanków, skrzyżowań oraz gdy na torowisku są inne obiekty i urządzenia (niż wymienione powyżej), a także gdy torowisko pełni dodatkowe funkcje (przeznaczone jest do ruchu komunikacji autobusowej lub pojazdów uprzywilejowanych)

WARUNKI TECHNICZNE JAKIM POWINNY ODPOWIADAĆDROGI PUBLICZNE I ICH USYTUOWANIE

rozporządzenie z 1999 r. (ostatni tekst jednolity z 2016 r.)

(tylko podstawowe informacje)

DZIAŁ III rozdział 10 Torowisko tramwajowe, §50:

- 7,8 [7,3] m - 7,4 [6,9] m- 6,8 [6,3] m

- 2,4 m

WYTYCZNE TECHNICZNE PROJEKTOWANIA, BUDOWYI UTRZYMANIA TORÓW TRAMWAJOWYCH - 1983

linia ciągła – skrajnia taborulinia przerywana – skrajnia budowli

obie skrajnie na jednym rysunkuprosty kształt

PN-K-92008: 1998 KOMUNIKACJA MIEJSKA.SKRAJNIA KINEMATYCZNA WAGONÓW TRAMWAJOWYCH

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 się żadna 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 rozbudowanekolorem czerwonym wyróżniono najważniejsze informacje

? nie bardzo wiadomo czym oba pojęcia się różnią ?

norma wycofana 15.10.2015 !!! - lecz nie zastąpiona żadną inną

(norma dla „taborowców”)

Norma określa rysunkowo kształt obu konturów:

dla przekrojówpomiędzy czopami skrętu

dla przekrojówna 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

← UWAGA: błędy w opisie

PN-K-92009: 1998 KOMUNIKACJA MIEJSKA.SKRAJNIA BUDOWLI. WYMAGANIA

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 wycofana 15.10.2015 !!! - lecz nie zastąpiona żadną inną(norma dla „budowlańców”)

uwagi i kolory - analogicznie jak w przypadku normy dla „taborowców”

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?(dla toru o szerokości 1435 mm)

kontur odniesieniaskrajni kinematycznej

kontur koniecznejprzestrzeni niezabudowanej

kontur koniecznejprzestrzeni niezabudowanej

skrajniabudowli ciągłych

skrajniabudowli ciągłych

skrajniabudowli 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 (? - niejasno zdefiniowana)� wielokątność łuku – do 25 mm (? - j.w.)� 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!)

• 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

BRAK UWZGLĘDNIENIA SYTUACJI PRZYSTANKU

PRZYPADKI SZCZEGÓLNE

• na obszarach staromiejskich dopuszcza sięwkraczanie budowli ciągłych w głąb skrajni budowli ciągłych aż do konturu koniecznej przestrzeni niezabudowanej, jeżeli miejsca przekroczeń sąwyraźnie 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 ażdo 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 (tak jest we Wrocławiu, niektóre inne miasta stosują więcej)

− słupów trakcyjnych oraz ogrodzenia na międzytorzu: 1,7 m (w przypadku ogrodzenia - niezgodne z wymogami skrajni bud. ciągłych, ale zgodne z rozporządzeniem drogowym)

− krawędzi pasa ruchu oraz ogrodzenia na zewn. toru: 1,95 m (dla pasów ruchu - ja bym dopuszczał nawet mniej)

− krawędzi zabudowy torów w torach postojowych na pętlach i krańcówkach: 2 m (oględziny taboru)

• szerokości:− słupa trakcyjnego: 0,5 m - minimalna

− ogrodzenia: 0,1 m - minimalna

− 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 (skrajnia „ewakuacyjna”)− pomiędzy dwoma torami tramwajowymi na obszarach

staromiejskich: 0,34 m (np. ul. Poniatowskiego, most Grunwaldzki)

20

• nisze (w tunelach, przy murach oporowych i ogrodzeniach):− co prawda norma skrajniowa nie uwzględnia zasad okeślonych w

wytycznych z 1983 r. dotyczących niszale nadal jest o nich mowa z rozporządzeniu drogowym:

� 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: 4,8 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 !!!

(taki sam jak na Pi)

• 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 - to jest prześwit toru !)(poszerzenia Ea, Ei - to są oznaczenia z normy taborowej !)

(iloczyn poszerzenia E i promienia łuku R - to miało być E dla R)

← „afera” z PESA-mi

POSZERZENIA SKRAJNI W ŁUKACH PIONOWYCH

V – obniżenie dolnej krawędzi skrajni budowli na

pionowym łuku o promieniu RV :

• jednostki: RV 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 TORÓW1) 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 stosująwymiary 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 nie 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):� Rp = 50 m (Pi = Pa = 0,1 m)� Rmin = 25 m (Pi = Pa = 0,2 m)

− UWAGA: w obszarach staromiejskich (np. Sienkiewicza / Piastowska) -można tego uniknąć przy odpowiednio dużej wartości wzajemnego przesunięcia początków łuków przejściowych (∆):

ale bez spełnienia wymogu stopniowego narastania poszerzenia na wymaganych długościach (10 m - po zewn. str. łuku i 5 m - po wewn.) - obecnie (PESY) może to rodzić problemy

2) W łukach „rł”:• według wzoru:

rł = r + Pa + Pi

gdzie: r – rozstaw osi torów na prostejPa – poszerzenie po zewnętrznej stronie łukuPi – 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 (moim zdaniem to nadal za dużo)

– stosując rozstaw normalny 2,9 m mamy jeszcze 16 cm zapasu w stosunku do rozstawu minimalnego 2,74 m (obszary staromiejskie) czyli 8 cm na jeden tor, co odpowiadać będzie wartości granicznej łuku poziomego R = 5 / 0,08 m = 62,5 m (ja przyjmuję, że poniżej 75 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 orazpodkładów betonowych – dlatego z tego zrezygnowano)

• w Polsce:– tor wąski:

� 1000 mm: Łódź, Bydgoszcz, Toruń, Elbląg, Grudziądz, (kiedyśrównież: 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

• UWAGA: w przypadku niektórych szyn rowkowych (np. 60R2) główka szyny jest wyprofilowana z uwzględnieniem pochylenia (taka szyna nie wymaga już pochylania)

• w niektórych miastach na świecie szyn tramwajowych nie pochyla siędo 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:

dla adop = 0,8 m/s2

• 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

– 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

– prostoliniowe

– w szczególnych przypadkach (brak możliwości uzyskania odpowiedniej długości rampy przechyłkowej) dopuszcza sięstosowanie 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 przechyłkędostosowaną 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 Rmin = 25 m przy adop = 0,8 m/s2 vmax = 16,1 km/h)

• zwrotnice najazdowe – vmax = 10 km/h (jazda na ostrze iglicy)

• skrzyżowania torów – vmax = 10 km/h (wypłycenierowka, jazda obrzeżem)

• zwrotnice zjazdowe – vmax = 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 placuobniżenie 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

przechyłkę zastosowano tylko w trzech łukach

nowy most na rzece Ślęza – podjazd od strony Stadionu Miejskiego

w torze zewnętrznym – przechyłka odwrotna do „daszku” spadku jezdni

ul. Pilczycka - łuk przy „zaślepionej” ul. Pałuckiej

PRZYKŁAD 4:projekt przebudowy ul. Nowowiejskiej z 2007 r.

skrzyżowanie z ul. Piastowską

przejście z przekroju daszkowego do jednostronnego (na dług.: 3 x ok. 4,5 m)