Co je železniční výhybka
Kolejová výhybka je kolejová konstrukce, která vede vlak z jedné trati na druhou, z hlavní koleje na vlečku nebo z jedné koleje staničního hrdla do druhé. Skládá se ze dvou klíčových funkcí, které spolupracují: spínač posouvá náběžnou hranu tak, aby dvojkolí bylo nasměrováno na zamýšlenou trasu, a srdcovka poskytuje souvislý přechod pro okolky kol, kde se dvě kolejnice protínají. Výhybky jsou na údržbu-nejnáročnější částí rovné trati, protože každý průjezd kola přes výhybku a srdcovku působí koncentrovaným nárazem a bočními silami. Jejich konstrukce, kolejnicové úseky a upevnění se řídí vyhrazenými normami spíše než pravidly pro běžné koleje: řada EN 13232 pro výhybky a křižovatky v Evropě, příručka AREMA pro Severní Ameriku a odpovídající národní předpisy jinde. Číslo výhybky, její geometrie výhybky a její úhel srdcovky společně určují maximální rychlost, kterou může vlak použít odbočující trasu.
Hlavní součásti výhybky
Standardní jednoduchá výhybka se skládá ze tří funkčních částí. Výhybka na začátku se skládá ze dvou pažnic a dvou pohyblivých výhybkových kolejnic, nazývaných také výhybky, poháněných výhybkovým strojem přes táhla a napínací tyče. Když stroj pohybuje výhybkovými kolejnicemi, jedna výhybková kolejnice se zavře proti své opornici, zatímco druhá se otevře, a okolek je nasměrován buď přímo dopředu, nebo na odbočující trasu. Spojovací část nebo vedení je křivka, která spojuje výhybku s přejezdem, přičemž rozteč pražců se postupně mění a další upevňovací prvky, jako jsou spojovací tyče rozchodu, které drží dvě kolejnice na rozchodu. Křížení na vzdáleném konci obsahuje srdcovku, kde se protínají dvě pojezdové hrany kolejnic, lemované ochrannými kolejnicemi na protilehlých kolejích, které ovládají okolek kola, takže nemůže narazit na bod srdcovky nebo se vydat špatnou cestou. Jednoduchá výhybka tak vede kolo třemi odlišnými fázemi a každá fáze má své vlastní požadavky na opotřebení a geometrii.
Typy výhybek a číslování
Výhybky jsou klasifikovány podle počtu cest, ke kterým se připojují. Jediná výhybka rozděluje jednu kolej na dvě; dvojitá výhybka dává dvě odbočující trasy z jednoho kmene; tří-výhybka používá dvě po sobě jdoucí výhybky v jedné délce a používá se tam, kde je málo místa. Nůžkové přejezdy a dvojité smyky spojují několik výhybek v jednom kompaktním uspořádání. Rozhodujícím parametrem výhybky je její číslo N, definované jako kotangens úhlu srdcovky, N=cot(alfa), kde alfa je úhel mezi průjezdnou trasou a rozbíhavou trasou. Menší úhel srdcovky dává větší počet a mělčí přejezd, což umožňuje vyšší rychlost na odbočující trase. Běžnou praxí je Ne. 9 pro pomalé vedlejší koleje, Ne{8}} pro konvenční odbočující pohyby na hlavní trati a Ne. 18, Ne. 42 a vyšší pro osobní-vyhrazené a vysokorychlostní-tratě. Typické povolené odchylující se rychlosti jsou asi 30 km/h pro Ne. 9, 45 km/h pro Ne. 12 na konvenčních tratích, kolem 80 km/h pro Ne-na tratích vyhrazených pro cestující a asi 160 km/h pro Ne. 42 na vysokorychlostních sítích{{23}; vždy potvrďte proti vlastníkovi, protože přípustná rychlost závisí také na zakřivení a geometrii spínače, nikoli pouze na počtu žáby.
Design žáby a zábradlí
Srdcovka je křižovatkou, kde se stýkají přírubové trasy, a její konstrukce rozhoduje o životnosti výhybky. Pevná srdcovka je odlitá-vybudovaná křížení s pevným hrotem, obrobená z austenitické manganové oceli v těžkých-provedeních, protože pracovní-tvrdící povrch poskytuje vynikající odolnost proti opotřebení. Pevné srdcovky jsou jednoduché a levné, ale mezera příruby v místě vytváří náraz při každém projetí kola, což omezuje rychlost a pohání povrchové těsto. Pohyblivá-bodová srdcovka uzavírá mezeru: hrot se pohybuje pomocí spínače, takže nevzniká žádná mezera mezi přírubami a kola se hladce křižují, proto jsou pohyblivé-bodové srdcovky standardní pro vysoké-výhybky nad 160 km/h. Ochranné kolejnice nebo přídržné kolejnice jsou umístěny naproti srdcovce, aby zatlačily přírubu kola do správné dráhy a zabránily kolu narazit na bod srdcovky nebo přelézt přejezd. Šířka příruby je pro design-kritický rozměr: je příliš široká a kolo může narazit na hrot; příliš úzké a příruba se váže. Dimenzování se řídí národní normou pro výhybky a v Evropě řada EN 13232 definuje geometrii, tolerance a požadavky na zkoušky.
Upevnění výhybek a podpěra kolejí
Výhybky kladou vyšší zatížení na upevnění než obyčejná trať z důvodu bočních sil na výhybkové kolejnice a nárazu na srdcovku. Svorky v oblasti výhybky musí přidržovat opornici a zároveň nechat kolejnici výhybky volně se pohybovat, takže upevnění v oblasti výhybky- se liší od upevnění na kolejnici: kolejnice výhybky je upevněna na straně rozchodu pomocí posuvných židlí nebo základových desek, které umožňují kolejnici klouzat, zatímco opornice je pevně držena. Tažné tyče rozchodu spojují dvě kolejnice napříč dráhou, aby udržely rozchod proti bočnímu tahu. Rozteč pražců je redukována přes výhybku, často ze 600 mm na prosté koleji na 550 až 600 mm nebo blíže přes přejezd, aby se rozložilo vyšší zatížení. Kolejnicové podložky pod srdcovkou a přes přejezd jsou určeny pro vyšší náraz a elastické upevnění je použito všude s výjimkou případů, kdy funkce posuvné židle vyžaduje posuvnou podporu. Hloubka a zhutnění štěrku jsou u výhybek kritické, protože rozdílné sedání přes křižovatku je častou příčinou geometrických chyb.
Běžné problémy a údržba
Údržba výhybky se soustředí na čtyři poruchy. Opotřebení strany výhybky, kdy je výhybka opotřebovaná přírubami na uzavřené straně, zmenšuje průřez výhybky a případně vyžaduje obnovu výhybky. Žabí těsto, zploštění a popraskání přejezdové plochy opakovaným nárazem, se opravuje broušením na pevných žábách v mezích a výměnou při poklesu skluznice pod bezpečnostní mez. Poruchy rozchodu způsobené uvolněnými spojovacími tyčemi rozchodu nebo usazením pražce mění přírubu a mohou způsobit, že kola narazí na hrot srdcovky. Poruchy geometrie způsobené usazením diferenciálu způsobují kroucení a špatnou jízdu. Kontrolní rutina proto kontroluje opotřebení výhybkové kolejnice, stav srdcovky, rozchod příruby a svodnice, utahovací moment a stav pražců s frekvencí, která je několikrát vyšší než u běžné koleje. Když je specifikována výhybka, kupující by měli poskytnout číslo srdcovky, úsek kolejnice, geometrii výhybky a přípustnou rychlost, protože úhel srdcovky a typ výhybky ovlivňují náklady a profil údržby celé jednotky.
Často kladené otázky
Q1: Jaký je rozdíl mezi výhybkou a výhybkou?
Výhybka je pohyblivá část výhybky, opornice, výhybkové kolejnice a výhybka, které navádějí kolo na trasu. Výhybka je kompletní konstrukce včetně spojovacího vedení a srdcovky. V běžné řeči se slova často používají zaměnitelně.
Q2: Co znamená počet účastníků?
Číslo N se rovná kotangens úhlu srdcovky. Výhybka Ne. 12 má úhel srdcovky, jejíž kotangens je 12, asi 4,8 stupně. Větší čísla znamenají mělčí přejezdy a vyšší přípustnou divergující rychlost.
Otázka 3: Proč potřebují vysokorychlostní výhybky-pohyblivé{2}}bodové srdcovky?
Při vysoké rychlosti vytváří mezera příruby pevné srdcovky náraz, který poškozuje kola a kolejnici a omezuje rychlost. Pohyblivá-bodová žába uzavírá mezeru, takže kola se hladce křižují, a proto je standardem na tratích s rozdílnými rychlostmi nad 160 km/h.
Q4: K čemu slouží zábradlí ve výhybce?
Ochranné lišty jsou upevněny naproti srdcovce pro ovládání příruby kola v přírubě a zabraňují tomu, aby příruba narazila na bod srdcovky nebo vyšplhala na špatnou cestu. Jsou nezbytnými bezpečnostními prvky každého přejezdu.
Q5: Proč se výhybkové kolejnice opotřebovávají rychleji než běžná trať?
Protože každý průchod kola přes výhybku a srdcovku působí bočními silami a nárazy, které rovná trať nevidí, a protože otvory příruby a výhybky soustřeďují kontaktní napětí na malé oblasti sjezdové plochy.
Q6: Které normy upravují návrh výhybek?
V Evropě se řada EN 13232 vztahuje na výhybky a křižovatky; v Severní Americe to dělá příručka AREMA. Národní pravidla přidávají číslování žáby a přípustné rychlosti. Kupující by měli při žádosti o cenovou nabídku výhybky uvést číslo žáby, kolejový úsek a rychlostní požadavek.