Vasúti Pályák Hefop - PDF

EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK V A S...

EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK V A S Ú T I P Á L Y Á K BMEEOUVAT22 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére „Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése” HEFOP/2004/3.3.1/0001.01 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK...................................................................................................................................... 2 1. A VASÚTI KÖZLEKEDÉS I....................................................................................................................... 7 1.1.1. Mottó................................................................................................................................................. 7 1.1.2. Alapfogalmak..................................................................................................................................... 7 1.1.3. A vasúti közlekedés megjelenési formái............................................................................................. 8 1.1.4. Vasút a művészetekben...................................................................................................................... 9 1.1.5. Vasút a reklámokban......................................................................................................................... 9 1.1.6. A vasút kialakulása............................................................................................................................ 9 1.1.7. A vasút megjelenése......................................................................................................................... 11 1.1.8. Vasút fejlődése................................................................................................................................. 11 1.1.9. A vasút jelenlegi helyzete................................................................................................................. 13 1.1.10. A vasút fejlődésének irányai............................................................................................................ 13 1.1.11. A magyar vasút története................................................................................................................. 16 1.1.12. A magyar vasút fejlődési irányai..................................................................................................... 16 2. A VASÚTI KÖZLEKEDÉS II.................................................................................................................... 19 2.1.1. Energiafelhasználás......................................................................................................................... 19 2.1.2. Biztonság......................................................................................................................................... 24 2.1.3. Szállítási kapacitás.......................................................................................................................... 24 2.1.4. Sebesség........................................................................................................................................... 25 2.1.5. Eljutási idő....................................................................................................................................... 25 2.1.6. Terhelés........................................................................................................................................... 26 3. A VASÚTI PÁLYÁKKAL KAPCSOLATOS ALAPFOGALMAK....................................................... 27 3.1.1. A vasúti mintakeresztszelvény fogalma............................................................................................ 28 3.1.2. A vasúti keresztszelvény fogalma..................................................................................................... 29 3.1.3. A földmunka koronaszintjének fogalma........................................................................................... 29 3.1.4. Alépítmény....................................................................................................................................... 29 3.1.5. Felépítmény..................................................................................................................................... 29 3.1.6. Sínkoronaszint................................................................................................................................. 30 3.1.7. Nyomtávolság.................................................................................................................................. 30 3.1.8. Rakszelvény...................................................................................................................................... 31 3.1.9. Űrszelvény....................................................................................................................................... 33 3.1.10. Földművek geometriai alapfogalmai............................................................................................... 34 3.1.11. Vasútforgalmi létesítmények............................................................................................................ 35 2 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.12. Egyebek............................................................................................................................................ 41 4. A VASÚTI KÖZLEKEDÉS DINAMIKÁJÁNAK ALAPJAI.................................................................. 42 4.1.1. A vasúti ellenállások csoportosítása................................................................................................ 42 4.1.2. Gördülési ellenállás......................................................................................................................... 43 4.1.3. Csapsúrlódási ellenállás.................................................................................................................. 43 4.1.4. Sínütközési ellenállás....................................................................................................................... 44 4.1.5. Levegőellenállás.............................................................................................................................. 44 4.1.6. A menetellenállás részellenállásainak összegzése........................................................................... 45 4.1.7. Gyakorlati menetellenállási képletek............................................................................................... 46 4.1.8. Az emelkedési ellenállás.................................................................................................................. 48 4.1.9. Ívellenállás...................................................................................................................................... 48 4.1.10. Kitérő ellenállás.............................................................................................................................. 49 4.1.11. Gépészeti ellenállás......................................................................................................................... 49 4.1.12. Vonóerő........................................................................................................................................... 49 4.1.13. A vasúti pálya mértékadó emelkedőjének meghatározása............................................................... 50 4.1.14. A vasúti pálya virtuális hosszának meghatározása......................................................................... 51 5. A VASÚTI PÁLYA VÍZSZINTES- ÉS MAGASSÁGI VONALVEZETÉSE........................................ 52 5.1.1. Túlemelés......................................................................................................................................... 52 5.1.2. Átmeneti ív....................................................................................................................................... 56 5.1.3. Pályageometriai feladatok............................................................................................................... 60 5.1.4. Átmenetiív nélküli körív főpontkitűzése........................................................................................... 64 5.1.5. Átmenetiíves körív főpontkitűzése.................................................................................................... 65 5.1.6. vasúti körívkitűző kézikönyv táblázatai............................................................................................ 66 5.1.7. Magassági vonalvezetés.................................................................................................................. 71 6. A VASÚTI PÁLYA NYOMOZÁSA NYOMJELZÉSE............................................................................ 73 6.1.1. A vasúti pálya nyomozása................................................................................................................ 73 6.1.2. A vasúti pálya nyomvonalának tervezése......................................................................................... 76 6.1.3. A vasúti pálya tervei........................................................................................................................ 79 7. A VASÚTI PÁLYA SZERKEZETI ELEMEI I........................................................................................ 84 7.1.1. A legfontosabb pályaszerkezeti megoldások.................................................................................... 84 7.1.2. A vasúti pálya szerkezeti felépítése.................................................................................................. 85 7.1.3. Sínek feladatai................................................................................................................................. 86 7.1.4. sínek rendszerezése.......................................................................................................................... 87 7.1.5. A sínek kialakulása és fejlődése....................................................................................................... 87 7.1.6. Napjainkban használatos sínszelvények.......................................................................................... 88 7.1.7. A sínek anyaga................................................................................................................................. 90 3 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 7.1.8. A sínek geometriai jellemzői............................................................................................................ 91 7.1.9. A sínek gyártása.............................................................................................................................. 93 7.1.10. A sínek felhasználása....................................................................................................................... 94 7.1.11. A sínek elhasználódása.................................................................................................................... 94 7.1.12. A sínleerősítések feladatai és velük szemben támasztott követelmények.......................................... 94 7.1.13. A legfontosabb gyakorlatban használt sínleerősítések.................................................................... 97 7.1.14. Különleges sínleerősítések..............................................................................................................101 7.1.15. Sínillesztések...................................................................................................................................101 7.1.16. Hevederes sínillesztések.................................................................................................................101 7.1.17. Dilatációs sínillesztések..................................................................................................................102 7.1.18. Szigetelt sínillesztések.....................................................................................................................103 7.1.19. Sínhegesztések................................................................................................................................105 7.1.20. A vasúti aljak feladatai...................................................................................................................106 7.1.21. Aljak típusai....................................................................................................................................106 7.1.22. Faaljak............................................................................................................................................107 7.1.23. Vasaljak..........................................................................................................................................108 7.1.24. Y acélaéjak......................................................................................................................................109 7.1.25. Betonaljak.......................................................................................................................................111 7.1.26. Kitérő aljak.....................................................................................................................................114 7.1.27. Az ágyazat feladatai........................................................................................................................115 7.1.28. Az ágyazattal szemben támasztott követelmények...........................................................................115 7.1.29. Az ágyazat anyaga..........................................................................................................................115 7.1.30. Az ágyazat geometriája..................................................................................................................116 7.1.31. Az alépítményi védőréteg feladatai.................................................................................................116 7.1.32. Az alépítményi védőréteg főbb típusai............................................................................................117 8. A VASÚTI PÁLYA SZERKEZETI ELEMEI II.....................................................................................118 8.1.1. Vezetősínes felépítmény..................................................................................................................118 8.1.2. Terelősínes felépítmény..................................................................................................................119 8.1.3. Útátjáró szerkezetek.......................................................................................................................119 8.1.4. Hidak felépítménye.........................................................................................................................122 8.1.5. Vágányzáró szerkezetek..................................................................................................................122 8.1.6. Betonlemezes pályaszerkezetek.......................................................................................................124 8.1.7. A vasúti pálya műtárgyai................................................................................................................127 8.1.8. Átereszek.........................................................................................................................................128 8.1.9. Hidak..............................................................................................................................................132 8.1.10. Gyalogos alul-, és felüljárók...........................................................................................................137 4 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 8.1.11. Útátjárók.........................................................................................................................................137 8.1.12. Védművek........................................................................................................................................139 9. A VASÚTI PÁLYA IGÉNYBEVÉTELEI................................................................................................144 9.1.1. A vasúti pályaszerkezet erőjátéka...................................................................................................144 9.1.2. A hézagnélküli vágány erőjátéka....................................................................................................152 10. KITÉRŐKKEL ÉS ÁTSZELÉSEKKEL KAPCSOLATOS ALAPFOGALMAK...............................156 10.1.1. A kitértők fő részei..........................................................................................................................156 10.1.2. Az átszelések fő részei.....................................................................................................................156 10.1.3. Kitérők fő típusai............................................................................................................................157 10.1.4. Az átszelések fő típusai...................................................................................................................159 10.1.5. Kitérők tengelyábrái.......................................................................................................................161 10.1.6. Átszelések tengelyábrája.................................................................................................................162 10.1.7. A MÁV ZRt. Szabványos kitérői......................................................................................................163 10.1.8. A kitérők szerkezeti kialakítása.......................................................................................................163 11. VÁGÁNYKAPCSOLÁSOK......................................................................................................................170 11.1.1. A vágánykapcsolások típusai..........................................................................................................170 11.1.2. Szabványos vágánykapcsolások......................................................................................................172 11.1.3. Egyedi vágánykapcsolások.............................................................................................................176 11.1.4. Ferdén hajló vágány bekötése egy kitérővel...................................................................................176 11.1.5. Távolfekvő párhuzamos vágányok összekötése két kitérővel..........................................................177 12. ÁLLOMÁSOK............................................................................................................................................178 12.1.1. Nyíltvonali szolgálati helyek...........................................................................................................178 12.1.2. Megállóhely....................................................................................................................................178 12.1.3. Megálló-rakodóhely........................................................................................................................179 12.1.4. Megállóhely-fordulóállomás...........................................................................................................179 12.1.5. Nyíltvonali elágazás.......................................................................................................................182 12.1.6. Nyíltvonalbeli keresztezés...............................................................................................................184 12.1.7. Állomások.......................................................................................................................................184 12.1.8. Forgalmi kitérő...............................................................................................................................184 12.1.9. Középállomás.................................................................................................................................185 12.1.10. Csatlakozó állomás..................................................................................................................186 12.1.11. Elágazóállomás.......................................................................................................................187 12.1.12. Keresztező állomás..................................................................................................................188 12.1.13. Vontatási telepek.....................................................................................................................190 12.1.14. Áruraktárak.............................................................................................................................191 12.1.15. Magasrakodók.........................................................................................................................192 5 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 12.1.16. Peronok...................................................................................................................................195 12.1.17. Alul és felüljárók.....................................................................................................................197 12.1.18. Állomásépületek.......................................................................................................................198 12.1.19. Állomási előterek.....................................................................................................................199 12.1.20. Víztelenítés...............................................................................................................................199 12.1.21. Irány-, és lejtviszonyok............................................................................................................200 12.1.22. Kitérők elhelyezése..................................................................................................................201 12.1.23. Vágányhosszak........................................................................................................................201 13. PÁLYAUDVAROK....................................................................................................................................202 13.1.1. Személypályaudvar.........................................................................................................................202 13.1.2. Személypályaudvarok forgalmi viszonyai.......................................................................................202 13.1.3. Fej alakú személypályaudvar.........................................................................................................203 13.1.4. Átmenő alakú személypályaudvar...................................................................................................204 13.1.5. üzemi pályaudvar............................................................................................................................205 13.1.6. Teherforgalmú pályaudvar.............................................................................................................206 13.1.7. Teherpályaudvar.............................................................................................................................206 13.1.8. Darabárus pályaudvar...................................................................................................................206 13.1.9. Tömegárus pályaudvar...................................................................................................................206 13.1.10. Átrakó pályaudvar...................................................................................................................207 13.1.11. Konténer pályaudvar...............................................................................................................208 13.1.12. Körzeti állomás és pályaudvar................................................................................................208 13.1.13. Posta pályaudvar.....................................................................................................................209 13.1.14. Rendezőpályaudvar.................................................................................................................209 13.1.15. Síktolatásos üzemű rendezőpályaudvar...................................................................................209 13.1.16. Gurításos üzemű rendezőpályaudvar......................................................................................210 14. KÜLÖNLEGES VASUTAK......................................................................................................................211 14.1.1. A különleges vasutak megjelenési formái.......................................................................................211 14.1.2. Városi vasutak................................................................................................................................211 14.1.3. A városi vasutak megjelenési formái..............................................................................................212 14.1.4. Közúti vasutak................................................................................................................................212 14.1.5. Közúti gyorsvasutak........................................................................................................................216 14.1.6. Földalatti vasutak...........................................................................................................................216 14.1.7. Elővárosi vasutak...........................................................................................................................221 14.1.8. Hegyi vasutak.................................................................................................................................222 14.1.9. Különleges meghajtású vasutak......................................................................................................222 6 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 1. A vasúti közlekedés I 1.1.1. Mottó Széchenyi1848. január 25. „Javaslat a magyar közlekedésügy rendezéséül” „Fenséges haza! Hosszú álmaink és több mint fél évszázados szónoklataink után elvégre tennünk is kellene valami nagyszerűt már, ha a nemzetek sorábul dísztelenül kisodortatni nem akarunk.” 1.1.2. Alapfogalmak A közlekedés definíciója A közlekedés személyeknek és dolgoknak olyan szabályszerűen ismétlődő tömeges helyváltoztatása, amely műszaki eszközök igénybevételével, a társadalom szükségletei alapján, termelő munka útján valósul meg. A közlekedés alapelemei Alapelemek: - Pálya - Állomások - Jármű - Erőrendszer A közlekedés alapvető formái Pálya jellege szerint: - Szárazföldi közlekedés - Vízi közlekedés - Légi közlekedés 7 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 1.1.3. A vasúti közlekedés megjelenési formái Vasutak megjelenési formái Példák: - Hagyományos vasúti Üzem Németországban - Nagysebességű jármű Japánban a Kyushu Shinkansenen - Alacsony padlómagassággal kialakított közúti vasúti jármű Bécsben - Közúti gyorsvasút Stuttgartban Földalatti gyorsvasúti jármű Koppenhágában - Közúti gyorsvasút Karlsruhe-Rastatt között - Elővárosi gyorsvasút (S-bahn) Hannover környékén - Az „Arlanda Expressz” Stokholmban - Fogaskerekű vasút Budapesten - Siklóvasút Németországban - Személyszállító kötélpálya - TRANSRAPID 08 sorozatú mágnesvasút Németországban 8 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 1.1.4. Vasút a művészetekben Festészet - Monet - Vincent van Gogh (1890) - Thorma János: Október elsején(1903) - Derkovits Gyula: Vasút mentén Irodalom Gyilkosság az Orient Expresszen 1.1.5. Vasút a reklámokban Számos téli sporthoz, kikapcsolódáshoz szervesen hozzá tartoznak a hegyi vasutak, libegők. Ezek reklámjaival többfelé találkozhatunk. Nagyvasutakat reklámozó plakátokkal pedig már a 2 világháború között találkozhattunk. 2 konkrét példa napjainkból: - a Die Bahn reklámja a Hannoveri Expo idején - Az ÖBB reklámmondata: „ Az ember ismét vasúton utazik” 1.1.6. A vasút kialakulása A vasúti pálya, és a jármű fejlődése a közforgalmú vasút megjelenéséig Srsz. Műszaki esemény Pálya Jármű 1. Fa nyompályák a bányákban XV-XVI. sz. 2. Fa nyompályák a felszínen XVIII. sz. eleje 3. Reynolds öntöttvaslemezi a 1767 hosszgerendákra 4. Cugnot közúti gőzkocsija 1770 5. Curr szögvas sínjei 1777 6. Murdock gőzkocsija 1784 7. Jessop gombafejű sínjei (nyomkari- 1789 más jármű) 9 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 8. Az első közforgalmú lóvasút 1801 9. Nixon kovácsoltvas sínjei 1803 10. Trewithick gőzmozdonyai 1803-1808 11. Blenkinsop és Murray fogaskerekű 1812 mozdonya 12. George Stephenson első gőzmozdo- 1814 nya 13. Birkinshaw hengerelt sínjei 1820 14. A világ első mozdonygyára 1823 Newcastle-ban 15. Az európai kontinens első lóvasútja 1825-1832 16. A Stockton-Darlington közötti 1825 vasútvonal megnyitása 17. A Liverpool-Manchester közti 1830 vasútvonal megnyitása Kezdetekben a bányavasutak terjedtek el: Néhány konkrét történelmi példa: Az erdélyi brádi bányavasút (XV-XVI. sz.) Szénszállító lóvasúti kocsi Newcastleban (1737) Első járművek: Richard Trewithick 1804-ben Londonban bemutatott járműve a világ első vaspályán futó gőzmozdonya John Blenkinsop és Matthew Murray által megépített fogaskerekű mozdony (1811-1812) William Brunton által Newbottle-ban épített gőzmozdony a „Mechanikus vándor” (1813) Christopher Blackett és William Hedley által közösen épített „Puffing Billy” (1813-1814) Az európai kontinens első közforgalmú lóvasútja (Linz-Budweis közötti lóvasút - 1825) 1841-1872 között a Linz-Budweis Vasúton vontatott személykocsi („Hannibal”) 10 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Sínek: Richard Reynolds öntöttvas sínje hosszgerendán (1767) Benjamin John Curr szögvas keresztmetszetű öntöttvas sínje hosszgerendán, kőalapon (1777) William Jessop gombafejű sínje (1789) Robert Livingston Stevens (1787-1856) sínszelvénye1830-ból 1.1.7. A vasút megjelenése George Stephenson (1781-1848) Stephenson „Lokomotion” elnevezésű mozdonya a Stockton-Darlington Vasúton (1824 A Stockton-Darlington Vasút megnyitása 1825-ben A Liverpool-Manchester közötti vasútvonal megnyitása (1830. szeptember 15.) Személyszállító vonat indulása Nürnberg állomásról (1835) Az „Adler” nevű mozdony és szerelvénye Németországban (1835) 1.1.8. Vasút fejlődése A vasútvonalak hosszának változása a különböző kontinenseken 1830-1877 között Földrész 1830 1840 1850 1860 1865 1870 1875 1877 Európa 215 3 057 23 766 51 544 75 149 103 747 142 807 153 198 Amerika 87 5 534 14 256 53 235 62 735 96 398 133 914 146 939 Ázsia - - - 1 397 5 568 8 132 12 302 13 096 Afrika - - - 446 837 1 773 2 279 3 255 Ausztrália - - - 264 825 1 812 2 820 4 784 Összesen 302 8 591 38 022 106 886 145 114 211 859 294 122 321 272 11 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Európai államok vasúthálózatainak hossza, és sűrűsége 1875-ben A vasútvonalak hossza [km] Srsz. Ország [Hossz/10000 Hossz [ Hossz/100 km²] lakos] 1. Németország 27 981 5,2 5,4 2. Franciaország 21 596 4,0 5,6 3. Anglia 26 819 7,0 5,9 4. Oroszország 18 906 0,4 1,9 Ausztria- 5. 16 766 2,5 3,9 Magyarország 6. Olaszország 7 709 2,7 2,5 7. Belgium 3 409 2,7 2,5 8. Hollandia 1 619 4,6 3,4 9. Románia 1 233 0,9 2,5 A földrészek vasútsűrűségi mutatói (1900) Vonalhossz Vonalsűrűség/ Földrész [km] [ /100 km²] [ /10 000 km] Európa 283 878 2,73 7,20 Amerika 402 171 0,96 30,94 Ázsia 60 301 0,14 0,07 Afrika 20 114 0,07 0,13 Ausztrália 24 014 0,27 40,70 Összes 790 478 0,58 5,21 12 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A nagysebességű vasúti közlekedés megindulásának legfontosabb időpontjai Japán, 1964.11.01, SHINKANSEN; Franciaország, 1981.09.27, TGV; Olaszország, 1988.05.25, ETR; Németország, 1991.06.02, ICE; Spanyolország, 1992.04.21, AVE 1.1.9. A vasút jelenlegi helyzete - 1.1.10.A vasút fejlődésének irányai A szállítási arányok alakulása 1990 és 2010 viszonylatában a nyugat európai országok esetében A szállítási arányok alakulása 1990 és 2010 viszonylatában a közép- és kelet európai országok esetében 13 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Nagysebességű vasútvonalak Európában Üzemben Építés alatt Tervezés alatt Összesen Ország [km] [km] [km] [km] Anglia 0 74 38 112 Anglia- 52 0 0 52 Franciaország Belgium 88 100 33 221 Dánia 15 0 0 15 Dánia-Svédország 18 0 0 18 Franciaország 1541 320 937 2798 Hollandia 0 120 0 120 Németország 577 303 0 880 Olaszország 246 493 167 906 Spanyolország 471 949 559 1979 Svájc 0 57 0 57 Svédország 31 140 0 171 Összesen 3039 2556 1734 7329 14 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A világ nagysebességű vasútvonalainak hossza Üzemben Építés alatt Tervezés alatt Összesen Földrész lévő [km] [km] [km] [km] Európa 3039 2556 1734 7329 Ázsia 2175 273 2363 4811 Összesen 5214 2680 3846 11740 Európa tervezett nagysebességű vasúti hálózata: Zöld - 2010re Kék: - 2020ra 15 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 1.1.11.A magyar vasút története A Pozsony-Nagyszombat között épített (1832) lóvasút Az 1836.évi országgyűlés határozta meg a közlekedési főirányokat. A Pest-Vác közti vasútvonal ünnepélyes megnyitása 1846-ban Az első magyar gőzüzemű vasút pesti pályaudvara (1846) Pest-szolnoki vasút megnyitására (1847) Gróf Széchenyi István „Javaslat a magyar közlekedési ügy rendezéséül” című tanulmá- nya(1848) 1.1.12.A magyar vasút fejlődési irányai Jelenlegi tervek: A IV. és V. korridort érintő tervek Az EU támogatások alakulása A 2007-2013as időszakban a Kohéziós Alapból közlekedésre szánt keret 50%-át a MÁV beruházásokra fordítják majd. Ez a keret 750 Mrd Ft. A vasútvonalak kategóriái Magyarországon az OVSZ (Országos Vasúti Szabályzat) szerint - Nemzetközi törzshálózati fővonalak - Hazai törzshálózati fővonalak - Egyéb fővonalak - Mellékvonalak Az NFT II. projekt tervezés 2007 – 2020 idősávú kitekintéssel került összeállításra: A vasúti fejlesztési javaslatok összértéke 5500 Mrd Ft 16 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Az EU támogatással tervezett vasúti projekt csoportok: - TEN-T hálózat fejlesztési programja - Országos törzshálózati vonalak fejlesztési programja Együttesen 850 Mrd Ft forrásfelhasználási lehetőség - Regionális közlekedés fejlesztés 40 Mrd Ft várható forrásfelhasználási lehetőség - Elővárosi vasúti forgalom fejlesztése Budapesti és vidéki elővárosi fejlesztésre együttesen 500 Mrd Ft forrásfelhasználási lehetőség várható. Folyosók Magyaoroszágon: - Páneurópai folyosók magyar szakaszai - TINA vasúti folyosók - MO.-t érintő Helsinki folyosók Elővárosi közlekedés 17 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Tervezett állapot: 18 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 2. A vasúti közlekedés II Energiafelhasználás, Károsanyag kibocsátás Területfelhasználás Biztonság Szállítási kapacitás Sebesség Eljutási idő Terhelés 2.1.1. Energiafelhasználás A közlekedés energiafelhasználására vonatkozó legfontosabb adatok A megtermelt energia 50 % –át a közlekedés használja fel. A közlekedés által felhasznált energia: - 82 % -a a közúti közlekedés, - 13 % -a a légi közlekedés, - 5 % -a a vasúti-, és a vízi közlekedés Az összes energiafelhasználás hatásfoka: 45 % A közlekedés energiafelhasználásának hatásfoka: 28 % 19 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Közlekedési eszközök fajlagos energiafelhasználása, és széndioxid kibocsátása 17 14 Primary energy in liters equivalent 7 petrol for 100 passengers / km 6 4 Carbon dioxid emission for 100 passengers / km 2,5 HS trains Cars Plane A különböző közlekedési ágak energiafelhasználásának aránya 10 9 Az energia felhasználásának aránya 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Vasúti közlekedés Személygépkocsi Tehergépkocsi közlekedés Hajózás Légi közlekedés közlekedés Károsanyag kibocsátás 2 Szénhidrogén szennyezés [millió t] 1,8 1,6 1,4 1,2 Közlekedés 1 Háztartások 0,8 Ipar 0,6 0,4 0,2 0 1966 1970 1974 1978 1982 1986 Időpont (év) szénhidrogén-szennyezés források szerinti megoszlása Németországban 20 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3,5 3 3,5 t] 2,5 [millió[millió 3 t] 2 2,5 Szennyezés 1,5 2 Erőművek Szennyezés 1 Ipar 1,5 Erőművek Háztartások 0,5 1 Ipar Közlekedés Háztartások 0 0,5 Közlekedés 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 0 Időpont (év) 1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 Időpont (év) Az NOx -szennyezés források szerinti megoszlása Németországban A közúti-, a vasúti közlekedés, valamint a hajózás fajlagos károsanyag kibocsátása áruszállítás során : 1,4 1,26 1,2 1 0,8 0,7 CO 0,6 0,51 NO 0,4 0,25 0,2 0,1 0,03 0 Repülőgép Gépkocsi Vasút 21 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Fajlagos káros-anyag kibocsátás (emisszió/utas/km) Területfelhasználás Autópálya és nagysebességű vasúti pálya keresztmetszeti mérete 22 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Közúti és vasúti pályák összehasonlítása területfoglalásuk alapján A közlekedési pálya megnevezése Felület- Vonalhossz Fajlagos foglalás felületfoglalás A61 Krefeld-Ludwigshafen (1975) 2 924 327 8,9 A81 Stuttgart-Singen (1978) 1 150 126 9,1 A45 Giessen-Aschaffenburg (1978) 789 72 11,0 A6 Heilbronn-Würzburg (1979) 1 638 153 10,7 A3 Regesburg-Passau (1984) 1 230 123 10,0 A29 Wilhelmshaven-Cloppenburg (1984) 1 070 91 11,8 A7 Würzburg-Ulm (1987) 1 410 168 8,4 Összes autópálya 10 211 1 060 9,6 NBS Hannover-Würzburg (vasútvonal) 979 327 3,0 NBS Mannheim-Stuttgart (vasútvonal) 398 99 4,0 Összes vasúti pálya 1 377 426 3,2 A Transrapid és az ICE járművek által igényelt pálya fajlagos területfoglalása - ICE: 14 m2/m - TR ebenerdig: 12 m2/m - TR aufgestandert: 2 m2/m 23 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 2.1.2. Biztonság A közúti és a vasúti közlekedés baleseti mutatóinak összehasonlítása 2.1.3. Szállítási kapacitás A városi tömegközlekedési eszközök szállítási kapacitása, és fajlagos üzemköltsége 24 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 2.1.4. Sebesség A személy-, és a teherszállító vonatok sebességének fejlődése Vasúti járművek által elért sebességi rekordok 1890-1990 között 1890-144 km/h 1893-165 km/h 1903-210 km/h 1955-331 km/h 1988-406 km/h 1991-515 km/h 2.1.5. Eljutási idő Az eljutási idők alakulása Párizsból kiindulva TGV járműveken 25 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 2.1.6. Terhelés A vasúti tengelyterhelés fejlődése A függőleges tengelyteher nagysága különböző jellegű vasúti forgalomnál : - Közúti vasúti forgalom: max 100 kN - Földalatti gyorsvasúti forgalom: max. 160 kN; - Nagysebességű vasúti forgalom: max. 200 kN; - Vegyes üzemű vasúti forgalom: max. 225 kN; - Nagyterhelésű vasúti forgalom: max. 360 kN; 26 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3. A vasúti pályákkal kapcsolatos alapfogalmak Mintakeresztszelvény Keresztszelvény Koronaszint Felépítmény Sínkoronaszint Nyomtávolság Rakszelvény Űrszelvény Alépítmény Földművek geometriai fogalmai Emelkedés, esés Vasútforgalmi létesítmények Egyebek 27 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.1. A vasúti mintakeresztszelvény fogalma A vasúti mintakeresztszelvény a vasúti pálya keresztmetszeti kialakítását tünteti fel a szükséges méretek megadásával. Méreteit a nyomtávolság, a vágányok száma, az aljak hossza, az ágyazat vastagsága és túlnyúlása, a padka szélessége, a rézsű hajlása határozzák meg. 28 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.2. A vasúti keresztszelvény fogalma A vasúti pályatest, és a környezetében lévő terep vágánytengelyre merőleges irányú metszete. Vasútépítési tervekben általában 50 m-ként készül keresztszelvény. Keresztszelvény – fogalmak értelmezéséhez 3.1.3. A földmunka koronaszintjének fogalma A földmunka felső síkjának - azaz az ágyazat felfekvési felületének – szintje a pálya tengelyében mérve. 3.1.4. Alépítmény A vasúti alépítmény a pályatest koronaszint alatti része. 3.1.5. Felépítmény A vasúti felépítmény fogalma: A vasúti pályatest koronaszint feletti része (sín, sínleerősítések, keresztaljak, ágyazat) 29 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A keresztaljak távolsága: A vágány keresztaljainak távolsága. 3.1.6. Sínkoronaszint A vasúti pályaszint (sínkoronaszint) fogalma: A vasúti pályaszint a sín felső érintősíkjának szintje. A pályaszint egyenesben bármely sínszálon, körívben pedig a belső sínszálon mérendő. 3.1.7. Nyomtávolság A nyomtávolság értelmezése: Nyomtávolság - 20 kg/m feletti tömegű Vignol síneknél 14 mm-rel, - ez alatti tömegű Vignol síneknél 10 mm-rel, - vályús (Phőnix és tömb) síneknél 9 mm-rel - mérve értendő. - 30 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Nyomtávolságok tájékoztató értékei 3.1.8. Rakszelvény A rakszelvény (járműszerkesztési szelvény) fogalma: A rakszelvény, vagy járműszerkesztési szelvény azt a keresztmetszeti szelvényt jelenti, amelyet a jármű és annak rakománya elfoglalhat, kitölthet. A jármű, vagy a rakomány részei legfeljebb a rakszelvény által meghatározott határvonalig nyúlhat. 31 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A tranzit és a szabványos rakszelvény (járműszerkesztési szelvény) A rakminta 32 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.9. Űrszelvény Az űrszelvény fogalma: Az űrszelvény a vágány mentén a vasúti járművek és a rajtuk lévő rakományok akadálytalan áthaladásához szükséges tér vágánytengelyre merőleges, ívben fekvő vágányoknál - sugárirányú keresztmetszete. Az űrszelvénybe, illetve a szabadon tartandó térbe semmiféle tárgynak, vagy létesítménynek benyúlnia nem szabad. Szabványos („A” jelű) űrszelvény nem villamosított vonalakra Az űrszelvény bővítése túlemelt körívben fekvő pályán 33 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.10.Földművek geometriai alapfogalmai A földmunka koronaszélessége a földmunka szélesség a koronaszinten mérve. A rézsűhajlás fogalma: a mesterséges földmunkát határoló ferde síkok hajlása, amit a hajlásszög kotangensével mérünk (ρ = ctg α). A terepszint a természetes terep szintje a pálya tengelyében mérve. A terephajlás a természetes terep hajlása, amit a hajlásszög tangensével mérünk (λ = tg α). 34 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.11.Vasútforgalmi létesítmények A vasúti megállóhely fogalma A megállóhelyen az átmenő fővágányon (vagy fővágányokon) kívül több vágány nincs, és csak a személyszállító vonatok megállására alkalmas. Megállóhely egyvágányú vonalon Megállóhely kétvágányú vonalon A vasúti rakodóhely fogalma A rakodóhelyen személyforgalom nincs, viszont a nyílt vonalból egy vagy több mellékvágány ágazik ki teherkocsik ki- és megrakása céljából. Vonattalálkozásra nem alkalmas. 35 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A vasúti megálló-rakodóhely fogalma A megállóhely és a rakodóhely egyesítése. Vonattalálkozásra nem alkalmas. Megálló rakodóhely egyvágányú pályán Megálló rakodóhely kétvágányú pályán 36 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A vasúti állomás fogalma Vasútvonalak vonatok találkozására alkalmas helye, amely személy- és áruforgalomra van berendezve. Közbenső állomás egyvágányú pályán Közbenső állomás kétvágányú pályán Az állomási vágányokkal kapcsolatos fogalmak Az állomási vágányok közül azokat, amelyek vonatfogadásra szolgálnak – fővágányoknak (átmenő fővágány, megelőző fővágány), a többit mellékvágányoknak (raktári-, rakodó-, mérleg-, tároló-, kihúzó-, stb., vágány) nevezzük. A nyílt pálya folytatásában lévő fővágányt átmenő fővágánynak nevezzük. Tervezési szempontból (sebesség, körívek stb.) az átmenő fővágányokat illetően a nyílt pályára megállapított előírások érvényesek. 37 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László Állomási vágányok Az iparvágány fogalma Egyes szállító felek (üzemek) kizárólagos vasúti forgalmának lebonyolítására szolgáló vágányt iparvágánynak nevezzük. Az iparvágány állomásból, vagy nyílt pályából ágazhat ki. Az iparvágány kiszolgálását szolgálja az összekötő vágány, vagy több iparvágány esetén a vontatóvágány. Iparvágány 38 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A vasúti pályaudvar fogalma A forgalmi nemek szerint (személyforgalom, teherforgalom) elkülönült állomások (személy- pályaudvar, teherpályaudvar). Személypályaudvar Átrakópályaudvar 39 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A forgalmi kitérő fogalma A forgalmi kitérő a vonalnak olyan helye, amely vonattalálkozásra alkalmas, de személy és áruforgalomra nincs berendezkedve. Forgalmi kitérő egyvágányú pályán Forgalmi kitérő kétvágányú pályán 40 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 3.1.12. Egyebek A nyílt pálya fogalma A vasútvonal állomásokból és a közöttük lévő ún. nyílt pályából áll. Nyílt pályának a két szomszédos állomás bejárati kitérői közötti pályarészt nevezzük. A vasúti pálya jobb-, illetve bal oldalának fogalma A pálya jobb vagy bal oldalának meghatározására a szelvényezés iránya a mértékadó. Ugyanígy határozzuk meg kétvágányú pályán a jobb-, és a bal vágányt is. Jobb-bal oldal A vasúti elágazás fogalma Az elágazásnál a nyílt vonalból egy másik vonal, vagy egy iparvágány ágazik ki. Vasúti elágazás A deltavágány fogalma A deltavágány két vasútvonalat köt össze – rendszerint állomások közelében – a sarokforga- lom kiküszöbölése céljából. 41 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 4. A vasúti közlekedés dinamikájának alapjai Az ellenállások csoportosítása, Menetellenállások, Járulékos ellenállások, Vonóerő, Közlekedésdinamikai vizsgálatok. 4.1.1. A vasúti ellenállások csoportosítása A vasúti ellenállások csoportosítása 42 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 4.1.2. Gördülési ellenállás 4.1.3. Csapsúrlódási ellenállás A csapsúrlódás keletkezése µ csap = a2 + b ⋅V 43 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 4.1.4. Sínütközési ellenállás 4.1.5. Levegőellenállás Légellenállás F el = c2 ⋅ Fred ⋅ V 2 44 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 4.1.6. A menetellenállás részellenállásainak összegzése A menetellenállás részellenállásainak összegzése (1.) F em = (µg + µcsap + µü )⋅ G + F el µ g = a1 µcsap=a2 +b⋅V µ ü = c1 ⋅V 2 F el = c2 ⋅ Fred ⋅ V 2 ( ) Fem = a1 + a2 + b⋅V + c1 ⋅V 2 ⋅ G + c2 ⋅ Fred ⋅V 2 A menetellenállás részellenállásainak összegzése (2.) ( ) F em = a1 + a2 + b ⋅ V + c1 ⋅V 2 ⋅ G + c2 ⋅ Fred ⋅ V 2 a1 + a2 = a ( ) Fem = a +b⋅V + c1 ⋅V 2 ⋅G+ Fred ⋅V 2 F em F = µ m = a + b + c1 ⋅V 2 + c2 ⋅ red ⋅ V 2 G G Fred c = c1 + c2 ⋅ G µ m = a + b ⋅V + c ⋅V 2 µ m = a + c ⋅V 2 45 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László A menetellenállás alakulása a sebesség függvényében 4.1.7. Gyakorlati menetellenállási képletek Gyakorlati menetellenállási képletek - Mozdonyellenállási képletek, - Kocsiellenállási képletek, - Vonatellenállási képletek - Mozdonyellenállási képletek (MÁV villamosmozdonyok) ⎡ ⎛V ⎞ ⎤ 2 Fem m = ⎢2,5 + 0,067 ⋅ ⎜ ⎟ ⎥ ⋅ Gm ⎣⎢ ⎝ 10 ⎠ ⎦⎥ 46 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László MÁV által használatos kocsiellenállási képletek Négytengelyű személykocsi ⎡ ⎛V ⎞ ⎤ 2 Fk em = ⎢1,8 + 0,025 ⋅ ⎜ ⎟ ⎥ ⋅ Gk ⎣⎢ ⎝ 10 ⎠ ⎦⎥ Nyitott, üres teherkocsi ⎡ ⎛V ⎞ ⎤ 2 Fk em = ⎢2,0 + 0,00125 ⋅ ⎜ ⎟ ⎥ ⋅ Gk ⎣⎢ ⎝ 10 ⎠ ⎦⎥ Nyitott, rakott teherkocsi ⎡ ⎛V ⎞ ⎛V ⎞ ⎤ 2 Fk em = ⎢1,7 + 0,03 ⋅ ⎜ ⎟ + 0,018⎜ ⎟ ⎥ ⋅ Gk ⎣⎢ ⎝ 10 ⎠ ⎝ 10 ⎠ ⎦⎥ MÁV által használatos vonatellenállási képletek 2 ⎛V ⎞ µ mv = 2 + c ⋅ ⎜ ⎟ ⎝ 10 ⎠ Áramvonalas motorvonatnál: 0,022 Személyszállító vonatnál – - négytengelyes kocsikkal: 0,032 - kéttengelyes kocsikkal: 0,040 Gyorsvonatnál: 0,047 Tehervonatnál: 0,057 A járulékos ellenállás részellenállásai 47 Vasúti Pályák Dr. Kazinczy László 4.1.8. Az emelkedési ellenállás Az emelkedési ellenállás értelmezése Az emelkedési ellenállás számítása F ee = G ⋅ sin α e sin α ≅ tg α = 1000 e F ee = G ⋅ sin α ≅ G ⋅ tgα = G ⋅ 1000 F ee µe = =e G 4.1.9. Ívellenállás A „Röckl”- féle ívellenállás képlet k1 κ= R − k2 Ívsugár k1 k2 R>350 m 650 55 R=300 m 530 35 R3000 400 400 3000>R>=600 450 450 Hézagnélküli 600>R>=500 550 450 500>R>=360 650 450 Az ágyazat felpúpozásának kialakítása (R