T E L EURÓPAI UNIÓ STRUKTURÁLIS ALAPOK E P Ü L É S I K Ö Z L E K E D É S BMEEOUVASG1 segédlet a BME Építőmérnöki Kar hallgatói részére Az építész- és az építőmérnök képzés szerkezeti és tartalmi fejlesztése HEFOP/2004/3.3.1/0001.01
BME Út és Vasútépítési Tanszék Dr. Kazinczy László Települési közlekedés Városi vasutak JEGYZET 2
Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK... 3 1. A VÁROSI VASUTAK MEGJELENÉSI FORMÁI ÉS A VÁROSI TÖMEGKÖZLEKEDÉSBEN BETÖLTÖTT SZEREPÜK... 5 1.1. A PÁLYÁHOZ KÖTÖTT VÁROSI KÖZLEKEDÉS HAGYOMÁNYOS ESZKÖZEINEK RENDSZEREZÉSE... 5 1.2. A PÁLYÁHOZ KÖTÖTT VÁROSI KÖZLEKEDÉS MAI ESZKÖZEINEK RENDSZEREZÉSE... 6 2. KÖZÚTI VILLAMOSVASUTAK... 10 2.1. A KÖZÚTI VASÚTI KÖZLEKEDÉS ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI... 10 2.2. A KÖNNYŰ VILLAMOS VASÚT, MINT A KÖZÚTI VILLAMOSVASÚT MA HASZNÁLATOS LEGELTERJETTEBB FORMÁJA... 12 2.2.1. Alkalmazási területek... 12 2.3. A HAZAI HÁLÓZAT JELLEMZÉSE... 13 2.4. A KÖZÚTI VASUTAK PÁLYATERVEZÉSSEL ÖSSZEFÜGGŐ JELLEMZŐI... 14 2.4.1. Nyomtávolság, nyombővítés... 14 2.4.2. Űrszelvény és járműszerkesztési szelvény... 16 2.4.3. Kerékabroncsok és kerékpárok méretei... 20 2.4.4. Vízszintes vonalvezetés... 21 2.4.5. A pályatest elhelyezése... 25 2.4.6. Függőleges vonalvezetés... 25 2.4.7. Mintakeresztszelvények... 27 2.4.8. Kitérők... 35 2.4.9. Megállóhelyi peronok... 36 2.4.10. Végállomások... 38 3. A KÖZÚTI VASÚTI PÁLYASZERKEZETEK MŰSZAKI SAJÁTOSSÁGAI... 40 3.1. A KÖZÚTI VASUTAK PÁLYASZERKEZETI MEGOLDÁSAI... 43 3.1.1. Alkalmazásra kerülő sínrendszerek... 43 3.1.2. A pályaszerkezetek rendszerezése... 48 3.1.3. Jellemző pályaszerkezeti megoldások... 51 4. FÖLDALATTI GYORSVASUTAK... 61 4.1. A FÖLDALATTI GYORSVASÚTI ÜZEM SAJÁTOSSÁGAI... 61 4.2. A FÖLDALATTI GYORSVASUTAK FELÉPÍTMÉNYÉNEK KIVÁLASZTÁSÁNÁL ILL. ÉRTÉKELÉSÉNÉL FIGYELEMBE VEENDŐ TÉNYEZŐK, KÖVETELMÉNYEK... 61 3
4.3. A FÖLDALATTI GYORSVASUTAK FELÉPÍTMÉNY-SZERKEZETÉVEL ÖSSZEFÜGGŐ KÖRNYEZETVÉDELMI KÉRDÉSEK... 63 4.4. A FÖLDALATTI GYORSVASUTAK PÁLYATERVEZÉSSEL ÖSSZEFÜGGŐ JELLEMZŐI... 67 4.4.1. Nyomtávolság, nyombővítés... 67 4.4.2. Űrszelvény és járműszerkesztési szelvény... 68 4.4.3. Kerékabroncsok és kerékpárok méretei... 74 4.4.4. Vízszintes vonalvezetés... 76 4.4.5. Függőleges vonalvezetés... 84 4.4.6. Mintakeresztszelvények... 85 4.4.7. Kitérők, vágánykapcsolások...90 4.4.8. Állomások helyszínrajzi kialakítása... 91 4.4.9. Állomási peronok kialakítása... 95 4.4.10. Járműtelepek kialakítása... 96 5. A FÖLDALATTI GYORSVASUTAK PÁLYASZERKEZETI MEGOLDÁSAI... 99 5.1.1. Külföldi pályaszerkezeti megoldások... 99 5.1.2. Hazai pályaszerkezeti megoldások... 108 6. BUDAPESTI ELŐVÁROSI GYORSVASUTAK... 121 6.1. AZ ELŐVÁROSI GYORSVASUTAK ÁLTALÁNOS JELLEMZŐI... 121 6.2. AZ ELŐVÁROSI GYORSVASUTAK PÁLYATERVEZÉSSEL ÖSSZEFÜGGŐ JELLEMZŐI... 122 6.2.1. Nyomtávolság, nyombővítés... 122 6.2.2. Kerékabroncsok és kerékpárok... 123 6.2.3. ITT HIÁNYZIK A 4/4. és 4/5. OLDAL!... 125 6.2.4. Vízszintes vonalvezetés... 127 6.2.5. Mintakeresztszelvények... 127 6.2.6. Kitérők... 129 6.2.7. Megállóhelyek, végállomások, peronok... 130 7. AZ ÁTSZÁLLÁSMENTES KÖTÖTTPÁLYÁS KÖZLEKEDÉS MEGJELENÉSI FORMÁI... 139 7.1. A VÁROSKÖZPONTOK ÉS AZ AGGLOMERÁCIÓ KÜLÖNBÖZŐ TELEPÜLÉSEI KÖZÖTT ÁTSZÁLLÁSMENTES KÖZLEKEDÉST BIZTOSÍTÓ KÖZÚTI GYORSVASUTAK ÁLTAL TIPIKUSAN IGÉNYBEVETT HÁLÓZATOK:... 139 4
A városi vasutak megjelenési formái és a városi tömegközlekedésben betöltött szerepük 1.1. A pályához kötött városi közlekedés hagyományos eszközeinek rendszerezése A kötöttpályás, sínpályához kötött városi tömegközlekedés eszközei a hagyományosnak mondható felosztás szerint: Közúti vasút (villamos, villamosvasút, közúti villamosvasút), Helyiérdekű vasút (városkörnyéki vasút, elővárosi vasút), Városi gyorsvasút (metró, gyorsvasút, földalatti gyorsvasút), Nagyvasutak elővárosi és környéki forgalma (S-Bahn). 1) Korábban szűkebb értelemben közúti vasúton az úttestbe ágyazott és az egyéb közúti forgalomtól el nem választott pályán (az utcán) közlekedő, kis befogadó képességű és kis sebességű, motor- és pótkocsikból álló villamosvasutat értették. Tágabb értelemben közúti vasútnak számított mindenfajta olyan városban közlekedő vagy elővárosi vasút, amely nem föld alatti vagy teljesen zárt pályás gyorsvasút. 2) A helyiérdekű illetve városkörnyéki vasutak, amelyek egyszerűsített nagyvasúti üzemekként a legtöbb esetben nagyvasúttal el nem látott települések közötti személyforgalom kiszolgálására létesültek. Gyakran nem külön pályatesten, hanem az úttestben vagy attól csak részben elkülönített pályával épültek meg (például Budapesten a Fehérvári úton, Rákosszentmihály, Soroksár). 3) A földalatti vagy magasvezetésű városi gyorsvasút (metró, U-Bahn) meghatározó jellemzője, hogy a pálya a közúti forgalomtól teljesen el van különítve és saját forgalmi vágányait sem keresztezi. 5
4) Nagyvasutak elővárosi és városkörnyéki forgalmán a nagyvasutak pályáján, nagy forgalmú szakaszaikon esetenként külön pályán, elsősorban az agglomerációs övezet kiszolgálására szolgáló helyiérdekű, sűrűn közlekedő és gyakran megálló személyforgalmat értjük, amely a nagyváros belterületén a helyi forgalom ellátásában is részt vesz. (Német neve: S-Bahn = gyorsforgalmú vasút.) a közutakkal elvétve vannak szintbeli kereszteződéseik, de ezekben is a vasútnak van forgalmi előnye. 1.2. A pályához kötött városi közlekedés mai eszközeinek rendszerezése A nemzetközi és a hazai hatósági előírások szerint a sínhez kötött városi közforgalmú járműveknél kétféle fékrendszert különböztetnek meg: azokat a járműveket, amelyeknek a pályája kapcsolatban van a közúttal, a kerekekre ható üzemi féken (villamos féken) kívül a felsővezetéktől független (akkumulátorból táplált) sínfékkel is el lehet látni, a közúttal kapcsolatban nem álló, teljesen zárt vagy nagyvasúti jellegűen védett, azaz a közúttal szemben feltétlen (abszolút) forgalmi előnnyel bíró pályán (gyorsvasúton) sínfék nélküli járművek közlekedhetnek. A sínfékes és sínfék nélküli járművek lassulására és fékútjára vonatkozó adatok az 1.1. táblázatban találhatók. Megnevezés Lassulás [m/s 2 ] Maximális fékút [m] 40 km/h-ról 60 km/h-ról 80 km/h-ról Sínfékes járművek (közúti vasút) Sínfék nélküli járművek (metró és HÉV) 2,28 27 59-1,13 54 120 220 A sínfékkel rendelkező és sínfék nélküli járművek fékezési adatai A fékrendszerrel összhangban a városi jellegű vasutakat két fő csoportba sorolhatjuk: A) Városi vasutak: a közúttal kapcsolatban álló közforgalmú vasutak, amelyeken sínfékes járművek közlekednek. 6
B) Gyorsvasutak: a közúttól független vasutak, amelyek járműveit nem kell sínfékkel ellátni. A városi jellegű vasutak két fő csoportján belül műszakilag elkülöníthető alcsoportokat nevezhetünk meg, az alábbiak szerint: A) Városi vasutak - modern közúti vasút, - közúti gyorsvasút. B) Gyorsvasutak - városi gyorsvasút, - elővárosi gyorsvasút, - különleges nyomvezetésű vasutak. A pályához kötött városi közforgalmú közlekedési eszközök meghatározó jellemzőit azt 1.2.táblázat tartalmazza. Megnevezés Városi vasutak Gyorsvasutak Jellemző Modern közúti vasút Közúti gyorsvasú t Különleges nyomvezeté sű vasút Városi gyorsvasút (nehéz metró) Elővárosi gyorsvasút van Kapcsolat a közúti nincs, független rendszerek forgalommal helyenkén t előny forgalmi elsőbbség Járművek sínfékesek sínfék nélküliek Vonategység hossza típusa 20-25 m 6 tengelyű 25-30 m csuklós rövid különleges csupa motor 4 tengelyű ikerkocsi hosszú motor * pótkocsikbó l álló egységek Szerelvény- összeállítás 1-3 egység, max. 75 m 1-4 egység, max. 120 egyedül vagy csatolva 1-4 egység 3-10 kocsi 7
m Szállítóképesség kicsi közepes kicsi nagy (13000 utas/h) legnagyobb * Lehet 35-40 m hosszú, 4 tengelyű ikerkocsi is 1.2. táblázat: A pályához kötött városi közforgalmú közlekedési eszközök jellemzői Modern közúti vasút A) Városi vasutak A modern közúti vasúti ágazat lényegében a városok sűrűn beépített területein közlekedő, a klasszikusnak nevezhető közúti villamosvasút pályájában és járművében is egyaránt modernizált utódja. Közúti gyorsvasút A közúti gyorsvasút jellemzői az alábbiakban foglalhatók össze: Általában a felszínen közlekedő városi vasút, a járművei a vontatási energiát felsővezetékről veszik le. A közúttól független pályán közlekedik, de ez nincs mindenütt következetesen elválasztva a közúti forgalomtól. Helyenként - elsősorban a külső kerületekben - közutakban is feküdhet, a következő feltételekkel: közúti járművek a pályát hosszirányban még kivételesen sem használhatják, a közúttal együtt haladó szakaszait - csak a megállóhelyeknél - közutak és gyalogjárók szintben keresztezhetik úgy, hogy a vasútnak velük szemben feltétlen elsőbbsége van, a helyi viszonyoktól függően forgalmi előny biztosításával és egyidejű sebességkorlátozással rövid szakaszon a pályája a közútban is fekhet, a vonatoknak két megállóhely között nem szabad forgalmi okokból megállniuk, a beépített területeken két-két megállóhely között kerítéssel van védve. Nagy forgalmú közúti csomópontokat külön szint keresztezi, sűrűn beépített belső városrészeken pedig föld alatti vezetésű. B) Gyorsvasutak A gyorsvasutak közös jellemzője, hogy a közúttól teljesen el vannak választva. 8
A városi gyorsvasút vagy metró, illetve "nehéz metró" jellemzői az alábbiakban foglalhatók össze: Nagyvárosok belső utasforgalmára létesített, teljesen zárt és saját forgalmi vágányait sem keresztező pályán közlekedő, nagy szállítóképességű vasút. Általában föld alatti vonalvezetésű, áramot harmadik sínről vesz le; vagy lehetnek felszíni vezetésűek, amelyek kizárólag felsővezetékesek. A gyorsvasutak működésének műszaki alapfeltétele az önműködő térbiztosító berendezés (Automatic Train Protection = ATP). A városi gyorsvasutak ma már egyre kevésbé kézi vezérlésűek, hanem egy vezetővel és félautomatikus üzemben, azaz pálya-jármű irányú automatikus vonatvezérléssel (Automatic Train Control = ATC) működnek. Műszakilag már megoldható a vezető nélküli, teljesen automatikus forgalom is (Automatic Train Operation = ATO). A járművek a gyorsvasúti fékrendszeren (villamos+légfék) kívül sínfékkel is el vannak látva, így 60 -es lejtőn is át tudnak haladni. A metróhoz képest kis sugarú pályaíveken is közlekedhet. Állomási peronjai lehetőleg mindenütt magasak. A gyorsvasutak között új rendszerek a nyomvezetésű vasutak és más különleges vasutak. Ezek kényszerpályája nem vasúti vágány, hanem vasbetonból vagy acélból készült felületek, amelyeken a járművek gumiabroncsos kerekekkel futnak, vagy esetleg mágnesesen lebegtetik őket a pálya felett. Automatikus üzeműek, emiatt pályájuk teljesen zárt. Elővárosi gyorsvasúton a nagyvasút elővárosi és városkörnyéki forgalom üzemileg önállóan működő ágazatát értjük. Pályája a nagyvasúti vonalvezetés, beépített területen esetleg kerítéssel elzárva, szintbeli közúti keresztezésnél pedig fény- vagy mechanikai sorompóval biztosított feltétlen forgalmi elsőbbség révén független a közutaktól. 9
Közúti villamosvasutak 1.3. A közúti vasúti közlekedés általános jellemzői A közúti vasút különböző ágazatainak a pályára, a járműre és az üzemre vonatkozó legfontosabb jellemzőit a 2.1.táblázat tartalmazza. Ágazat Pálya Forgalmi jellemző Legkisebb ívsugár [m] Árambevezetés Hálózati feszültség Jellemző sínrendszer Megállóhelyek Átlagos távolság [m] Max.peronhossz [m] A peron szintje a sínkoronától [mm] Járművek A szerelvény hossza [m] szélessége [mm] befogadóképessége [fő] Kocsiszerkezet Modern közúti vasút (villamos) forgalmi előny 50 (25)* felső vezetékkel 600 V vályús sínek 650 75 (50) 150 (alacsony) 20-25 2400 kb. 150** kétrészes 6 tengelyű kb. 80% Közúti gyorsvasút ("gyorsvillamos") feltétlen elsőbbség 180 (80)* felső vezetékkel 750 V Vignol sínek 750 120 (90) 900 (magas) 25-30 2650 kb. 200** kétrészes,csuklós,6 teng. 10
Tapadási arány A közlekedés iránya A fajlagos állandó motorteljesítmény [kw/t] Max. sebesség [km/h] Max. gyorsulás [m/s 2 ] Max. tartós féklassulás [m/s 2 ] Forgalmi jellemzők Térközbiztosítás A vonat vezérlése A legkisebb lehetséges vonatkövetési idő [s] kétirányú*** 11 70 1,5 1,8 látásra vezetős üzem számítógépes menetirányítással 120 kb. 80% kétirányú*** 13 80 (100)**** 1,5 1,8 jelzőkkel vezetős üzem automatikus vonatvezérléssel 90 Jegyváltás és jegyérvényesítés A járműben és a járművön kívül elhelyezett automatákkal * A kisebbik érték kivételes esetekben ** Visszaszámított értékek *** Mindkét oldalon ajtók és a szerelvény mindkét oldalán vezetőállás **** Elővárosi forgalomban 2.1. táblázat: A közúti vasút ágazatainak legfontosabb jellemzői 11
1.4. A könnyű villamos vasút, mint a közúti villamosvasút ma használatos legelterjettebb formája 1.4.1. Alkalmazási területek A könnyű villamosvasút alkalmazása négy egymástól eltérő szinten történhet. I.szint (a legegyszerűbb rendszerek) Alkalmazása kis személyforgalmú területeken - történelmi városközpontokban, szűk utcákon - más járművekkel megosztott pályán történik. A fajlagos szállítási teljesítmény hétköznapokon legfeljebb 4000 személymérföld/vonalmérföld lehet. A szerelvények maximum 2,4 m szélesek, és üzemeltethetők egy- vagy kétkocsis szerelvényként. Az üzemelés biztonsága kizárólag a vezető felelősségére van bízva. Maximális személyszállítási teljesítmény 8000 hely/óra/irány. II.szint (rövid alagutak vagy emelt szakaszok) Erre a szintre jellemzőek a rövid alagutak vagy emeltszintű szakaszok és a közúti forgalomirányító jelzőlámpák pályamenti vezérlése. A közepes méretű városokban szűk belvárosi utcákban az útvonal rövid szakaszai alagútban vagy emelt pályákon vezethetők. A pálya fennmaradó részén a közlekedési lámpákat az LRT járművek vezérlik, amihez természetesen elkülönített sínpálya szükséges. Maximális kapacitása kb. 12000 hely/óra/irány. Mivel a szállítási teljesítmény növekedésére számíthatunk, ezért biztosítani kell a 2,65 m széles járművek számára a dinamikus űrszelvényt, ezzel lehetővé téve a rendszer későbbi továbbfejlesztését. III.szint (föld alatti vezetés a városközpontban, magas peronokkal mindenütt és számítógépes vezérlés Az ilyen kialakításnál a pálya mintegy 20%-át alagutak teszik ki. A járművek elsőbbséget élveznek a szintbeli közúti kereszteződések forgalomirányító lámpáinál. A nagy forgalomsűrűség szükségessé teszi a 2,65 m széles járműveket és a magasperonos kialakítást az állomásokon. A 3 kocsiból álló szerelvények maximális kapacitása eléri a 28000 hely/óra/irány értéket. Ehhez a szinthez minimum 14000 utasmérföld/vonalmérföld hétköznapi forgalom szükséges. 12
IV.szint (kizárólagos elkülönített pálya alagutakkal és megemelt szakaszokkal, vonalvédelem és magas peron mindenütt) A sűrűn lakott nagyvárosok és elővárosok 1 milliónál több lakossal és igen nagy forgalomsűrűséggel olyan LRT rendszert tesznek szükségessé, amely túlnyomórészt önálló pályával és magas peronokkal épült ki. A belső városrészek szakaszainak nagy részét alagutakban vagy emelt pályákon kell vezetni. Egyéb területeken lehetőség van elkülönített vagy önálló használatára, szintbeli kereszteződéseknél biztosítva az LRT járművek számára mindenkor az elsőbbséget. Az egész vonalon érvényben van a vonalvédelem. 1.5. A hazai hálózat jellemzése A budapesti villamosvasúti pályákat alapvetően négy csoportba sorolhatjuk: Különpályás vonalak illetve vonalrészek Záróvonallal védett pályák A közúti forgalom által is használt pályák Szűk utcákban fekvő pályák. 1) Különpályás vonal A különpályás vonalat csak villamosforgalom használhatja, s a pálya a közúti forgalomtól szegélykősorral vagy járdaszigettel van elválasztva. Ezek a pályák általában nyitott felépítménnyel (vasbeton alj, zúzottkő ágyazat) készülnek, ritkábban betonlemezes illetve nagypaneles felépítménnyel. Térbeli kialakítás szerint a különválasztott pálya lehet az útpálya közepén, valamelyik szélén, illetve mindkét szélén irányonként szétválasztva, de lehet az úttól teljesen elválasztott önálló pálya is. Nagy előnye a különpályás kialakításnak a forgalombiztonság növekedése, mivel a személygépkocsik nem használhatják a pályát. Ezenkívül az utazási sebesség is növekedik, mivel mindenütt a villamosvasútnak van elsőbbsége és maga a pálya műszaki állapota is kevésbé romlik. 13
2) Záróvonallal védett pálya A gépkocsiforgalom ebben az esetben sem zavarja a villamosforgalmat, mivel a járművek nem hajthatnak rá a pályára. Kivételt képeznek a megkülönböztetett jelzést használó gépjárművek. Az ilyen pályák felépítménye általában nagypaneles, tömbsínes, illetve burkolt, vályúsínes vágány, amely rendszerint az útpálya közepén helyezkedik el. 3) A közúti forgalom által is használt pályák Ilyenkor a pályák a forgalmi sávokban helyezkednek el, és a gépjárművek és a villamosforgalom egymást akadályozzák. 4) Szűk utcákban kialakított villamospályák Ez a kialakítás a legkedvezőtlenebb. Egyrészt a pályát itt is használja a gépjárműforgalom, amely akadályoztatáshoz vezet, nagyobb a balesetveszély is, másrészt az utca két oldalán lévő épületekre nagy dinamikus hatást fejt ki a villamosforgalom nagymértékű a zaj és rezgés keletkezése. 1.6. A közúti vasutak pályatervezéssel összefüggő jellemzői 1.6.1. Nyomtávolság, nyombővítés A közúti villamosvasutak hazánkban kizárólag 1435 mm nyomtávolságúak. A 2.2.táblázat a budapesti villamosvasúti hálózat egyes vágányjellemzőit tartalmazza, így megtalálható benne a nyomtávolság értéke is a tűrés, valamint a kis sugarú körívekben előírt nyombővítés értékeivel együtt. 14
Nyomtávolság Vályúbőség Vezetéstávolság A felépítmén y Körív sugara [mm] [mm] [mm] Jelzése [m] érték e tűrése értéke tűrése Érték e tűrése építé si bel ül kívül építé si fenntartási fenntartás i építé si fenntartás i R > 40 1435 40 40 1395 Burkolt 40 R > 2 5 1435 0 +15 45 45 +4 +12 1390 0 +10 (vályús sín) 25 R > 2 1 21 R > 1 8 1435-2 -3 45 55 0-2 1390-6 -10 1435 50 55 1385 R > 100 1435 - - - Nyitott 100 R > 30 1440 0 +10 45 - +2 +12 1395 +4 +10 (Vignolsín) 30 R > 21 21 R > 1 8 1440-2 -3 45 55-3 -3 1395-2 -10 1440 50 55 1390 2.2. táblázat: Ívben fekvő villamosvasúti vágány előírt vágányjellemzői és azok építési és fenntartási tűrésértékei 15
1.6.2. Űrszelvény és járműszerkesztési szelvény A hazánkban használatos közúti villamosvasúti űrszelvény a 2-1.ábrán látható. 0-1. ábra: Közúti villamosvasúti pályaűrszelvény A B-B-vel jelzett magasság a felsővezeték elhelyezéséhez szükséges minimálisan megengedhető érték (4530 mm), az A-A magasság a minimumra csökkentett teljes űrszelvény magassága a felsővezeték elhelyezéséhez szükséges 180 mm szerkezeti magassággal együtt (4710 mm). A pályaűrszelvény alsó részét a 2-2. ábra szemlélteti 0-2. ábra: Közúti vasúti pályaűrszelvény alsó része Ha e járművek kis sugarú ívekben haladnak, a normál űrszelvény széle ssége már kevés, ezért szükség van az űrszelvény szélesítésére. A pályaűrszelvény szélességi méreteinek növeléséhez szükséges értékeket a 2.3.táblázat tartalmazza. Az űrszelvény alsó részének 16
szélesítési méretei a 2.4.táblázatban találhatók (ld. még a 2-3.ábrát), ahol a a 4,5 m-es húrnak megfelelő ívmagasság +78 mm és b a 4,5 m-es húrnak megfelelő ívmagasság +22 mm. Űrszelvény b ővítés a körív Űrszelvény bővítés a körív Körív sugara Körív sugara [m] belső oldalán külső oldalán [m] belső oldalán külső oldalán [mm] [mm] [mm] [mm] 18 19 20 260 245 230 496 445 406 36 38 40 130 125 120 130 120 115 21 22 23 220 210 200 365 330 295 45 50 60 105 95 80 100 90 80 24 25 195 185 265 235 80 100 70 60 60 50 26 28 180 170 210 180 120 150 50 45 40 30 30 32 34 155 145 140 165 150 140 200 >200 35 0 25 0 2.3. táblázat: Az űrszelvény szélességi méreteinek körívekben szükséges növelése Körív sugara [m] Űrszelvény bővítés a körív belső külső oldalán oldalán [mm] [mm] 18 19 20 260 245 230 496 445 406 17
21 22 23 24 25 26 28 30 32 34 36 38 40 45 50 60 80 100 120 150 200 >200 220 210 200 195 185 180 170 155 145 140 130 125 120 105 95 80 70 60 50 45 35 0 365 330 295 265 235 210 180 165 150 140 130 120 115 100 90 80 60 50 40 30 25 0 Körív sugára a b [m] [mm] [mm] 18 R < 21 21 R < 25 50 R < 70 220 200 160 130 170 150 25 R < 35 180 140 35 R < 50 120 140 110 110 18
70 R Az "a" és "b" értelmezését lásd a 2.3. ábrán 2.4. táblázat: Az űrszelvény alsó részének szükséges növelése körívekben 0-3. ábra Az űrsezlvény alsó részének növelése körívben A villamosvasutaknál figyelembe veendő járműszerkesztési szelvény a 2.4.ábrán látható. 0-4. ábra: Közúti vasúti járműkörvonal 19
1.6.3. Kerékabroncsok és kerékpárok méretei A 2.5.ábra a hazai villamosvasutak új típusú egyesített kerékpárját, a 2.6.ábra a kerékabroncsot szemlélteti. A tiszta ívekben előírt vágányjellemzők értékeit a 2.5.táblázat tartalmazza. 0-5. ábra: Kerékpárok méretei 0-6. ábra: A kerékabroncs méretei (+ MÁV járművek által járt vonalrészeken ++Debrecenben és Miskolcon) 20
Sín Körív sugara Nyomtá- Vályúbőség Vezetés- Vezetőél típus volság távolság [m] [mm] belül kívü l [mm] [mm] [mm] [mm] Vályús sínek esetén - > R > 41 40 > R > 25 24 > R > 21 20 > R > 18 1435 1435 1435 1435 40 45 45 50 40 45 55 55 1395 1390 1390 1385 1355 1345 1335 1330 Vignol- 100 > R > 31 1440 45-1395 - sínek esetén 30 > R > 21 1440 45 55 1395 1340 20 > R > 18 1440 50 55 1390 1335 - > R > 41 1435 40 40 1395 1355 Haarmannsínek 40 > R > 31 30 > R > 21 1435 1440 40 45 40 45 1395 1395 1355 1350 esetén 20 > R 1440 50 50 1390 1340 > 18 Az ívekben előírt vágányjellemzők 1.6.4. Vízszintes vonalvezetés Az ívben haladó merev tengelyű kerékpár szabad mozgását több összefüggő pályajellemző egyidejű előírásának betartása teszi lehetővé. Szükséges a nyomtávolság és a vályúméret egyidejű meghatározása, hogy a pályán mérhető vezetéstávolságok és vezetőéltávok összhangban legyenek a kerékpárok hasonló előírásaival. Az adottságok lehető legjobb kihasználásával hosszú egyeneseket és átmeneti íves nagy sugarú köríveket kell alkalmazni. Új építésnél Rmin=25 m, de lehetőség szerint 40 m-nél kisebb sugarú ívet ne alkalmazzunk. Az egymást követő azonos irányú, különböző sugarú íveket átmeneti ívekkel kell csatlakoztatni. Ha az ívben túlemelést alkalmaztak, akkor az ívek között legalább 20 m hosszúságú, túlemelés nélküli egyenes szakasz szükséges. Ellenívek esetén - ha átmeneti ívekkel csatlakozunk - a csatlakozás közvetlenül inflexiós pontban jöjjön létre. Tiszta 21
körívekből álló ellenívek között legalább 6 m hosszúságú egyenes szakasz legyen. Az alkalmazható legkisebb ívsugár, amelyben még valamennyi jármű elhaladhat: 18 m. Átmeneti íveket a lehetőségektől függően mindenütt alkalmazni kell, még akkor is, ha ezáltal csökkenteni kell a tiszta ív sugarát (R=1000 m-nél nagyobb sugarú ívekben már nem szükséges az átmeneti ív). Az alkalmazandó átmeneti ív, ha a hossza L###0,15 R, harmadfokú parabola; ha L###0,15 R, klotoid. A klotoid átmeneti ív a 2.7.ábrán látható, a képleteket a 2.6.táblázatban foglaltuk össze. Az átmeneti ív hossza 40 km/h sebességig L=400###m, ennél nagyobb sebességnél (40-50 km/h között) L=500###m, ahol m a túlemelés értéke mm-ben. Az átmeneti ív minimális hossza - számítástól függetlenül - 8,0 m. 0-7. ábra Az átmeneti ív kitűzési adatai Körívben alkalmazandó túlemelések Az ívben fe kvő szabad vagy térszínben elhatárolt nyitott Vignol-vágányok esetén a túlemelés minden esetben szükséges. Térszínben fekvő burkolt vágányoknál a lehetőségekhez mérten szabad alkalmazni. Töreke dni kell azonban arra, hogy ívekben a külső sínszál 1,5 cm-es mélyebb fekvése kiküszöbölhető leg yen, és lehetővé kell tenn i, hogy a kis sugarú ívekben a két sínszál egy vízszintes síkba kerüljön. Ezért ilyen esetben a negatív túlemelést a külső sínszálban el kell kerülni. Az alkalmaz ható túlemelés maximális értéke 80 mm-nél nagyobb nem lehet. A szabványos túlemelés értéke:*********** A körívekben alkalmazandó túlemelések és a megengedhető legnagyobb menetsebességek a 2.7.táblázatban találhatók. 22
Kivételes esetben - ha a szabvány os túlemelés nem biztosítható - alkalmazható a csökkentett túlemelés. A csökkentett túlemelés értéke: *********** A túlemelés kifuttatásának hajlása 1:300-nál meredekebb még a fenntartásnál sem lehet, építésnél legalább 1:500 legyen. A túlemelés t az átmeneti ívben kell kifuttatni, a tiszta ívben a túlemelésnek már meg kell lennie. Sebesség, v Körív sugara [m] [km/ h] [m] 10 15 20 25 30 40 50 18-11 71 21-15 50 25 30 112 30 12 81 35 1 58 40-10 42 108 45-15 28 87 50 18 71 55 9 58 117 60 2 46 101 70-9 29 75 80-15 16 56 100-3 30 112 120-15 12 81 150-6 49 120 200-15 18 71 300-14 22 500-15 -15 2.7. táblázat: Körívekben alkalmazandó túlemelés és megengedhető legnagyobb menetsebesség 23
Körív sugara A túlemelés mértéke [mm] Megengedhető sebesség, v [km/h] [m] 10 15 20 25 30 40 50 18-11 71 21-15 50 25 30 112 30 12 81 35 1 58 40-10 42 108 45-15 28 87 50 18 71 55 9 58 117 60 2 46 101 70-9 29 75 80-15 16 56 100-3 30 112 120-15 12 81 150-6 49 120 200-15 18 71 300-14 22 500-15 -15 24
1.6.5. A pályatest elhelyezése A közúti vasúti pálya rendszerint a városi úthálózaton helyezkedik el. Ezért a többnyire már megépült utak előre meghatározzák a vonalvezetés lehetőségeit. A közúti vasúti vonalvezetési előírások rugalmasak (Rmin=18 m, emax=60 ). A pálya tervezésekor a döntő az, hogy a vágány az úttest melyik részére kerüljön. Ezt elsősorban a forgalom befolyásolja. A vágányt ugyanis oda kell helyezni, ahol a kétféle forgalom a legkisebb mértékben zavarja egymást. A térszínben fekvő közúti vasutak legjobb elrendezési formája az úttest közepére helyezett vágány. Elválasztja egymástól a két közúti forgalmi irányt, lehetővé teszi a j árda melletti közúti leállónyom kialakítását és a közúti járművek kis ívben való kanyarodását a vágány keresztezése nélkül. Ez az elrendezés alkalmat ad a villamos sebességének növelésére is. Indokolt olykor - pl. park mellett, ahol a park oldalán nincs gyalogos forgalom - mindkét vágányt az út egyik vagy másik oldalára helyezni. Az úttest keresztmetszetében aszimmetrikusan elhelyezkedő pálya nem teszi lehetővé a mellette fekvő járda mellé a közúti járművek leállását, az úttest felőli vágányokról az utasok mozgása balesetveszélyes. Mindkét oldalon beépített utaknál ezt az elrendezést lehetőleg kerülni kell. Gyakori, hogy a forgalmi irányoknak megfelelően a két vágányt a járdák mellett helyezik el, szétválasztva. Ez az utasforgalom szempontjából megfelelő, de a közúti forgalmat akadályozza (a leállás és a kis ívben való kanyarodás is csak a vágány keresztezésével oldható meg). Előfordulnak elkülönített térszintű vágányok is. Ilyenkor a közúttól szegéllyel vagy elválasztó sávval választják el a közúti vasúti pályát. Ez esetben a keresztirányú közúti forgalmat gyakori bekövezett útátjárókkal kell lehetővé tenni. 1.6.6. Függőleges vonalvezetés A pálya hossz-szelvényében 50 -nél nagyobb lejtők vagy emelkedők nem csatlakoztathatók. Ilyen esetekben a csatlakozást függőleges síkú ívvel kell lekerekíteni. Az ívsugár a sebesség függvénye: R=v2. A lekerekítő ív minimális sugara 200 m. A kiegyenlítő ív koordinátáit az Az érintő hossza közelítő képlet adja., ahol e1, e2 a csatlakozó lejtők esése -ben. Az egymást követő lejttörések távolsága lehetőleg ne legyen 40 m-nél kisebb. Egy közúti vasúti pálya hossz-szelvényének részletei láthatók a 2.8.ábrán. 25
0-8. ábra A közúti vasúti pálya hossz-szelvénye 26
1.6.7. Mintakeresztszelvények A szabvány az útpályában fekvő burkolt illetve az útpályához csatlakozó külön pályatestű nyitott (2-9. ábra) és az önálló pályatestű nyitott egy- (2-10.ábra) és kétvágányú (2-11. és 2-12. ábra) közúti vasúti pályák mintakeresztszelvényeire, valamint a mintakeresztszelvények szerinti kialakításra, a közúttal való kapcsolatra és a közúton lévő, a vasúti pályához tartozó létesítményekre vonatkozik. 0-9. ábra: Útpályában fekvő burkolt, ill. burkolat nélküli vágány mintakeresztszelvénye Felső ábrán: *oszlop esetén 2,35 m. **tűrt 2,35m ***tűrt 0,50 m. Alsó ábrán: felsővezeték tartó oszlop a tengelyben; *tűrt 1,60 m 27
T: -gépi rostálásnál történő kiképzés esetén 3,90 m. egyéb vágányoknál 3,70 m. (tűrt 3,60 m.) Sz: -gépi rostálásnál 1,80 m. egyéb vágányoknál min.1,40 m. 0-10. ábra: Egyvágányú pálya mintakeresztszelvényei 28
0-11. ábra: Burkolat nélküli kétvágányú pálya mintakeresztszelvénye 29
0-12. ábra: Kétvágányú pálya mintakeresztszelvénye 30
A keresztszelvénnyel kapcsolatos műszaki követelmények az alábbiakban foglalhatók össze: Víztelenítés Új pálya építésekor talajmechanikai vizsgálatok, meglévő pályáknál gyakorlati tapasztalatok alapján kell a víztelenítésről, talajjavításokról gondoskodni. Ahol víztelenítés nem szükséges, ott az alépítmény-koronát vízszintesre lehet kiképezni. A korona szélessége azonban ebben az esetben sem változhat. Nyitott pályán a padka szélessége módosul. A megállóhelyperon hosszában a burkolt pályatestről a felszíni vizeket el kell vezetni. Ágyazat C=40 N/cm3-nél kisebb ágyazási együtthatójú (MSZ 2509) altalaj esetén csömöszölt betongerenda és lemez helyett vasbeton ger endát vagy vasbeton lemezt kell alkalmazni. A zúzottkő ágyazat vegyes szemszerkezetű, az MSZ 1992 szerint Z 20/55 kategóriájú. Nyitott vágányban a zúzottkő ágyazat vastagsága 0,40 m, a keresztalj felső síkjától számítva, a sín alatt mérve. : Alépítményméretek A szabvány 2.9.-2.12.ábrái 2,44 m hosszú beton keresztalja alkalmazása esetén érvényesek. Ha ennél hosszabb méretű keresztalj kerül alkalmazásra, az alépítményméretek változatlanul maradnak ugyan, de a zúzottkő ágyazat szélességi méreteit az alkalmazott alj hosszabbodásának mérték ével növelni kell, az ágyazat-túlérés változatlanul hagyása mellett. 2,40 m-nél rövidebb, 2,60 m-nél hosszabb keresztalj nem alkalmazható. A töltés, illetve füvesített bevágás rézsűjének felületét 10 cm vastagságú humusszal kell befedni. Vágánytengely-távolságok Egyes pályaszakasz előírt vágánytengely-távolsága (T) 3,20 m. 31
Ha nagyobb nehézségeket okoz az előírt vágánytengely-távolság alkalmazása, a tűrt érték 5,00 m. A pálya tengelyében lévő felsővezeték-tartó oszlop esetében - amennyiben az 0,56 m-nél nem szélesebb és így 1,65 m-nél fél-űrszelvényen kívül helyezhető el - a vágánytengely távolsága egyenes pályán 3,70 m. A középoszlopsoros pályánál és megállóhelyperonnál az ívekben a vágánytengely-távolság az űrszelvénybővítés előírásainak megfelelően alakul: a járműoldalak közötti biztonsági köz 0,40 m (tűrt: 0,30 m), járműlépcsők közötti biztonsági köz 0,20 m (tűrt: 0,15 m). Nagyvasúti MÁV-vonalakról átvett kocsik által is járt vonalakon a vágánytengely-távolságok értékét előírás szabályozza. A tűrt értékek meglévő vonalakra vonatkoznak. Vágánytengelytávolság [m] 3,25 3,20 3,15 3,10 3,05 3,00 2,95 2,90 2,85 2,80 2,75 2,70 Legkisebb belső ívsugár szgk.-nál [m] 18 19 20 21 23 24 25 27 30 36 45 60 2.8. táblázat: Vágánytengely-távolságok a körívsugár függvényében 32
Ívekben az ívsugár függvényében különböző tengelytávolságok alkalmazandók. Értéküket személyszállító járművekre a 2.8.táblázat foglalja össze. A koncentrikus köríveknél előírt minimális vágánytengely-távolságokat a 2.9.táblázat tartalmazza. 33
A belső vágánytengely sugara Rb Vágánytengely-távolság t [m] [m] a b c 18 3,25 3,25 3,50 19 20 3,20 3,15 3,20 3,15 3,45 3,40 21 22 23 24 25 26 28 30 32 34 36 38 40 3,10 3,10 3,05 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,15 3,10 3,10 3,10 3,10 3,05 3,05 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,35 3,30 3,25 3,20 3,20 3,15 3,10 3,10 3,05 3,05 3,05 3,05 3,00 a: csak személygépkocsik találkozhatnak az ívben b: a hóseprő személygépkocsival találkozhat c: új építésnél és átépítésnél 2.9. táblázat: Koncentrikus köröknél előírt minimális vágánytengely-távolság 34
1.6.8. Kitérők A burkolt vágányokban természetesen a kitérőket és az átszeléseket is az útburkolatba beépíthető kivitelben kell kialakítani. E kitérők általában 40 és 45 mm vályúszélességű vályús (Phőnix-) sínekből készülnek. A villamosvasúti kitérők geometriai szempontból - az adottságok következtében - nem olyan egységesek, mint a nagyvasútiak. Így a gyakoribb hajlásszögek: 8º37'00", 12º00'00", 14º48'14", 16º24'25" és 18º50'02". A kitérőkben alkalmazott körívsugarak 30, 40, 50 és 100 m, a kitérők teljes hossza 12-25 m. A BKV hálózatán alkalmazott legfontosabb kitérők meghatározó adatait a 2.10.táblázat tartalmazza. Típusa Végeltéríté si szög A váltó kezdeti eltérítés e A váltó sugara [m] A váltó és keresztezés közötti ív sugara [m] a [mm] b [mm] H [mm] L [mm] tg α Arán y Kereszte zés Vignol 8 37'00" 12 00'00" 14 41'40" 50' 50' 50' 100 100 100 100 100 6869 9836 14024 10460 60 9657 8153 17810 20893 20296 14024 10460 8153 0,15153 0,21256 0,26224 1:6,6 1:4,7 1:3,8 egyenes köríves köríves Phönix 8 37'00" 12 00'00" 14 48'14" 14 48'14" 14 48'14" 16 24'25" 18 50'02" 20 36'37" 50' 50' 50' 50' 40' 40' 40' 40' 100 100 100 50 50 50 50 50 100 100 43,117 29,848 50,025 39,969 29,913 24,925 6869 9836 9194 5555 6509 6625 6720 6761 14024 10460 6485 6517 6485 5935 5279 4897 20893 20296 15679 12072 12994 12560 11999 11658 14024 10460 6485 7452 6485 5935 5279 4897 23 04'08" 40' 50 19,907 6783 4455 11238 4459 0,15153 0,21256 0,2642 0,2642 0,2642 0,2944 0,3411 0,3751 1:6,6 1:4,7 1:3,7 8 1:37 8 1:37 8 1:3,4 1:2,9 4 1:2,6 6 1:2,3 5 egyenes köríves köríves egyenes köríves köríves köríves köríves köríves 0,4259 2.10. táblázat: A városi villamosvasutaknál alkalmazott kitérők tervezési és kitűzési adatai 35
1.6.9. Megállóhelyi peronok A villamosvasúti megállóhelyek (peronok) szélessége új tervezéseknél legalább 2,00 m, kettős megállókban legalább 2,5 m legyen. A peront határoló kiemelt szegélyt a vágánytengelytől min. 1,30 m-re kell elhelyezni. A peronok szélességét csomópontokban és átszállóhelyeken az utasszámnak megfelelően méretezni kell. Gyalogos-aluljáró lépcső elhelyezésénél az irányadó szélességet a feljárat és védőkorlátainak szélessége adja meg. A lépcső korlátja a vágánytengelytől 1,80 m-re lehet. Az útburkolat felőli oldalon a közúti űrszelvényt kell betartani. A megállóhely hasznos hosszát a megállóhelyet igénybe vevő járművek hossza határozza meg a 2-13.ábrán vázolt módon. A megállósziget sínkoronaszint feletti magassága 0,10-0,14 m. 36
0-13. ábra: Villamosvasúti megállóhelyek 37
1.6.10. Végállomások A villamos-végállomás kialakításakor figyelembe veendő, hogy a legkisebb tervezhető fordulókörsugár 25 m lehet. Kivételesen, ha a végállomás kialakításához nincs elegendő terület, a minimális furdulókörsugár 20 m is lehet. A járművek műszaki minimális fordulókörsugara 28 m. A legjellegzetesebb végállomástípusokat a 2-14.ábra foglalja össze. Az ábrából kitűnik, hogy a hurokban végződő végállomásoknak két típusa van. A kettő közül előnyösebb az önkeresztezés nélküli hurok alkalmazása, mert a keresztezés balesetveszélyes és nagy forgalom esetén torlódásokat is okozhat. A fejvégállomások kialakítása a tárolandó szerelvények számától függ. Az ábrán bemutatásra kerül a "delta" és a közbenső villamosvasúti végállomás sémája is. 0-14. ábra: Közúti villamosvasutak jellemző végállomástípusai 38
Járműtelepek Tárolótelepet 100-300 jármű befogadására célszerű építeni. A teljes vágányhálózat kb. 40% -a előrendező, 10%-a csarnoki vágányok, 50%-a a tárolóvágány. 0-15. ábra: Villamosvasúti járműtelep alaprajza 39
A közúti vasúti pályaszerkezetek műszaki sajátosságai A közúti vasúti pályaszerkezetekkel szemben elsődlegesen a pályatest egészére vonatkozó elvárásokat kell meghatározni. így a közúti vasúti pályatesteknek a legáltalánosabb esetben - amikor annak pályáját egyidejűleg több közlekedési ág is igénybe veszi - négy fő feladatot kell ellátni: A vasúti és a közúti járművek részére egyaránt nyújtson biztos alátámasztást. A vasúti járművek részére szabatos vezetést, a közúti járművek számára akadálymentes közlekedést biztosítson. A vasúti és a közúti közlekedés szempontjából egyaránt feleljen meg az építési és fenntartási követelményrendszernek. A pál yatest mind a közúti vasúti, mind a közúti gépjárműforgalom szempontjából feleljen meg a környezet elvárásainak (vízelvezetés, zaj-, rezgésvédelem, esztétika, stb.) A közúti vasúti pályatesttel szemben támasztott követelmények részletes meghatározása a pályaszerkezet meghatározó elemei szerint történhet. Így a követelmények felsorolása: a sínleerősítésre, a közúti burkolatra, a pályatest felépítményéhez tartozó betonszerkezetre, az alépítményi rétegrendszerre. A sínleerősítéssel szemben támasztott követelmények Betonlemezes vágányoknál a járműterhelésből származó igénybevételek kedvező elosztása céljából a sínleerősítések rugalmas elemeinek pótolniok kell a klasszikus zúzottkő ágyazatú felépítménnyel kialakított vágányok zúzottkő ágyazatának rugalmasságát. A közúti vasúti vágányról a pályaszerkezetre átadódó rezgések kedvező csillapítása céljából - a lekötőelemek geometriai és rugalmassági jellemzőinek megválasztásával - a gumielemek felületi nyomását 1,0-1,5 N/mm2 érték között kell biztosítani. A sínleerősítésnek a pályaszerkezet építése során biztosítania kell a vágány függőleges és vízszintes irányú szabályozhatóságát (hozzávetőlegesen ±3-5 mm-t). Az ágyazat nélküli felépítmény-szerkezet építésekor különös gondot kell fordítani a felső 40
pályaszerkezeti rétegek tervben szereplő magassági és vízszintes helyzetének kialakítására. A sínleerősítés a csatlakozó pályaszerkezettel együttműködve tegye lehetővé a nyomtávolság és a sínleerősítés pontos beállítását. A sínleerősítés az üzemi terhelések és az időjárási körülmények hatására csak a közúti vasúti pálya mérettűrései által meghatározott határokon belül változtathatja geometriai, szilárdsági és rugalmassági jellemzőit. A sínleerősítésnek térben és időben állandó vágánystabilitást kell biztosítania. A sínleerősítés szerkezetének tervezésekor és a lekötőelemek típusainak kiválasztásakor a gazdaságosság elvei mellett az üzem közben jelentkező hibák gyors elhárítását kell szem előtt tartani. A közúti burkolattal szemben támasztott követelmények A közúti vasúti pálya burkolatának minimálisan a csatlakozó közúti burkolat minőségi szintjét kell biztosítania a szilárdság, a tartósság, a csúszásellenállás, a vízzárás, a külső megjelenés stb. tekintetében. Az útburkolat a közúti vasúti pálya sínszálaihoz hézagmentesen, terhelt és terheletlen állapotban egyaránt szintkülönbségek nélkül csatlakozzon. Ideális állapotnak tekinthető esetben a burkolat roncsolódásmentesen bontható legyen a közúti vasúti pálya bizonyos fenntartási műveleteinél. A közúti vasúti pályatest burkolata szerkezetében, ágyazási viszonyában, a sínszálakhoz történő kapcsolódás módjában biztosítsa a sínszálakról, illetve az alaptesttől induló rezgések minél hatékonyabb csillapítását és a járművektől származó zajok elnyelés útján való mérséklését. A beton felépítmény-szerkezettel szemben támasztott követelmények A beton felépítmény-szerkezetnek lehetővé kell tennie a sínleerősítések (aljak) gyors és tartós rögzítését, amely a felső betonréteg szerkezetétől (például a vaskiosztástól) és a pályalemez felszínének geometriai kialakításmódjától függ. 41
A felépítmény-szerkezetek egyes típusai esetében a sínleerősítés mellett a beton tartószerkezetnek is aktív szerepet kell vállalnia a vágány nyomtartásából. A beton felépítmény-szerkezetnek vízszintes és függőleges irányú stabilitással kell rendelkezni. A felépítmény betonelemeinek szerkezetét és anyagminőségét, továbbá az alépítmény ágyazási viszonyát úgy kell megválasztani, hogy a terhelések hatására fellépő igénybevételek a vasbeton szerkezetek előírásainak (szélső szál, feszültségek, repedéskorlátozás stb. vonatkozásában) megfeleljenek. A pályaszerkezetet úgy kell kialakítani, hogy a betonlemezek együttdolgozása biztosítható legyen. A pálya-jármű kölcsönhatásában kialakuló zaj- és rezgéshatások csökkentése céljából a felépítmény betonszerkezetű elemeinek tömegét a pályaszerkezet rugalmassági viszonyainak és az üzem jellemzőinek függvényében kell meghatározni. A betonszerkezetnek lehetővé kell tennie az alépítmény deformációjának hatására bekövetkező süllyedések kijavítását. Előregyártott betonelemek alkalmazása esetén a szerkezet méreteinek és kialakításmódjának a szállítás (járműtípus, rakszelvény stb.), valamint az építés igényeit (mérettűrések) is ki kell elégítenie. A kivitelezési idő lerövidítése érdekében a betonelemek szerkezetét úgy kell kialakítani, hogy beépítésük magas fokon gépesíthető legyen. A felépítményi betonelemek felületének vonalozása tegye lehetővé a szerkezet hatékony tisztítását. A betonelemek elégítsék ki a biztosítóberendezések szigetelési igényeit. Az alépítmény-szerkezettel szemben támasztott követelmények Az alépítmény rétegeinek vastagságát és anyagát úgy kell megválasztani, hogy a felépítményről átadódó feszültségek a megengedett értékek alatt maradva jussanak a földműre. A felépítmény számára függőleges és vízszintes irányban megfelelő mértékű stabilitást kell biztosítania. Az ágyazat nélküli felépítmény alakváltozásokra való érzékenysége következtében elengedhetetlen a hőszigetelő alapréteg (Styropor-beton, aszfaltbeton, homokos kavics stb.) beépítése a felfagyás káros hatásainak megelőzésére. A felépítmény betonelemeiről az alépítményre átadott rezgéshatásokat rezgéselnyelő réteg beépítésével kell csökkenteni. 42
A felépítmény számára a tervezésnek megfelelő ágyazási viszonyokat kell biztosítani. Alépítményi rétegként olyan anyagok építhetők be, amelyek az 1-5.pontokon túlmenően, a tervezett élettartam alatt megközelítően térbeli és időbeli állandóságot mutatnak. A szerkezeti rétegek felépítését és anyagait úgy kell megválasztani, hogy beépítésük magas fokon gépesíthető legyen. 1.7. A közúti vasutak pályaszerkezeti megoldásai 1.7.1. Alkalmazásra kerülő sínrendszerek Vignol sínrendszer A burkolattal nem rendelkező, zúzottkő ágyazású illetve betonlemezes közúti vasúti pályaszerkezeteknél a nagyvasútnál alkalmazott Vignol sínrendszerek használatosak (34,5 kg/m, 48,3 kg/m, 48,5 kg/m, külföldön S 49). Haarmann-sínrendszer A Haarmann-sínrendszer múltszázad végi bevezetését a következő elgondolások indokolták: a kettőstalpú kerék a felsővezetékes áramellátás bevezetés a kiterjesztése után is kettős sínszálat igényelt, a nagyobb talpszélesség jobban megfelel a stabilitás követelményeinek, az ikerszál egyik felének fejkopása után átforgatással még használni lehet a síneket, a vágány bekövezésénél ne kelljen a korábbi vékonyabb köveket alkalmazni. A két sínszálat I-alakú betétek és hevederek segítségével illesztették egymáshoz (2-16.ábra). A vágány folyómétersúlya elég tekintélyes volt, 165 kg/m. Az így összeerősített "Haarmann" vágányt zúzottkő ágyazatra helyezték és magasságát aláveréssel szabályozták. 43
0-1. ábra: Haarmann-sínrendszer Vályús-hevederes Vignol-sín Elsősorban a költségek csökkentése miatt kísérleteztek a Vignol-vágányok bekövezésével, mivel ily módon jóval kevesebb sínanyagra volt szükség, mint a Haarmann-sínek esetében. A nyomkarima számára a sínszál mellé - teljes hosszában végigfutó - vályús hevedert erősítettek a síngerinchez. Mivel a Vignol-sín alacsonyabb a burkolt kőnél, a vályús-hevederes felépítményt a talpfákra helyezett öntöttvas sínszékekre tették, amelyhez a síntalpat kengyelekkel rögzítették (2-17. ábra). 44
0-2. ábra: Vályús-hevederes Vignol-sín és leerősítése Vezetősínes, bekövezhető Vignol-felépítmény A vályús-hevederes rendszer hibáit vezetősínes Vignol-felépítmény alkalmazásával igyekeztek elkerülni. A síneket kettős sínszékekre erősíte tték, a vályúszélességet betontuskóval biztosították (2-18. ábra). 0-3. ábra: Vezető sínes, bekövezhető Vignol-rendszerű alépítmény Phőnix-sísínszál egykori folyamatos alátámasztása, továbbá a közúti vasúti járművek alacsony A tengelyterhei elméletileg csak igen kis szelvény létrehozását igényelték. Az igénybevétel- mellett az ún. másodlagos szempontok - kopás, az ágyazatba való besüllyedés, felvétel bekövezés stb. - eredményezték valamennyi vályús sínprofil túlméretezett szelvényét. 45
Napjainkban az európai országokban alapvetően német és szovjet vályús sínprofilok használatosak. Az ún. "német típusok"' egyik jelentős gyártója az osztrák Vöest-Alpine gyár. A legelterjedtebben alkalmazott RI-60 típusú sínszelvény keresztmetszete a 2-19. ábrán látható. 0-4. ábra: Az RI-60 jelzésű, Vöest-Alpine gyártmányú vályús sín 1992-93-ban hazánkban megtervezésre került egy csökkentett szelvényű vályús sínprofil. A szabadalom alatt lévő sínprofil a 2-20. ábrán látható (tömege: 57,39 kg/m, vízszintes tengelyre vonatkoztatott inercianyomatéka:1499,5 104 mm4). 46
0-5. ábra: Hazai tervezésű, alacsony szelvényű vályús sínprofil Tömbsín A 2-21. ábrán látható gerinc nélküli sínszelvény a Budapesti Közlekedési Vállalat hálózatain 1970.óta fektetett előregyártott betonlemezes közúti vasúti felépítmény jellemző eleme. A tömbsín 70 mm-es magasságát a Phőnix-sínszelvény függőleges irányú kiterjedéséhez igazodó betonelemek csatornamérete határozta meg. A sínszelvény - kis inerciája miatt - folyamatos rugalmas alátámasztást igényel. 47
0-6. ábra: Az egy. betonlemezes közúti vasúti felépítmény-szerkezetben alkalmazott tömbsín keresztmetszete 1.7.2. A pályaszerkezetek rendszerezése A közúti vasúti pályaszerkezetek rendszerezése korábban a sínszálak rugalmas ágyazásának mértéke szerint történt. Így klasszikus módon: rugalmas pályaszerkezeti rendszer, félmerev pályaszerkezeti rendszer, merev pályaszerkezeti rendszer különböztethető meg. E felosztási mód hozzávetőlegesen a 60-as évek végéig egyértelműen 1-1 konkrét pályaszerkezeti típust jelölt meg. Így az rugalmas rendszer a zúzottkő ágyazatra fektetett vágányokat, félmerev rendszer a merev beton hosszgerendára helyezett, talpfatuskón felfekvő vágányokat, merev rendszer a merev betonlemezre minimálisan rugalmas közbetétek elhelyezésével kialakított vágányokat jelentette. A különböző műanyagok, műgyanták, gumielemek, szorítórugók elterjedésével és alkalmazásával a merev alátámasztások ellenére a sínszálak a zúzottkő ágyazat 48
rugalmasságával egyenértékű ágyazást nyernek. Ugyanakkor a kedvezőtlen üzemi tapasztalatok nyomán a merev rendszerű pályatestek építését el is vetették. Mindezek következtében a korábbi rendszerezési elv kategóriái megszűntek, illetve tartalmukat veszítették. A közúti vasúti pályaszerkezetek rendszerezése tehát egyik irányból (elsődlegesen) a sínszálak alátámasztásmódja szerint történhet. Így megkülönböztethetünk alj nélküli vágányokat (A), aljakkal (B) illetve lemezekkel (C) alátámasztott felépítményeket, továbbá pályalemezekkel (D) kialakított pályaszerkezeteket. Másik irányú (másodlagos) rendszerezés hajtható végre a sínrendszerek (1), a sínleerősítési rendszerek (2), a pályaszerkezet burkolóanyaga (3), a vágányszerkezet ágyazóanyaga (4), a vízelvezetés módja (5) és az alépítmény típusa (6) alapján. Az elsődleges és másodlagos rendszerezés további részletezése, valamint a kétszintű (kétirányú) csoportosítás gyakorlati összeesései a konkrét példák alapján a 2.11.táblázatban követhetők nyomon. Alj Elsődleges rendszerezés nélküli Megtámasztás aljakkal Megtámasztás beton megtámasz (B) lemezzel - (C) Pályalemez (D) Másodlagos tás Magán rendszerezés (A) -aljas vágány Keresz t-aljas vágány Hosszaljas vágány Helyszínen készíte tt Előregyártott Vignol Haarmann 1. Vályús hevederes Vignol Phőnix Tömbsín Sínleerősítés nélkül 2. Közvetlen Közvetett Különleges Nincs 49
Kockakő 3. Aszfalt Monolit beton Előregyártott beton Különleges (zöld, díszkő) Zúzottkő 4. Aszfalt Beton Egyéb Felszíni 5. Szivárgópaplan Kiépített rendszer 6. Földmunka Műtárgy 1. Sínrendszer 2. Sínleerősítés rendszere 3. Burkolat anyaga és kialakítási módja 4. Vágányszerkezet ágyazóanyaga 5. Vízelvezetés módja 6. Alépítmény 2.11. táblázat: A közúti vasút pályaszerkezeteinek rendszerezése 50
1.7.3. Jellemző pályaszerkezeti megoldások A sínszálak megtámasztásának szerkezeti megoldása alapján történő rendszerezés szerint az alábbi felépítményi csoportok különböztethetők meg: A) Alj nélküli, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet; B) Magánaljas, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet; C) Keresztaljas, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet; D) Hosszgerendás felépítmény-szerkezet: - hosszgerendán, alj nélkül felfekvő vágányszerkezet, - hosszgerendán, magánaljjal felfekvő vágányszerkezet; E) Betonlemezes felépítmény-szerkezet: - betonlemezen, alj nélkül felfekvő vágányszerkezet, - betonlemezen, magánaljjal felfekvő vágányszerkezet, - betonlemezen, keresztaljjal felfekvő vágányszerkezet, - betonlemezen, pályalemezzel felfekvő vágányszerkezet. F) Pályalemezes felépítmény-szerkezet. A következőkben a felsorolt felépítményi csoportok egy-egy jellemző hazai, illetve külföldi pályaszerkezeti megoldása kerül ismertetésre. A) Alj nélküli, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet Phőnix-sínes felépítményi szerkezet A rugalmas ágyazatú vályús (Phőnix) sínes vágány a főváros villamosvasúti hálózatának legelterjedtebb pályaszerkezeti típusa volt a második világháború előtti időben. Rugalmas elnevezését a rendszer az ágyazat e tulajdonságától kapta. A nagy inerciájú vályús sínek ugyanis közvetlenül a hengerelt zúzottkő ágyazatra feküdtek fel széles talpukkal. Hazánkban a leggyakrabban alkalmazott megoldást a 2-22. ábra szemlélteti. Amint látható, a vágány szórt vagy rakott makadámalapra kerül, a sínek vegyes szemszerkezetű aláverési gerendára mint hosszalapra fekszenek fel, leerősítés nélkül. Kisebb forgalomnál alkalmazzák a kétrétegű szórt alapot, míg a rakott makadámalapot napi 3000 tengelynél nagyobb forgalom esetén célszerű építeni. 51
0-7. ábra: Hazai rugalmas alátámasztású felépítmény B) Magánaljas, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet A keresztalja vágányokhoz hasonlóan a magánaljas vágányok között is megtalálhatók a nyitott és a burkolt felépítmények különböző változatai. A holland villamosvasutak zúzottkő ágyazatú nyitott magánalja vágányának keresztszelvénye a 2-23. ábrán fent, a burkolt betonágyazatú magánaljas vágányának keresztmetszete a 2-23. ábrán lent látható. A kétféle ágyazásmódnak megfelelően az aljak oldalfelületeinek dőlése - a fenntartási és a rekonstrukciós munkák megkönnyítése céljából - eltérő irányú. A magánaljak által biztosított nagy oldalirányú ellenállás a kissugarú, zúzottkő ágyazatú, városi vasúti vágányoknál különösen előnyösen használható ki. 52
0-8. ábra: Holland zúzottkő ágyazatú (fent) és betonágyazatú (lent), magánaljas pályaszerkezet C) Keresztaljas, zúzottkő ágyazatú felépítmény-szerkezet 1) Zúzottkő ágyazaton fekvő, keresztaljas, burkolat nélküli felépítmény-szerkezet A 2-24. ábra mutatja az elkülönített pályatesteken korábban általánosan használt, vasbeton aljra helyezett 34,5 kg/m-es Vignol-sínes felépítmény elrendezését. Az ágyazat zúzottkőből készült, a hengerelt réteg (Z 40/60 jelű) vastagsága tömör állapotban 15 cm, az aláverési réteg Z 20/40 anyagú. A teljes ágyazat vastagsága a betonalj alsó síkja alatt 20 cm. A ma épített keresztaljas, zúzottkő ágyazatú, burkolat nélküli felépítmény-szerkezetekbe már 48,5 kg/fm rendszerű sínszálakat alkalmaznak. 2) Zúzottkő ágyazaton fekvő, keresztaljas, burkolt felépítmény-szerkezet A vasbeton aljon elhelyezett 34,5 kg/fm-es Vignol sínes pálya egyes szakaszait (pl. útátjárók) bekövezték (2-25. ábra). A kövezéshez szükséges felépítményi magasságot a 4 cm vastag 53