Loading

Konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej na podkopach górniczych

inż. Józef Lis
Biuro Projektów Kolejowych w Kotowicach

 

 

"Trakcja i Wagony" Nr. 2/1980

UKD:621.332:621.351.66]:622.837

Obniżenie terenu wskutek eksploatacji górniczej powoduje zmiany profilu toru kolejowego. W zależności od profilu toru przed osiadaniem oraz wielkości i zakresu osiadania profil toru może ulec na pewnych odcinkach pogorszeniu, pozostać bez zmian bądź nawet w pewnych przypadkach ulec poprawie (rys. 1). Stąd też nie zawsze przy osiadaniu terenu wskutek eksploatacji górniczej występuje konieczność rektyfikacji torów. Najczęściej rektyfikacji podlegają tory stacyjne, gdyż ich pochylenia są ograniczone do l,5%o. Tory na szlakach, gdzie dopuszczalny profil wynosi 6%o często (mimo osiadania terenu) nie muszą być podnoszone.
Z dotychczasowych doświadczeń wynika, że awarie sieci trakcyjnej powstałe wskutek eksploatacji górniczej są sporadyczne, a usterki te są łatwe do usunięcia przez pociągi pogotowia sieciowego.
Najważniejszy problem stanowią konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej ze względu na podnoszenie sieci trakcyjnej w miarę rektyfikacji torów.

 

Rys. 1. Odcinek linii, na którym w miarę osiadania profil podłużny linii polepsza się

1 - przed osiadaniem terenu - linia przerywana,
2 - kiedy teren osiądzie - linia ciągła .

Zarys historyczny

Pierwsze opracowania słupów na "szkody górnicze" umożliwiały rektyfikacje sieci trakcyjnej i uwzględniały regulacje pionu słupa w przypadku pochylenia się wskutek osiadania terenu. Konstrukcja ta polegała na zamocowaniu słupa trakcyjnego do fundamentu za pomocą śrub wbetonowanych w fundament. Śruby te pozwalały na pionowanie słupa. Uważano bowiem, że słupy trakcyjne wskutek osiadania gruntu będą się przechylały, lecz w praktyce okazało się, że wychylenia boczne słupów w zasadzie nie są większe od odchyłek montażowych.
Następnymi konstrukcjami były słupy zbieżne, wyższe o 1,5 m od normalnych i zabetonowane na stałe w fundamencie. Słupy te pozwalały na podniesienie sieci o 4,5 m. W przypadku większego osiadania terenu należało ustawić nowe słupy.
Wadą tych konstrukcji wsporczych były:
- ograniczona możliwość podnoszenia sieci trakcyjnej,
- duży zapas stali,
- większy fundament.

Podczas opracowania założeń techniczno-ekonomicznych 2-go etapu elektryfikacji linii . GKMZ - odcinek Gliwice - Kochłowice - Katowice Ligota wraz z łącznicami, OUG podało osiadanie do 5,5 m. Dla takiej wielkości deformacji terenu należało opracować odpowiednie konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej. Pracownia Sieci Trakcyjnej CBSiPBK w Warszawie opracowała kilka wariantów konstrukcji wsporczej sieci trakcyjnej indywidualnych i bramkowych.
Do stosowania przyjęto słupy niezbieżne o rozstawie ceowników 380 mm z jednometrowym zapasem przy podwieszeniu sieci o wysokości konstrukcyjnej 1,7 m. Głowica słupa jest dostosowana do zamontowania dwu nasadek dwumetrowych serii 1810, co umożliwia dalsze podnoszenie sieci trakcyjnej. Do tych słupów zostały opracowane odciągi z wymiennym segmentem środkowym. Słupy te, nasadki i odciągi zostały wprowadzone do Katalogu Kolejowej Sieci Trakcyjnej - 3 kV jako konstrukcje wsporcze obowiązujące na terenach objętych skutkami eksploatacji górniczej.
Do chwili obecnej, przy elektryfikacji torów wszędzie, tam gdzie wg oceny OUG wystąpi lub może wystąpić osiadanie terenu ?- stosowano ww. konstrukcje wsporcze. Stosowanie wymienionych konstrukcji wsporczych łącznie ze zwiększonymi fundamentami (wszędzie, tam gdzie występuje albo gdzie jest planowana eksploatacja górnicza) jest ^>yt dużą rozrzutnością. Założony zapas stali i betonu w postaci dłuższego słupa i zwiększonego fundamentu w wielu wypadkach jest niepotrzebny. Jednocześnie zabudowanie konstrukcji wsporczych zwykłych, nie przystosowanych do podnoszenia sieci nawet na terenach jeszcze nie eksploatowanych może być powodem dużych strat w przypadku rozpoczęcia eksploatacji górniczej.

 

Analiza celowości stosowania słupów na szkody górnicze serii 1800

Zespół Sieci Trakcyjnej w BPK w Katowicach przed opracowaniem ZTE na elektryfikację linii Bytom przeanalizował konieczność stosowania na całej długości drogich i materiałochłonnych konstrukcji wsporczych na szkody górnicze serii 1800. Przy projektowaniu konstrukcji wsporczych sieci trakcyjnej ważna jest nie tyle wielkość osiadania terenu, co wielkość podnoszenia torów przy rektyfikacji. Stąd dla tej linii opracowano "Analizę i regulację niwelety torów wynikających z przewidywanych szkód górniczych".
Powyższa analiza została opracowana na podstawie istniejącej niwelety torów i specjalnie do tych celów opracowanych orzeczeń OUG w Gliwicach i w Bytomiu. Wielkość osiadania terenu i podnoszenia torów pokazano oddzielnie do roku 1980, 1990 i 2000. Na podstawie analizy całą linię zaszeregowano do trzech grup.
Pierwsza grupa to odcinki linii, gdzie (osiadanie już występuje lub wystąpi w ciągu kilku lat) rektyfikacja torów jest nieunikniona ze względu na istniejący profil linii. Na odcinkach tych projektowano konstrukcje wsporcze typowe na podkopy górnicze z serii 1800.
Do drugiej grupy zaliczono odcinki linii, gdzie nie przewiduje się w zasadzie podnoszenia torów pomimo zalegania pokładów węgla, lecz nie prowadzi się jeszcze eksploatacji lub eksploatacja jest prowadzona, lecz wg OUG osiadanie terenu nie wymaga korekty niwelety toru.

Rys. 2. Słupy stalowe indywidualne sieci trakcyjnej

l - slup na szkody górnicze serii 1800,
2 - slup zbieżny serii 1600 na tereny, gdzie nie występują szkody górnicze,
3 - slup opracowany przez BPK w Katowicach ETR-119

Dla tego typu odcinków linii BPK w Katowicach opracowało nową konstrukcję wsporczą - słup indywidualny ETR-119.Trzecia grupa to odcinki linii, gdzie nie zalegają złoża węgla i nie będzie osiadania terenu. Dla tych odcinków projektowano słupy żelbetowe.

Słup stalowy niezbieżny - ETR-119

Słup stalowy - ETR-119 jest niezbieżny, o głowicy przystosowanej do założenia typowej nasadki serii 1810 (wg Katalogu Kolejowej Sieci Trakcyjnej), lecz mający długość i materiał słupa normalnego serii 1602 (rys. 2). Konstrukcję opracowano w pięciu wykonaniach, to jest z ceowników 120p, 140p, 160p i 200p, przy czym wykonanie piąte należy stosować przy ustawieniu słupów bokiem. Ze względu na mniej pracochłonną technologię spawania zastosowano połączenie ceowników za pomocą "wężownicy" jak w słupie serii 1600. Głowica słupa jest zakończona identycznie jak konstrukcje wsporcze na szkody górnicze.
Do opracowanego słupa stosuje się fundament normalny (niezwiększony). Przed podniesieniem sieci trakcyjnej należy dobetonować fundament i założyć nasadkę serii 1810 (rys. 3). Przed dobetonowaniem fundamentu należy rozbić istniejącą głowicę fundamentową, a słup oczyścić z farby.
Zastosowanie ww. słupów znacznie obniżyło koszt i materiałochłonność robót fundamentowo-słupowych projektowanej sieci trakcyjnej na linii Bytom - Powyższe rozwiązania BPK w Katowicach stosuje na innych elektryfikowanych liniach kolejowych.

 

Rys. 3. Rektyfikacja torów i sieci trakcyjnej

l - słup ETR-119,
2 - segmenty słupa (nasadka) serii 1810,
3 - fundament zasadniczy,
4- fundament nadbetonowany

Bibliografia:

(1] Tkaczyk T., Bogucki T.: Konstrukcje wsporcze sieci trakcyjnej na podkopach górniczych dla osiadania terenu do 5 m. CBSiPBK Warszawa 1969
[2] Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać linie kolejowe normalnotorowe użytku publicznego. WRiC Warszawa 1973