PO ČEM VLAKY JEZDÍ ?

To je ale hloupá otázka co? No přece po kolejích - odpoví vám každé malé dítě, které byť jednou vidělo vlak. Ale to je odpověď obecná a velmi jednoduchá. To po čem vlak jezdí se totiž skládá z mnoha věcí. 
Pojďme si je popsat.

To je ale hloupá otázka co? No přece po kolejích - odpoví vám každé malé dítě, které byť jednou vidělo vlak. 

Ale to je odpověď obecná a velmi jednoduchá. To po čem vlaky jezdí se totiž skládá z mnoha věcí. 

Pojďme si je jednotlivě popsat, začneme hezky od spodu.

Železniční spodek 

je součást železniční nebo jiné kolejové trati. Jeho úkolem je nesení železničního svršku. Základní složkou železničního spodku je zemní těleso, obvykle doplněné konstrukční vrstvou ze štěrkopísku. Pro zvýšení stability může být do náspu nebo mezi zemní těleso a konstrukční vrstvu přidána geotextilie nebo jiný geosyntetický materiál. Konstrukční vrstva může být zpevněna cementovou nebo vápennou stabilizací. Do železničního spodku patří násep, zářez, ale i propustky, opěrná zeď a zárubní zdi a odvodnění, ale také mosty, tunely a galerie. Hranicí mezi železničním spodkem a železničním svrškem je pláň tělesa železničního spodku.

Obdobná stavební část u jiných druhů kolejových drah (tramvajová, pozemní lanová) se nazývá buď také železniční spodek, nebo kolejový spodek či traťový spodek.

Železniční svršek (traťový svršek) 

je jedna ze dvou základních součástí železniční nebo jiné kolejové trati. Tvoří jízdní dráhu, která vozidlo nese a vede. Základní součásti traťového svršku jsou kolejové lože a dále kolejnice, výhybky, upevňovadla, pražce (tyto části tvoří dohromady koleje). Leží na pláni tělesa železničního spodku. Svršek, který nemá kolejové lože, se nazývá pevnou jízdní dráhou.

Obdobná stavební část u jiných druhů kolejových drah (tramvajová, pozemní lanová) se nazývá buď také železniční svršek, nebo kolejový svršek či traťový svršek.

Kolejové lože

je základní součástí železničního svršku konvenční trati. Materiálem je z pravidla štěrk frakce 32/63. Může být použito přírodní drcené kamenivo (pro nové tratě pouze toto), recyklované kamenivo nebo umělé kamenivo (např. granulovaná vysokopecní struska).

Tloušťka kolejového lože pod ložnou (spodní) plochou betonového pražce je minimálně 350 mm a dřevěného pražce 300 mm.

Železniční pražec 

je součástí železničního svršku, na níž jsou upevněny kolejnice. Kolejnice jsou jím neseny a drženy v pevné vzdálenosti (rozchod kolejí). Součástky sloužící k upevnění kolejnice k pražci se souhrnně nazývají drobné kolejivo.

Pražce jsou nejčastěji vyráběny ze dřeva nebo železobetonu. V počátcích stavby železnic byly prováděny pokusy i s pražci kamennými, a v některých případech se též používají pražce ocelové.

Kamenný pražec

S kamennými pražci byly prováděny pokusy jen v samém počátku výstavby koňských železnic počátkem 19. století. Přesněji řečeno - nejednalo se o pražce v dnešním slova smyslu, ale o do země zapuštěné kamenné kvádry, v nichž byly vytesány prohlubně držící kolejnice. Jako materiál byl zkoušen snadno opracovatelný pískovec, ale i jiné druhy kamenů. Jejich navrhovatelé si od nich slibovali vyšší životnost ve srovnání se dřevem. Tento typ pražců se ale neosvědčil, protože poměrně křehké kameny se vydrolovaly a praskaly.

Dřevěný pražec

Dřevěné pražce byly využívány od začátku existence železnic a svou roli hrají i dnes. Jsou vyráběny z kvalitního a dobře impregnovaného bukového nebo dubového dřeva. Pro vlečky je též přípustné použití pražců borových a modřínových. Jiné druhy dřeva se v našich zemích neosvědčily. V tropických a subtropických zemích se užívá podle místních podmínek dřevo jarrah, teak, cedr, kaštan, ořešák a quebracho, považované za lepší než dub. V Severní Americe také žlutá borovice a douglaska. Jako kuriozitu, dokreslující vývoj dřevěných pražců lze uvést Francouzské dráhy, které používaly koncem 19. a počátkem 20. století kombinaci dvou druhů dřev: v dubovém pražci byla vyfrézována drážka a do ní vsunuta topolová destička, na níž spočívala kolejnice. Topolové destičky se vždy po několika letech vyměňovaly.

Impregnace pražců byla také předmětem dlouholetého výzkumu, probíhajícího od druhé poloviny 19. století. Pražce bez impregnace podléhaly rychle zkáze (hniloba, dřevokazný hmyz) a jejich obnova byla organizačně i finančně náročná. Jako impregnační chemikálie byly a jsou používány síran zinečnatý, síran měďnatý, karbol, krezol a další látky i jejich směsi. Impregnace prodlužuje životnost pražců zhruba na dvojnásobek, což v praxi znamená celkovou životnost zhruba 20-40 let.

Proti ostatním materiálům je dřevo podstatně pružnější, a tudíž není tolik poškozováno vibracemi. Dá se snadno opracovávat. Štěrk kolejového lože se částečně zamáčkne do pražce, takže kolej lépe odolává příčným silám. Dřevěné pražce se používají dodnes, zejména v místech styků kolejnic a na výhybkách.

Pokud nejsou na pražci použity tvarované podkladnice, bývají pro upevnění kolejnic vyfrézovány zešikmené plochy, které zajistí, že kolejnice jsou mírně skloněny (sklon 1:16 - 1:20) ke středu koleje.

Proti praskání bývají konce pražců zpevněny. Používá se buď opásání plechovou obroučkou, nebo zatlučení zpevňujícího elementu do konce pražce. Tímto elementem je buď ocelový pásek ve tvaru písmene S, nebo deska, z níž trčí sada hrotů.

Každý dřevěný pražec je označen hřebem, na kterém je vyražen rok výroby a způsob impregnace. 

Tvar hlavy hřebu označuje materiál pražce:
kruh - dub, akát
šestiúhelník - buk, habr
čtverec - borovice, modřín
trojúhelník - tropické dřevo

Betonový pražec

S betonovými pražci byly prováděny pokusy již na přelomu 19. a 20. století. Pražce se však tehdy neosvědčily. Až vzrůstající kvalita železobetonu ve druhé polovině 20. století umožnila zvýšit jejich životnost a díky relativně nízké ceně se začaly železobetonové pražce hromadně nasazovat. Betonový pražec má oproti dřevěnému nižší odolnost proti příčným silám. Je proto nutné, aby byl pečlivě zaštěrkován, v odůvodněných případech se na pražce montují pražcové kotvy. Od poloviny 90. let minulého století se postupně začínají používat železobetonové pražce i ve výhybkách. Tam se však prosazují pomalu, protože je to technologicky náročné. Ve výhybce je každý pražec jiný a je třeba pro každý pražec samostatně přizpůsobit formu, výztuže i umístění upevňovacích prvků kolejnic.

V současné době se v ČR používají zejména tyto typy:
SB8 - podkladnicové upevnění, sklon úložné plochy 1:20
B91S - bezpodkladnicové upevnění, sklon úložné plochy 1:40

V Česku je jediný výrobce železobetonových pražců, kterým je firma ŽPSV Uherský Ostroh a její pobočka Doloplazy u Prostějova.

Ocelový pražec

Ocelové pražce nebyly příliš oblíbené, a to především kvůli své ceně. Vyznačují se také vyšší hlučností. Ve větší míře se uplatnily na průmyslových dráhách a v Německu. Pro svou vodivost nemohou být tyto pražce použity v kolejích s kolejovými obvody. Výhodou je naopak nízká hmotnost ve srovnání s betonovými pražci.

Po roce 2000 nastává určitá renesance použití ocelových pražců a to ve formě tzv. pražců „Y“, které se používají především v Německu. V Česku byly poprvé instalovány v roce 2004 na úseku o délce 0,5 km mezi stanicemi Popelín a Počátky-Žirovnice. Tyto pražce jsou kratší, takže mohou být použity i v užším zemním tělese a šetří se tím objem materiálu i zemních prací.

Drobné kolejivo

je souhrnný název součástek, používaných k upevnění kolejnic k pražcům a u stykované koleje ke vzájemnému spojení jednotlivých kolejnic. Někteří autoři vyjímají z této množiny upevňovadla, takže pak hovoří o upevňovadlech a drobném kolejivu.

K drobnému kolejivu patří zejména:
Podkladnice
Vrtule (vruty pro připevnění podkladnic k pražcům)
Svěrky
Podložky
Šrouby
Matice
Kolejnicové spojky (příložky)
Hřeby (v současnosti používané v ČR jen u historických tratí (JHMD)
Spojení s kolejnicí

Hřeby byly používány celé 19. století i na počátku století 20. Náklady na jeho výrobu i použití byly výrazně nižší, než na dnes používané šrouby. Zatloukání hřebů byla fyzicky namáhavá práce.

Šrouby se prosadily ve 20. století poté, co jejich cena ve srovnání s ostatními komponentami pro stavbu trati začala být relativně bezvýznamná. Proti hřebům šrouby lépe drží, ale je to vykoupeno jejich vyšší cenou i složitější montáží (dnes z velké části automatizovanou). Šrouby se musí v určených intervalech dotahovat.

Pružné upevnění se začalo v Česku používat od 90. let 20. století. Existuje buď ve formě kombinované se šroubem. U nás se používá především pružné svěrky Skl 12 (upevnění na klasickou žebrovou podkladnici) a Skl 14 (bezpodkladnicové upevnění) německé firmy Vossloh. U těchto svěrek je interval utahování šroubů podstatně delší a přes vyšší pořizovací náklady tak dochází k úspoře při údržbě. Zcela bez šroubu se pak obejde upevnění Fastclip britské firmy Pandrol - u tohoto typu není po instalaci nutná žádná údržba po celou dobu životnosti upevnění.

Kolejnice 

je jednou ze základních částí železničního svršku. Přenáší kolovou sílu a absorbuje podélné síly (rozjezdová a brzdová). Při průjezdu vozidla obloukem přenáší příčnou sílu, tzv. vodící. Zajišťuje hladký pohyb železničního vozidla. Na elektrifikovaných tratích slouží jako vodič zpětného vedení. Tvoří kolejové obvody pro železniční zabezpečovací zařízení.

Kolejnice spolu s pražci, upevňovadly a drobným kolejivem tvoří kolejové pole. Kolejové pole v kolejovém loži tvoří železniční svršek. Spojení jednotlivých kolejnic se provádí svařením (tzv. bezstyková kolej) nebo šroubováním. Takové místo se pak nazývá kolejnicový styk.

První zmínka o kolejnicích je z 18. století. Objevily se na důlních drahách, byly jen dřevěné desky nebo dřevěné trámy. Vedení kol vozů bylo řešeno obvykle vodícím prknem na straně těchto trámů.

Později (například na naší první koňské dráze z Budějovic do Lince) byly použity ocelové pásy připevněné ke trámům.

Z Anglie do českých zemí v polovině 19. století pronikly hřibové kolejnice. Ty byly již na konci 19. století vytlačeny širokopatními kolejnicemi, používanými dodnes.

Následující typy kolejnic jsou sestupně seřazeny podle četnosti :
širokopatní - pro železniční svršek, používány i na tramvajových tratích, nejčastější typ S49
žlábková - pro tramvajové tratě, nejčastější typ NT1
bloková - pro tramvajové tratě, vetknuté ve speciálních panelech.
jeřábová
 

V minulosti se užívalo mnoho dalších typů.

Plochá ocelová (ocelový pás na dřevěném trámu)
Plochá litinová (litinový pás na dřevěném trámu)
Úhelníková litinová (profil L, umožňovala provoz běžných vozů, tento nápad se ale neosvědčil)
Profil T
Hřibová
Dvouhlavá (hřibová s hlavou nahoře i dole, umožňovala teoreticky dvojnásobnou životnost - bylo ji možno otočit)
Tvary

Tvary kolejnice se liší svými rozměrovými parametry. Ty následující se týkají širokopatní kolejnice. Označení se skládá z písmene (popřípadě několika písmen), které zkracuje původ nebo použití a čísla, udávající hmotnost 1 metru kolejnice v kg.

S 49 - na našich regionálních tratích nejčetnější; S - z něm. Schiene (kolejnice); výška 149 mm; šířka paty 125 mm; šířka hlavy 70 mm; tloušťka stojiny 14 mm, poloměr zaoblení z hlavy do boku 13 mm, 50kg/bm, symetrická podle své osy; používá se od roku 1920.
R 65 - běžná na celostátních tratích; R - z rus. рельс (kolejnice); výška 180 mm; šířka paty 150 mm; šířka hlavy 72,8 mm; tloušťka stojiny 18 mm, 65 kg/bm
UIC 60 - na koridorech; nahrazuje R 65; UIC - z franc. Union Internationale des Chemins de Fer (Mezinárodní železniční unie); výška 172 mm; šířka paty 150 mm; šířka hlavy 72 mm; tloušťka stojiny 16,5 mm, 60 kg/bm
T - na regionálních tratích; dnes již dožívají; T - těžký; výška 150 mm; šířka paty 128 mm; šířka hlavy 65,5 mm; tloušťka stojiny 15 mm; 50 kg/bm
A - na regionálních tratích; dnes již vzácně; 44 kg/bm
Xa - na regionálních tratích; dnes již vzácně; 36 kg/bm
Délky

Délka kolejnice se vyvíjela. Lité kolejnice mívaly délku kolem 1 m. Válcované kolejnice bylo možno vyrábět delší tak, jak se vyvíjely technologické postupy. Běžná délka kolejnice pro použití na železnici dosáhla postupně hodnoty 25 m. Pro vyrovnání rozdílných délek kolejnicových pásů v oblouku se používají zkrácené délky po 50 mm až do 24,80 m. V současné době se válcují i kolejnicové pásy o délce až 120 m, které nacházejí použití především na vysokorychlostních tratích.

Materiál

Základní materiálem je ocel. V současnosti Třinecké železárny vyrábějí kolejnicovou ocel o jakosti 900 A (to odpovídá 95 ČSD - Vk). Její pevnost v tahu je 880 až 1030 MPa a tažnost A5 max. 10 %. Obsah uhlíku se pohybuje od 0,6 do 0,8 % (S 49 až 1,4 %). Kolejnice na více zatížených tratích jsou legovány manganem (až 1,3 %), křemíkem (do 0,5 %) a další.