Pytania na kolokwium ustne z przedmiotu „Koleje – podstawy” (wykład)

1. Wyjaśnić pojęcia:

inżynieria kolejowa - Dział nauki i wiedzy technicznej obejmujący zagadnienia związane z kolejowym systemem transportowym, na który składa się infrastruktura i tabor kolejowy. Wchodzi w skład dwóch dziedzin: inżynierii lądowej i inżynierii transportu

inżynieria lądowa - Nauka kształtująca naturalną przestrzeń pod potrzeby egzystencji człowieka

Dziedzina wiedzy technicznej zajmująca się zagadnieniami projektowania, wznoszenia (budowy) oraz utrzymania obiektów inżynierskich, takich jak lotniska, mosty, tunele, przepusty, drogi kołowe, drogi szynowe – kolejowe i tramwajowe, koleje linowe …

inżynieria transportu - Nauka i dziedzina wiedzy technicznej zajmująca się zagadnieniami przemieszczania ludzi, pojazdów i towarów w sposób efektywny i bezpieczny

Podstawowe grupy zagadnień:

• środki transportu (kołowego, szynowego – kolejowego i tramwajowego, wodnego – morskiego i śródlądowego, lotniczego)

• projektowanie dróg szynowych i kołowych oraz kanałów żeglownych

• modelowanie ruchu drogowego i kolejowego

• projektowanie miejskich systemów transportu, systemy inteligentne

• analiza przepustowości dróg i skrzyżowań

• metody prognozowania obciążenia systemów transportowych

• planowanie transportu

• ekonomia systemów transportowych

• wpływ systemów transportowych na środowisko (zanieczyszczenie, hałas, zużycie energii)

1. Wymienić dziedziny nauki i wiedzy technicznej powiązane z inżynierią kolejową.

• geotechnika

• mechanika konstrukcji

• geodezja

• inżynieria materiałowa

• inżynieria środowiska

• inżynieria mechaniczna, mechanika pojazdów (tabor)

• aerodynamika (tabor)

• elektrotechnika i elektronika (trakcja, sterowanie ruchem kolejowym)

1. Zdefiniować pojęcie sieci kolejowej.

Układ połączonych ze sobą linii kolejowych, stacji i terminali kolejowych oraz wszystkich rodzajów stałego wyposażenia niezbędnego do zapewnienia bezpiecznej i ciągłej eksploatacji kolejowego systemu transportowego. Sieć kolejowa obejmuje zasięgiem teren danego kraju i jest powiązana z układami transportowymi krajów sąsiednich.

1. Jakie elementy wchodzą w skład technicznej infrastruktury transportu kolejowego?

• drogi kolejowe, w tym obiekty inżynieryjne i urządzenia sterowania i zabezpieczenia ruchu kolejowego (srk)

• stacje, mijanki i posterunki ruchu

• budynki i budowle służące do obsługi technicznej taboru i lokomotyw

• urządzenia transmisji informacji

• urządzenia odwadniające, wodociągowe i kanalizacyjne

• urządzenia służące do obsługi pasażerów i przewozu ładunków oraz przejazdy kolejowe

1. Wyjaśnić różnice między pojęciami: linia kolejowa, droga kolejowa, tor kolejowy.

Linia kolejowa – element sieci kolejowej składający się z jednego, dwóch lub kilku torów kolejowych łączących punkty początkowy i końcowy (będące stacjami końcowymi lub węzłowymi)

Droga kolejowa – budowla kolejowa, na którą składa się nawierzchnia kolejowa wraz z podtorzem, gruntem na którym jest usytuowana, obiektami inżynieryjnymi, siecią trakcyjną, urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, przejazdami kolejowymi

Tor kolejowy – element jezdny drogi kolejowej: dwie szyny (dwa toki szynowe) ułożone w ustalonej odległości, podtrzymujące i prowadzące koła pojazdów szynowych

1. Wymienić i krótko opisać rodzaje obiektów inżynieryjnych wchodzących w skład drogi kolejowej.

Obiekty inżynieryjne – mosty, wiadukty, estakady, tunele, przepusty, ściany oporowe, nadziemne i podziemne przejścia dla pieszych

1. Wymienić podstawowe elementy drogi kolejowej na szlaku.

Droga kolejowa – budowla kolejowa, na którą składa się nawierzchnia kolejowa wraz z podtorzem, gruntem na którym jest usytuowana, obiektami inżynieryjnymi, siecią trakcyjną, urządzeniami sterowania ruchem kolejowym, przejazdami kolejowymi

1. Podać ogólną definicję nawierzchni kolejowej.

Nawierzchnia kolejowa:

- klasyczna (podsypkowa) zespół konstrukcyjny składający się z szyn, podkładów, przytwierdzeń, podsypki, ew. warstwy ochronnej

- bezpodsypkowa (niekonwencjonalna) zespół konstrukcyjny składający się z szyn i przytwierdzeń oraz bloków, belek lub płyt betonowych (z betonu zbrojonego), ew. warstwy stabilizującej podłoże

1. Wyjaśnić pojęcia: podtorze, torowisko.

Podtorze – budowla geotechniczna (ziemna), wykonana na gruncie rodzimym (podłoże drogi kolejowej) jako: a) nasyp lub b) przekop, wraz z urządzeniami zabezpieczającymi i odwadniającymi Toro1wisko – górna powierzchnia podtorza kolejowego, na której ułożona jest podsypka lub warstwa ochronna

1. Podać ogólną definicję pojazdu szynowego, wymienić rodzaje pojazdów szynowych.

Pojazd szynowy – środek transportu poruszający się wyłącznie po szynach, wprawiany w ruch za pomocą własnego układu napędowego (pojazdy trakcyjne) lub też ciągnięty przez inny pojazd (wagony pasażerskie, wagony doczepne wagonów silnikowych, wagony towarowe i wagony specjalne) Wyróżnia się:

• pojazdy kolejowe

• pojazdy tramwajowe

• pojazdy metra

• pojazdy transportu wewnętrznego (np. w kopalniach

1. Wyjaśnić pojęcia:

koleje konwencjonalne - Koleje klasyczne dwuszynowe oparte na takiej infrastrukturze i takim taborze, które są przeznaczone do ruchu pociągów z prędkościami nie większymi niż 200 km/h

koleje dużych prędkości - Koleje klasyczne dwuszynowe oparte na takiej infrastrukturze i takim taborze, które są przeznaczone do ruchu pociągów z prędkościami większymi od 200 km/h

kolej adhezyjna - poruszające się dzięki sile tarcia koła o główkę szyny

1. Jakie koleje nazywamy niekonwencjonalnymi, wymienić rodzaje kolei niekonwencjonalnych.

Koleje o trasie innego rodzaju niż klasyczny naziemny tor dwuszynowy

Rodzaje kolei niekonwencjonalnych:

• napowietrzna kolej linowa,

• kolej linowo-terenowa,

• kolej jednoszynowa,

• kolej zębata,

• kolej magnetyczna

1. Wymienić i krótko omówić podstawowe typy niekonwencjonalnych kolei górskich.

2. Opisać skrótowo koleje niekonwencjonalne dużych prędkości typu Maglev.

tradycyjne torowisko jest zastąpione przez układ elektromagnesów – dzięki polu magnetycznemu pojazd nie ma kontaktu z powierzchnią toru, unosi się na nim, eliminowany jest kontakt koła z szyną, który w tradycyjnych pociągach znacznie ogranicza maksymalną prędkość jazdy

1. Wymienić i krótko opisać rodzaje kolei miejskich.

SKM (szybka kolej miejska) – rodzaj systemu transportu kolejowego, dysponujący bezkolizyjnym torowiskiem albo torowiskiem prowadzonym we własnym korytarzu (z pełnym uprzywilejowaniem na skrzyżowaniach), wyspecjalizowany do obsługi ruchu miejskiego dzięki odpowiedniej lokalizacji stacji, specyficznemu taborowi i wysokiej częstotliwości obsługi

Metro - szybka kolej miejska, całkowicie lub częściowo podziemna, charakteryzująca się wyłącznymi prawami drogi, wielowagonowymi pociągami, gęsto rozmieszczonymi stacjami (zwykle co 700-1200 m), dużą prędkością i przyspieszeniami ruchu w porównaniu z tramwajami i koleją miejską,

Lekkie koleje miejskie (premetro) • systemy transportu zbiorowego, które są formą pośrednią między

metrem a tramwajami, • charakteryzują się stosunkowo dużym wydzieleniem z przestrzeni

miejskiej jak metro, ale obsługiwane są przez tabor lekki: tramwajowy lub o konstrukcji zbliżonej do tramwaju,

Tramwaje • typowo miejski środek transportu, poruszający się w poziomie ulic po torowisku wydzielonym z ruchu ogólnego lub po szynach wbudowanych w jezdnię • pojazdy tramwajowe są krótsze i lżejsze od tradycyjnych pociągów, • ruch tramwajowy jest sterowany za pomocą drogowej sygnalizacji świetlnej, odbywa się według zasad jazdy na widoczność

1. Opisać sposób podziału linii kolejowej na odcinki, szlaki i odstępy.

odcinek – część linii kolejowej, na którą składają się dwa lub więcej kolejnych szlaków

szlak – część linii kolejowej między dwoma sąsiednimi posterunkami zapowiadawczymi lub między ostatnim posterunkiem zapowiadawczym i końcowym punktem linii

odstęp – część linii kolejowej między kolejnymi posterunkami typu następczego, np. między posterunkiem zapowiadawczym i najbliższym semaforem odstępowym blokady samoczynnej

1. Wymienić podstawowe rodzaje punktów eksploatacyjnych sieci kolejowej i określić ich funkcję.

1. Wymienić rodzaje posterunków ruchu typu następczego.

• zapowiadawcze: stacje, posterunki odgałęźne

• odstępowe: obsługiwane, samoczynne

• bocznicowe

1. Określić pojęcia: stacja kolejowa, stacja węzłowa, węzeł kolejowy.

Stacje kolejowe – posterunki ruchu następcze zapowiadawcze, w obrębie których oprócz toru głównego zasadniczego znajduje się co najmniej jeden tor główny dodatkowy, pociągi mogą rozpoczynać i kończyć swój bieg, krzyżować się i wyprzedzać, jak również zmieniać skład lub kierunek jazdy

stacja węzłowa – stacja , na której łączą się szlaki z trzech lub więcej kierunków

węzeł kolejowy – zespół stacji i posterunków ruchu sąsiadujących ze sobą, którego granice ustala dany zarząd infrastruktury.

1. Określić pojęcia: mijanka, posterunek odgałęźny.

Mijanki – stacje kolejowe o ograniczonym zakresie działania, których układ torowy umożliwia jedynie krzyżowanie i wyprzedzanie pociągów

Posterunki odgałęźne – posterunki ruchu następcze zapowiadawcze, biorące udział w prowadzeniu ruchu wszystkich pociągów kursujących na przyległych szlakach (odstępach), zlokalizowane poza stacją:

• w miejscu odgałęzienia linii lub łącznicy

• przy przejściu ze szlaku jednotorowego w dwutorowy i odwrotnie,

• w miejscu połączenia torów głównych na szlaku

1. Wymienić kryteria klasyfikacji linii kolejowych.

• W zależności od liczby torów głównych

• W zależności od wykonywanych przewozów

• W zależności od szerokości toru (prześwitu)

• W zależności od ukształtowania terenu

1. Co nazywamy szerokością toru?

Szerokość toru – prześwit, odległość między wewnętrznymi powierzchniami główek szyn mierzona prostopadle do osi toru na wysokości 14 mm od górnej powierzchni tocznej

1. Wymienić parametry eksploatacyjne linii kolejowych i zależne od nich kategorie linii.

Parametry: obc. przewozami, prędkość maks., prędk. maks. pociągów tow.

Kategorie: magistralne (0), pierwszorzędowe (1), drugorzędowe (2), znaczenia miejscowego (3)

1. Co określa skrajnia budowli kolejowej?

Skrajnia budowli – wolna przestrzeń określona linią wyznaczającą minimalne odległości pomiędzy pojazdem kolejowym a obiektami i urządzeniami infrastruktury kolejowej, niezbędne dla zapewnienia bezpiecznego i bezkolizyjnego prowadzenia ruchu pojazdów kolejowych

1. Wymienić podstawowe funkcje nawierzchni kolejowej, typy nawierzchni, elementy klasycznej konstrukcji nawierzchni.

Zadania nawierzchni:

• umożliwienie prowadzenia pojazdów po szynach

• przenoszenie na podtorze obciążeń statycznych i dynamicznych spowodowanych ruchem pojazdów kolejowych

Elementy nawierzchni klasycznej (podsypkowej):

1. szyny kolejowe

2. podkłady

3. przytwierdzenia szyn do podkładów

4. podsypka

5. ew. warstwa ochronna

1. Jaką rolę pełnią szyny w nawierzchni kolejowej?

• prowadzą zestawy kołowe,

• bezpośrednio przenoszą obciążenie naciskami statycznymi i oddziaływaniami dynamicznymi kół pojazdu szynowego,

• przekazują obciążenia pojazdami kolejowymi bezpośrednio na podkłady,

• przewodzą prąd zasilający (powrotny) w przypadku trakcji elektrycznej

1. Dlaczego szyny powinny być układane w pochyleniu bocznym – ku środkowi toru?

Stożkowatość kół pojazdów szynowych wymaga ułożenia szyn w pochyleniu bocznym ku środkowi toru.

Kształt stożkowy (1:20) powierzchni tocznych kół zapobiega siodłowemu zużyciu obręczy (niedopuszczalne, bo powoduje znaczny wzrost sił dynamicznych), umożliwia tzw. samonaprowadzanie.

1. Wymienić rodzaje styków szyn. Jaki jest pozytywny i jaki negatywny skutek występowania przerwy międzyszynowej w stykach szyn?

• łubkowe

• Izolowane złącza łubkowe  dzielą toki szynowe na odcinki niezależne elektrycznie

• Izolowane złącza szynowe klejono-sprężone

• Tor bezstykowy

Wady: stukot, zużycie szyn i taboru, drgania i hałas, większe zużycie materiałów (łubki, śruby, specjalne podkłady), więskze nakłady na utrzymanie nawierzchni

1. W jakim celu stosuje się izolowane złącza szynowe?

Przejeżdżający tabor kolejowy zwiera zestawami kołowymi odizolowane toki szyn, co stanowi sygnał zajętości odstępu przez tabor.

1. Czym różni się konstrukcja izolowanego złącza łubkowego od złącza zwykłego?

Izolowane posiada wkładkę poprzeczną oraz izolację śrub/śruby z tworzywa sztucznego

1. Opisać sposób łączenia odcinków szyn w torze bezstykowym.

Spawanie termitowe metodą SoWoS - Metoda polega na nałożeniu na miejsce łączenia formy spawalniczej odpowiadającej przekrojowi szyny danego typu. Następnie łączone szyny podgrzewa się palnikiem i w formę spawalniczą wlewa się spoiwo spawalnicze (termit), którego nadlew po zastygnięciu się obcina. Kolejnym krokiem jest szlifowanie miejsca łączenia.

1. Wymienić podstawowe zalety i wady toru bezstykowego.

Zalety:

• spokojna jazda (brak stukotu na połączeniach szyn),

• mniejsze zużycie szyn i kół taboru (większa trwałość),

• redukcja drgań i hałasu przy przejeździe pociągu,

• mniejsze zużycie materiałów (brak łubków, śrub łubkowych i podkładów podzłączowych),

• mniejsze nakłady na utrzymanie nawierzchni

Wady: Tor wymaga starannego utrzymania, a zwłaszcza niedopuszczenia do koncentracji naprężeń zagrażających wyboczeniu (naprężenia termiczne i naprężenia wskutek pełzania toków szynowych

1. Omówić rolę podkładów w klasycznej nawierzchni kolejowej.

• przejmują naciski szyn i przekazują je na podsypkę,

• zagłębione w podsypce czoła podkładów stanowią podparcie szyn w kierunku poziomym, poprzecznym do osi toru (szczególnie na łukach poziomych),

• zapewniają stały rozstaw szyn,

• tłumią drgania szyn przekazywane na podsypkę (zelówki)

1. Wymienić rodzaje podkładów.

• drewniane

• betonowe (strunobetonowe lub żelbetowe w zależności od typu zbrojenia)

• stalowe

• stalowo-betonowe (dwublokowe)

• kompozytowe

1. Porównać zalety i wady podkładów betonowych i podkładów drewnianych.

DREWNIANE

Zalety: nie przewodzą prądu (ważne ze względu na instalacje elektryczne na kolei) i bardzo dobrze tłumią drgania, stosunkowo łatwe do wymiany

Wady: częste ścinanie wkrętów, korozja biologiczna, koszty użycia drewna, mały współczynnik tarcia – przez co nie nadają się do toru bezstykowego

BETONOWE

Zalety: niska cena, duża wytrzymałość, niewielkie przewodnictwo elektryczne, stwarzają duży opór na przesunięcie ze względu na dużą masę – utrzymują geometrię toru lepiej od drewnianych, dłuższa trwałość

Wady: duża sztywność zwiększająca oddziaływania dynamiczne, tłumienie drgań i hałasu słabsze niż podkładów drewnianych, podatność na uszkodzenia mechaniczne (kruchość, rysy i pęknięcia w betonie), trudniejsza technologia budowy i utrzymania nawierzchni (trudna wymiana)

1. Wymienić rodzaje przytwierdzeń szyn. Czym różnią się przytwierdzenia sprężyste od sztywnych?

• Przytwierdzenie bezpośrednie : sztywne

• Przytwierdzenie pośrednie typu K : sztywne

• Przytwierdzenie pośrednie typu Skl: sprężysto-śrubowe

• Przytwierdzenie pośrednie typu SB : sprężyste

• Przytwierdzenie pośrednie typu Nabla : sprężyste

• Różnica: sprężyste posiadają łapek sprężystych, które tłumią drgania a nie sztywnych śrub

1. Jaką rolę pełnią przytwierdzenia szyn do podkładów?

• połączenie szyn z podkładami w poziomy ruszt ramowy zagłębiony w podsypce,

• zapewnienie odpowiedniego pochylenia stopy szyny (1:20, 1:40) w płaszczyźnie przekroju,

• zapobieganie podłużnym ruchom szyn względem podkładów,

• tłumienie drgań i hałasu – wkładki wibroizolacyjne i elementy sprężyste w przytwierdzeniach sprężystych

1. Wymienić elementy konstrukcji przytwierdzenia typu K. Czym różni się to przytwierdzenie od przytwierdzenia bezpośredniego?

a) podkładka żebrowa

b) łapki sztywne

c) wkręty

d) śruby stopowe

Różnica: w bezpośrednim Szyny są przymocowane do podkładów tymi samymi wkrętami co podkładka. Tutaj szyna do podkładki, podkładka do szyny.

1. Wymienić elementy konstrukcji przytwierdzenia typu Skl. Czym różni się to przytwierdzenie od przytwierdzenia typu K?

a) podkładka żebrowa

b) łapki sprężyste

c) wkręty

d) śruby stopowe

Różnica: szyna przymocowana do podkładu za pomocą łapek sprężystych a nie podkładek.

1. Opisać konstrukcję przytwierdzenia sprężystego typu SB.

Przytwierdzenie szyn do podkładów lub innych podpór za pomocą łapek sprężystych. Łapki są zamocowane w kotwach osadzonych w podkładach betonowych lub innych podporach.

1. Opisać rolę podsypki w nawierzchni kolejowej.

• przeniesienie nacisków przekazywanych przez podkłady na torowisko,

• możliwie równomierny rozkład nacisków podkładów na powierzchnię torowiska,

• odprowadzenie wód opadowych z otoczenia podkładów na boki torowiska, aby utrzymać podtorze w możliwie suchym stanie,

• przeciwdziałanie podłużnemu i poprzecznemu przesunięciu rusztu torowego (utrzymanie podkładów w położeniu zaprojektowanym),

• tłumienie drgań toru, przekazywanych na podtorze.

1. Z jakiego materiału jest zazwyczaj budowana warstwa podsypki? Opisać charakterystyczne cechy pracy podsypki.

Z zagęszczonego tłucznia.

Podsypka jest najbardziej odkształcalnym elementem nawierzchni kolejowej. Pracuje w stanie sprężysto-

plastycznym, tzn. doznaje odkształceń trwałych. Odkształcenia trwałe kumulują się. Narastanie odkształceń

trwałych postępuje bardzo szybko, gdy podsypka jest zanieczyszczona.

1. Jakie wymagania określają standardy konstrukcyjne nawierzchni?

Wymagania dotyczą:

• typów szyn,

• typów i rodzajów podkładów,

• typów przytwierdzeń i złączy,

• rodzaju i grubości warstwy podsypki,

1. Jakie wymagania ogólne musi spełniać podtorze drogi kolejowej?

• było dostatecznie wytrzymałe i trwałe oraz stanowiło stateczną i jednorodną podstawę dla nawierzchni linii kolejowej o określonych parametrach eksploatacyjnych,

• w występujących warunkach klimatycznych i eksploatacyjnych nie ulegało nadmiernym trwałym i sprężystym odkształceniom, zagrażającym bezpieczeństwu ruchu, bądź stwarzającym potrzebę zbyt częstych napraw nawierzchni,

• koszty budowy i eksploatacji były możliwie małe, bez pogarszania walorów użytkowych,

• zapewniona była możliwość łatwego, także zmechanizowanego, prowadzenia robót podtorzowych, nawierzchniowych, trakcyjnych, teletechnicznych itp.

1. Jaką rolę spełnia pokrycie ochronne (warstwa ochronna) podtorza?

• zabezpieczenie podsypki przed przenikaniem cząstek gruntu z podtorza,

• rozłożenie nacisków przekazywanych przez podsypkę na większą powierzchnię torowiska,

• polepszenie parametrów dynamicznych podtorza,

• polepszenie warunków filtracji na styku podtorza z podsypką, odprowadzenie wód opadowych,

• ochrona podtorza przed przemarzaniem

1. Wymienić podstawowe elementy podtorza.

Elementy nasypu:

• korpus nasypu (grunt ponad podłożem geologiczno-gruntowym)

• torowisko stanowiące powierzchnię podtorza ograniczoną górnymi krawędziami nasypu

• skarpy i ławy skarpowe z umocnieniami

Elementy przekopu:

• torowisko wraz z górnymi warstwami podłoża

• skarpy i ławy skarpowe z umocnieniami

Elementy przypory (wzmocnienie skarpy):

• korpus przypory (grunt lub inny materiał ponad podłożem geologiczno-gruntowym),

• ława przypory stanowiąca górną powierzchnię przypory, ograniczoną górnymi krawędziami przypory,

• skarpy i ławy skarpowe z umocnieniami

1. W jaki sposób zapewnia się stateczność podtorza? Na czym polega utrata stateczności podtorza?

• odpowiedni kształt i nachylenie skarp

• skład

utrata stateczności - ruchy masowe gruntu takie jak osuwiska czy zsuwy

1. Jakie minimalne moduły odkształcenia powinny mieć grunty stosowane do budowy i napraw podtorza?

Jakie grunty mogą być stosowane bez ograniczeń?

•  45 MPa w przypadku gruntów spoistych,

•  60 MPa w przypadku gruntów piaszczystych i żwirowych.

Grunty, które mogą być stosowane bez ograniczeń:

•  skały o średniej twardości, np. o współczynniku Los Angeles 30 < LA  40 (miara odporności gruntu na rozdrabnianie),

•  grunty dobrze uziarnione (U  6) zawierające mniej niż 5% cząstek drobnych,

•  skały twarde o współczynniku Los Angeles LA  30.

1. Wymienić warunki, jakie powinno spełniać torowisko w zakresie nośności i sztywności.

• Moduł odkształcenia podtorza mierzony na torowisku, określony przy drugim obciążeniu statycznym płytą okrągłą o średnicy 30 cm nie może być mniejszy od wartości minimalnej

• Naprężenia w dowolnym punkcie górnej warstwy podtorza nie mogą przekroczyć wartości naprężeń dopuszczalnych dla wbudowanych gruntów.

• Osiadania torowiska nie powinny przekraczać wartości dopuszczalnych.

1. Jakie cechy powinny mieć grunty wbudowane bezpośrednio pod torowiskiem, aby zabezpieczyć jego trwałość?

1. odporne na wodę

‒ nie powinny zawierać substancji rozpuszczalnych,

2. odpowiednio wodoprzepuszczalne

‒ wskaźnik wodoprzepuszczalności k10  10-4 m/s, gdy grunt warstwy ochronnej musi przepuszczać wody opadowe,

‒ wskaźnik wodoprzepuszczalności k10 < 10-6 m/s, gdy należy zapobiec infiltracji wód opadowych w grunty podtorza (torowisko musi być wtedy dostatecznie utwardzone i wyprofilowane z nachyleniami poprzecznymi w kierunku drenażu),

3. mrozoodporne

‒ nie powinny być gruntami wysadzinowymi, do głębokości przemarzania w danej strefie klimatycznej.

4. dobrze uziarnione, aby nie rozgęszczały się pod wpływemdrgań

‒ wskaźnik różnoziarnistości U  5 + vmax/160,

5. stabilne mechanicznie na stykach poszczególnych warstw, tzn. nie mieszające się z materiałami innych warstw, zwłaszcza na styku z podsypką

‒ migrację drobnych cząstek z podtorza w podsypkę uniemożliwiają materiały zawierające 10 - 20% ziaren mniejszych od 0,2 mm,

6. pozbawione zanieczyszczeń

‒ zawartość części organicznych nie większa niż 0,2%,

‒ zawartość siarczanów nie większa niż 0,2%.

1. Jaką minimalną długość muszą mieć odcinki przejściowe, stosowane w miejscach zmian konstrukcji górnej części podtorza? W jakich przypadkach takie zmiany konstrukcji są dopuszczalne lub zawsze występują?

Nie mogą być mniejsze niż 10m

Zmiany konstrukcji dopuszcza się w przypadku:

‒ skomplikowanych warunków hydrologiczno –geologicznych,

‒ torów lub ich odcinków o wyraźnie odmiennych funkcjach,

‒ napraw lub modernizacji podtorza.

1. Na czym polega odwadnianie drogi kolejowej? Jakie mogą być skutki niewłaściwego odwodnienia?

Odwadnianie polega na:

• odprowadzaniu wód opadowych (drenaż powierzchniowy),

• zabezpieczaniu torowiska przed płynącymi, stojącymi i kapilarnymi wodami gruntowymi (drenaż głęboki).

Prawidłowe odwodnienie jest warunkiem koniecznym:

• utrzymania stateczności budowli ziemnej (podtorza),

• zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości gruntów podczas budowy i eksploatacji podtorza.

1. Wymienić rodzaje drenaży stosowanych do odwadniania drogi kolejowej.

1. Drenaże liniowe naziemne (poziome): rowy, rynny, wały odprowadzające (groble)

2. Drenaże liniowe podziemne do odwodnienia powierzchniowego i głębokiego: np. sączki, ciągi drenarskie rurowe

3. Drenaże skarpowe: sączki skarpowe, drenaże punktowe, przyporowe

4. Drenaże płytowe: warstwy filtracyjne

5. Drenaże pionowe: sączki, studzienki drenarskie, studnie chłonne, rury ssące opróżniane za pomocą pomp

1. W jaki sposób kształtuje się powierzchnie podtorza, aby zapewnić właściwy spływ wód powierzchniowych?

Spływ wód powierzchniowych z podłoża torów szlakowych zapewnia się stosując poprzeczne spadki (3-5%) torowisk w kierunku skarp, bocznych rowów lub drenaży podziemnych

1. W jakich miejscach drogi kolejowej są stosowane rowy odwadniające?

Rowy odwadniające stosuje się do zbierania i odprowadzania wód powierzchniowych:

a) we wszystkich przekopach,

b) przy górnych krawędziach przekopów od strony napływających wód,

c) przy nasypach o wysokości do 0,6 m,

d) przy nasypach od strony dopływających wód,

e) w celu przeprowadzenia wód powierzchniowych przez stację lub odprowadzenia ich poza podtorze,

f) w celu niewielkiego obniżenia poziomu wód.

1. W jakich przypadkach należy umacniać skarpy i dno rowów odwadniających?

Skarpy i dna rowów umacnia się, gdy jest to wskazane ze względów utrzymaniowych oraz gdy istnieje niebezpieczeństwo:

a) rozmycia gruntu wskutek zbyt dużych prędkości przepływających wód (prędkości przepływu sprawdza się przy spadkach większych od 1,5% i jeśli są one zbyt duże stosuje się odpowiednie wzmocnienie),

b) zamulenia rowu wskutek zbyt małych prędkości przepływu wód (prędkości przepływu sprawdza się przy spadkach mniejszych od 0,4% i jeśli prędkości są mniejsze od 0,3 m/s stosuje się gładkie obudowy umożliwiające zwiększenie prędkości i ułatwiające usuwanie zanieczyszczeń),

c) wypierania gruntów podtorza przy przyjętych pochyleniach skarp rowów (np. po poszerzeniu torowiska w przekopie)

1. Opisać sposoby wzmacniania skarp i dna rowów odwadniających.

• prefabrykowane korytka betonowe

• plastikowe kratki trawnikowe

• prefabrykowane betonowe płyty ażurowe

1. Wymienić podstawowe funkcje geosyntetyków stosowanych w budowie i naprawach dróg kolejowych.

1. Oddzielanie (separacja) warstw gruntu o różnym uziarnieniu. Zapobieganie migracji drobnych cząstek gruntu (np. iłów, pyłów, piasku pylastego) w przestrzenie gruntu zawierającego ziarna o większych wymiarach (żwir, tłuczeń).

2. Filtrowanie wody przepływającej w płaszczyźnie poprzecznej do materiału z jednoczesną kontrolą migracji cząstek gruntu.

3. Filtrowanie wody, jej odprowadzanie, szybkie wyrównywanie ciśnień, oddzielanie drobnych cząstek gruntu w celu zabezpieczenia przed ich migracją w kierunku warstw bardziej porowatych.

4. Drenowanie czyli prowadzenie wód wzdłuż materiału w systemach drenażowych oraz oddzielanie elementów prowadzących wodę od innych warstw gruntu.

5. Wzmacnianie czyli równomierne rozkładanie naprężeń i ograniczanie odkształceń budowli i podłoża. W budowlach ziemnych materiał taki stanowi swoisty rodzaj zbrojenia geosiatki, georuszty, geokraty gruntu.

6. Zabezpieczanie powierzchniowe przed erozją skarpy, która jest w stanie geotechnicznej stabilności.

7. Uszczelnianie podłoża gruntowego przed przenikaniem wód i cieczy.

1. Wymienić rodzaje geosyntetyków, z podziałem na materiały przepuszczalne i nieprzepuszczalne.

Materiały przepuszczalne (geotekstylia i geokraty)

1. Geotekstylia

a) geowłókniny

b) geotkaniny

c) geosiatki

c) geomaty

d) geokompozyty

2. Geokraty

a) georuszty

b) geokraty komórkowe

Materiały nieprzepuszczalne

1. Geomembrany

2. Folie uszczelniające – płaskie, cienkie powłoki syntetyczne

3. Geomembrany kompozytowe –

1. Opisać funkcje i zasady stosowania geosyntetyków w warstwie ochronnej torowiska.

Zbrojenie (wzmocnienie) warstwy ochronnej geosiatką stosuje się, gdy:

a) grubość potrzebnej warstwy ochronnej przekracza 0,40 - 0,45 m,

b) konieczne jest zmniejszenie łącznej grubości podbudowy, np. ze względu na lokalne warunki wodno-gruntowe,

c) celowe jest zastosowanie warstwy ochronnej o jednakowej grubości na dłuższym odcinku.

5. Geosiatkę układa się na ogół tylko w strefie obciążeń eksploatacyjnych, tzn. na szerokości 3,80 - 4,20 m

6. Wymiary oczek geosiatki powinny być dobrane tak, aby występowało klinowanie się w nich ziaren kruszywa , stąd wskazane jest układanie geosiatki w warstwie kruszywa na poziomie 0,05 - 0,10 m powyżej spodu warstwy.

1. Opisać funkcje i zasady stosowania geosyntetyków w warstwie skarpowej podtorza.

Zabezpieczanie skarp (ochrona przed erozją powierzchniową) wzmocnienie skarp

1. Opisać cechy charakterystyczne konstrukcji i pracy nawierzchni bezpodsypkowych.

• Podłoże toru jest konstrukcją wielowarstwową, sztywności poszczególnych warstw (mierzone modułami odkształcenia Ei ) są różne, maleją wraz z głębokością. Górną warstwą jest betonowa warstwa nośna

• Tor stanowią dwie szyny z przytwierdzeniami sprężystymi (rzadko śrubowo-sprężystymi), oparte w sposób ciągły bezpośrednio na betonowej płycie nośnej lub za pośrednictwem podkładów

• Warstwy konstrukcyjne są wykonywane z materiałów o takiej wytrzymałości, która zapewnia pracę nawierzchni w zakresie odkształceń sprężystych – tzn. bez kumulacji odkształceń trwałych.

• Rolę podsypki w zakresie tłumienia drgań i ograniczenia emisji akustycznej pełnią: warstwa bitumiczna lub cementowo-bitumiczna, ewentualnie dodatkowa warstwa np. elastomerowa, korkowo-polimerowa, mata gumowa, itp.).

1. Wymienić zalety i wady nawierzchni bezpodsypkowych.

• Zalety:

‒ niewielkie koszty utrzymania,

‒ duża trwałość (oceniana na co najmniej 60 lat),

‒ możliwość zmniejszenia wymiarów konstrukcji,

‒ duże opory boczne,

‒ duża dokładność ułożenia szyn,

‒ odporność na zanieczyszczenia.

• Zaletą i wadą równocześnie jest dostępność na rynku wielu (co najmniej kilkunastu) systemów konstrukcyjnych, oferowanych przez różnych producentów.

• Wady:

‒ duży koszt budowy (średnia europejska ok. 1300 Euro za metr , ok. 400 Euro za metr – nawierzchnie klasyczne),

‒ wady ukryte (niewidoczne uszkodzenia),

‒ duże wymagania w zakresie osiadań (podtorze musi być wzmocnione i bardzo dobrze zagęszczone i odwodnione),

‒ trudność napraw i długi czas ich wykonania (szczególnie w przypadku napraw związanych z osiadaniem podtorza),

‒ konieczność dokładnego zbadania podłoża, wykonania badań właściwości gruntu i oceny nośności.

1. Wymienić rodzaje zastosowań nawierzchni bezpodsypkowych i podstawowe typy nawierzchni.

• w tunelach, na mostach, wiaduktach i estakadach,

• na odcinkach przejściowych między podtorzem ziemnym i obiektami inżynieryjnymi,

• na stacjach i przystankach w obrębie aglomeracji miejskich,

• na szlakach linii kolejowych dużych prędkości, alternatywnie do nawierzchni podsypkowych.

1. Opisać konstrukcję nawierzchni bezpodsypkowej typu Böghl i Getrac.

Böghl - System złożony z prefabrykowanych płyt wykonanych z betonu zbrojonego prętami lub włóknami stalowymi lub z betonu sprężonego. Płyty są wyposażone w przytwierdzenia sprężyste. Układa się je w odstępach 5 cm i następnie łączy podłużnymi prętami stalowymi (np. GEWI).

Getrac - Podkłady monoblokowe są ułożone na bitumicznej warstwie nośnej, połączone z nią za pomocą bloczka mocującego, który zapobiega przemieszczeniom bocznym i podłużnym. Pod warstwą bitumiczną o grubości około 30 – 35 cm jest ułożona warstwa stabilizowana hydraulicznie (np. grunt stabilizowany cementem, chudy beton).

1. Opisać konstrukcję nawierzchni bezpodsypkowej typu Shinkansen i Rheda.

Rheda - System składa się ze zbrojonej monolitycznej płyty betonowej, podkładów dwublokowych z łącznikami kratowymi (podkłady wtopione w płytę), warstwy stabilizowanej hydraulicznie lub wykonanej z chudego betonu.

Shinkansen:

1. Płyta żelbetowa

2. Warstwa cementowoasfaltowa (ew. nad nią dodatkowo mata gumowa)

3. Podbudowa betonowa lub warstwa gruntu stabilizowana cementem

1. Opisać konstrukcję nawierzchni bezpodsypkowej typu Edilon – system ERS i EBS.

ERS - Konstrukcję nawierzchni tworzy płyta żelbetowa, prefabrykowana lub wylewana na miejscu, z ukształtowanymi kanałami szynowymi. Szyny są mocowane w kanałach szynowych masą zalewową na bazie żywicy poliuretanowej (podparcie ciągłe). System ERS zastępuje klasyczne przytwierdzenia szyn.

EBS - Na podbudowie betonowej układane są pojedyncze betonowe bloki podporowe, wbudowane w prefabrykowane gniazda betonowe lub stalowe przy użyciu masy zalewowej Edilon. Zalecany rozstaw bloków to 60 – 65 cm. Pod podbudową, na torowisku lub konstrukcji (np. spąg tunelu, pomost wiaduktu) układana jest zwykle mata wibroizolacyjna.

1. Jakie wydarzenie jest uznawane za symboliczny „początek współczesnej kolei”? Podać datę i miejsce, nazwisko „prekursora” kolejnictwa.

We wrześniu 1825 r. George Stephenson skończył budowę pierwszego parowozu „Locomotion” dla nowej kolei.

27 września 1825 roku uroczyście otwarto mierzącą 19 km linię kolejową ze Stockton do Darlington. Data ta została uznana za symboliczny dzień narodzin kolei.

1. Wymienić dwa podstawowe kierunki rozwoju kolejnictwa w Europie.

Trakcja elektryczna i spalinowa

1. Wymienić najważniejsze linie kolejowe sieci TEN-T (Transeuropejskiej Sieci Transportowej), przebiegające przez Polskę.

E 59 Świnoujście - Szczecin - Poznań - Wrocław - Opole - Chałupki

E 65 Gdynia - Gdańsk - Warszawa - Katowice – Zebrzydowice

E 75 Warszawa - Białystok - Suwałki - Trakiszki

E 20 Kunowice - Poznań - Warszawa - Terespol

E 30 Zgorzelec - Wrocław - Katowice - Kraków - Przemyśl - Medyka

1. Opisać krótko Linię Kolejową nr 4 – CMK.

• zelektryfikowana, dwutorowa linia magistralna,

• długość linii 223,833 km,

• prędkość maksymalna 160 km/h do grudnia 2014 r. potem ma być 200 km/h,

• przebiega przez województwa mazowieckie, łódzkie, świętokrzyskie i śląskie,

• jedynym przystankiem osobowym na trasie jest stacja Włoszczowa Północ (od 2006 roku)

1. Opisać ogólnie, jakie inwestycje i działania modernizacyjne są planowane w polskim kolejnictwie, w ramach wydatkowania funduszy nowej perspektywy finansowej na lata 2014-2020.

2. Wymienić główne elementy przystosowania infrastruktury kolejowej do ruchu pociągów z dużymi prędkościami.

3. Czym różni się sygnalizacja kolejowa na liniach dużych prędkości od stosowanej na liniach konwencjonalnych?

4. Opisać krótko rodzaje taboru stosowanego na liniach dużych prędkości.