Ozubnicová dráha

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Ozubnicová dráha na vrchol La Rhune na západním konci Pyrenejí. Z obrázku je dobře patrná elektrifikace třífázovou soustavou a příkrý sklon trati.
Blenkinsopova ozubnicová lokomotiva
Využití ozubnice na Panamském průplavu, kde nestačí běžná adheze

Ozubnicová dráha je železnice, která k přenosu tažné síly nevyužívá (pouze) adhezi, ale rovněž ozubeného kola zabírajícího do ozubeného hřebene upevněného v ose koleje. První ozubnicová dráha byla postavena v USA roku 1858 a vedla na Mount Washington [1]

Přenos adheze (tažné síly)[editovat | editovat zdroj]

Přenos adheze pomocí ozubení je znám od prvopočátku konstrukce lokomotiv. První funkční lokomotivu pro ozubnici navrhl John Blenkinsop r. 1812 pro doly v Middletonu. Důvodem nebylo příkré stoupání tratě ale pouhá nutnost zajištění přenosu potřebné tažné síly lokomotivy s malou adhezní hmotností. Obdobný důvod využití ozubnice je i na Panamském průplavu.

Konstrukce přenosu adhezních sil je závislá na profilu tratě, tj. je-li celá železnice řešena jako ozubnicová nebo, používá-li se ozubnice pouze pro překonání úseků s velkým stoupáním / klesáním. Ozubnice se používá i v případech, kdy není sklon tratě významný, ale adhezní síla přenášená dvojkolím není dostačující k přenosu tažné síly, viz Panamský průplav (tažení lodi v plavebním kanálu).

  • Hnací vozidla pro dráhu, kde se používá hřeben v celé délce trati, mohou mít čistě ozubnicový pohon. V tomto případě jsou všechna dvojkolí běžná a ozubený hřeben nesmí být přerušený (např. zubačka Štrba–Štrbské Pleso ve Vysokých Tatrách).
  • Hnací vozidla na tratích, kde se používá hřeben pouze pro překonání velkých sklonů, mají pohon smíšený. Kromě ozubnice mají i hnací dvojkolí a ozubený hřeben nemusí být osazen v úsecích, kde k přenosu tažné síly postačuje adheze (např. dráha Tanvald–Kořenov).

Oba systémy mají své výhody i nevýhody – první zjednodušuje vozidla, druhý trať (není například třeba budovat náročné ozubnicové výhybky, není třeba budovat ozubnici na všech kolejích a v celé délce trati).

Druhy ozubnic[editovat | editovat zdroj]

Princip ozubeného kola a ozubeného hřebene
Ozubnicové systémy: Riggengach, Strub, Abt, Locher

Během vývoje železnic se vyvinulo a rozšířilo několik ozubnicových systémů:

Riggenbachova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Riggenbachovu ozubnici tvoří dva U profily, mezi které jsou namontovány jednotlivé zuby. Švýcarský konstruktér Niklaus Riggenbach tuto ozubnici vytvořil roku 1866, současně nezávisle použil velmi podobný systém Sylvester Marsh v Americe, kde je znám jako systém Marsh. Pokud má Riggenbachova a Strubova ozubnice stejný modul ozubení, je možno tyto ozubnice kombinovat. Toho se využívá při řešení vyhybek.

Strubova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Strubova ozubnice je tvořena kolejnicí, v jejíž hlavě jsou vyfrézovány zuby. Vozidlo bylo opatřeno háky zasahujícími pod hlavu této kolejnice a bránícími vyšplhání kola na zuby. Tvůrcem je Emil Strub, švýcarský inženýr, konstruktér a vynálezce, který začínal v dílnách v Aarau pod vedením Niklause Riggenbacha. Roku 1896 vyhrál se svojí ozubnicí soutěž o nejlepší řešení dráhy na Jungfrau. Pokud má Riggenbachova a Strubova ozubnice stejný modul ozubení, je možno tyto ozubnice kombinovat. Toho se využívá při řešení vyhybek.

Abtova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Abtova ozubnice jednoduchá, dvojitá, trojitá. Jeden, dva nebo tři pásy ozubených lamel tvoří ozubnici. Vícelamelová ozubnice má výhodu v plynulejším záběru a zjednodušení výhybek - obejdou se bez pohyblivé ozubnice v oblasti jazyků a bez pohyblivých kolejnic ve střední části. V místě jazyků se hřebeny rozejdou do různých směrů, druhý hřeben se v dostatečné vzdálenosti připojí. Ve střední části se jednoduché hřebeny přimknou ke kolejnici, takže ozubené kolo překříží kolejnici tak, že záběr přejde plynule z jednoho ozubení na druhé. Autorem je Carl Roman Abt, švýcarský strojní inženýr, vynálezce a podnikatel, systém si nechal patentovat v roce 1882.

Locherova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Pro dráhu na Pilatus (Pilatusbahn) vytvořil švýcarský inženýr, vynálezce a podnikatel v oboru stavby železnic Eduard Locher, Dr. h.c. ozubnici s oboustranným, vodorovně orientovaným hřebenem - viz obrázek. Tento systém byl použit z důvodu zajištění bezpečnosti záběru ozubených kol na trati o výjimečném sklonu - až 480 ‰[1]. Jelikož u Locherova systému, na rozdíl od všech ostatních systémů, působí síly mezi ozubenými koly a hřebenem v rovině koleje a navíc výslednice silového působení se díky symetrii záběru nachází v ose ozubeného hřebene, nehrozí zde nebezpečí vyšplhání ozubeného kola ze záběru. Ozubená kola jsou pro zvýšení bezpečnosti ze spodní strany opatřena ocelovými disky, které uzamykají ozubené kolo v hřebeni proti vysmeknutí při bočním větru. Systém se dále nerozšířil, zejména z důvodu složitosti výhybek, které jsou realizovány jako přetáčecí, anebo jsou nahrazeny přesuvnami.

Výhybky a křížení[editovat | editovat zdroj]

Riggengachova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Výhybky pro Riggengachovu ozubnici je možno spatřit ve dvou provedeních:

  • s průběžným Riggengachovým hřebenem (viz foto z Rigi Staffel)
  • s přerušeným hřebenem, kde je v části vyhybky změněn na Strubův hřeben (viz foto z Wilderswilu), na fotografii je vidět, že Riggengachův hřeben je ukončen na hranici výhybky
Konstrukce tohoto typu výhybky je odlišná. Ve střední části výhybky se nepřestavují části hřebene zároveň s kolejnicemi, ale kolejnice jsou pevné a hřeben je v místě křížení s kolejnicí podélně rozdělen nad hlavou kolejnice. V nepojížděném směru se části hřebene odklopí, aby umožnily průjezd kola.
Konstrukci Riggengachovy a Strubovy ozubnice je možno kombinovat, pokud ozubení mají stejný modul.


Pro přestavění jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce.


Strubova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Pro přestavění jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce.
Pro řešení kolejového křížení se používá otočný hřeben, uložený ve středu křížení (viz foto z Grund Grindelwaldu).



Abtova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Na kolejích Abtova dvouhřebenového systému v menším sklonu se užívá jednodušší typ výhybky, na níž v místě přerušení jednoho hřebenu je v záběru ozubené kolo na druhém hřebeni. Ve větším sklonu se používá výhybka, v níž při přestavení dochází k přesunu dílů tak, že dvojitý hřeben i kolejnice pro daný směr pokračují bez přerušení. Pro tyto výhybky se někdy používá označení Abtovy výhybky, které však častěji označuje výhybky pro pozemní lanové dráhy.

Výhybky jednoduššího provedení byly do roku 1996 i v Dolním Polubném na někdejší ozubnicové dráze Tanvald-Kořenov-Harrachov. Dvouhřebenové výhybky jsou například ve stanici Queralbs zubačky ve Vall de Núria ve španělských Pyrenejích.

Pro přestavení jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce.


Locherova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Vzhledem ke konstrukci ozubnice je technicky náročné konstruovat výhybky jako u ostatních výhybek pro ozubnici. Příkladem řešení výhybek pro locherovu ozubnici je konstrukce "přetáčecí" výhybky - otočením okolo podélné osy se "vymění" celý kus obloukové koleje (odbočka vlevo-vpravo), případně se pro přesun jednoho stroje používají přesuvny. Z principu funkce však umožňují průjezd soupravy pouze v jednom směru tratě.

Navedení ozubeného kola do ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Vzhledem k tomu, že ozubnici není nutno využívat na celé délce trati, ale pouze v úsecích s velkým stoupáním, vzniká problém, jakým způsobem zajistit navedení ozubeného kola do ozubnice při najíždění trakčního vozidla na traťový úsek s ozubnicí. Při opuštění traťového úseku s ozubnicí není tato situace kritická, protože ozubené kolo volně "vyběhne" z ozubnice.

Strubova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Příklad volného náběhu Strubovy ozubnice ukazuje stav opotřebení náběhu ozubnice bez zajištění synchronního navedení ozubeného kola do hřebenu.


Abtova ozubnice[editovat | editovat zdroj]

Automatizované navedení ozubeného kola do ozubnice
1 - traťový úsek bez ozubnice
2 - traťový úsek s ozubnicí
3 - náběžný můstek
4 - můstek s volně otočnými rolnami
5 - náběžný zvedací hřeben
6 - pneumatický píst zvedání hřebene
7 - přídržnice

Na obrázku vpravo je zobrazen mechanizmus navádění ozubeného kola do ozubnice ve Švýcarsku, na trati z Vispu do Zermattu, společnosti BVZ Zermatt-Bahn, kde je používán dvouřadý Abtův ozubnicový systém.

Zajímavosti[editovat | editovat zdroj]

  • Na konci 19. století byl v Praze vypracován projekt ozubnicové tramvaje, která by projížděla Nerudovou ulicí na Malé Straně. Projekt ale nakonec nebyl realizován.

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

Kategorie Rack rail transport ve Wikimedia Commons

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. a b Ing. Josef Kugler: Stavitelství železniční, Praha, 1924