Zwrotnice i wykolejnice

Zwrotnice

Zwrotnice umożliwiają kierowanie jadącego taboru na jeden z dwóch torów. Składają się z ruchomych iglic oraz nieruchomych opornic, czyli zewnętrznych szyn, do których dosuwają się iglice. Do poruszania iglicami służy napęd. Zwrotnice stanowią część rozjazdów, przy czym rozjazd zwyczajny posiada jedną zwrotnicę, rozjazd krzyżowy pojedyńczy - dwie zwrotnice, a rozjazd krzyżowy podwójny - cztery zwrotnice (każdy napęd porusza czterema iglicami).

Promienie łuków zwrotnych rozjazdów warunkują prędkość jazdy po torze zwrotnym i na PKP wynoszą najczęściej 190 m lub 300 m (40 km/h), rzadziej 500 m (60 km/h), 1200 m (100 km/h). Spotyka się również rozjazdy o innych promieniach łuków. Jazdy na wprost przez rozjazdy krzyżowe ograniczone są do 100km/h ze względu na konstrukcję rozjazdu.

Rozjazd zwyczajny

Rozjazd krzyżowy podwójny

W przypadku przejść między torami lub w innych sytuacjach, gdy dwie zwrotnice przestawiane są zawsze razem, stosowane mogą być zwrotnice sprzężone. Sprzężenie polega na wzajemnym uzależnieniu ich napędów za pomocą dodatkowego klucza (w urządzeniach kluczowych) lub poprzez sterowanie nimi wspólnym obwodem nastawczym. Często spotykane jest także sprzężenie zwrotnicy z wykolejnicą.

Do sygnalizowania położenia zwrotnicy służy obrotowy wskaźnik pokazujący w kierunku pojazdu szynowego - w położeniu zasadniczym - prostokąt, w położeniu przełożonym - koło (w przypadku rozjazdów łukowych - koło z czarnym łukiem) lub (od strony ostrza) strzałkę. Wskaźnik ten może być wykonany w formie podświetlanej latarni. Do sygnalizowania położeń zwrotnic rozjazdu krzyżowego służy tzw. latarnia Cauera, w której do pokazywania położenia służą obrotowe wskazówki przysłaniające lub odsłaniające białe kreski. Położenie zwrotnicy może być pokazywane także przez specjalny sygnalizator wyświetlający dwa białe światła w pionowej lub ukośnej linii. Wskaźniki położenia zwrotnicy nie są wymagane kiedy wszystkie prowadzące przez nią przebiegi są zorganizowane (w większości systemów urządzeń stacyjnych przekaźnikowych i komputerowych).

Napędy

Wyróżnić można trzy rodzaje napędów zwrotnicowych:

ręczne,
mechaniczne,
elektryczne.

Na stacjach wyposażonych w urządzenia kluczowe, a także na większości bocznic i ładowni stosuje się napędy ręczne poruszane mechanizmem dźwigniowym przy zwrotnicy - tzw. zwrotnikiem. Ciężar dźwigni malowany jest na kolor czarny oraz biały i w zasadniczym położeniu zwrotnicy jest zwrócony białą połową do góry.

Zwrotnik z zamkiem ryglowym

W urządzeniach mechanicznych scentralizowanych zwrotnice nastawiane są dźwigniami w nastawni połączonymi z napędem za pomocą pędni. Napęd taki posiada wewnątrz obudowy krążek załomowy pędni oraz mechanizm przenoszący jej ruch na przesuw pręta nastawczego. Istnieje odmiana napędów mechanicznych z kontrolą położenia iglic - napęd taki posiada dodatkowe suwaki kontrolne oraz wieniec kontrolny, który uniemożliwia pełne przestawienie zwrotnicy w przypadku nieprawidłowego ruchu suwaków kontrolnych. W przypadku uszkodzenia napędu lub pędni istnieje możliwość przystosowania zwrotnicy do sterowania ręcznego poprzez osadzenie dźwigni z ciężarkiem (stosowanej przy urządzeniach kluczowych) na koziołku zwrotnicowym.

Napęd mechaniczny bez kontroli położenia

Trzecim rodzajem napędu jest napęd elektryczny, gdzie prętem nastawczym porusza silnik eletryczny. Napęd taki składa się z silnika jedno lub trójfazowego, przekładni zębatej, sprzęgła oraz modułu kontrolnego, zazwyczaj wyposażony jest także w suwaki kontrolne do niezależnego kontrolowania położenia iglic.

Napęd zwrotnicowy typu EEA4

Napęd zwrotnicowy typu JEA29

Napęd zwrotnicowy typu S700KM

Napęd zwrotnicowy typu EEA5

Zamknięcia nastawcze

Dla pewnego trzymania iglic przylegających w położeniach końcowych stosuje się zamknięcia nastawcze. Wyróżnia się zamknięcia wewnętrzne oraz zewnętrzne. Zamknięcia wewnętrzne polegają na specjalnej konstrukcji napędu i stosowane są w niektórych napędach elektrycznych. Zamknięcia zewnętrzne są mechanizmami przenoszącymi ruch pręta nastawczego na iglice w taki sposób, że iglica przylegająca zostaje zamknięta i nie może zostać poruszona inaczej niż poprzez ruch pręta nastawczego.

Zastosowanie zamknięcia zewnętrznego powoduje nierównoczesny ruch iglic, z fazą zamykania/otwierania zamknięcia iglicy przylegającej. Powszechnie spotykane jest zamknięcie zewnętrzne suwakowe, w starszych urządzeniach spotkać można zamknięcie zewnętrzne hakowe. Stosowane są również inne typy zamknięć zewnętrznych.

Zasada działania zamknięcia hakowego (po lewej stronie) i suwakowego (po prawej stronie)

Zamknięcie nastawcze hakowe

Zamknięcie nastawcze suwakowe

W urządzeniach kluczowych w zwrotnicach uzależnianych w przebiegach dodatkowo stosuje się zamki kluczowe zamykające zwrotnicę w położeniach krańcowych. Wyróżnia się zamki ryglowe, zamykające obie iglice, oraz trzpieniowe, zamykające iglice w położeniu odsuniętym.

Zamek trzpieniowy

W urządzeniach mechanicznych scentralizowanych dla wybranych zwrotnic wymagane jest ryglowanie. Napęd ryglowy składa się z krążka ryglowego z zasuwą ryglową poruszanego osobną pędnią oraz suwaków ryglowych połączonych z iglicami. Obrót krążka powoduje wejście zasuwy we wcięcia suwaków ryglowych i zaryglowanie zwrotnicy w danym położeniu. Możliwe jest połączenie kilku napędów ryglowych i nastawianie ich jedną dźwignią - wówczas kilka zwrotnic ryglowanych jest jednocześnie.

Napęd ryglowy

Stabilizatory iglic

W rozjazdach przejeżdżanych przez tabor z dużą prędkością, z uwagi na ryzyko odkształceń iglic, stosuje się tzw. stabilizatory iglic. Mechanizm stabilizatora polega na połączeniu iglic drążkami poprzez sprężynę, która dodatkowo dociska iglicę dosuniętą i odciąga odsuniętą. Podczas przestawiania zwrotnicy sprężyna początkowo jest ściskana, a następnie rozpręża się. Stabilizatory zaczęto stosować na PKP na szerszą skalę po katastrofie w Repotwie w 1997 r., gdzie doszło do samoistnego przestawienia się zwrotnicy pod jadącym pociągiem w wyniku nietypowego nałożenia się różnych drgań.

Zwrotnice wielonapędowe

Dla umożliwienia jazdy z większymi prędkościami w kierunku zwrotnym stosuje się rozjazdy wielonapędowe o dużych promieniach, a także ruchome dzioby krzyżownic, które poruszane są osobnymi napędami. Praca poszczególnych napędów jest zsynchronizowana, a do kontroli położenia stosowane są dodatkowe urządzenia kontrolujące (kontrolery położenia iglic).

Elektryczne ogrzewanie rozjazdów

Aby zwrotnice prawidłowo funkcjonowały w warunkach zimowych, muszą być regularnie czyszczone ze śniegu i lodu. Funkcję tą spełniać może elektryczne ogrzewanie rozjazdów (EOR). Działanie EOR polega na przepływie prądu przez szyny rozjazdu, co powoduje ich rozgrzewanie i topienie zalegającego śniegu.

Skrzynka kablowa EOR

Rozpruwalność napędu

Rozpruciem nazywa się przestawienie iglic obrzeżami kół w wyniku jazdy taboru z ostrza przy nieprawidłowym ustawieniu zwrotnicy. Elektryczne napędy zwrotnicowe dzieli się na rozpruwalne i nierozpruwalne. Napęd rozpruwalny jest napędem który nie ulega uszkodzeniu podczas rozprucia. Charakteryzuje się on mniejszą siłą trzymania iglic niż napędy nierozpruwalne, dlatego nierozpruwalność wymagana jest dla napędów zwrotnic które przejeżdżane są na ostrze przez pociągi pasażerskie z dużą prędkością. Napędy mechaniczne są napędami rozpruwalnymi dopóki nie zostaną zaryglowane lub zamknięte zamkiem kluczowym.

Napędy elektyczne posiadają układy reagujące na rozprucie w oparciu m.in. o kontrolę położenia i zajętości. Rozprucie jest odpowiednio sygnalizowane na pulpicie nastawczym i rejestrowane, a w przypadku urządzeń mechanicznych scentralizowanych powoduje rozsprzęgnięcie krążka linkowego dźwigni. Niekiedy, w wyniku drgań pochodzących od przejeżdżającego taboru, układ kontrolny może zasygnalizować rozprucie pomimo tego że zwrotnica nie została faktycznie rozpruta.

Wykolejnice

Wykolejnice są urządzeniami ochronnymi zabezpieczającymi miejsca niebezpieczne (np. przebiegi, przejazdy kolejowo-drogowe) przed niekontrolowanym zbiegnięciem taboru. Podobną do wykolejnic funkcję spełniają zwrotnice ochronne, które kierować mogą na żeberka ochronne lub inne tory. Wykolejnice zajmują mniej miejsca niż żeberka ochronne, jednak nie mogą być stosowane w torach po których odbywają się przebiegi pociągowe.

Wykolejnica z napędem elektrycznym EEA4

Głównym elementem wykolejnicy jest belka wykolejająca - metalowy element na szynie wyprofilowany w taki sposób, że jego najechanie powoduje zrzucenie kół taboru z toru. Wykolejnica wykoleja w kierunku szyny na której leży belka. Belka ta na czas przejazdu taboru ruchem obrotowym zdejmowana jest z szyny. Do poruszania belki stosuje się napędy zbudowane podobnie do napędów zwrotnicowych. W urządzeniach kluczowych na belce wykolejnicy umieszczany może być zamek kluczowy zamykający wykolejnicę w położeniu zamkniętym.

W przypadku, kiedy dwa tory boczne łączą się ze sobą bezpośrednio przed miejscem niebezpiecznym, stosuje się wykolejnice podwójne. Posiadają one dwie belki wykolejające poruszane jednym napędem. Wykolejnice podwójne umieszcza się na rozjazdach, między zwrotnicą i krzyżownicą lub za krzyżownicą, a niekiedy na dwóch równoległych torach przed rozjazdem.