Ozubnicová dráha

Pyrenejí. Z obrázku je dobře patrná elektrifikace třífázovou soustavou a příkrý sklon trati. Blenkinsopova ozubnicová lokomotiva s hřebenem umístěným netypicky vně koleje Využití ozubnice na Panamském průplavu, kde nestačí běžná adheze

Ozubnicová dráha je železnice, která využívá k přenosu veškeré tažné síly nebo alespoň její části ozubená kola zabírající do ozubeného hřebene upevněného v ose koleje. První ozubnicová dráha byla postavena v USA roku 1858 a vedla na Mount Washington.

Přenos tažné síly

Přenos tažné síly pomocí ozubení je znám od prvopočátku konstrukce lokomotiv. První funkční lokomotivu pro ozubnici navrhl John Blenkinsop r. +more 1812 pro doly v Middletonu. Důvodem nebylo příkré stoupání tratě, ale pouhá nedůvěra v možnost zajištění potřebné tažné síly lokomotivy pouze adhezí. Obdobný důvod využití ozubnice je i na Panamském průplavu.

Volba způsobu přenosu tažných, eventuálně brzdících sil je závislá na profilu tratě. Je-li celá trať ve velkém sklonu, bývá řešena jako ozubnicová v celé délce a vozidla nemusejí mít adhezní pohon. +more Smíšený přenos tažné síly (ozubnice i adheze) se používá spíše na tratích, kde je ozubnice osazena jen 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

Princip ozubeného kola a ozubeného hřebene +morejpg|náhled|vpravo'>Ozubnicové systémy: Riggenbach, Strub, Abt, Locher.

Během vývoje železnic se vyvinulo a rozšířilo několik ozubnicových systémů:

Riggenbachova ozubnice

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. +more Pokud má Riggenbachova a Strubova ozubnice stejný modul ozubení, je možno tyto ozubnice kombinovat. Toho se využívá při řešení výhybek.

Image:Zahnradbahn_riggenbach. jpg|System Riggenbach Image:podvozek s ozubnici. +morejpg|Podvozek ozubnicové elektrické jednotky pro dráhu na Zugspitze. Ozubnice Riggenbachova Image:Zahnradbahn Antrieb 01. jpg|Detail záběru kola pro Riggenbachovu ozubnici do Abtova hřebenu Image:Zahnradantrieb Freilassing P1250715. JPG|Soukolí s hnaným ozubnicovým kolem pro Riggenbachovu ozubnici.

Strubova ozubnice

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. +more 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 výhybek.

Image:Zahnradbahn_strub.jpg|Strubova ozubnice

Abtova ozubnice

Abtova ozubnice jednoduchá, dvojitá, trojitá. Jeden, dva nebo tři pásy ozubených lamel tvoří ozubnici. +more 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.

Soubor:AbtRackRailwaySystem. jpg|Systém Abt Soubor:Naped. +morekolei. zebatej. jpg|Detail ozubeného kola soukolí pro Abtovu ozubnici Soubor:MGB B4266 Zahnradbremse. jpg|Běžný podvozek osobního vozu vybavený kolem ozubnicové brzdy.

Locherova ozubnice

Pro dráhu na Pilatus (Pilatusbahn) vytvořil švýcarský inženýr, vynálezce a podnikatel v oboru stavby železnic Eduard Locher, Dr. h. +more c. ozubnici s oboustranným, vodorovně orientovaným hřebenem. Tento systém byl použit z důvodu zajištění bezpečnosti záběru ozubených kol na trati o výjimečném sklonu - až 480 ‰. 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.

Image:LocherRackSystem.jpg|boční pohled Image:Pilatus Rack.jpg|čelní pohled

Výhybky a křížení

Riggenbachova ozubnice

Výhybky pro Riggenbachovu ozubnici je možno spatřit ve dvou provedeních: * S průběžným Riggenbachovým hřebenem (viz foto z Rigi Staffel). * S přerušeným hřebenem, kde je v části výhybky změněn na Strubův hřeben (viz foto z Wilderswilu), na fotografii je vidět, že Riggenbachův hřeben je ukončen na hranici výhybky. +more 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 Riggenbachovy 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.

Image:Riggengach_Vex2. jpg|Výhybka pro Riggenbachovu ozubnici. +more (Švýcarsko, Rigi Staffel) Image:Riggengach_Vex1. JPG|Výhybka pro Riggenbachovu ozubnici, detail pohyblivé střední části výhybky. (Švýcarsko, Rigi Staffel) Image:Riggengach_Vex3. JPG|Výhybka s ozubnicí Strub vložená do dráhy s Riggenbachovou ozubnicí. (Švýcarsko, Wilderswil) Image:Riggengach_Vex4. JPG|Detail střední části výhybky z předchozho obrázku. (Švýcarsko, Wilderswil) Image:Zahnradbahn Bonn. JPG|Detail střední části výhybky nebo křížení s návěstidlem.

Strubova ozubnice

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).

Image:ozubnicova_vyhybka_primo. jpg|Ozubnicová výhybka dráhy na La Rhune se Strubovou ozubnicí v poloze přímo. +more Image:ozubnicova_vyhybka_do_odbocky. jpg|Tatáž výhybka v poloze do odbočky. Image:Strub_Vex. JPG|Výhybka a křížení Strubovy ozubnice. (Švýcarsko, Grund Grindelwald).

Abtova ozubnice

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. +more 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.

Soubor:Abton Vex2.JPG|Výhybka pro Abtovu ozubnici (Švýcarsko, Brienz) Soubor:Abton Vex1.JPG|Výhybka pro Abtovu ozubnici, detail srdcovky (Švýcarsko, Brienz)

Locherova ozubnice

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. +more Z principu funkce však umožňují průjezd soupravy pouze v jednom směru tratě.

Image:Pilatus2.jpg|Přetáčecí výhybka Locherovy ozubnice (Švýcarsko, Pilatus) Image:Pilatus transfer table.jpg|Přesuvna Locherovy ozubnice (Švýcarsko, Pilatus)

Navedení ozubeného kola do ozubnice

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 (resp. celého vlaku, jsou-li tažená vozidla vybavena ozubnicovou brzdou) na traťový úsek s ozubnicí. +more Při opuštění traťového úseku s ozubnicí není tato situace kritická, protože ozubené kolo volně „vyběhne“ z ozubnice.

Strubova ozubnice

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

Image: Cremagliera catanzaro.JPG|Volný náběh Strubovy ozubnice

Abtova ozubnice

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.

Image:Zahnstangeneinfahrt. jpg|Náběh Abtovy ozubnice, Tanvald-Kořenov Image:Zubacka tanvald. +morejpg|Začátek ozubnice v Tanvaldě s lokomotivou T 426. 003 Image:CH Gleis Furka-Bergstrecke. jpg|Náběh Abtovy ozubnice, Švýcarsko, Furka.

Zajímavosti

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

Odkazy

Reference

Externí odkazy

[url=http://www. voev. +morech/dcs/users/4/Zahnradbahndokumentation. pdf]Předpis švýcarského Svazu veřejné dopravy (VÖV) pro ozubnicové dráhy[/url] - 910. 100, vydání 31. 12. 2002 (pdf - D) *[url=http://zubacka. aio. cz/Cze/abtovy. htm]Abtovy výhybky[/url] (výhybky na ozubnicových drahách Abtova systému) * Pavel Schreier: [url=http://www. speaker. cz/localbahn/view. php. cisloclanku=2004111201]Jedno, málem zapomenuté výročí - článek o Romanu Abtovi[/url] * [url=http://www. zubacka. cz]www. zubacka. cz[/url] Železniční společnost Tanvald * Ozubnicová železnice Tanvald - Kořenov [url=https://web. archive. org/web/20090504175520/http://www. albico. cz/zubacka/]](česky a anglicky).

[[Kategorie:Ozubnicové dráhy| [/url]] Kategorie:Konstrukce železničních drah