Zużycie szyn tramwajowych – odcinki proste

Szyny tramwajowe poddawane są obciążeniom mechanicznym, powstającym podczas przejazdu tramwajów. Efekty tych zjawisk na typowych torowiskach podsypkowych to:

Siła nacisku pojazdu szynowego poprzez szyny przenosi się na podkłady, podsypkę i podtorze. Rodzaj nawierzchni torowiska decyduje o zużyciu i odkształcaniu się podtorza. Na torowisku podsypkowym, zlokalizowanym w sąsiedztwie gruntu lub na szerokim pasie zieleni, problemem jest pokrywanie się podsypki nawiewanym piaskiem, kurzem i gruntem, w wyniku czego torowisko zarasta trawą i chwastami. Przy nieodpowiedniej porowatości nawiewanego gruntu, nieregularnym wykaszaniu trawy i braku odpowiedniego odwodnienia podsypki, w podtorzu i podsypce gromadzi się woda. W wyniku tego torowisko uplastycznia się. To główna przyczyna bocznych i pionowych deformacji szyn.

 

Niewielka deformacja torowiska podsypkowego wymaga użycia podbijarki i regulacji torowiska w planie i profilu, wraz z zagęszczeniem podsypki i uzupełnieniem jej niedoborów. Duże deformacje wraz z zanieczyszczeniem podsypki wymagają demontażu całej nawierzchni torowej, usunięcia podsypki, wyrównania podtorza, wymiany podsypki i wykonania nowej nawierzchni.

Ścieranie się szyn następuje w toku normalnej eksploatacji i zależy od masy przejeżdżających pojazdów. Mikrowystępy koła poruszając się po szynie zazębiają się o mikronierówności powierzchni główki, co umożliwia toczenie. Fragmenty materiału są odrywane od główki, co doprowadza do zmniejszania się wysokości profilu poprzecznego szyny. Po kilkunastu latach eksploatacji zaobserwować można gołym okiem znaczny ubytek główki.

 

Starte szyny muszą zostać wymienione na nowe. Zwykle jednak wcześniej następuje deformacja torowiska, związana z podatnością podsypki i podtorza.

Zużycie faliste szyn to falowe nierówności szyn, o długości od kilku centymetrów do kilku metrów. Koło tramwaju przetaczając się po tak powstałych pagórkach wpada w drgania wraz z szyną i wytwarza fale dźwiękowe, co objawia się donośnym, wyjącym dźwiękiem. Środkiem zaradczym jest szlifowanie szyn.

Oddzielną problematykę stanowią torowiska podsypkowe poprowadzone w jezdni, w obrębie skrzyżowań lub ulic, pokryte asfaltem lub płytami betonowymi. Drgania szyn, sąsiadujących z twardym, ale nieelastycznym asfaltem lub asfaltobetonem, doprowadzały do pęknięć lub wybrzuszania się asfaltu.

 

Problem zniszczenia nawierzchni ulic w sąsiedztwie szyn wymagał zastosowania niekonwencjonalnych rozwiązań budowy podtorza, takich jak wylewanie ław betonowych, prowadzenie szyn w otulinie na płycie betonowej lub wykonywanie konstrukcji zbrojenia podkładów jako  zintegrowanej z płytą podtorza. Kolejne niekonwencjonalne rozwiązanie stanowiły szyny bezszyjkowe, układane na prefabrykowanych płytach betonowych (płyta węgierska). Ich eksploatacja stwarza jednak utrudnienia ze względu na wybrzuszenia szyn w okresie letnim i klawiszowanie płyt.

W starej technologii, szyny łączono za pomocą skręcania. Dwa odlewane łubki za pomocą śrub i nakrętek łączyły dwie szyny poprzez otwory nawiercone w szyjce. Rozwiązanie to zostało wyparte poprzez termitowe spawanie szyn, zapewniające ciągłość główki szyny. Wciąż jednak można w Polsce spotkać szyny łączone w tradycyjnej technologii. Koło pojazdu szynowego, przechodząc z jednej szyny na drugą, pokonuje duży skok. Skokowe uderzenie przy nieodpowiednim podparciu szyny może doprowadzić do pęknięcia i wyłamania fragmentu główki.

Mechanizm powstawania pęknięć szyn na złączach łubkowych. Koło ma do pokonania duży skok. Kilkanaście tysięcy przejazdów doprowadza do pęknięć skrajnych fragmentów główki.