V posledních cca deseti letech je pozornost zaměřena více ke zdrojům bludných proudů – návrhům ochranných opatření pro trakční soustavy, jejichž smyslem je systematické řešení s cílem snižování úniku bludných proudů ze zařízení dráhy do okolí.
V minulých letech se podařilo zejména na Slovensku v rámci projektovaných celků elektrizace a rekonstrukce železničních tratí nastavit systém ochranných opatření před účinky bludných proudů od předprojektové přípravy s velkým důrazem na projektovou fázi až po účast při realizaci. Od roku 2016 se naše společnost intenzivně zabývá i problematikou dodatečných ochranných opatření, jejichž cílem je eliminace negativních vlivů bludných proudů po elektrizaci s dopadem především na liniová zařízení v širším okolí elektrizované trati. Takovým významným příkladem je řešení odstraňování negativních vlivů účinků bludných proudů po elektrizaci železničních tratí Šumperk – Kouty a Šumperk – Zábřeh. Jedná se o dlouhodobá měření s identifikací nedostatků ve zpětné trakční cestě, ať již v obvodu koleje, či nedostatků na mostních objektech, vlečkách a ukolejnění a návrhem na odstranění zjištěných nedostatků. Řešení pak probíhá ve spolupráci s projektanty elektrizace, provozovateli tratí a samozřejmě dotčenými provozovateli inženýrských sítí, zejména plynovodních a vodovodních potrubí, ale i výrobních závodů využívajících kolejí železnice.
Na úrovni projektové přípravy jsme zpracovávali ve spolupráci s projektovými organizacemi zajišťujícími dokumentaci staveb (PRODEX, REMING, SUDOP Brno a dalšími) samostatné části projektové dokumentace pro celé úseky tratí (Košice – Moldava, Humenné – Bánovce, Ozubnica Poprad – Štrbské Pleso, Uzel Žilina a další), zabývající se návrhem ochranných opatření před účinky bludných proudů. Tato dokumentace tvoří samostatné objekty dotýkající se všech stavebních objektů a provozních souborů stavby. Jsou tak poměrně náročně, obvykle při dokončovacích pracích projektu, formulovány požadavky na provedení zpětné trakční cesty včetně kontroly pozic rozmístění měníren a napájecích stanic, dále na provedení systémů napájení zařízení dráhy na úrovni distribuční soustavy energetiky, volby systému napájení a uzemnění ve stanicích, vozovnách a v otevřené trati.
Řešení vychází z platných Evropských norem, které zdaleka ne vždy korespondují s dlouhodobě zavedenými standardy v ČR a SR. Tyto rozpory vystupují zřetelně při návrzích vozoven a dep, a to nejen železničních, ale zejména vozoven dopravních podniků většiny měst, kde kolejovou dopravu používají.
V souladu s ČSN EN 50122-2, ed. 2 se snažíme k projektům přistupovat koncepčně a v první fázi připravujeme korozní studii, která se mimo jiné na základě výchozího zadání řešení elektrizované trasy zabývá výpočtovým modelem obvykle s variantním řešením, jehož cílem je prokazování předpokládaných úniků bludných proudů a hodnocení splnění požadavků stanovených normou. Výstupem korozní studie může být například požadavek na pozice nebo počet měníren navrhovaných v daném úseku. Další výstupy korozní studie jsou pak již koordinovány s návrhy ochranných opatření pro jednotlivá zařízení na dráze i mimo dráhu. Koncepční řešení obsahuje část opatření týkající se zpětné trakční cesty z hlediska požadavků na snížení unikajících proudů z koleje (elektrické izolační uložení kolejí v trati, ve stanicích ve vztahu k vlečkovým kolejím a zejména při řešení pevné jízdní dráhy), dále návrhu ochranných opatření pro mostní a tunelové objekty a konečně požadavky pro řešení elektrických instalací v kolejišti, blízkých staveb u trati a instalací staveb dráhy a v blízkosti dráhy. Speciální pozornost je vždy věnována (a zejména u staveb metra) řešení problematiky cizích staveb umísťovaných v těsné blízkosti dráhy, případně v ochranném pásmu metra. V takových případech se stanovují podmínky nejen na ochranná opatření pro stavební část stavby, ale především se stanovují požadavky a návrhy na volby uzemňovacích soustav a jejich vzdálenosti vůči trakčním soustavám. Řešení nejsou vždy jednoduchá a často naráží na odpor provozovatelů na obou stranách „barikády“ (provozovatel dráhy i provozovatel stavby v blízkosti dráhy) s argumentem na zavedené zvyklosti v minulých desetiletích.
V rámci řešení zemnících soustav při návrhu pozemních i dopravních staveb přednostně využíváme zavedených principů ochrany výztuže pasivací v alkalickém prostřední – betonu. Principy provařování výztuže, které tvoří součást konstrukčních ochranných (dle TP 124 MD ČR) opatření na základě „historických“ výsledků prací VUIS Brno, VUIS Bratislava a EGÚ Brno ze šedesátých let minulého století, ale také například dle návrhu směrnice NACE TG 356, jsou využívány v souladu se zavedenými normami (ČSN 33 2000-5-54 a dalšími) při návrhu základových zemničů. Principy řešení jsou popsány v rezortních předpisech TP 124 MD ČR, SR 5/7(S) SŽDC, TS 15 ŽSR a TP 081 MD SR. Aplikace svařované výztuže pro účely základových zemničů popisují odborné publikace1 včetně metodiky výpočtů. Jak ukazuje dlouholetá praxe s navrhováním podobných systémů, ale i měření v terénu při výstavbách i následně v průběhu životnosti staveb, jedná se o řešení správná a spolehlivá. V případě návrhu základových zemničů se pak lze vypořádat i s blízkostí staveb dráhy a cizích staveb. Řešení pak lze s výhodou koordinovat i s ochranou před bleskem, jak popisuje ČSN EN 62305-3 v obou vydáních. Systém provaření výztuže nejen přispívá ke snížení vlivu bludných proudů nižšími proudovými hustotami rozprostřenými na větší ploše výztuže, ale zároveň umožňuje realizovat některé diagnostické metody pro sledování korozního napadení výztuže v betonu2 a umožňuje i implementaci dodatečných ochranných opatření ve formě katodické ochrany jak proti účinkům bludných proudů, tak proti chemickým vlivům3.
Samostatnou kapitolou týkající se dané problematiky, a to jak z hlediska požadavků na ochranu před účinky bludných proudů, tak uzemnění a požadavků na dotyková napětí, je vypořádání se s požadavky na ukolejnění betonových konstrukcí dle ČSN EN 50122-1, ed. 2.
Praktické zkušenosti s vadným ukolejňováním mostních objektů v praxi4 s důsledkem poškození mostních konstrukcí a nežádoucím zkrácením jejich životnosti, či ohrožením bezpečnosti mostní konstrukce vlivem, vedou ke snaze důsledného navrhování ukolejnění betonových konstrukcí pouze v nezbytně nutných případech, jak je zavedeno ve všech shora uvedených rezortních předpisech.
Společnost JEKU s. r. o. shora uvedený soubor poměrně náročných technických problémů dlouhodobě a komplexně řeší. Zatímco problematika provaření výztuže a základových zemničů je jednoznačně a spolehlivě vyřešena a je úspěšně aplikována v praxi mnoho let, problematika ukolejnění a dotykových napětí na povrchu betonových konstrukcí při poruše trakčního vedení je v posledních letech živě diskutována v Česku i na Slovensku.
Vzhledem k tomu, že se společnost JEKU s. r. o. zabývá i problematikou elektromagnetických polí, provádí měření v terénu a navrhuje systémy ochranných opatření před elmag. vlivy, disponuje mobilním rázovým generátorem 125 kV / 85 kA, který vznikl v rámci spolupráce s naším dlouhodobým partnerem EGU – HV Laboratory a. s. Rázovým generátorem ověřujeme v terénu především odolnost a funkci navržených základových zemničů a systémů provařené výztuže z hlediska přechodových jevů a účinků blesku. Společně se zdrojem 0-50 kV, 50 Hz jsme tak schopni ověřovat i dotyková napětí na zemnicích soustavách a zejména dotyková napětí na povrchu betonových konstrukcích. V roce 2018 a 2019 byly tyto zkoušky aplikovány v rámci výstavby tunelu Ejpovice. Výsledky měření ve venkovním prostředí a na specifické konstrukci tunelové stavby navazují na výsledky měření rázovým generátorem při ověřování systému provaření a základových zemničů na stavbě laserového centra ELI Beamlines – Dolní Břežany. Železobetonové konstrukce s výztuží spojenou provařením bez ohledu na kvalitu a typ betonu jsou vždy výborným základovým zemničem, vykazují velmi dobré vlastnosti z hlediska požadavků na odolnost vůči elektromagnetickým vlivům a umí se vypořádat ve velkém rozsahu s korozním namáháním vlivem bludných proudů. Beton není vodič, izolant nebo dokonce „polovodič“ či „částečný“ vodič, jak nesmyslně uvádí norma ČSN EN 50122-1 v obou edicích, ale jedná se o elektrolyt s iontovou vodivostí, zcela shodných nebo velmi podobných vlastností jako je zemina. Výsledky měřené v terénu5 prokázaly, že požadavky zakotvené ve shora citovaných předpisech jsou správné a i nadále platí ustanovení v citovaných rezortních předpisech, že výztuž v betonu a betonové konstrukce neukolejňujeme. Podrobné výsledky měření budou postupně se svolením objednatele publikovány.
Závěrem si dovolujeme uvést, že společnost JEKU s. r. o. se snaží po celá tři desetiletí své existence věnovat veškeré úsilí, zkušenosti a vědomosti komplexnímu řešení problematiky vlivu bludných proudů na dopravních i pozemních stavbách a trakčních systémech v ČR i SR, a to nejen formou aktivního působení v projektové oblasti, ale především zpětnou vazbou z měření v terénu, či technickou podporou na stavbách. V neposlední řadě se podílí na tvorbě rezortních a národních předpisů a na výzkumných úkolech k dané problematice. Po dlouhém očekávání by měla být v roce 2020 vydána revize předpisu SR 5/7(S) SŽDC, s tím, že společnost JEKU s. r. o. zahájí dlouho avizované republikové školení na uvedené téma v ČR i SR.
Pozn.: Společnost JEKU s. r. o. po 25 letech svého působení mění své sídlo a od 18. 5. 2020 působí na nové adrese Pražská 1279/18, 102 00 Praha 10 – Hostivař.
Ing. Bohumil Kučera
1Např. Uzemnění a jeho měření, V. Novotný, SNTL 1973, Uzemňovací soustavy, Vosolsobě, ČSAV 1962, ČSN 33 2000-5-54 a další.
2ASTM C876-91: 1999 Standard Test Method for Half-Cell Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete.
3ČSN EN ISO 12696 Katodická ochrana oceli v betonu.
4SO201 Most na silnici I/67 v km 0,360přes Bohumínskou stružku, trať ČD a ul. J. Palacha, První periodické měření vlivu bludných proudů, JEKU s.r.o., 2018.
5Modernizace trati Rokycany – Plzeň, SO 32-38-21 Tunely Homolka, SO 32-38-28 Tunely Chlum. Měření vlivu bludných proudů po dokončení stavby, příloha 5 Měření rázovým generátorem, JEKU s.r.o. 2019.
JEKU s. r. o.
Pražská 1279/18
102 00 Praha 10
tel.: 272 702 597
e-mail: kucera@jeku.cz
www.jeku.cz
