Historie a stručný popis tratě
První zmínka o provozu ozubnicové železnice je z roku 1896, kdy byl zahájen provoz v parní trakci na trati délky 4,75 km s maximálním stoupáním 127 promile. Důvodem ke stavbě a následnému provozu bylo propojení Košicko-Bohumínské trati s osadou Štrbské Pleso, kde v té době byly hotely a lázně. Provoz byl ukončený v roce 1933 a byl nahrazený autobusovou dopravou.
U příležitosti konání mistrovství světa v lyžování ve Vysokých Tatrách byla ozubnicová železnice obnovená a znovu postavená. Provoz byl zahájen 12. února 1969, trať vedla v původním tělese dráhy s maximálním sklonem 150 promile.
Napájecí soustava byla použitá 1500 V DC s opačnou polaritou (+ pól v koleji) a napájením ve stanici Štrba a Hágy, se spínací stanicí (SpS) na Štrbském Plese. Rozchod kolejnic je 1000 mm. Stávající trakční vedení je zavěšeno na šikmých izolovaných konzolách převážně na ocelových trubkových stožárech. Svislé řetězovkové trakční vedení bylo s trolejí 150 mm2, nosným lanem 70 mm2 Fe a zesilovacím vedením 210 mm2 AlFe. Trakční vedení bylo plně kompenzované. Traťová rychlost byla a je do 30 km/h.
Zadání a požadavky na trakční vedení
Zadavatel ŽSR požadoval kompletní rekonstrukci trakčního vedení v úseku Štrba – Štrbské Pleso, výměnu napájecích a zpětných kabelů TNS Štrba a SpS Štrbské Pleso a ukolejnění kovových konstrukcí. Pro hospodárné dimenzování trakčního vedení byly projektantem zpracovány energetické výpočty pomocí simulace reálného železničního provozu. Tato simulace byla zpracována v programech OPENTRACK a OpenPowerNet.
Na základě energetických výpočtů a porad se zadavatelem byly odsouhlaseny následující základní parametry pro Un = 1500 V DC:
- sestava 150 + 120 + 95 mm2 Cu,
- maximální traťová rychlost 30 km/h,
- tah v troleji a nosném lanu 10 kN + 10 kN,
- výška troleje 550 cm nad TK,
- výška sestavy 150 cm,
- dynamický tlak větru 900 Pa (odpovídá rychlosti 38 m.s-1),
- námraza určena jako těžká N2 (3,54 kg na 1 m vodiče),
- požadovaný typ základů – betonové hloubené,
- požadovaný typ stožárů – DS a BP (ve stanici TS),
- kotvení 1:3 s lanovou brzdou,
- izolátory kompozitové 25 kV.
Vypočítané teoretické hodnoty
Jelikož se jedná o atypickou trať a speciální požadavky na trakční vedení jako je námraza a hodnoty větru, nemohl projektant použít některou z typových sestav „J“ nebo „S“ používaných na slovenských železnicích. Projektant při základním návrhu musel pomocí výpočtů určit parametry trakčního vedení jako je odvanutí, závislost rozpětí na oblouku, hodnoty klikatostí pro rozchod 1000 mm apod.
Na základě energetických výpočtů bylo navrženo použití sestavy 150 mm2 Cu + 120 mm2 Cu se zesilovacím lanem 95 mm2 Cu. Variantní řešení s dvojitou trolejí nebo dvojitým nosným lanem zadavatel neodsouhlasil. S ohledem na nízkou traťovou rychlost a malé poloměry na trati (100 m) navrhl projektant snížení typového tahu z 15 kN na 10 kN jak v troleji, tak nosném lanu. Toto snížení tahů má za následek snížení silového namáhání jak kotevních stožárů, tak hlavně nosných stožárů v oblouku.
Vlastní návrh trakčního vedení
Schema napájení a dělení vychází ze stávajícího stavu a zohledňuje nové požadavky zadavatele. Napájení trati je přes spínací stanici Štrbské Pleso z TM Štrba a TM Hágy.
Situování stožárů trakčního vedení zohledňuje geometrické uspořádání koleje s vlivem větru, šířky pantografu a navržených tahů v troleji a nosném laně 10 kN. Projektant rovněž vycházel s parametrů nových vlakových souprav. Tyto soupravy byly objednány jako původní ve Švýcarsku.
Trakční vedení je převážně zavěšeno na nosných ocelových stožárech typu DS se šikmými izolovanými konzolami. Atypicky jsou použity krakorce a brány. Zesilovací vedení je přednostně z důvodu možného pádu stromů umístěno směrem ke koleji.
Jelikož je traťová rychlost „pouze“ 30 km/h bylo mechanické dělení navrženo bodovou výměnou. Došlo tím úspoře troleje a nosného lana.
Stávající silniční nadjezd byl ve špatném technickém stavu a sloužil jako kotvení pro pevný bod sestavy trakčního vedení. Jelikož projektant předpokládal jeho budoucí rekonstrukci a nechtěl riskovat nedostatečné statické parametry, použil pro kotvení pevného bodu nosných bran na stožárech č. 133-133A a 134-134A. Kotevní stožáry slouží rovněž pro kotvení zesilovacího vedení a následné podejití pod nadjezdem. Pod nadjezdem je vedená prostá trolej bez nosného lana. Zajištění vodivého průřezu je přes zesilovací vedení a propojky.
Závěr a zhodnocení
I přes náročné zadání a nutnosti vrátit se k základním principům trakčního vedení proběhla realizace bez komplikací. Čas ukáže, jak se návrh osvědčí v náročném vysokohorském prostření. Projektanti rovněž čerpali ze zkušeností s návrhem trakčního vedení ve Slovinských stanicích Postojna a Logatec, kde po silné námraze byly při rekonstrukci rovněž kladeny zvýšené požadavky na odolnost proti větru a námraze.
Jiří Pelc a Martin Dostál
SUDOP BRNO, spol. s r.o.
