A válasz meglehetősen összetett.
Felfigyeltetek már arra, hogy a vasútvonalak mindig jóval a földszint felett helyezkednek el? Különösen szembetűnő ez ott, ahol a vasútvonal mellett autóút is halad.
Autóval haladva gyakran észrevehetjük, hogy a vasútvonal olyan magasan van, hogy szinte a kerekeit is csak akkor látjuk, ha felfelé kukucskálunk a kocsiból.
Fordítva is igaz: vonattal utazva ezen az ilyen szakaszokon úgy érezzük, hogy magasan utazunk, és a mellettünk elhaladó autók meglehetősen kicsiknek tűnnek. Jogosan merülhet tehát fel a kérdés: miért kell a vasútvonalakat ennyire "magasra tenni" a földszint fölé? Ebben a cikkben erre a kérdésre válaszolok. Valójában két oka is van, de lássuk sorban.
Miért van a vasútvonal a föld felett?
Ez a kérdés inkább úgy helyes: miért kell a vasútvonalat magas töltésre építeni még a sík terepen is? A lényeg az, hogy a szezonális árvizek katasztrofális következményeinek elkerülése érdekében minden vasúti töltésnek jóval magasabbnak kell lennie, mint a legmagasabb történelmi vízállás az adott helyen.
Gondolom, világos, hogy ha a sínek víz alá kerülnek, a vasútvonal fő feladatát jelentő zavartalan személy- és teherforgalom teljesen megszűnik.
Miért olyan nagyon magasak néha a vasúti töltések?
Ez már érdekesebb. Az első pontban leírtam, hogy a vasútvonal sík terepen elvileg miért van mindig magasabban fekvő helyen. Azonban találkozhatunk olyan helyekkel is, ahol a vasútvonal rendkívül magasan halad.
Ennek oka az, hogy a valóságban szinte soha nem találkozunk teljesen egyenletes tereppel. A kérdés csak az "egyenletesség" mértéke. Míg az autóutakat úgy építik, hogy a nyomvonal szinte követi a terepet, a vasúttal sajnos ez nem működik. Az autóknak nem jelent gondot a 35-40%-os emelkedő megmászása (ami kb. 20-22 fokot jelent), de a vasúti közlekedés nagyon érzékeny a dőlésszög nagyságára.
Az 1,5%-os (15 ezrelékes) dőlésszög a maximális, amit egy adott tömegű vonatot vontató mozdony leküzdhet. A dízelmozdonyok vontatása esetén ez még kisebb: 1,2% vagy 12 ezrelék (ezredrész). Ha a dőlésszög nagyobb, további tolatásra vagy egy további mozdony csatolására és kettős vontatással történő haladásra van szükség.
Hogyan építenek vasútvonalat?
Tegyük fel, hogy adott egy domborzati térkép, mint a képen. Most fel kell építenünk rajta egy vasútvonalat. A képen vázlatosan ábrázoltam a terepet:
A tetején lévő törött fekete vonal a domborzat kontúrja. A lenti szürke vonal pedig egy vasúti pálya nyomvonala, felülről nézve. A fekete vonalak pedig a vetülési vonalak.
Ha egyszerűen a domborzat vonulatai mentén fektetnénk le a síneket, a vonat nem tudna rajta közlekedni, a képen is jól láthatóak a meredek emelkedők.
Ez nem így működik.
Háromféle építési mód létezik, eltérő költségekkel, kapacitással és hatékonysággal:
1. Drága: Hosszú viadukt építése az egész "völgy" felett. Kínában így építik a nagysebességű vasútvonalakat. Ezzel a módszerrel a szakaszon semmilyen emelkedés nem lesz, vagy ha van is, az rendkívül kicsi. Vázlatosan a következőképpen néz ki:
2. Közepesen drága: A terep kiegyenlítése töltésekkel és bevágásokkal, azaz nagyszabású földmunkákkal. Ez így néz ki:
A képen látható esetben az a cél, hogy az emelkedést nullára csökkentsék. A valóságban azonban nem mindig ez a helyzet. A nem túl forgalmas fővonalak esetében a tájat nem feltétlenül egyenlítik ki teljesen, csak "lekerekítik a sarkokat". Ezzel magyarázható, hogy a töltések néha miért olyan magasak bizonyos helyeken. Csak a szintkülönbséget kell áthidalni.
3. Olcsó: Szerpentines pálya építése. Ez meglehetősen egyszerű. Emlékezzünk arra, hogy az emelkedés a magasságkülönbség és a pályahossz aránya. Ha a magasságkülönbség 30 méter, a tervezett pályahossz pedig 1,5 kilométer, akkor az emelkedés túl nagy lesz - 20 ezrelék (vagy 2%). A tehervonat nem tudja leküzdeni ezt az emelkedést tolóerő nélkül. A szerpentin lényege, hogy megnöveljük a pálya hosszát. Így azonos magasságkülönbség mellett az emelkedés kisebb lesz. Ez így néz ki:
Ez a variáns olcsóbb, mint a viadukt vagy a töltés-bevágásos építés, de hátrányai is vannak. Először is, a pálya hosszabb lesz, ami hosszabb menetidőt eredményez. Másodszor, ez a szakasz tele van kanyarokkal, ami nem teszi lehetővé a nagy sebességet. Ennek következtében a sebesség alacsony, a távolság nagyobb, az utazási idő pedig hosszabb lesz, minden velejáró következményével együtt. Bizonyos, kevésbé forgalmas vonalak esetében ez a megoldás is megfelelő lehet.
