Rozdział 6
Układ geometryczny torów

§ 31.

1. Układ geometryczny (konstrukcja) toru kolejowego określony jest:
1) położeniem toru w krzywiznach poziomych o stałej wartości promienia łuku,
2) położeniem toru w krzywiznach poziomych o zmiennej wartości promienia łuku (krzywej przejściowej),
3) położeniem toru na załomach niwelety.

2. Przy projektowaniu konstrukcji toru kolejowego powinno się przyjmować model ruchu punktu materialnego poruszającego się po trajektorii ustalonej osią toru, określony następującymi parametrami:
1) niezrównoważonym przyspieszeniem odśrodkowym - a [m/s2],
2) niezrównoważonym przyspieszeniem dośrodkowym - at [m/s2],
3) przyrostem przyspieszenia -c [m/s3],
4) prędkością podnoszenia koła na rampie przechyłkowej - f [mm/s].

3. Przy ustalaniu dopuszczalnych wartości parametrów, o których mowa w ust. 2, powinno się uwzględniać własności kinematyczne pojazdów kolejowych, konstrukcję toru oraz stan utrzymania nawierzchni.

4. Wartość minimalnej przechyłki (h) dla toru w łuku wynosi 20 mm, a wartość przechyłki maksymalnej wynosi 150 mm, z tym że wartości te dotyczą torów, po których kursuje tabor kolejowy z niewychylnymi pudłami.

§ 32.

1. Wartość minimalnej długości promieni łuków powinna być taka, aby przy uwzględnieniu dopuszczalnego niezrównoważonego przyspieszenia odśrodkowego (adop) i maksymalnej dopuszczalnej przechyłki (hmax), umożliwiały ruch z maksymalną prędkością (vmax) ustaloną dla danej linii i warunków eksploatacyjnych. Minimalną długość promienia łuku kołowego Rmin [m] oblicza się wstępnie według wzoru:

gdzie: Rmin - minimalna długość promienia łuku kołowego [m],
adop - dopuszczalne niezrównoważone przyspieszenia odśrodkowe [m/s2],
vmax - maksymalna prędkość pociągów na danej linii kolejowej [km/h],
hmax - maksymalna dopuszczalna wartość przechyłki [mm],
g - przyspieszenie ziemskie [m/s2],
s - rozstaw osi szyn w torze [m].

2. Minimalne promienie łuków dla poszczególnych kategorii linii kolejowych określa tabela 3.8, z zastrzeżeniem że:
1) na nowo budowanych liniach magistralnych, na których przewidywany jest ruch pociągów z prędkościami ponad 160 km/h, minimalny promień łuku wynosi 4.000 m, a na liniach modernizowanych - 2.000 m,

Tabela 3.8
Minimalne promienie łuku

2) w uzasadnionych przypadkach zarząd kolei może wyrazić zgodę na zaniechanie modernizacji łuku przy modernizacji linii,
3) w torach głównych położonych w obrębie węzłów kolejowych oraz na podejściach do stacji i do obiektów inżynieryjnych na terenach nizinnych i podgórskich w trudnych warunkach terenowych możliwe jest zastosowanie mniejszych promieni łuków niż określono w ust. 1 i w tabeli 3.8, lecz nie mniejszych niż określone w tabeli 3.8 dla terenów górskich, z zastrzeżeniem pkt 5 i 6,
4) na łącznicach kolejowych łączących linie różnej kategorii możliwe jest stosowanie promieni łuków ustalonych dla linii o niższej kategorii,
5) w torach bocznicowych położonych między torami stacji lub punktów zdawczo-odbiorczych a punktami ładunkowymi bocznicy, po których odbywa się przejazd lokomotyw, możliwe jest stosowanie łuków o promieniu nie mniejszym niż 180 m,
6) w torach bocznicy, po których przetaczanie wagonów sprzęgniętych odbywa się ciągnikiem właściciela, zarządcy lub użytkownika bocznicy, przeciągarkami lub ręcznie, możliwe jest stosowanie łuków o promieniu większym lub równym 150 m,
7) w stacyjnych torach bocznych nie powinno się stosować łuków o promieniach mniejszych niż promienie łuków torów zwrotnych w rozjazdach kolejowych zastosowanych na stacji.

3. Długość toru w łuku kołowym Lmin powinna wynosić:
1) w torach głównych linii magistralnych i pierwszorzędnych:

lecz nie mniej niż 30 m,
gdzie:
vmax - prędkość maksymalna na danej linii kolejowej w [kmh],

2) 30 m - w torach głównych linii drugorzędnych,
3) 10 m - w pozostałych torach.

4. Jeżeli warunki terenowe nie pozwalają osiągnąć minimalnej długości łuku kołowego, powinno się zastosować łuk paraboliczny złożony z dwóch stykających się krzywych przejściowych.

§ 33.

1. Dla ograniczenia przyspieszenia odśrodkowego, jakie powstaje przy ruchu po łuku, powinno się stosować na części kolistej łuku przechyłkę, z zastrzeżeniem ust. 5 i 6, której wartość h powinna spełniać nierówność:

gdzie: vmax - maksymalna prędkość pociągów pasażerskich [km/h],
R - promień łuku [m],
s - rozstaw osi szyn w torze [m],
vt - prędkość pociągów towarowych [km/h],
g - przyspieszenie ziemskie [m/s2],
adop - dopuszczalna wartość przyspieszenia niezrównoważonego dla pociągów
pasażerskich określona w tabeli 3.9 [m/s2],
at - dopuszczalna wartość przyspieszenia niezrównoważonego dla pociągów
towarowych określona w tabeli 3.10 [m/s2]

2. Wartość przechyłki powinna mieścić się w granicach 20 mm < h < 150 mm.

Tabela 3.9
Dopuszczalne wartości przyspieszenia niezrównoważonego adop dla pociągów pasażerskich (dla linii nowo budowanych i istniejących - przy utrzymaniu nawierzchni)

Tabela 3.10
Dopuszczalne wartości przyspieszenia niezrównoważonego at dla pociągów towarowych (dla linii nowo budowanych i istniejących - przy utrzymaniu nawierzchni)

3. W przypadku gdy przy wyznaczaniu wartości przechyłki według wzoru podanego w ust. 1:
1) jest kilka wartości przechyłki spełniających obie nierówności - wybiera się jedną z nich, biorąc pod uwagę rodzaj i masę kursujących pociągów oraz obciążenie przewozami,
2) nie ma wartości przechyłki spełniającej równocześnie obie nierówności:
a) ogranicza się maksymalną prędkość pociągów albo
b) zwiększa się prędkość minimalną pociągów, albo
c) zwiększa się promień łuku,
3) wartość przechyłki jest większa od dopuszczalnej wartości maksymalnej:
a) przyjmuje się przechyłkę równą wartości dopuszczalnej i wyznacza wartość prędkości maksymalnej albo
b) przyjmuje się inną długość promienia łuku,
4) wartość przechyłki jest mniejsza od wartości minimalnej:
a) przyjmuje się przechyłkę minimalną i wyznacza prędkość minimalną albo
b) przyjmuje się przechyłkę równą zero i wyznacza prędkość maksymalną, albo
c) przyjmuje się inną długość promienia łuku.

4. Przy określaniu postępowania, o którym mowa w ust. 3 pkt 2-4, powinno się brać pod uwagę warunki techniczno-eksploatacyjne danej linii kolejowej oraz warunki terenowe.

5. Przechyłki nie stosuje się w niełukowanych rozjazdach zwyczajnych i krzyżowych, w torach głównych dodatkowych i bocznych na stacjach oraz w rozjazdach pod warunkiem nieprzekroczenia wartości dopuszczalnej przyspieszenia niezrównoważonego.

6. Przechyłki nie stosuje się również na bocznicach kolejowych o długości do 1 km.

§ 34.

1. Pomiędzy odcinkami toru bez przechyłki i z przechyłką oraz odcinkami toru o różnych przechyłkach wykonuje się odcinek przejściowy o długości (l) i zmiennej przechyłce, zwany dalej "rampą przechyłkową".

2. Zmiana wartości przechyłki powinna następować liniowo, tj. w odległości (x) od początku rampy przechyłkowej, i powinna wynosić:

gdzie:
hx - wartość przechyłki w odległości x [mm],
h - wartość przechyłki w łuku [mm],
x - odległość od początku rampy przechyłkowej
l - długość rampy przechyłkowej [m].

3. W trudnych warunkach terenowych oraz przy modernizacji układu torowego dopuszcza się
stosowanie ramp przechyłkowych krzywoliniowych, w których zmiana wartości przechyłki ma kształt:
1) paraboli trzeciego stopnia o równaniu:

albo

2) cosinusoidy o równaniu:

przy oznaczeniach jak w ust. 2.

4. Przy projektowaniu i robotach budowlanych toru powinno się uwzględnić wichrowatość konstrukcyjną toru, występującą na długości rampy przechyłkowej niezależnie od jej kształtu spowodowaną zmiennością przechyłki oraz dodatkową wichrowatość powstającą wskutek odchylenia wartości przechyłki od wartości nominalnej.

5. Długość rampy przechyłkowej przy danej różnicy przechyłek wynika z kształtu rampy, dopuszczalnego jej pochylenia i dopuszczalnej prędkości podnoszenia koła na rampie.

6. Zasadnicze, dopuszczalne i minimalne wartości pochyleń rampy przechyłkowej oraz wynikające z nich długości prostoliniowych ramp przechyłkowych określa tabela 3.11,
gdzie:
v - prędkość jazdy pociągów [km/h],
h - wartość przechyłki w łuku lub różnica przechyłek w łukach, pomiędzy którymi wykonuje się rampę
przechyłkową [mm].

Tabela 3.11
Parametry prostoliniowych ramp przechyłkowych

7. Długość dopuszczalna może być stosowana tylko w wyjątkowych przypadkach, gdy z powodu trudnych warunków terenowych nie można zastosować rampy o długości zasadniczej. Długość minimalna powinna być stosowana wyłącznie w trudnych warunkach terenowych, przy prędkości jazdy pociągów mniejszej od 40 km/h.

8. Jeżeli warunki terenowe na to zezwalają, to zamiast długości zasadniczej, dopuszczalnej lub minimalnej rampy przechyłkowej powinno się stosować dłuższe rampy.

9. Długość prostoliniowej rampy przechyłkowej powinna być tak dobrana, aby prędkość f podnoszenia koła na rampie określona według wzoru:

przy oznaczeniach jak w ust. 6
- nie przekraczała dopuszczalnych wartości określonych w tabeli 3.12.

Tabela 3.12
Dopuszczalna prędkość podnoszenia koła taboru na prostoliniowych rampach przechyłkowych linii kolejowych nowo budowanych i istniejących - przy utrzymaniu nawierzchni

10. Określoną w tabeli 3.12 wartość dopuszczalną powinno się stosować tylko w przypadkach, gdy z powodu trudnych warunków terenowych nie można zastosować wartości zasadniczej. Możliwe jest przyjmowanie wartości pośrednich pomiędzy wartością dopuszczalną i zasadniczą, w zależności od warunków terenowych.

11. Maksymalne pochylenie i minimalne długości krzywoliniowych ramp przechyłkowych określono w tabeli 3.13. Maksymalna dopuszczalna prędkość podnoszenia koła na krzywoliniowej rampie przechyłkowej wynosi 56 mm/s.

Tabela 3.13
Pochylenia i długości krzywoliniowych ramp przechyłkowych (dla linii nowo budowanych i
istniejących modernizowanych oraz przy utrzymaniu nawierzchni)

§ 35.

1. W torach na szlaku i w torach głównych zasadniczych, a także w torach głównych dodatkowych na stacjach, jeżeli odbywa się po nich ruch pociągów bez zatrzymania, pomiędzy odcinkiem prostym toru i łukiem poziomym lub pomiędzy łukami kołowymi jednego kierunku o różnych promieniach (łuk koszowy) powinny być wykonane krzywe przejściowe, na których długości występuje ciągła zmiana krzywizny toru oraz może występować ciągła zmiana przechyłki i poszerzenia toru.

2. Krzywą przejściową określa się parabolą trzeciego stopnia o równaniu:

gdzie: R - promień łuku kołowego [m],
I - długość krzywej przejściowej z prostoliniową rampą przechyłkową [m],
x - odległość od początku krzywej przejściowej [m].

3. Jeżeli na krzywej przejściowej występuje krzywoliniowa rampa przechyłkowa, to powinno się zastosować krzywą przejściową wyznaczoną według następujących wzorów:
1) przy rampie przechyłkowej w postaci paraboli trzeciego stopnia - krzywej Blossa:

2) przy rampie przechyłkowej w postaci cosinusoidy:

przy oznaczeniach jak w ust. 2.
4. Długość krzywej przejściowej powinna być taka, aby przyrost niezrównoważonego przyspieszenia bocznego nie przekroczył wartości dopuszczalnych określonych w tabeli 3.14.

Tabela 3.14
Dopuszczalny przyrost niezrównoważonego przyspieszenia bocznego adop [m/s3] linii nowo budowanych i istniejących - przy utrzymaniu nawierzchni

Wartość przyrostu przyspieszenia bocznego c oblicza się według wzoru:

gdzie: c - przyrost przyspieszenia bocznego [m/s3],
a - wartość niezrównoważonego przyspieszenia bocznego w łuku kołowym lub różnica wartości niezrównoważonych przyspieszeń bocznych w łuku koszowym [m/s2],
v - prędkość pociągu [km/h],
l - długość krzywej przejściowej [m].

5. W zależności od warunków terenowych możliwe jest przyjmowanie większych długości krzywej przejściowej niż wyznaczone według wzoru w ust. 4, przyjmując w nim wartości dopuszczalne przyrostu przyspieszenia.

6. Połączenie bez krzywej przejściowej łuku kołowego (w tym łuku rozjazdu) z prostą jest możliwe pod warunkiem, że przyrost bocznego przyspieszenia niezrównoważonego obliczony jest według wzoru:

i nie przekroczy wartości dopuszczalnych określonych w tabeli 3.14,
gdzie:c - przyrost przyspieszenia bocznego [m/s3],
v - prędkość pociągu [km/h],
b - długość bazy sztywnej pojazdu mierzona między czopami skrętu wózków [m], przy
czym dla pojazdów kolejowych spełniających przepisy UIC wartość ta powinna wynosić
20 m,
R - promień łuku kołowego [m].

7. Połączenie łuków kołowych bez krzywej przejściowej i przechyłki, oddzielonych od siebie wstawką prostą lub stykających się ze sobą (w tym połączenia torów rozjazdami lub rozjazdów z łukami przylegającymi do nich), jest możliwe pod warunkiem, że przyrost niezrównoważonego przyspieszenia bocznego obliczony jest według wzoru:

i nie przekroczy wartości dopuszczalnych określonych w tabeli 3.14,
gdzie: c -przyrost przyspieszenia bocznego [m/s3],
v - prędkość pociągu [km/h],
a1, a2 - niezrównoważone przyspieszenia boczne w łukach [m/s2] z uwzględnieniem kierunku ich działania; przyspieszenia sumuje się w przypadku łuków o odwrotnych kierunkach i odejmuje w przypadku łuków tego samego kierunku,
b - długość bazy sztywnej pojazdu kolejowego [m],
w - długość wstawki prostej pomiędzy łukami [m].
W połączeniach torów rozjazdami długość wstawki liczy się pomiędzy końcami i początkami łuków rozjazdów.

8. Długość krzywej przejściowej powinna być równa długości rampy przechyłkowej. Jeżeli długość krzywej przejściowej jest większa od długości rampy przechyłkowej, należy powiększyć długość rampy do długości krzywej przejściowej przez zmniejszenie pochylenia rampy. Jeżeli rampa przechyłkowa jest dłuższa od krzywej przejściowej, a skrócenie rampy do długości krzywej przejściowej spowodowałoby przekroczenie dopuszczalnego pochylenia rampy określonego w tabeli 3.11, to możliwe jest częściowe zachodzenie rampy na łuk kołowy. W tym przypadku przechyłka na początku łuku kołowego powinna mieścić się w przedziale wyznaczonym z wzoru w § 32 ust. 1.
Jeżeli nie wykonano rampy przechyłkowej, to minimalna długość krzywej przejściowej powinna wynosić:

przy oznaczeniach jak w ust. 6 i 7.

§ 36.

1. Najmniejszą długość odcinka prostego toru bez przechyłki i o normatywnej szerokości pomiędzy łukami kołowymi lub krzywymi przejściowymi określa tabela 3.15.

Tabela 3.15
Najmniejsza długość odcinka toru prostego pomiędzy łukami w [m]

gdzie vmax -rzeczywista prędkość maksymalna w [km/h].

2. Jeżeli ze względu na warunki terenowe nie można uzyskać długości określonych w tabeli 3.15, to przy sąsiednich łukach:
a) jednego kierunku o różnych promieniach - połączenie toru powinno się wykonać bez wstawki prostej za pomocą jednej krzywej przejściowej,
b) przeciwnego kierunku - połączenie toru można wykonać bez wstawki prostej, stykając ze sobą krzywe przejściowe obu łuków, pod warunkiem że nie jest przekroczona wartość dopuszczalna przyrostu przyspieszenia.

§ 37.

1. Maksymalne pochylenie podłużne torów linii kolejowych, pomniejszone na długości łuków poziomych o wielkość odpowiadającą oporowi ruchu w łukach, nie może być większe od pochylenia miarodajnego.

2. Na liniach kolejowych zakwalifikowanych do odpowiedniej kategorii według tabeli 3.1 powinno się stosować następujące wartości pochylenia miarodajnego:
1) dla linii magistralnych i pierwszorzędnych - 6%o,
2) dla linii drugorzędnych - 10%o,
3) dla linii znaczenia miejscowego i bocznic kolejowych - 20%o,
z zastrzeżeniem, że przy ustalaniu wartości pochylenia miarodajnego zarząd kolei powinien uwzględniać wymaganą warunkami techniczno-eksploatacyjnymi prędkość pociągów, moc pojazdów trakcyjnych, masę pociągów, obciążenie przewozami oraz zużycie energii.

3. Wartość pochylenia odpowiadającego oporowi ruchu po łuku poziomym określa się według wzorów:

gdzie: iR - wartość pochylenia podłużnego torów [%o],
R - promień łuku poziomego w [m],
Sa - suma kątów środkowych w [o] przy kilku łukach poziomych położonych obok siebie,
SlR - suma długości odcinków toru w łukach poziomych; jeżeli łuki są oddzielone wstawkami prostymi lub krzywymi przejściowymi, ich długość należy dodać do sumarycznej długości odcinków w łukach.

4. Pochylenie miarodajne wyznacza się na długości odpowiadającej co najmniej długości najcięższego pociągu towarowego. Na krótkich odcinkach odpowiadających 1/3 długości najdłuższego pociągu towarowego, w niekorzystnych warunkach terenowych, możliwe jest przekroczenie o 20% pochylenia miarodajnego. W tunelach o długości większej niż 250 m pochylenie podłużne nie może być większe niż 70% pochylenia miarodajnego ustalonego dla danej kategorii linii kolejowej.

5. W przypadku występowania trudnych warunków terenowych, po dokonaniu obliczenia trakcyjnego połączonego z analizą ekonomiczną, zarząd kolei może zezwolić na określonych odcinkach linii kolejowych na stosowanie pochyleń podłużnych większych niż pochylenie miarodajne.

§ 38.

1. Odległość pomiędzy załomami profilu podłużnego (długość odcinków o stałym pochyleniu) nie powinna być mniejsza od długości najdłuższego pociągu kursującego po danej linii kolejowej.

2. Odległość, o której mowa w ust. 1, może być zmniejszona do 1/3 długości najdłuższego pociągu w następujących przypadkach:
1) przy łagodzeniu załomów profilu podłużnego wstawkami o pochyleniu pośrednim,
2) przy podejściach do różnopoziomowych skrzyżowań torów przed stacjami węzłowymi oraz w torach węzłów kolejowych, łącznic i czasowych objazdów,
3) w przebudowywanych torach stacyjnych, gdy przebudowa wymaga okresowych zmian profilu podłużnego,
4) przy zmniejszaniu pochylenia miarodajnego w łukach.

3. Dopuszczalna różnica dwóch sąsiednich pochyleń podłużnych wynosi:
1) 5% - w torach linii kolejowych magistralnych i pierwszorzędnych,
2) połowę odpowiedniego pochylenia miarodajnego - w torach pozostałych linii kolejowych, a w przypadku gdy różnica pochyleń podłużnych jest większa od dopuszczalnej, powinno się wykonać pochylenia pośrednie.

4. Pochylenia podłużne odwrotnego kierunku większe od 2,5%o powinny być złagodzone wstawką przejściową o pochyleniu do 2,5%o, o długości spełniającej warunki, o których mowa w ust. 1.

5. Załomy profilu podłużnego powinny być zaokrąglone łukami pionowymi o promieniu nie mniejszym niż określone w tabeli 3.16, z zastrzeżeniem ust. 6.

Tabela 3.16
Promienie łuków pionowych

6. Możliwe jest zmniejszenie promienia łuku pionowego do 500 m w przypadku usytuowania torów bocznych w trudnych warunkach terenowych.

7. Zaokrąglenia załomu profilu podłużnego łukiem pionowym nie wykonuje się, jeżeli odległość teoretycznego punktu załomu od krzywizny łuku zaokrąglającego, mierzona wzdłuż promienia, jest mniejsza od 8 mm.
Odległość tę wyznacza się według wzoru:

gdzie: z - odległość punktu załomu od krzywizny łuku [mm],
R - promień łuku pionowego [m],
i1, i2 - algebraiczne wartości sąsiednich pochyleń (z uwzględnieniem znaku "+" lub "-") [%o].

8. Dla zapewnienia jednakowej grubości warstwy podsypki zaokrąglenia załomów profilu podłużnego powinny być uwzględnione w profilu podłużnym podtorza. Jeżeli występują trudności w zaokrągleniu załomu podtorza, to w miejscu zaokrąglenia profilu podłużnego można przyjąć minimalną dla danej klasy toru grubość podsypki.

9. Początki łuków zaokrąglających załomy profilu podłużnego powinny być oddalone co najmniej 6 m od końców belek głównych mostów i wiaduktów bez podsypki. Na mostach i wiaduktach z podsypką mogą być stosowane łuki pionowe, jeżeli w projekcie konstrukcji obiektu uwzględniono dodatkowe obciążenia spowodowane istnieniem załomu profilu podłużnego.
Odległość początku łuku od punktu załomu wyznacza się według wzoru:

gdzie: t - długość stycznej łuku pionowego zaokrąglającego załom [m],
R - promień łuku pionowego [m],
i1, i2 - algebraiczne wartości sąsiednich pochyleń (z uwzględnieniem znaku "+" lub "-") [%o].

10. Na nowo budowanych liniach kolejowych magistralnych, pierwszorzędnych i drugorzędnych załomy profilu linii nie powinny znajdować się w obrębie ramp przechyłkowych. Minimalna odległość załomu lub łuku pionowego od rampy przechyłkowej powinna wynosić 6 m.

11. W torach linii kolejowych modernizowanych i łukach nowo budowanych linii kolejowych znaczenia miejscowego jest możliwe wykonanie załomów profilu podłużnego na prostoliniowych rampach przechyłkowych, jeżeli takie rozwiązanie umożliwi uniknięcie kosztownej przebudowy obiektów inżynieryjnych lub podtorza, po spełnieniu następujących warunków:
1) pochylenie podłużne rampy przechyłkowej nie powinno przekraczać 2%,
2) promień łuku zaokrąglającego załom profilu podłużnego nie powinien być mniejszy od 5.000 m,
3) w obrębie rampy przechyłkowej i łuku pionowego oraz na odcinkach po 15 m z każdej strony rampy przechyłkowej powinny być utrwalone w terenie, za pomocą znaków regulacji osi toru, współrzędne toku szynowego, na którym znajduje się rampa przechyłkowa,
4) załom profilu podłużnego powinien znajdować się w połowie długości rampy przechyłkowej, długość łuku pionowego zaś powinna być równa długości tej rampy.