Ach ta dilatace!!
Výroba a montáž dilatačního styku
na firemním kolejišti

Pro výrobu modelových kolejí jsou užívány zpravidla dva materiály – kov a plast. Kovové jsou profily kolejnic (mosaz, nerez), plastová jsou zpravidla pražcová pole. Pražce mohou být i jiných materiálů (třeba pravé dřevo), ale jsou využívány jen vyjímečně.
Zatímco relativně krátká pražcová pole z velmi houževnatých a pružných plastů jsou konstrukčně značně flexibilní, kovové pruty mění při změnách teploty svou délku, což dokáže vyrobit na zahradním kolejišti nemalé problémy.
Následující text i fotografie © Roman Šiler. Poslední editace 20. 11. 2010.

Něco musí uhnout

Roztažnost materiálů vztažená k teplotě je normální fyzikální jev. U kolejových profilů, které jsou velmi dlouhé, jsou délkové změny citelné a v mnoha případech značně problematické. Pražcová pole nejsou na sebe většinou pevně navázaná, takže citelné rozměrové změny příliš nepozorujeme.

Volné a pevné spojky

U kolejí s pevnou geometrií jsou pražce pevně svázány s kolejnicemi, většinou však jen v místě plechových spojek. Kolejnice jsou jinak v pražcích podélně pohyblivé. Plechové násuvné spojky vytvářejí dilatačně volný spoj mezi kolejemi. Tento pozitivní efekt plechové spojky je však draze vykoupen postupným mechanickým rozvolněním spoje, rychlou oxidací a snižování kvality elektrického propojení kolejí. To platí zejména pro všeobecně rozšířené mosazné kolejnice.
Flexibilní koleje zpravidla nemají kolejnice fixované s pražci vůbec, zejména pokud se použijí šroubové spojky (Thiel, LEBU, Massoth). Šroubovací spojky vytvářejí pevnostně, ale především elektricky velmi kvalitní spoj. Spojují však kolejnice do velmi dlouhých a pevných celků, takže efekt prodlužování nebo zkracování může být velmi závažný.

Kompenzace délkový změn

Přirozenou kompenzací délkových změn kolejí jsou především oblouky. Pokud není propojení pražců s podložím pevné, mají koleje v oblouku při zvyšování teploty tendenci zvětšit poloměr. To se děje velmi lehce například při volném položení kolejových polí do štěrku. Při smršťování materiálů dochází k opačnému pohybu. Příčný posun ve štěrkové loži je poměrně malý, takže nečiní velké potíže. To platí však jen pro oloukovitou trať s krátkými rovnými úseky.
Koleje propojené pouze násuvnými plechovými spojkami se však při snižování teploty nevrátí zpět, jen se vytvoří dilatační spára mezi jednotlivými poli. Tyto spáry se postupně zvětšují, prach a vlhkost jsou ideální pro korozi a následné zničení vodivosti.
Koleje s pevně propojenými kolejnicemi se vrátí zpět, ve štěrku však zůstávají stopy po příčném posunu pražců. Postupně může docházet k naklánění kolejí, takže trať je nutno častěji opravovat.
Jiná situace je u dlouhých rovných úseků, kde prodlužování nebo zkracování kolejnic nepůsobí do stran, takže příčným pohybem se změny nekompenzují. O to větší působení je pak v návazném oblouku, který se již může příčným posunem značně deformovat.
Pokud jsou pražce pevně spojené s podložím, dochází k problémům i v obloucích. Kolejnice se v pražcích volně pohybují a kompenzační efekt se projeví deformací v nejslabším místě trati. Při roztahování nebo smršťování materiálů vznikají vskutku velké síly, které mohou mít silně destrukční efekt.

Dilatace a spirální most

Pískovcový spirální most je krásné dílo. Jízda po něm je hladká, kolejová pole jsou dlouhá 3 m a jsou spojována téměř modelovými čtyřděrovými plochými spojkami. Kolejnice jsou tak pevně spojeny v úseku od nádraží »Potůčkov« po nádraží »Horní Lipová«. Jde tedy o délku kolem 18 metrů. Pražce nejsou na kolejnice vázány, jsou ale v oblasti mostu a navazujících opěrných zdí pevně spojeny s pískovcovou konstrukcí. Toto uložení kolejí správně prostorově trať fixuje. Neumožňuje ale přitom příčný pohyb polí v oblouku, takže přirozená kompenzace se nekoná. Fyziku však nejde ošálit, takže tlak v kolejích při letním prodlužování se projevil v příčném posunu polí v oblouku mezi koncem opěrné zdi navazující na spirální most a samostatným ocelovým mostem před první výhybkou koncového nádraží. Tento příčný posun byl velmi citelný (více jak 10 mm). Tlak na změnu poloměru se projevil nakonec i utržením pískovcových příčníků, ke kterým byly do konstrukce vlepeny pro fixaci kolejí. Při tom
se posouvala i vnější opěrná zeď, která dokázala potlačit i relativně velký balvan dotýkající se na konci opěrné zdi. To už bylo na pováženou. Bylo proto rozhodnuto o výrobě dilatačního spoje a jeho umístění v místě traťové deformace.

Výroba dilatačního styku

S vědomím, že je nutno vytvořit styk pro kompenzaci změny délky kolem 10 mm, bylo upuštěno od jednoduchého styku dvou kolejnic seříznutých pod úhlem zhruba 45°. Zvoleno bylo podélné odříznutí vždy poloviny kolejnice v délce zhruba 60 mm. Takto upravené kolejové profily se mohou překrývat a vzájemně se pohybovat, aniž by došlo k vytvoření nebezpečné mezery nesjízdné pro modelové železniční kolo.

Umístění a konstrukce styku

Dilatační styk má za úkol kompenzovat destrukční posuny kolejového pole mezi koncem spirálního mostu a návazným nádražím. Jako ideální místo byl zvolen krátký ocelový most s mostovkou U. Trať je zde přímá, není tedy potřeba řešit vedení zeslabených koncků kolejnic v oblouku.
Vedení upravených kolejnic bude zajištěno pouze pražcovým polem. Zvoleny byly pražce LEBU, které mají těsnější štěrbiny. Pražce jsou pevně namontovány na pískovcový blok (vruty a konstrukční lepidlo). Obě strany styku je nutno propojit elektricky. Upevnění propojovacích kabelů je pomocí svorek LEBU. Koncovky na kablíky jsou lisovány speciálními kleštěmi bez pájení. To je důležité pro zajištění odolnosti proti korozi.
Návazné koleje budou sestykovány prostřednictvím čtyřděrových plechových spojek Thiel.

Výkonná okružní pila je velmi užitečná

Polovinu kolejnice je možno odfrézovat nebo odříznout okružní pilou. Využita byla vynikající modelářská pila Böhler s řezným kotoučem na barevné kovy s tlouštkou 0,8 mm. Pracovat lze ručně bez použití vodicích přípravků.

Opačné konce upravených kolejnic byly ve vrtacím přípravku opatřeny montážním otvory pro čtyřděrové plechové spojky Thiel.
Jako propojovací vodiče byly užity slaněné měděné vodiče s průřezem 1,5 mm2. Důležité je studené nalisování oček. Pájená očka jsou po delší době nepříjemná korozí pájeného místa, kde jsou zbytky čisticí kyseliny.

Hotové propojovací kablíky

Lisování kabelových oček.

Propojovací kabel na svorkách LEBU.

Pískovcový blok opracujeme rozbrušovačkou

Pískovcový blok byl opracován řezným kotoučem na kámen tak, aby přesně pasoval do profilu ocelového mostu. Do spodní strany byla "vyfrézována" drážka, aby uložený pískovec neblokoval průtok dešťové vody. Most je totiž ve stoupání. Pražcové pole LEBU bylo přilepeno a pojištěno vruty do předvrtaných otvorů. Na bocích byly vyrobeny drážky pro uložení propojovacích kablíků.

Vrtání otvorů pro upevňovací vruty.

Pískovcový blok jako podloží.

Spodní drážka pro odvod vody pod blokem.

Spára pro přívodní kablík.

Maximální roztažení styku.

Maximální sražení styku.

Montáž v terénu

Celý úsek kolejí byl demontován. Vybrán byl štěrk i z oblasti opěrné zdi za spirálním mostem. Opraveny byly utržené pískovcové příčníky, na které jsou koleje fixovány.

Oprava a podlepení příčníků v oblasti opěrné zdi

Demontovaná kolej po první výhybku nádraží Horní Lipová.

Místo pro uložení bloku s dilatačním stykem bylo dokonale vyčistěno. Po vložení bloku byla doměřena propojovací kolej mezi výhybku a styk. Spojení bylo provedeno spojkami Thiel.

Uložení bloku do ocelového mostu.

Navázání koleje po první výhybku.

Následně byly doměřeny koleje z druhé strany. Byly samozřejmě použity původní flexibilní koleje. Do štěrkového lože byl do místa největších pohybu přidán další pískovcový blok, na který byly koleje nově fixovány konstrukčním lepidlem.

Vždy první pražec za dilatační kolejí je fixován na pískovec konstrukčním lepidlem.

Hotovo - čekáme na první zkušební vlak.

Zkouška ohněm

Vzhledem ke chladnému počasí byl koleje k dilatačnímu styku namontovány tak, aby mezera byla skoro maximální. Za teplého počasí se budou kolejnice prodlužovat a spára styku se bude zmenšovat.
Zkušební jízdou bylo samozřejmě nutné ověřit geometrii celého opravovaného úseku, vyzkoušet vodivost propojení, a vůbec se »tak projet«.

První zkušební souprava - ABe 4/4 32 se čtyřmi vagony na Potůčkově.

Souprava stoupá po mostě k dilatační koleji. Foto 14. 11. 2010.

Souprava dosáhla opraveného místa.

Motorový vůz najíždí na dilatační styk.

Motorový vůz na nádraží Horní Lipová přepřahuje soupravu.

Druhý zkušební vlak je sestaven ze salonních vozů se zařazeným jídelním vozem.

Jako první vlak byla zvolena souprava motorového vozu RhB se čtyřmi osobními vozy. Jako druhá zkušební souprava byl zvolen salonní vlak na čele s těžší lokomotivou Kiss Ge 4/4 I č. 601. Nádherný model zobrazující lokomotivu v původním stavu s čelními přechodovými dveřmi. Šestivozová souprava byla sice velmi těžká, ale hmotnost modelu lokomotivy je též nestandardní, takže vlak vyjížděl hladce.