Ozubnicové dráhy

Základní charakteristika je to železnice s ozubnicovou tratí s velkým sklonem, kde k přenosu tažné síly neslouží (pouze) adheze, ale tato je přenášena prostřednictvím ozubeného kola zabírajícího do ozubeného hřebene upevněného v ose koleje první ozubnicová dráha byla postavena v USA roku 1858 a vedla na Mount Washington

Přenos tažné síly konstrukce přenosu adhezních sil je závislá na profilu tratě, tj. je-li celá železnice řešena jako ozubnicová nebo používá-li se ozubnice jen pro překonání úseků s velkým stoupáním / klesáním používá se i v případech, kdy není sklon tratě významný, ale adhezní síla přenášená dvojkolím není dostačující k přenosu tažné síly, např. Panamský průplav (tažení lodi v plavebním kanálu)

Rozdělení ozubnicových drah úplné - hnací vozidla pro dráhu, kde se používá hřeben v celé délce trati, mohou mít čistě ozubnicové pohon, potom jsou všechna dvojkolí běžná a ozubený hřeben nesmí být přerušený (např. Štrba – Štrbské Pleso) kombinované - hnací vozidla na tratích, kde se používá hřeben pouze pro překonání velkých sklonů mají pohon smíšený, takže mají hnací dvojkolí a ozubený hřeben nemusí být osazen v úsecích, kde k přenosu tažné síly postačuje adheze (např. Tanvald – Kořenov)

Výhody a nevýhody oba systémy (úplný / kombinovaný) mají své výhody i nevýhody: úplný má menší nároky na vozidla kombinovaný potom na trať (není např. třeba budovat náročné ozubnicové výhybky, ozubnice není třeba na všech kolejích a v celé délce trati)

Ozubnicové systémy (ozubnice) Locherova Abtova Riggenbachova Strubova Marshova

Locherova ozubnice pro dráhu na Pilatus vytvořil švýcarský inženýr, vynálezce a podnikatel v oboru stavby železnic Eduard Locher ozubnici se dvěma vodorovně umístěným hřebeny vozy mají 4 ozubená kola (2 hnací, 2 brzdná) tento systém zabraňuje „vypadnutí“ ozubeného kola, neboť všechny síly působí v rovině koleje systém se dále nerozšířil (ozubnice na Pilatus, od roku 1889, délka 4,3 km), zejména z důvodu nemožnosti použití klasického řešení výhybek vlaky na této trati zdolávaly stoupání až 480 ‰

Abtova ozubnice je jednoduchá, dvojitá, trojitá (patent 1882) 2 nebo 3 pásy ozubených lamel tvoří ozubnici vícelamelová ozubnice má výhodu v plynulejším záběru a zjednodušení výhybek – nemusí být pohyblivé ozubnice v oblasti jazyků a pohyblivé kolejnice ve střední části (v místě jazyků se hřebeny rozejdou do různých směrů, druhý hřeben se v dostatečné vzdálenosti připojí - ve střední části se jednoduché hřebeny přimknou ke kolejnici, takže ozubené kolo překříží kolejnici tak, že záběr přejde plynule z jednoho ozubení na druhé) autorem je Carl Roman Abt, švýcarský strojní inženýr, vynálezce a podnikatel

Riggenbachova ozubnice Riggenbachovu ozubnici tvoří dva U profily, mezi které jsou namontovány jednotlivé zuby švýcarský konstruktér Niklaus Riggenbach tuto ozubnici vytvořil roku 1866, současně nezávisle použil velmi podobný systém Sylvester Marsh v Americe, kde je znám jako systém Marsh pokud má Riggenbachova a Strubova ozubnice stejný modul ozubení, je možno tyto ozubnice kombinovat; tohoto se využívá při řešení výhybek Vitznau – Staffel (pohoří Rigi ve Švýcarsku), od roku 1869, od 1871 trasa prodloužena na vrchol Rigi- Kulm (maximální stoupání 250‰ )

Strubova ozubnice je tvořena kolejnicí, v jejíž hlavě jsou vyfrézovány zuby vozidlo opatřeno háky zasahujícími pod hlavu této kolejnice a bránícími vyšplhání kola nad zuby tvůrcem je Emil Strub, švýcarský inženýr, konstruktér a vynálezce, který začínal v dílných v Farau pod vedením Niklause Riggenbacha 1896 vyhrál se svojí ozubnicí soutěž o nejlepší řešení dráhy na Jungfrau (stoupání 250‰) pokud má Riggenbachova a Strubova ozubnice stejný modul ozubení, je možné tyto ozubnice kombinovat tohoto se využívá při řešení výhybek

Marshova ozubnice vynalezl Sylvester Marsh Marshovu ozubnici tvoří dva U profily, mezi které jsou namontovány jednotlivé zuby jde o systém podobný systému, který použil švýcarský konstruktér Niklaus Riggenbach systém je použit na železnici na Mount Washington s délkou tratě 4,5 km a maximálním stoupáním 377‰ , provoz od 1869

Shrnutí provedení ozubnic Riggenbachova, Locherova, Strubova, Abtova

Výhybky a křížení (1/5) Locherova ozubnice vzhledem ke konstrukci ozubnice je technicky téměř nemožné konstruovat standardní typ výhybek jako u ostatních výhybek pro ozubnici pokud to doprava na ozubnicové trati vyžaduje, hledají se náhradní řešení, které by dovolily rozvětvení kolejového tělesa aniž by došlo ke ztrátě záběru ozubených kol do hřebenu ozubnice jedním z možných řešení je přetáčecí výhybka na trati společnosti Pilatus – Bahn ve Švýcarsku – principem funkce je to, že se otočením vymění celý kus obloukové koleje (odbočka vlevo-vpravo)

Výhybky a křížení (2/5) Abtova ozubnice (1/2) na kolejích Abtova dvouhřebenového systému v menším sklonu se užívá jednodušší typ výhybky, na níž v místě přerušení jednoho hřebenu je v záběru ozubené kolo na druhém hřebeni ve větším sklonu se používá výhybka, v níž při přestavení dochází k přesunu dílů tak, že dvojitý hřeben i kolejnice pro daný směr pokračují bez přerušení pro tyto výhybky se někdy používá označení Abtovy výhybky, které však častěji označuje výhybky pro pozemní lanové dráhy

Výhybky a křížení (3/5) Abtova ozubnice (2/2) výhybky jednoduššího provedení byly do roku 1996 i v Dolním Plubném na někdejší ozubnicové dráze Tanvald – Kořenov – Harrachov dvojité výhybky jsou například ve stanici Queralbs zubačky ve Vall de Núria ve španělských Pyrenejích pro přestavění jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce

Výhybky a křížení (4/5) Riggenbachova ozubnice výhybky ve dvou provedení: s průběžným Riggenbachovým hřebenem s přerušeným hřebenem, kde je v části výhybky změněn na Strubův hřeben konstrukce tohoto typu výhybky je technicky a konstrukčně náročnější, ale technicky více zajímavá, konstrukci Riggenbachovy a Strubovy ozubnice je možno kombinovat, pokud ozubení mají stejný modul pro přestavování jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce

Výhybky a křížení (5/5) Strubova ozubnice pro přestavění jazyků výhybky a hřebene se používá přestavník s rozvětveným táhlem, kdy jedno táhlo ovládá jazyky kolejnic a druhé táhlo ovládá přestavení hřebenu na srdcovce pro řešení kolejového křížení se používá otočný hřeben, uložený ve středu křížení

Tanvald – Kořenov od roku 1902 max. stoupání 57‰ použita Abtova ozubnice – dvoulamelová dnes adhezní pohon – lokomotivy ř. 743 historický snímek

Štrba – Štrbské Pleso původně od roku 1896, s rozchodem 1000 mm, délka 4,8 km s max. stoupáním 127‰, systém Riggenbach po rekonstrukci 1970 na systém Strub, použity ocelové pražce, kolejnice typu „A“, max. stoupání do 150‰.