Železničné tunely sú neoddeliteľnou súčasťou modernej dopravnej infraštruktúry, umožňujú prekonávať terénne prekážky a skracovať dopravné trasy. S rastúcou dĺžkou a komplexnosťou tunelov sa stáva vetranie kritickým aspektom pre zaistenie bezpečnosti, kvality vzduchu a prevádzkyschopnosti. Tento článok sa zameriava na vetranie železničných tunelov, jeho historický vývoj, súčasné systémy, výzvy a budúce trendy.
História a vývoj vetrania železničných tunelov
Výstavba železničných tunelov má na Slovensku dlhú tradíciu, ktorá siaha do obdobia Rakúsko-Uhorska. V prvej polovici 20. storočia bolo na území Slovenska vybudovaných 62 železničných tunelov s celkovou dĺžkou viac ako 42 km. S rozvojom železničnej dopravy sa objavila potreba riešiť vetranie tunelov, najmä kvôli spalinám z parných lokomotív.
Bralský tunel: Výzvy a riešenia
Bralský tunel, nachádzajúci sa na trati Horná Štubňa - Prievidza, je príkladom tunela, ktorý čelil výzvam spojeným s vetraním. Stavitelia tunela predpokladali určité problémy, ktoré by mohla spôsobiť jeho nezvyčajná dĺžka a to, že niveleta tunela stúpa jednostranne smerom k Hornej Štubni. Táto skutočnosť mohla robiť ťažkosti pri prirodzenom vetraní, pretože vlaky idúce v stúpaní produkujú oveľa viac dymu.
Už počas výstavby tunela, ale najmä po jeho dokončení sa sledovalo prúdenie vzduchu, smer vetra, atmosferický tlak i teploty vnútri tunela, čím sa získal prehľad o pohybe vzduchu. Okrem toho, pri uvedení tunela do prevádzky boli vydané osobitné predpisy. Podľa nich sa na kúrenie v kotloch parných rušňov malo používať výlučne handlovské uhlie s malým obsahom síry. Stroje idúce do vrchu sa mali čo najviac rozkúriť ešte pred tunelom.
V roku 1938 zaznamenal Florian Wagner: Dňa 20.3.1938 sa otrávili vlakové čaty vlaku č. 4558 uhoľným plynom vo Veľkom tuneli. Vlak 4558 s postrkom nevládal vyjsť z tunela. Keď rušňovodič omdlel, kurič zastavil vlak. Sprievodcovia potom zistili, že sprievodca Drozd omámený plynom padol pod kolesá pomaly pohybujúceho sa vlaku. Našli ho mŕtveho.
Prečítajte si tiež: Rekuperácia v byte: Čo si treba všímať
Po vojne sa ukázalo, že tunel nevyhovuje prirodzenému vetraniu, lebo rýchlosť vzduchu sa pohybovala podľa meteorologických pomerov v medziach 0,40 - 2,00 m/s. V septembri 1969 uskutočnili pracovníci Banských stavieb n.p. Prievidza a pracovníci oddelenia umelých stavieb odvetvia traťového hospodárstva VD prehliadku vetracej šachty pomocou horolezeckého zariadenia systému "Graminger". Prehliadkou boli zistené vážne závady nielen v omietke, ale aj na betónových tvárniciach obmurovky, spôsobené korozívnymi účinkami dymových plynov, priesaku agresívnej vody a poveternosti. Sanačné práce sa urobili stabilným ťažným zariadením s dvojetážovou pracovnou povalou za vylúčenia vetracej šachty z prevádzky, t.j. zabednením celého zaústenia vetracej šachty do tunela.
Súčasné systémy vetrania železničných tunelov
V súčasnosti sa v železničných tuneloch používajú dva základné typy vetrania:
Prirodzené vetranie: Využíva prirodzené prúdenie vzduchu cez portály tunela alebo vetracie šachty. Tento systém je vhodný pre kratšie tunely s priaznivými meteorologickými podmienkami.
Nútené vetranie: Využíva ventilátory na zabezpečenie výmeny vzduchu v tuneli. Tento systém je nevyhnutný pre dlhšie tunely alebo tunely s nepriaznivými podmienkami.
Vetracie šachty
V sieti Železníc Slovenskej republiky (ŽSR) majú špeciálnu vetraciu šachtu štyri železničné tunely. Bratislavský tunel č. 1 a Bralský tunel majú otvorené vetranie komínovým ťahom, Bujanovský tunel a Čremošniansky tunel využívajú nutnú výmenu vzduchu formou nútenej ventilácie.
Prečítajte si tiež: Vetranie prevádzky: podrobný článok
Čremošniansky tunel: Unikátny systém vetrania
Čremošniansky tunel je unikátny aj z hľadiska vetrania. Ide o tzv. vrcholový tunel s lomom sklonu nivelety trate v tuneli s odvodnením tunela obojstranne smerom k portálom. Pri prevádzke parných a motorových rušňov dochádza k hromadeniu znečisteného vzduchu vo vrchole tunela. Preto bolo potrebné zabezpečiť odvetranie tunela vetracou šachtou.
Keďže vzdialenosti portálov k lomu sklonu nivelety sú rozdielne, vetracia šachta nie je zariadená priamo vo vrchole lomu, ale tak, aby bola zabezpečená výmena vzduchu v obidvoch častiach tunela v rovnakom čase. Prirodzené vetranie voľným komínom bolo z hľadiska rýchlosti odvetrania tunela nedostatočné, preto v hornej časti ústia vetracej šachty bola vybudovaná ventilátorovňa k nútenému vetraniu.
Vetracia šachta v Čremošnianskom tuneli má výšku, resp. hĺbku 96 metrov a priemer 4,5 metra. Na povrchu je ukončená oceľovým výfukom so zabudovaným ventilátorom. Celý ventilačný systém bol postupne opravený v rokoch 1995 a 1996. Obsluha zariadenia bola v roku 2009 modernizovaná prevádzkovaním rádiostaníc v Železničnej stanici Čremošné a vo vetracej šachte.
Výpravca vetranie v tuneli spúšťa po každej dvojici rýchlikov (ak nie je dohodnutý iný režim spúšťania, napríklad pri prácach v tuneli), pri prácach spôsobujúcich prach a zadymenie v tuneli a pri pohybe ľudí v tuneli, pri vykonávaní pravidelnej údržby ventilačného zariadenia a individuálne podľa jeho uváženia (hustota dopravy, charakter vlakov). V prípade, ak vlak zostane stáť z nezisteného dôvodu v tuneli, výpravca nesmie spustiť ventilátor, kým nezistí dôvod zastavenia vlaku a kým ho o to nepožiada vlakový personál.
Výzvy a problémy vetrania železničných tunelov
Vetranie železničných tunelov čelí niekoľkým výzvam a problémom:
Prečítajte si tiež: Vetranie s vonkajšími posuvnými dverami
- Dĺžka tunela: Dlhé tunely vyžadujú rozsiahlejšie a komplexnejšie ventilačné systémy.
- Geologické podmienky: Zložité geologické podmienky môžu ovplyvniť prúdenie vzduchu a vyžadovať špeciálne riešenia.
- Intenzita dopravy: Vysoká intenzita dopravy zvyšuje množstvo spalín a prachu v tuneli, čo si vyžaduje efektívnejšie vetranie.
- Energetická efektívnosť: Prevádzka ventilačných systémov spotrebúva značné množstvo energie, preto je dôležité hľadať energeticky efektívne riešenia.
- Požiar: V prípade požiaru v tuneli je vetranie kritické pre odvod dymu a umožnenie evakuácie.
Inovácie a budúce trendy vo vetraní železničných tunelov
V súčasnosti sa vyvíjajú nové technológie a riešenia pre vetranie železničných tunelov, ktoré zahŕňajú:
- Inteligentné ventilačné systémy: Systémy, ktoré automaticky upravujú vetranie na základe aktuálnych podmienok v tuneli.
- Energeticky efektívne ventilátory: Ventilátory s nižšou spotrebou energie a vyššou účinnosťou.
- Filtračné systémy: Systémy na odstraňovanie spalín a prachu zo vzduchu v tuneli.
- Simulácie a modelovanie: Používanie počítačových simulácií na optimalizáciu vetrania tunelov.
Rekonštrukcie tunelov a vetrania
Železničné tunely postupne dosahujú svoju životnosť a mnohé z nich vykazujú poškodenia, ktoré môžu negatívne ovplyvňovať bezpečnosť a ekonomiku ich prevádzky. Železnice Slovenskej republiky realizujú postupne nielen samotné rekonštrukcie, ale aj projektovú prípravu rekonštrukcií železničných tunelov.
Miľavský tunel: Príklad rekonštrukcie
Miľavský tunel sa nachádza na trati Plaveč - Poprad-Tatry. Bol razený väčšinou v mäkkej a miestami len vo vlhkej hornine. Počas razenia tunela spôsobovali problémy značné priesaky spodnej vody. Zamokrené časti tunela spôsobujú v zimnom období masívne zaľadnenie a tvorbu cencúľov, ktoré narúšajú prechodový prierez, čo ohrozuje bezpečnosť a plynulosť železničnej dopravy na trati.
S cieľom obnoviť tesnosť je vo vybraných tunelových pásoch ostenia tunela navrhovaná dvojstupňová tesniaca injektáž s použitím rýchlotvrdnúcej dvojzložkovej živice na báze polyuretánu. Z dôvodu potreby odvedenia horninovej vody z priestoru za rubom ostenia je v tunelových pásoch vykazujúcich značné zavodnenie navrhovaný systém odvodňovacích vrtov zaústených do zvislých zvodníc.
Bralský tunel: Rekonštrukcia odvodnenia
V projekte rekonštrukcie Bralského tunela je navrhnutá rekonštrukcia povrchového odvodnenia v okolí vetracej šachty, ktorá je tvorená odvodňovacou sústavou betónových odvodňovacích priekop, systémom trativodov a zvodných potrubí. Tunel vykazuje výrazné lokálne zavodnenie tunelových pásov, ktoré sa pravidelne v zimných mesiacoch prejavuje zaľadnením ostenia tunela a železničného zvršku. Poškodená malta bude zo škár murovaného ostenia vysekaná do hĺbky predpísanej projektom, vyčistené škáry budú vyklinené, následne sa ručne nanesie maltová zmes na celú hĺbku škáry. Injektáž ostenia sa bude realizovať na vybraných tunelových pásoch.
Legislatíva a normy
Vetranie železničných tunelov je regulované legislatívou a normami, ktoré stanovujú požiadavky na bezpečnosť, kvalitu vzduchu a prevádzku ventilačných systémov. Medzi relevantné predpisy patria:
- Vyhláška Ministerstva dopravy, pôšt a telekomunikácií Slovenskej republiky č. 350/2010 Z. z. o stavebnom a technickom poriadku dráh v znení neskorších predpisov.
- STN 73 7507 Tunely cestné.
- STN EN 15 528 Železnice.
tags: #vetranie #zeleznichych #tunelov