Rekonštrukcia ozubnice Štrba – Štrbské Pleso

V roku 1970, pri príležitosti konania Majstrovstiev sveta v klasickom lyžovaní, bola pre potreby posilnenia dopravnej obslužnosti Štrbského Plesa dokončená stavba elektrifikovanej ozubnicovej trate z Tatranskej Štrby na Štrbské Pleso.

V roku 2020, teda po 50 rokoch prevádzky, bola schválená komplexná rekonštrukcia tatranskej „zubačky“, v rámci ktorej postupne dôjde ku kompletnej výmene častí železničného zvršku, ako sú koľajové lôžko, oceľové podvaly, koľajnice a výhybkové konštrukcie.Tiež budú zriadené nové konštrukčné vrstvy železničného spodku, systém odvodnenia, nástupištné konštrukcie, trakčné vedenie a technológie zabezpečovacieho zariadenia.

Zhotoviteľom tejto technicky a časovo náročnej stavby je Združenie „Rekonštrukcia ozubnice Štrba – Štrbské Pleso“, ktoré tvoria spoločnosti STRABAG s. r. o. a Swietelsky-Slovakia spol. s r. o. Hlavná, nepretržitá výluka v dĺžke sedem mesiacov sa začala v prvej polovici júla 2020.

Ešte pred jej začiatkom boli v marci zrealizované výrubové práce, pri ktorých došlo k odstráneniu stromov a náletových drevín, ktoré zasahovali do ochranného pásma trakčného vedenia a v budúcnosti by boli v kolízii s novými stavebnými objektmi. Tieto práce boli realizované v denných výlukách a počas prevádzky na trati.

Demontážne práce

V rámci demontážnych prác na železničnom zvršku bolo demontovaných 4 860 m koľajového zvršku tvaru A vrátane existujúcej ozubnicovej tyče s hrúbkou 30 až 60 mm podľa sklonu trate a 5 výhybkových konštrukcií stupňovitého typu, ktoré získalo železničné múzeum ŽSR.

Demontáž koľajového zvršku v ŽST Štrbské Pleso OŽ, ako aj v ŽST Štrba OŽ, prebiehala v osi koľaje pomocou kolesových rýpadiel a autožeriavov. Technicky a organizačne náročný na demontáž bol celý medzistaničný úsek od ŽST Štrbské Pleso OŽ po ŽST Štrba OŽ. Koľajový rošt bol pri demontáži narezaný na kusy dlhé 12,5 m.

Keď­že trať vedie hustým lesom ­TANAP-u, ktorý sa nachádza v 3. stupni ochrany, pri každom reze museli byť prítomní zástupcovia Dobrovoľného hasičského zboru Štrba (obr. 2). Spolu bolo realizovaných približne 1 200 jednotlivých rezov.

Koľajové polia na traťovom úseku sa postupne od stanice Štrbské Pleso (km 4,500) vytrhávali pomocou ťažkého pásového rýpadla KOMATSU 30 t, ktoré ich nakladalo na špeciálne upravené podvozky vz.53 s rozchodom 1 000 mm. Tie sa po naložení zvážali pomocou ťažkej lesnej techniky (LKT 81 a HSM 805 (obr. 3)) na miesta prekládok, ktoré boli situované pri prístupových cestách v km 3,800; 2,550 a 0,800.

Pomocou autožeriavov s nosnosťou 20 a 40 t boli koľajové polia preložené na pristavené špeciálne vozidlá – lesovozy. Prevoz koľajových polí následne prebiehal za asistencie sprievodných vozidiel po ceste II/538 na demontážnu základňu v Tatranskom Lieskovci (km 1,650 (obr. 4)).

Po úplnom vytrhaní koľajového roštu bolo odťažených 5 700 m³ kameniva z existujúceho koľajového lôžka, ktoré bolo zrecyklované na recyklačnej základni a spätne využité do konštrukčných vrstiev železničného spodku. Zároveň bolo demontované trakčné lano, stožiare a vybúrané základy pod nimi.

Práce na železničnom spodku

Začiatkom augusta 2020 boli zahájené práce na železničnom spodku, ktoré sú kvôli náročnému terénu na tomto projekte veľmi rozsiahle a rôznorodé.

V blízkosti trate ozubnicovej železnice vedie turistický chodník, ktorý ju v celom úseku kopíruje. Počas rekonštrukcie je chodník uzavretý a priebežne upravovaný, aby bol po ukončení prác na projekte opäť k dispozícii návštevníkom Vysokých Tatier.

Teleso trate križuje veľké množstvo inžinierskych sietí, ktoré bolo nutné vytýčiť pred začiatkom realizácie. Na štyroch miestach križuje trať STL a VTL plynové vedenia, ktorých ochrana si vyžadovala zhotovenie 0,5 m hrubej vrstvy kameniva, na ktorú boli uložené panelové dielce.

Pozdĺž trate je navrhnutá sústava otvorených spevnených a nespevnených odvodňovacích priekop (obr. 5). Spevnené priekopy sa realizujú po oboch stranách trate v celkovej dĺžke 2 778 m, pričom pre potreby spomalenia toku vody sa vykladajú vyzískanými kameňmi. Okrem priekop so spevneným dnom sa tu nachádza aj monolitická ŽB priekopa s dĺžkou 197 m.

V staniciach Štrbské Pleso a Štrba sa realizuje odvodnenie železničného spodku podpovrchovou odvodňovacou sústavou. Pre potreby spevnenia násypových telies sa realizujú gabionové oporné múry a kotvený železobetónový prah. Upravené svahy budú opatrené biodegradačnou, protieróznou georohožou s časom rozkladu päť rokov.

V celom úseku trate dôjde postupne k úprave zemnej pláne do požadovaného priečneho sklonu 5 % s minimálnym modulom pretvorenia Eo = 15 MPa. Svahy železničného telesa sa budú realizovať v sklone 1 : 1,15 so základnou šírkou železničného spodku 4,8 m, v oblúkoch s prevýšením p = 15 mm dôjde k rozšíreniu na vonkajšej strane oblúka.

Zemnú pláň tvoria paleogénne íly, ílovité bridlice a pieskovce. Vzhľadom na zaťaženie ozubnicovej železnice boli navrhnuté dva typy podvalového podložia:

• TYP A – úsek 4 100 m: podkladová vrstva štrkodrviny frakcie 0/32 mm s hrúbkou 200 mm bez použitia geosyntetiky,
• TYP B – úsek 400 m: podkladová vrstva štrkodrviny frakcie 0/32 mm s hrúbkou 200 + 100 mm s použitím separačno-filtračnej geotextílie 350 g/m².

V ŽST Štrbské Pleso OŽ, ŽST Štrba OŽ a v zastávke Tatranský Lieskovec sa kompletne zrekonštruujú aj nástupištia. Použité budú nástupištné hrany PRE 100 s absorbérom, ktoré budú uložené na novovybudovaný betónový základ. Výška nástupištnej hrany bude znížená z pôvodných 460 na 370 mm. Jednotlivé dĺžky nástupištných hrán po rekonštrukcii budú:

• ŽST Štrbské Pleso OŽ: 127 m,
• zastávka Tatranský Lieskovec: 80 m,
• ŽST Štrba OŽ: 39 m a 78,5 m.

Pre osadenie nových stožiarov trakčného vedenia boli realizované práce na výkopoch a na betonáži základových pätiek. Výkopy základov dosahujú v niektorých miestach hĺbku až 4,5 m. V jednosmernej napäťovej sústave s napätím 1 500 V budú osadené nové oceľové rúrkové stožiare typu T a oceľové priehradové stožiare typu BP a DS s výškou troleje 550 cm od temena koľajnice. Na mostoch, ktoré nie sú predmetom rekonštrukcie, sa využijú existujúce stožiare trakčného vedenia.

Železničný zvršok

Po dokončení sanačnej vrstvy železničného spodku z kameniva frakcie 0/32 mm (obr. 6) sa zriadi pláň železničného zvršku z kameniva frakcie 32/50 mm, na ktorú sa následne uložia oceľové podvaly. Pri zriadení traťovej koľaje bude použitá technológia kladenia v osi koľaje. Na pripravenú pláň železničného zvršku budú na celej trase distribuované koľajnice typu 49E1.

Nasledovať bude kladenie podvalov a montáž pripravených koľajníc do rebier podkladníc pomocou kolesových rýpadiel s kliešťovým adaptérom pre koľajnice. Koľajnice určené do oblúkov s polomerom menším ako 150 m sa upravia do požadovaných polomerov na mechanickej ohýbačke koľajníc.

Kladenie výhybiek bude prebiehať pomocou autožeriavov, ktoré budú kvôli zamedzeniu priehybu výhybiek vybavené špeciálne vyrobenou traverzou. Dovoz výhybiek bude zabezpečený po železnici do ŽST Štrba, kde prebehne prekládka na návesy. Prevoz výhybiek na Štrbské Pleso je plánovaný v nočných hodinách po ceste II/538 za účasti polície, cesta bude počas prevozu uzavretá.

Smerové a výškové vedenie novej trasy sa v čo najväčšej možnej miere prispôsobuje pôvodnému stavu, t. j. so zachovaným minimálnym polomerom oblúka rmin = 100 m a sklonovými pomermi od 0,00 do 150,196 ‰. V rámci obnovy sa nepočíta s navýšením traťovej rýchlosti, ktorá teda zostáva 30 km/h. Technicky najnáročnejšou časťou projektu je montáž nového koľajového roštu.

Ozubnicový systém typu STRUB TN70 je navrhnutý od švajčiarskeho dodávateľa (Tensolrail). Tvoria ho oceľové podvaly profilu TN25 s predĺženou hlavou s integrovanými podkladnicami, na ktorých je upevnená ozubnicová tyč s dĺžkou 12 m so šírkou hlavy 70 mm. Tá bude k oceľovému podvalu prichytená integrovanou rebrovou podkladnicou bez úklonu pružným upevnením.

Podvaly budú vystrojené pružným upevnením Skl24 (pre koľajnice profilu 49E1) a Skl12 (pre ozubnicovú tyč). Z dôvodu prepravy budú použité 20 m koľajnicové pásy, ktoré sa v určitom technologickom kroku počas montáže zvaria do dlhých koľajnicových pásov. Vo finále bude v celom úseku zriadená bezstyková koľaj.

Upevnenie koľajníc v nástupištnej hale v ŽST Štrba OŽ je navrhnuté formou pevnej jazdnej dráhy.
Vo výhybkových konštrukciách bude použitá ozubnicová tyč s hrúbkou 30 mm, ktorá je súčasťou dodávaných výhybiek. Prechod medzi ozubnicovou tyčou TN70 a TN30 bude zabezpečený špeciálne vyrobenou prechodovou tyčou TN70/30 s dĺžkou 10 m.

V rámci projektu sa zabuduje 5 ks pomerových výhybiek tvaru J49E1 1: 6-100, pričom jedna výhybka nebude vybavená ozubnicovou tyčou. Všetky výhybky budú prestavované pomocou 3 ks elektromotorických prestavníkov a vybavené elektrickým ohrevom.

V celom úseku bude zriadená bezstyková koľaj, zabezpečená proti priečnemu a pozdĺžnemu posunu. V oblúkoch s polomerom rovným alebo menším ako 200 m sa musí vykonať zvýšenie priečneho odporu lepením koľajového lôžka. Penetrácia koľajového lôžka sa vykoná za hlavami podvalov, do hĺbky 250 mm pod hornú plochu podvalu.

Pri zakružovacích oblúkoch konkávnych lomov nivelety sa zrealizuje lepenie koľajového lôžka v celej dĺžke zakružovacieho oblúka v minimálnej hĺbke 400 mm pod hornú plochu zásypu. Na penetráciu bude použitá technológia typu Ballastbond s aplikáciou hmôt na báze duromerovej polyuretánovej živice.

Ako zábrana proti putovaniu koľajového roštu (proti pozdĺžnemu posunu koľaje) budú slúžiť zemné oceľové kotvy. Osadené budú do železobetónového prefabrikátu, ktorý bude pripravený už vo fáze realizácie železničného spodku.

Zemnú kotvu tvoria dva zvislé oceľové nosníky zabetónované do železobetónového prefabrikátu. Ozubnicová tyč TN70 sa k oceľovým nosníkom upevní pomocou závitových tyčí a špeciálnych spojok od dodávateľa zvrškového materiálu. Na trati bude celkovo osadených 78 zemných kotiev.

V rámci projektu sa realizujú 4 priechody pre chodcov, a to v km 0,808, km 1,029, km 1,378 a priechod na Štrbskom Plese v km 4,556. S ohľadom na bezpečnejší prechod cez koľaje v ŽST Štrba OŽ a možnosť dopravy materiálu do remízy je navrhnutý v km 0,090 priechod na služobné účely.

Priechodové konštrukcie tvoria vonkajšie panely typu pedeSTRAIL a vnútorné panely typu innoSTRAIL, ktoré budú od výroby prispôsobené ozubnicovej tyči STRUB TN70 tak, aby bol zabezpečený bezbariérový prechod cez priechodovú konštrukciu (obr. 7).

Prevádzka na trati

Moderné vlakové súpravy, ktoré budú prevádzkované na rekonštruovanej trati, budú vybavené hybridným pohonom, ktorý im umožní pohyb ako po ozubnicovej železnici, tak aj po tatranskej železnici (TEŽ). Plynulý prechod medzi ozubnicovou a adhéznou železnicou umožní špeciálne prechodové zariadenie s dĺžkou 10 m, ktoré bude osadené za krajnou výhybkou v ŽST Štrbské Pleso.

V rámci modernizácie zabezpečovacieho zariadenia sa okrem nových návestidiel a zabezpečovacej techniky opätovne inštalujú aj pôvodné snímače (magnetické zariadenia), ktoré budú monitorovať pohyb vozidiel po trati. V rámci tejto rekonštrukcie je naplánovaná aj modernizácia osvetlenia v dotknutých staniciach a zastávke.