A cikk szerzője:

DI Heinz Ossberger vezető alelnök
Turnout Technology voestalpine VAE GmbH

Dr. Joó Ervin ügyvezető igazgató
VAMAV

Előhegyi Zoltán gyártmánytervezési osztályvezető
VAMAV Vasúti Berendezések Kft.

A nagy sebességű kitérők geometriai és szerkezeti kialakítása

A nagy sebességű kitérők a vasúti infrastruktúra-alrendszer rendkívül összetett elemei. A magas biztonsági követelmények miatt a hagyományos kitérőkhöz képest jóval több alkatrészből állnak. Ez magában hordozza azt a lehetőséget, hogy a pálya-jármű kölcsönhatás szisztematikus vizsgálatával számos ponton van lehetőség konstrukciós fejlesztésre. Az innovatív intézkedések és a szerkezeti korszerűsítések célja főleg a járműről a vasúti pályára átadódó erőhatások, valamint a mindkét alrendszeren megjelenő deformációk csökkentése.

A deformációs mechanizmusok ellenőrzés alatt tartása biztosítja az alacsony kopási rátát és ez nagyon fontos a sínek profilstabilitásának szempontjából.
Az anyagdeformáció csökkentése érdekében új, innovatív anyagokat alkalmazunk, amelyek a folyópályában már sikeresen vizsgáztak. Különösen a voestalpine Railway Systems által kifejlesztett 400 UHC® HSH® Super Premium (más néven R400HT) sínacél használata folyópályában jelentős előnyökkel jár az üzemeltetők számára. A következő lépés ennek bevezetése a kitérők területén is. Az anyag a különleges ellenálló képességét az UHC® acél (mikroszerkezet-erősítés) és a HSH® hőkezelési technológia (mikroszerkezet-finomítás) kombinációja biztosítja. Az üzemeltetés során tapasztaltak azt mutatják, hogy oldalkopás, hullámos kopás és gördülő érintkezési kifáradás tekintetében az R400HT sínacél az R350HT sínacéllal összehasonlítva két nagyságrenddel jobb. A javuló sín-kerék kapcsolat pozitív hatásait a vizsgálatok már több alkalommal megerősítették [10], [11].

16. ábra. Nagy forgalmi terhelésű kitérő Ausztriában [2]
A finomperlites sínacélok folyópályában szerzett sokéves pozitív tapasztalatai alapján gyártási és üzemeltetési szempontból, EN/UIC és AREMA-szabványok szerint számos laboratóriumi tesztet, valamint biztonsági elemzéseket végeztek a kitérők tekintetében is. A vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy az R400HT sínacél tulajdonságai a sín mechanikai szilárdsága, kifáradással szembeni ellenállása és szívóssága szempontjából megfelelnek a kitérőkre vonatkozó legmagasabb követelményeknek. A gyártási technológia átkovácsolást is magában foglaló véglegesítését követően számos kitérő készült ebből a sínacélból, amelyek több mint két éve kiválóan működnek Európában és a tengerentúlon is (16. ábra).
A felügyeleti és ellenőrzési tevékenység során az R400HT anyagból készült kitérők figyelemre méltó teljesítményjavulást mutattak a károsodások és a deformáció megelőzése terén. A 17. ábrán egy erősen igénybe vett íves kitérő mérési eredményei láthatók, 60 millió bruttó elegytonna forgalmi terhelés után.

17. ábra. R400HT kitérő optikai megjelenése és mérési eredményei 60 millió bruttó elegytonna után [2]
A megfigyelési időszak kezdete óta alacsony a kopási ráta, a felületek állapota jó és minimális a deformáció. Az R350HT acélminőséggel összehasonlítva a csúcssínek esetében körülbelül 3,5 évvel hosszabb élettartam érhető el. A 400 UHC® HSH® Super Premium sínacél pozitív hatásai tehát a váltók magas szintű optimalizálását eredményezik.
Váltóállítás, zárszerkezet, reteszelés, ellenőrzés és monitoring
A települések közötti gyors, környezetbarát és kényelmes utazás sok ember igénye világszerte. A vonattal történő utazás a nagyobb sebességnek és a növekvő gyakoriságnak köszönhetően egyre vonzóbbá válik a légi utazáshoz képest, elsősorban közepes hosszúságú utak esetén, ezért a nagy sebességű kitérőknek meg kell felelniük a legmagasabb RAMS-kritériumoknak. Egy váratlan hiba vonatkéséseket és számos egyéb problémát okozhat a rendszerben.
Elsősorban a váltóhajtómű, a zárszerkezet, a reteszelés és az ellenőrző rendszerek felelősek a járművek megfelelő irányba történő, biztonságos tereléséért. Az üzemzavarokhoz kapcsolódó statisztikákban általában elég negatív a megítélésük, de ezek sok esetben csak az utolsó láncszemet, vagyis magát az üzemzavart mutatják. A valóságban a helyzet sokkal összetettebb. Számos hiányosság található a kitérőszerkezet és a DLD (váltóhajtómű, zárszerkezet és reteszelés, valamint ellenőrzés) -rendszer közötti csatlakozási felületen. A rendszer hosszú távú problémamentes működése érdekében mindkét alrendszert tökéletesen kell megtervezni és egymáshoz illeszteni.
Egy vasúti infrastruktúrával foglalkozó cég számára a legkedvezőbb, ha a kitérő, valamint a jelző- és biztosítóberendezések gyártója szorosan együtt dolgozik és a teljes kitérőrendszert egy kézből biztosítja. A „one stop shop” azt jelenti, hogy minden terméket és szolgáltatást egyetlen forrásból szerzünk be, illetve bocsátunk rendelkezésre. Ez garantálja a kitérőszerkezet és a DLD-rendszer optimális illeszkedését egymáshoz, a robusztus kialakítást (kitérők és DLD), a nagyfokú biztonságot, az ellenőrzések gyakoriságának csökkenését, a karbantartási igények minimalizálását, az elérhető leghosszabb élettartamot, a legmagasabb rendelkezésre állást, az üzemzavarok alacsony részarányát, az életciklusköltségek csökkenését. Példaként álljon itt egy korszerű nagy sebességű integrált kitérőrendszer (18. ábra):

  • ECOSTAR váltóhajtóművek a váltóhoz és a mozgó csúcsos keresztezéshez.
  • SPHEROLOCK® zárszerkezetek a váltóhoz és a mozgó csúcsos keresztezéshez.
  • EPD 4.0 végállás-ellenőrző.
  • Váltó állapotát figyelő mo­ni­to­ring­rend­szer.

18. ábra. DLD-rendszerrel integrált 60E1-1200-1:18.5 kitérő [2]

A 19. ábra bemutatja az integrált monitoring- és információtovábbító rendszerrel szerelt ECOSTAR váltóhajtómű főbb tulajdonságait. A rendszer ellenőrzi a váltóállítás áramfelvételét, a berendezés olajszintjét és egy sor egyéb fontos paramétert. Amennyiben a detektált jellemzők értéke átlép egy bizonyos határt, a releváns információk egy központi számítógépre kerülnek, amivel kiváltható az idő- és költségigényes periodikus felügyelet és lecserélhető egy állapotalapú karbantartási rendszerre.

19. ábra. ECOSTAR hajtómű [2]
A robusztus kitérő tervezése intelligens DLD-rendszerrel kombinálva, tökéletesen egymáshoz illesztve nagyon megbízható működést eredményez, alacsony életciklusköltségek mellett.

Összefoglalás

A vasút majdnem 200 éves történetét a folyamatos fejlesztések és innovációk alakították, amelyek az infrastruktúrát és a járműveket mindenkor a megfelelő műszaki és gazdasági színvonalon tudták tartani. Ez biztosítja a vasút sikerét mind a mai napig. A korszerűsítéseket úgy kell elvégezni, hogy az infrastruktúrát és a járműveket minél kisebb erőhatás érje. Az egyes alkotóelemeknek, de különösen magának a rendszernek az élettartam és a karbantartás gyakorisága szempontjából meg kell felelnie a jövő elvárásainak úgy, hogy közben a jelenkor követelményeit is kielégítse. A vasúti szempontból legnagyobb sikerrel járó fejlesztések érdekében az innováció súlypontját az egyes alkotóelemek izolált fejlesztéséről át kell helyezni azok rendszerszintű korszerűsítésére, a pálya-jármű kapcsolatra, innovatív monitoring­technológiákkal kombinálva. Ez csak az ipar, a tudomány és az üzemeltetők közötti jó együttműködés révén lehetséges, és az új termékek tervezési stratégiájának átgondolását igényli. A kitérőn át­haladó jármű példáját használva az ebben a megközelítésben rejlő potenciál egyszerűen demonstrálható. A kitérő geo­metriai és szerkezeti kialakításának fejlesztése, a kine­matikai szempontból optimalizált váltórész vagy a mozgatható keresztezési csúcs jelentős javulásokhoz vezet. Az aljak jól megtervezett rugalmas ágyazása, valamint a nagy ellenállású anyagok használata egyaránt védik az infrastruktúrát és a járműveket a tartósan nagy terhelésektől, valamint biztosítják a vasúti pálya és a kitérő elvárt minőségét. Ezek az intézkedések jelentősen hozzájárulnak az általános rendszeroptimalizálás célkitűzéseinek eléréséhez, ezáltal biztosítva az infrastruktúra rövid, közép- és hosszú távú műszaki-gazdasági hatékonyságát.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző123456

Irodalomjegyzék

  • [1] Maurer T, Dietze U. Neuer Weichen­standard für Hoch­gesch­windig­keit – Erhöhte vertikale Elastizität. Ei­sen­bahntechnische Rundschau ETR 1996;12.
  • [2] Knoll B, Tapp C, Strauch A, Jörg A. Erfahrungen mit hochfesten Schienenstählen, Konferenzbeitrag auf 20. Internationale Tagung des Arbeitskreises Eisenbahntechnik (Fahrweg) der Österreichischen Verkehrswissenschaftlichen Gesellschaft – ÖVG. Salzburg, 2015.
  • [3] Schilder R. USP: A contribution to save money in the track. The proof of USP at ÖBB. Presentation ARTS Advanced Rail Track Solutions, 2014.
  • [4] Jussel D, et al. Der Einsatz verschleißfester Schienenstähle im Bogen und deren Einfluss auf das Laufverhalten. ZEVrail 140, 2016.
  • [5] Loy H, Augustin A. Pushing the limits of ballasted railway track by high-strength USP made of PUR. Rail Engineering International, Edition 4. 2015
  • [6] Ossberger U, Stocker E, Eck S.
  • Performance of different materials in a frog of a turnout. Presentation International heavy Haul Conference 2015 in Perth.
  • [7] Jörg A, Brantner HP, Scheriau S. Der Beitrag moderner Werkstoffe zur Optimierung des Fahrzeuglaufs – Problembekämpfung auf Basis des Verständnisses von Fahrzeuglauf, Einwirkungen und Schienenschädigung. ZEVrail 144, 2017.
  • [8] Ziethen R, Benenowsky S, Kais A, Nuding E. Arrangement for Controlled Guidance of a Wheel Axle or of a Bogie of a Rail Vehicle Passing over Points. United States Patent, Patent Number: 1990;4(925):135., Date of Patent: May 15, 1990.
  • [9] Megyeri J. Bewegungs geometrische Überlegungen bei der Entwicklung von Eisenbahnweichen. AET Archiv für Eisenbahntechnik 1985;40:59–63.
  • [10] Ossberger H. Korszerű nagysebességű váltórendszer – A geometriai és szerkezeti követelményektől a jelző integrációjáig. Budapest: MAÚT25 Nemzetközi tudományos szimpózium; 2019.
  • [11] Ossberger H. Successful Introduction of Kinematic Gauge Optimisation (KGO) in Heavy Haul Turnouts. Proceedings 8th International Heavy Haul conference 14–16 June 2005; p. 338–344.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2020 / 1. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©