A cikk szerzője:

Papp Helga infrastruktúra-mérnök
MÁV-HÉV Zrt.

Dr. Liegner Nándor egyetemi docens
BME Út- és Vasútépítési Tanszék

A vasúti pálya dilatációs mozgásának elemzése a sárvári Rába-hídnál

A hézagnélküli vágány hídon való átvezetése történhet a sínszálak megszakítása nélkül vagy azok síndilatációs készülékkel történő megszakításával. Szorító hatású sínleerősítésnél, ha a hézagnélküli sínszálat megszakítás nélkül vezetik át a hídon vagy a hídnak csak az egyik végéhez építenek síndilatációs készüléket, akkor a sín gátolja a híd felszerkezetének szabad mozgását. A járművek függőleges terhéből és a hőmérséklet-változásból többlet hosszirányú erő ébred a sínszálban, a hídszerkezetben és a fix saruban. A híd tartószerkezete és a sínszálak együttesen viselik a vontatási és a fékezőerőből származó hosszirányú hatásokat, amelyek egy részét a sínek közvetítik a hídfő mögötti háttöltésre, a másik részét pedig a támaszok továbbítják az alapozásra.

A híd átlagos hőmérsékletének meghatározásához mintegy 10 mérési pontra lenne szükség. Az esetleges belső súrlódásokra – például saruellenállásra – vonatkozóan méréseket nem végeztünk.


A hídon átvezetett sínszálak elmozdulása 0–2 mm közötti érték, ami gyakorlati szempontból nagyon kismértékűnek tekinthető. A hézagnélküli sínszálon kialakulhat 2 … 4 mm hosszirányú mozgás egyenlőtlen hőmérséklet-változás hatására, például, ha a vágány egy részére felhő vagy bármi más árnyék vetődik. Hosszirányú elmozdulást előidézhet az ágyazat és az alépítmény inhomogenitása, vagy az a hatás is, ha a sínszál semleges hőmérséklete kismértékben eltér a pálya hossza mentén. A nyarat követő téli mérések idejére a sínkeresztmetszetek visszatértek eredeti pozíciójukba.
A hossztartó mért legnagyobb elmozdulása a híd Ostffyasszonyfa felőli végénél 19 mm, a Sárvár felőli végénél 44 mm. A sínszálak és a hossztartók dilatációs mozgásainak összehasonlításából megállapítható, hogy a (szinte) mozdulatlan hézagnélküli sínszálak alatt a híd szabadon tud dilatálni.

Hézagnélküli sínszál egyenlőtlen hőmérséklet-változás hatására bekövetkező mozgása

A hézagnélküli sínszál hosszirányú mozgásának igazolása céljából számítógépes modellt építettünk fel az Axis X5 szoftverrel. A vasúti pályát vonal menti alátámasztású, Euler–Bernoulli-féle elemekből álló kétdimenziós rúdmodellel modelleztük, amelynek jellemzői megegyeznek az 54E1 rendszerű sín jellemzőivel:
– keresztmetszeti területe: 6977 mm2,
– rugalmassági modulusa:
215 000 N/mm2,
– lineáris hőtágulási együtthatója:
1,15∙10-5 1/°C.
A modellek a felépítmény fél keresztmetszetére vonatkoznak.
A megfelelően karbantartott, konszolidált ágyazat hosszirányú ellenállása egy sínszálra vonatkoztatva 8–10 N/mm is lehet, míg a friss ágyazaté 5 N/mm. Ennek megfelelően a csatlakozó felépítmény vonal menti támaszának határerejét hosszirányban az újonnan készített ágyazat modellezésénél 5 N/mm-nek vettük fel.
A MÁV Zrt. D. 12. H Utasítása [3] szerint a sín semleges hőmérsékletének névleges értéke 23 °C, a semleges hőmérsékleti zóna pedig°C. A sín hőmérséklete folyópályákon nyáron a közvetlen napsugárzás miatt akár a 60 °C-ot is elérheti. Télen  30 °C-ot javasolt figyelembe venni legkisebb értékként, ugyanakkor az elmúlt 50 év téli időjárásainak figyelembevételével -30 °C sínhőmérséklet kialakulásának a valószínűsége rendkívül alacsony.
A modellben a sín hőmérsékletét nyáron, a földművön fekvő zúzottkő ágyazatú felépítményen +60 °C-nak, a hídon pedig +50 °C-nak vettük fel, ami ∆T = 10 °C sínhőmérséklet-különbséget jelent. A hidat 120 m hosszúnak, a zúzottkő ágyazatú szakaszt pedig 600-600 m hosszúnak feltételeztük a híd mindkét végénél. Megjegyzendő, hogy nyáron egy napsütéses és egy tartósan árnyékban lévő vágányszakasz között ∆T = 10 … 15 °C sínhőmérséklet-különbség is kialakulhat. A sínszál semleges hőmérsékletét teljes hosszban állandónak, az ágyazást pedig a földművön fekvő szakaszokon homogénnek feltételeztük [4].
A számítások eredményeként az adódott, hogy a híd és a földművön fekvő pályaszakasz csatlakozásánál – a híd mindkét végénél – a sín ∆l = 1,52 mm-t mozdul el a meder közepe felé az egyenlőtlen hőmérséklet-változás miatt (5. ábra).

5. ábra. A hézagnélküli sínszál modellje

Összefoglalás

A sárvári Rába-híd dilatációs mozgásaival kapcsolatban végzett méréseink és az ezt modellező számítások eredményeit az alábbiakban foglaljuk össze:

  • A hídon átvezetett sínszálak elmozdulása 0 és 2 mm közötti érték, ami gyakorlati szempontból nagyon kismértékűnek tekinthető. A téli relatív nulla méréshez képest nyáron a sínszál mintegy 2 mm-t mozdult el. A nyarat követő téli mérések idejére a sínkeresztmetszetek visszatértek eredeti pozíciójukba.
  • A híd hossztartóinak mért legnagyobb elmozdulása a híd Ostffyasszonyfa felőli végénél 19 mm, a Sárvár felőli végénél 44 mm.
  • A sínszálak és a hossztartók dilatációs mozgásainak összehasonlításából megállapítható, hogy a hézagnélküli sínszálak alatt a híd szabadon dilatál.
  • A vizsgált rácsrúd hőmérsékletéből az 1. képlettel számított elmozdulások mintegy 10 … 30%-kal nagyobbak, mint a mért dilatációs értékek. Ez az eltérés a híd egyenlőtlen hőmérséklet-változásából adódhat, aminek meghatározása mintegy 10 ponton történő hőmérsékletméréssel lehetséges.
  • Számítási eredményeink alapján, ha a hídon a sínszál hőmérséklete ∆T = 10 °C-kal alacsonyabb, mint a csatlakozó földművön fekvő zúzottkő ágyazatú vágányon lévő síné, akkor 1,57 mm hosszirányú elmozdulás alakulhat ki a sínben az egyenlőtlen hőmérséklet-változás hatására. A számított eredmény jó közelítést mutat a sín mért elmozdulásával.
  • Vizsgálataink során a témában megjelent szakirodalmat összegyűjtve, azokat tanulmányozva, az alábbi szakirodalmat ajánljuk olvasóink szíves figyelmébe: [5–8].

Köszönetnyilvánítás

Ezúton szeretnénk köszönetet mondani Tóth Axel osztályvezető úrnak a MÁV Zrt. Pályalétesítményi Igazgatóság Híd Osztályán, valamint a Szombathelyi Pályafenntartási Főnökség Sárvári Hidász Főpályamesteri Szakaszán Németh Péter főpályamester úrnak és a főpályamesteri szakasz dolgozóinak, hogy lehetővé tették és segítették számunkra a mérések végrehajtását.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző123

Irodalomjegyzék

  • [1] MSZ EN 1991-2:2006 Eurocode 1: A tartószerkezeteket érő hatások. 2. rész: Hidak forgalmi terhei. Magyar Szabványügyi Testület.
  • [2] EN 13146-1:2012+A1:2014, European Standard, Railway applications, track, test methods for fastening systems, Part 1. Determination of longitudinal rail restraint, European Committee for Standardization, ICS 93.100, 2014.
  • [3] MÁV Zrt. (2009.) D. 12/H. Utasítás, hézagnélküli felépítmény építése, karbantartása és felügyelete.
  • [4] Magyar Államvasutak D54 sz. Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások I. kötet. Budapest: Közlekedési Dokumentációs Vállalat; 1986.
  • [5] Dr. Megyeri J. Vasútépítéstan. Budapest: KÖZDOK; 1991.
  • [6] Papp H, Dr. Liegner N. Pályamérések a szolnoki vasúti Zagyva-hídon, 1. rész. Sínek Világa 2017;1:11-16.
  • [7] Liegner N, Kormos Gy, Papp H. Solutions of omitting rail expansion joints in case of steel railway bridges with wooden sleepers, Periodica Polytechnica 2015;59(4). DOI: 10.3311/PPci.8169 pp. 495–502.
  • [8] Major Z. A vasúti híd és vágány kölcsönhatása. Sínek Világa 2012;5. ISSN 013-3618 pp. 24-27.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2021 / Különszámában.
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 | ©