A hagyományos és hézagnélküli vágányok igénybevételeinek különbsége a megengedett méreteltérések tekintetében

A hevederes, illetve hézagnélküli vágányok fenntartási mérethatáraiban is különbség van.
A D.54. Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások [3] 51. fejezete alapján a hevederes illesztésekben a beavatkozási mérethatár sínvéglehajlás esetén 6,0 mm, oldallépcső esetén 1,5 mm 2,0 m hosszú acélvonalzón, a sínvégtől 50-50 cm távolságban mérve. Ezenfelül a mérethatár-táblázat 1,1 mm megengedett magassági lépcsőt ír elő „C” mérethatárként 41–80 km/h között, mivel a kis sugarú ívekben ez a megengedett sebességtartomány. Ezzel szemben a hegesztések mérettűrései sokkal szigorúbbak. Hegesztési varratnál futófelületen 1 mm, a vezetési felületen 1,5 mm a beavatkozási mérethatár 1,0 m acélvonalzóval mérve.
A megengedett méreteltérésekből jól látszik, hogy a hagyományos kialakítású vágány illesztéseiben jóval nagyobb dinamikus igénybevételek keletkezhetnek a beavatkozási mérethatár eléréséig ugyanolyan sebességi tartományon belül.
A vágánymérési grafikonok kiértékelésénél mind a statikus, mind a dinamikus mérés eredményét fegyelembe kell venni, és a megállapítások alapján kell tervezni a szükséges munkavégzést.

Hagyományos vágány dinamikus vágánymérése

A MÁV Zrt. vonalhálózatán az FMK-007 mérővonat képes meghatározni azokat a dinamikus erőket, amelyek az üzemi használatkor keletkeznek. A jellemzők közül a ∑Y és a függőleges pálya-többletterhelési jellemző érzékelteti legjobban a vágányra ható dinamikus igénybevételeket százalékos egységgel. A 9. ábra egy hagyományos és egy hézagnélküli vágány dinamikus vágánymérési diagramját hasonlítja össze ívben és egyenesben. A dinamikus mérés vágánymérési grafikonján jól megfigyelhető az illesztésekben keletkező dinamikus igénybevétel mind függőleges, mind vízszintes értelemben.
A kiértékelés folyamán megállapítható, hogy a járműteher hagyományos kialakítású vágány egyenes vágányrészében minimális vízszintes dinamikus igénybevételt generál. Viszont az ívben jól megfigyelhető, hogy az illesztésekben igen komoly vízszintes dinamikus erők keletkeznek.
Szintén jól kiolvasható az is, hogy hézagnélküli vágány esetén egyenesben és ívben is közel azonos nagyságú vízszintes dinamikus erők lépnek fel.

A hagyományos vágányokban keletkező nagyobb dinamikus igénybevételek oka az is, hogy mivel ezeken a vágányokon az alkalmazott sebesség kisebb, mint a hézagnélküli vágányokban, a már említett geometriai mérethatárok is jóval tágabbak. Így előfordulhat, hogy egy még geometriailag „C2” mérethatár alatti pályahiba dinamikai terhelésre már intézkedést kívánna meg, viszont ez nem kimutatható, mivel a kisebb sebességű vágányokon ilyen jellegű mérés nem történik.
Az ütközőkben keletkező valós vízszintes dinamikus erő meghatározása számítással csak nagy bizonytalansággal mondható meg. Az eredmény nagyban függ az illesztés és a vágány műszaki állapotától, a jármű sebességétől, tömegétől, a jármű állapotától stb.
További többlet-igénybevételt jelent az a jelenség is, hogy a vasúti jármű okozta dinamikus hatás az egész mezőben rezgést kelt, kelthet. Ez a rezgés tovább fokozza a kedvezőtlen vízszintes erőket, mivel az illesztések alatt jellemzőbben alakulnak ki vak süppedések, tehát az illesztéseknél megszűnik, lecsökken a vasbeton alj alsó felületén keletkező súrlódási erő. A vak süppedésben az alj alsó síkján visszaáll az ágyazati ellenállás a jármű kerekeinek áthaladásakor. Viszont ez minden kerékpár áthaladása után ismét megszűnik, és ez a mozgás ciklikusan visszatér a teljes szerelvény áthaladásáig. A ciklikus mozgás, illetve az illesztés keltette rezgés akkor csillapodik le, amikor a terhelés már megszűnt és az ágyazati ellenállás ismét lecsökken.

Hagyományos vágányban a zavart feszültségi állapot kialakulásának lehetséges okai az üzemeltetés során

A fektetési hézagtáblázatban szereplő hézagzáródásnál alacsonyabb hőfokon történő gyakorlati hézagzáródás 2009-ig nem is igen volt alacsonyabb, mint a TSH-zóna felső értéke, ami +23 °C volt. A zóna felső értékének növelésével (+28 °C) viszont előállhat olyan helyzet, hogy a hagyományos vágányban, akár R=300 m sugarú ívben is, nagyobb nyomóerő keletkezik, mint ha TSH-zónában össze lenne hegesztve a vágány. A felépítményi karbantartó gépláncok (FKG) technológiai utasítása szintén hézagnélkülinek tekinti a hézagok záródása után a hagyományos vágányt. A vágány illesztési hézagjainak 28 °C alatti záródása természetesen nem áll mindig fenn, de a lehetősége szabványos fektetés mellett is fennáll. Kiemelten fontos ez a folyamatos nyári kánikulában, amikor az éjszakai hőmérséklet olyan magas, hogy a sín nem tud annyira lehűlni, hogy az illesztési hézagok megnyíljanak.
A kivetődésérzékenységet még növeli az ütközőkben keletkező vízszintes dinamikus erő, ami hozzáadódik a nyomófeszültség ívben kifelé mutató vízszintes komponenséhez.
Szórványos síncserék esetén, csatlakozó sínek végein, az illesztési hézagok eltérnek a csere során a fektetési hézagtáblázat szerint kialakítandó hézag méretétől, mivel az újonnan becserélt sín teljesen feszültségmentes, ellentétben a csatlakozó sínekkel. A vágány feszültségállapotai és a cserélt részen az illesztési hézagok méretei is teljesen megváltoznak, ami még kiszámíthatatlanabbá teszi a záródási hőfokok megismerését.
Az is erősen megzavarhatja a kialakuló hézagok egyenletességét, ha az ívben nem minden heveder, kapcsolószer azonos műszaki állapotú, egyes elemek fenntartása hiányos. Így a laza hevedernél, illetve kapcsolószernél a hézagzáródás jóval korábban végbemehet, megzavarva ezzel a feszültségi állapotokat. Hiányosan fenntartott heveder és kapcsolószer esetén a ciklusdiagram jobban hasonlít a nyíltlemezes vágány hézagdiagramjához, viszont a fektetési hézagokat nem e szerint alakítják ki.
Az imént felsorolt helyzetek akkor is kialakulnak, ha az elvégzett munka az érvényes utasításoknak és a szakma szabályainak megfelelően történik.
További zavart feszültségi állapot kialakulásához vezethetnek egyéb munkák is. Példának okáért a síncsere alkalmával a fúratlan sínvégeken a furatokat nem a sín végétől kimérve jelölik ki, hanem a síncsere után a heveder odaillesztésével jelölik meg a furatok helyét a heveder furatainak közepére. Így a hevedercsavar és a furat közti távolság nem feltétlenül biztosítja a hevedercsavar elnyíródásának elkerülését téli időjárás esetén. Ugyanez a helyzet áll fenn azon sínvég-fiatalítási technológia esetén is, amikor az elverődött, lehajlott sínvéget 1-2 aljközzel visszavágják. Ebben az esetben a hevederfuratok kedvezőtlen helyzetén túl az is előállhat, hogy 24 m hosszú mezőből 22,8, illetve 21,6 m hosszú mezőket alakítunk ki. Ilyenkor a 21 és 24 m sínhossz fektetési hézagjaiból interpolálással kell megadni a fektetési sínhőmérsékletet.
Itt kell megemlítenünk a lélegző szakaszok kérdéskörét is. A vasúti üzem folyamán a sínvándorlást meggátolni hivatott OETL-kengyelek lelazulnak, illetve a szükséges síncserék alkalmával nem minden esetben pótolják. Ezzel a hézagnélküli vágány is rátorlódik a hagyományos szakaszra, ami a vegyes kialakítású vágányokban általában kis sugarú ív.

A hagyományos vágányok jelenlegi állapota

A korábban alkalmazott tervszerű megelőző karbantartás (TMK) következtében a hagyományos kialakítású vágányok pályaszintjét általában kiemelték az építési állapotokhoz képest. Ennek köszönhetően a sokéves FKG-szabályozás és az elmaradt nagygépi rostálás miatt nagy ágyazatvastagság alakulhat ki, amelynek következményei szintén az ívekben figyelhetők meg leginkább, ahol a túlemelés és a vastag ágyazat miatt már lecsökkent az amúgy is keskeny padka szélessége. Ezzel csökken az ágyazat megtámasztóképessége is. Az ágyazatváll, a padka hiánya és a dinamikus rezgések miatt rendszeresen lefolyik a zúzott kő az illesztéseknél, csökkentve ezzel az ágyazat megtámasztó szerepét. Az ágyazatelfolyás legjellemzőbb helye a hevederes illesztés, ahol a legnagyobb dinamikus erők keletkeznek.
A sínvégek jellemzően elverődtek, ellapultak. A kapcsolószerek az üzem hatására meglazulnak, amelyek utánhúzása rendkívül élőmunka-igényes.

Végkövetkeztetés

Természetesen a bemutatott szabályostól való eltérés nem jelenti azt, hogy minden esetben kivetődnek a hagyományos kis sugarú ívek, és a gyakorlat sem mutatja ezt, de mindenesetre figyelemfelkeltő lehet. Azt viszont célszerű megjegyezni, hogy a nyári időjárásban a hagyományos kis sugarú íveket kiemeltebben kell felügyelni, mint a hézagnélküli vágányokat, mivel sokkal nagyobb bizonytalanság van a vágányban keletkező nyomófeszültségekben, amit az illesztésekben keletkező dinamikus függőleges és vízszintes erők még bizonytalanabbá tesznek.