Head Check sínhibák ismertetése

A gördülő érintkezéses fáradásból eredő sínhibák egyik legelterjedtebb, legnagyobb tömegben előforduló típusa, a sín futófelületén, a kerék-sín érintkezési pont környezetében kialakuló hajszálrepedések rendezett sorozata. Ezek a repedések sűrűn, egymástól néhány milliméter távolságban, a sín hossztengelyével körülbelül 45°-os szöget bezáróan jelennek meg a futófelületen, így egy egyméteres szakaszon akár több száz repedéssel is találkozhatunk (7. ábra).
A 7. ábrán látható repedések elsősorban a kerék-sín érintkezési pont fokozott igénybevétele és a fellépő súrlódóerők hatására alakulnak ki (8. ábra). A nagy teljesítményű és tengelyterhelésű mozdonyok kerekei a sínfejjel „körömnyi” felülettel érintkezve – elsősorban gyorsításkor és fékezéskor – nagy hosszirányú csúsztatóerőt közvetítenek a felületre, ami a sínfej felső rétegében a kristályrácsok összenyomódását és egymáson való elcsúszását eredményezi.

A nagy feszültségek következtében kialakult folyamatos, nagymértékű, képlékeny alakváltozás hatására a futófelülethez közeli rétegek szövetszerkezete átalakul, az anyag felkeményedik, akár az alapszövet keménységének másfélszeresére is. Az ilyen nagymértékű alakváltozás az anyag alakváltozó képességének kimerülését okozza, ami repedések kialakulásához vezet (9. ábra).

A hiba minden vágánytípuson előfordulhat, de jellemzően az ívekben és a síndőlés nélküli kitérőkben találkozhatunk vele. Azokban az ívekben, amelyeknél túlemeléshiány van, nagyobb valószínűséggel található meg a hiba. Az eddigi vizsgálatok alapján elmondható, hogy a sín korától és összetételétől függetlenül minden síntípuson megjelenik ez a fajta sínhiba, azonban a sín anyagminősége jelentősen befolyásolja a repedések kifejlődésének gyorsaságát, a repedések alakját és sűrűségét. A fejrepedések kialakulhatnak szeparáltan is, például nyom-szűkült egyenes pályaszakaszokon, de tipikusan egy nagyobb vágányhosszon fordulnak elő, jellemzően egy ív külső sínszálának teljes hosszában, ahol az elsődleges menetirány (kétvágányú vonalak) vagy az erőteljes vontatási irány (egyvágányú vonalak nagy hosszlejtésű, gyorsítási, fékezési szakasza) a jellemző.

A repedések kialakulását és növekedését alapvetően két fázisra lehet elkülöníteni (10. ábra):
– I. fázis: kezdeti növekedés fázisa, lassabb repedésfejlődés;
– II. fázis: gyors növekedés fázisa.
Kezdetben a kerék-sín kapcsolatnál a terhelés hatására bekövetkeznek a képlékeny alakváltozások és a felkeményedés. Ennek jeleit az érintkezési zónában elszíneződött, barnás árnyalatú sávok mutatják.
Miután a Head Check repedések a sín e felső, igen szilárd rétegén átjutnak, mintegy 30°-os szögben tovább növekednek a sínfej belseje felé, megközelítőleg 3-5 mm-es mélységig. Ezzel egyidejűleg a repedések futófelületen látható hosszai is növekednek. A kritikusnak mondható felületi repedéshossz körülbelül 20 mm-nél állapítható meg. Eddig a repedések lassabb tempóban és kisebb szögben növekednek.
A megközelítőleg 3-5 mm-es repedésmélységtől a sínfej hajszálrepedései megváltoztatják növekedésük lefolyását, amelynek során alapvetően két lehetőség van:
– A szomszédos repedések együtt növekednek a felület alatt, ami aztán később kitörésekhez vezethet a futófelületen.
– A látható repedéshossz növekszik a futófelületen, ezzel egyidejűleg a repedés megváltoztatja növekedési irányát és egy lényegesen nagyobb szög alatt növekszik tovább a sínfejben, egyre növelve a síntörés kockázatát.
A Head Check sínhibára a 2000-es évek elejétől figyelt fel a szakma az Egyesült Királyságban (Hatfield) bekövetkezett siklásos, sajnos, halálos áldozatokat is követelő vonatbaleset kapcsán. Mára a Head Check hibák majd’ minden vasúttársaság hálózatán – a MÁV-hálózaton is – megjelentek. A hibák különböző súlyossági állapotának megfelelően a vasúttársaságok számára egyaránt fontos szempont a már súlyosan károsodott szakaszok kiszűrése a forgalombiztonság megfelelő szinten tartásához, hosszabb távon pedig a kialakuló hibák kellő időben történő rendszeres diagnosztizálása, amely alapján karbantartási stratégiát lehet kidolgozni a gazdaságosabb pályafenntartás érdekében. Mindkét cél eléréséhez a roncsolásmentes anyagvizsgálati eljárások vasúti környezetben való alkalmazása és fejlesztése jelenti a megfelelő megoldást.