TriboRoll – súrlódási tényező mérése

A vasúti kerék-sín kapcsolat kontaktzónájában kialakuló súrlódási tényező értékének (továbbiakban: ST) – a futó- és vezetőfelületeket is beleértve – meghatározott határokon belül tartása nem egyszerű feladat. Gazdasági szempontból nem elhanyagolható a túl magas ST okozta gyorsabb kopásból eredő nagyfokú kerék- és sínelhasználódás. A vezetési felületen lévő magas súrlódási tényező nagyobb zajt okoz, míg a futófelületen magas ST sínhibák, mint például a gördülési fáradás okozta repedések kialakulásához vezet. A futófelület alacsony ST-je megnövekedett fékutat, illetve a hullámos kopás kialakulását okozhatja. A vágány két sínszálának futófelülete közötti nagy súrlódásitényező-különbség a jármű kígyózó mozgásának kialakulásához vezethet.

Az ST értékére, a mesterséges módosítókon kívül, a természet is hatással van, amelyről a hivatkozott [8] előadásban olvashatunk. Számos külföldi vasúttársaság rendelkezik a súrlódási tényező értékeire vonatkozó előírásokkal, amelyeket az 2. táblázat tartalmaz. A 18/1998. (VII.3.) KHVM rendelet egyes fékméretezési és menetdinamika számításokban a kerék-sín tapadási tényezőjét 0,16–0,2 értékek között határozza meg. A rendelet kitér a fékútmérésekre is, ami alatt a vágánynak megfelelő műszaki (olaj- és jégmentes) állapotban kell lennie, de az ST értékeit nem számszerűsíti.
A súrlódási tényező mérésének igénye vezetett bennünket a TriboRoll készülék kifejlesztéséhez, amely a sín ST lokális mérésére alkalmas. Legfontosabb egysége a mérőkerék, amely folyamatosan gördül a sín felületén. A fejlesztés fontos részét képezte a mérőkerék anyagának és geometriájának meghatározása. Ezen paraméterek optimális megválasztásának célja a tényleges kerék-sín kapcsolat viselkedéséhez leginkább közelítő mérőkerék-sín kapcsolat kialakítása.
A mérőkereket mért nagyságú erő szorítja a sínfejhez. Mérés közben a kerék szabadon gördülését fékezéssel fokozatosan gátoljuk, míg az nem blokkol. A fékezés hatására a tolás irányával megegyező hatásvonalú, a féknyomatékkal arányosan változó reakcióerőt is mérjük. A megcsúszás előtti pillanatban (még tapadáskori állapotban) rögzített két erő ismeretében számolható az ST értéke. A mérőkerék különböző, a nyomtávsaroktól a sínfej futófelületéig 14 mérési pozícióba állítható. Az eszköz a két sínszál között rugóval szétnyomott állapotban üzemel. A mérő személy által meghatározott vizsgálati szakasz választott számú mérési ciklus végrehajtásával jellemezhető. A mérés végén a tableten azonnal látható az eredmény, amelyből jegyzőkönyv is generálható (9. ábra).

A súrlódási tényező kialakulását sztochasztikus folyamatnak tekintjük, kiértékelése statisztikai módszerekkel történik. A műszer mérési eredményeiből több, az ST-t is módosító hatást tudtunk megvizsgálni. A BKK-val közösen végzett, ívben történő, 40 napon végzett mérési sorozat során a kenőanyag optimális mennyiségét és időbeni hatásváltozását, valamint a kenőanyag zajcsillapító hatását vizsgáltuk, amelyet a hivatkozott [9] irodalom részletesen ismertet. Egy másik mérési sorozatban több szerelvény fékpróbája alatt mértük a súrlódási tényező változását. A műszer alkalmazásával optimalizálható a sínek súrlódási tényezője akár sínkenéssel vagy felületérdesítő köszörüléssel, akár a fékezési szakaszokon homokszórással történő módosítások esetén.

Cser Tamás: Sínprofilmérés

Cser Tamás
gépészmérnök

A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen 2017-ben szerzett (BSc) oklevelet. Munkáját 2017-ben kezdte meg a Metalelektro Méréstechnika Kft.-nél mint műszerfejlesztő mérnök. Fejlesztési területei: sín- és kerékprofilmérés, vontatott rendszerek, optikai mérések.

A sínprofilmérés kiemelt fontosságú a vasúti közlekedés szempontjából. A profilmérés során meghatározható a sínfej kopása, amely alapján megbecsülhető a sín élettartama. A pálya karbantartása során időszakos mérésekkel előrevetíthető a sín amortizációja, ugyanakkor köszörülés során ellenőrizhető, hogy a kívánt profilt sikerült-e elérni.
Az MSZ EN 13231-3 szabvány kitér a különböző sebességű pályákban alkalmazott sínek ideális profiltól való eltérésének mértékére, a profiltól való maximális eltérésre, illetve arra, hogy a felvett pontok mekkora arányban kell, hogy ezen a tartományon belül maradjanak.
A legszűkebb tartomány 0,4 mm, ezért az eszköz felbontása 0,01 mm kell legyen, hogy a profilnak a tartományon belüli elhelyezkedése vizsgálható legyen.
A sínprofil egy-egy keresztmetszetben történő mérésére érintkezéses elven működő sínprofilmérő készüléket fejlesztettünk. Az RPCS készülék mérőkarjain nagy precizitású csapágyazott görgők találhatók (10. ábra).

A mérés során a műszer karját kézzel vezetve letapogatható a sínfej profilja. A profilmérő műszer Bluetooth-kapcsolattal csatlakozik egy Android rendszerű eszközhöz, amely lehet akár tablet, akár telefon.
Egy sínfejen a mérés gyorsaságától és a sínfej méretétől függően 1500-4000 pontot lehet felvenni az eszközzel.