A cikk szerzője:

Csépke Róbert műszaki főmunkatárs
BKV Zrt.

Vasúti sín-kerék kapcsolat elemzése a kis sugarú ívekben (3. rész) – A hazai, vidéki villamos üzemek

Cikksorozatom első részéből [1] megtudhattuk, hogy az országos közforgalmú vasúti pályákra érvényben van a TSI (ÁME), amely a futástechnikai (itt inkább sín-kerék érintkezés mechanikája) paramétereket szabályozza. Ez a szabályozás a hazai közúti vasutakra nem érvényes. A cikkfolyam második részében [2] az akkor csak javaslatként létező, a sín-kerék érintkezési mechanikai megfelelőségen alapuló (futástechnikai) előírásrendszert ismertettem, amely 2019 novemberében a BKV Zrt. üzemeltetésében lévő közúti vasutakra érvényes P.1. II. kötet [3] 2.13. jogerőre emelkedett, „bevezetésre” került. Azonban a hazai, vidéki közúti vasúti üzemekre jelenleg ez – jogilag – továbbra sem érvényes. Felmerül az a kérdés, hogy ha nem is vonatkozik ezekre az üzemekre a szabályozás, képesek lennének-e annak megfelelni? Ezeknél a kisebb egységeknél vajon összehangoltak-e a pálya-jármű rendszer e paraméterei?

Ívben való haladás

Itt az I–IV. határérték és előírás (lásd fent) teljesülése a vizsgálat tárgya.
A keréksugárkülönbség-diagramon y = ~0,0-nál ~2×1,5 mm-es, összesen 3 mm „ugrás”, szakadás van, a Δr maximuma ~4,2 mm, ami ~±7,5 mm legnagyobb kialakuló oldalkitérésnél jön létre (2. ábra).
Ez körülbelül R = 120 m sugárig felelne meg elméletileg (R=t×r0/Δr; Combino kerékprofillal közlekedő Tatra villamos esetében ez 1500×335/4,2 = 119 642 mm, ami R ~=  120 m [2–4, 8]), így a 100 m-es eltérítő sugarú kitérőben nem elégséges.

2. ábra. Combino kerék működése 48 100/100 kitérőben

Haladás egyenesben

Ekkor a kerék-sín rendszer együttműködését vizsgáljuk az 1. fejezetbeli VI. a)–VIII., X–XI. pontoknak megfelelően.

  • A 2. ábra Egyenértékű kúposság diagramjáról az adott esetben ez az érték az y±3 mm összehasonlítási értéknél is 0,555. Ez nem elégíti ki a szabályt (maximum 0,4).
  • A függvény nem monoton növekvő (y±~7,5 mm szigorúan monoton csökkenő), ez sem felel meg.
  • Van benne szakadás, amely már az elméleti középállásból kimozdulva jelentkezik és így 2×~1,5 mm-t adva körülbelül 3 mm, nem felel meg.
  • A sínen létrejövő érintkezési pontok (merev anyagmodellt figyelembe véve) csak kicsi, 1-2 mm széles sáv(ok)on oszlanak el. Ez mondható el a nyomtávsarokban keletkező, HC-hiba-generáló érintkezésre is: ez kedvezőtlen.

A vidéki üzemeknél használatos sínprofilok

A nem budapesti villamosüzemek hálózatán kisebb részarányt tesznek ki a nyitott, zúzott köves vágányok. Ezekben leginkább MÁV48 sínek fekszenek 1:20 síndőléssel, új építésű pályákon 49E1, 54E1 sínek 1:40 és 1:20 síndőléssel is találhatók, de például Szegeden nagyobb hosszban van vályús sín (59R2) nyitott, vasbeton keresztaljas felépítményben is. Különösen érdekes a vályús sínes kitérőkben a vidéki üzemeknél is elterjedt 60R2 sín és a hozzárendelt 1432 mm-es nyomtáv hatása a kerékprofilok egyenes futására.
A tárgyi elemzéshez a MÁV KFV Kft. által kifejlesztett szoftver (a neve „Kúposság”) állt rendelkezésemre. A terjedelmi korlátok okán csupán a legkedvezőtlenebbnek talált esetek ábráit mutatom be a következő fejezetben. (A többi eset vizsgálata ezekkel megegyező metódus szerint történhet.)

Az egyes pálya-jármű rendszerek elemzése

Miskolc

Miskolcon, az MVK Zrt. a „Zöld Nyíl” projekt keretében Skoda 26THU3 típusú villamosokat szerzett be. Mára jellemzően ezek a járművek szolgálják ki a teljes forgalmat. Ezek a Skoda villamosok alacsonypadlósak, de a forgóvázakban a kerékpárjaik hagyományos, merev tengellyel vannak összekötve. Ebből következően különösen fontos ezek kis sugarú ívben történő haladásának elemzése. A miskolci rendszer a hazai közúti vasutak között különleges, ugyanis itt a kerekek hátlapjának „felsajtolási” távolsága 1366 mm helyett 1375 mm. A Skoda villamosokon használt kerékprofil rajza a 3. ábrán látható.
A profil a Combino kerék „klónja”. A futófelületen egyedüli eltérés az R14 sugarú lekerekítés és az 1:20-as, lineáris kúposságú szakasz közötti R120-as lekerekítés az R80 helyett. Egyéb eltérés a keskeny, 115,5 mm-es keréktalpszélesség. Az eltérő hátlaptávolság miatt az elméleti futókör hátlaptól való távolsága is csupán 62,5 mm, a 66 mm helyett.

3. ábra. A Skoda 26THU3 kerékprofil4. ábra. Skoda 26THU3 kerékprofi lehetséges Δrw-értéke aszimmetrikus síndőlésű ívben

Az előző részben bemutattam, hogy egy kis sugarú ívben a kerékből aszimmetrikus síndőléssel lehet „kihozni” a legnagyobb lehetséges Δrw-értéket. A Skoda kerék esetében ennek szimulációja a 4. ábrán látható. A 7,5 mm-es érték nagyon kedvező ívben haladási tulajdonságokra enged következtetni. (R=t×r0/Δr; egy Skoda 26THU3 kerékprofillal közlekedő Skoda villamos esetében ez 1500×310/7,05 = 65957 mm, ami R ~=  66 m, ez az ívben a tiszta gördülés elvi alsó határát jelenti.)
Az egyenes futás jellemzői például 59R2 vályús sínen az 5. ábrán láthatók. Az említett Combino kerékhez hasonlóan (hiszen egy „klónról” van szó) nagyon kedvezőtlen az egyenértékű kúposság függvény lefutása, y = ±7 mm-ig szigorúan monoton csökkenő a monoton növekedéssel ellentétben, egy lokális minimum majdnem a maximális oldalkitérésnél áll elő. Ez azt jelenti, hogy egyenes futás közben ez a kerékpár is az oldalkitérések maximuma környezetében fut „szívesebben”, és kedvezőtlenül magas futási frekvenciát generálva halad éppen a középállás közelében.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző123456Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Csépke R. Vasúti sín/kerék kapcsolat elemzése a kis sugarú ívekben. Sínek Világa 2016;2:24-28.
  • [2] Csépke R. Vasúti sín/kerék kapcsolat elemzése a kis sugarú ívekben (2. rész). Javaslat futástechnikai előírások bevezetésére. Sínek Világa 2019;2:11-20.
  • [3] P.1.II. kötet Közúti vasúti pályaépítési és -fenntartási műszaki utasítás (V01.02). Budapest, 2019.
  • [4] Zobory I, Gáti B, Kádár L, Hadházi D. Járművek és mobil gépek I. Egyetemi tananyag. Budapest: Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar; 2012.
  • [5] Zobory I. Prediction of Wheel/Rail Profile Wear. Vehicle System Dynamics 1997;28:221-259.
  • [6] Brandau J. Einsatz unsymmetrischer Schienenkopfprofile im Nahverkehr, Doktor-Ingenieur Dissertation, Fachbereich Maschinenbau der Universität Hannover, Deutschland, 1999.
  • [7] Kaplan A, Hasselman T, Short S. Independently Rotating Wheels for High Speed Trains. SAE Technical Paper 700841, 1970-10-05. DOI: 10.4271/700841
  • [8] Meyer A. Wheelsets or independently rotating wheels – from theory to practice, https://www.mobility.siemens.com, published by Siemens AG, 2016., Article No. MOUT-T10029-00-7600
  • [9] Kisgyörgy L, Bocz P. Tram-Train kerékprofil vizsgálata Szeged–Hódmezővásárhely Tram-Train járművekkel kapcsolatban. (Második, javított változat.) Budapest: Budapesti Műszaki Egyetem; 2016. március.
  • [10] Csépke R. Sín/kerék kapcsolat a kis sugarú ívekben. A X. Nemzetközi Vasúti Forgóváz és Futómű Konferencia előadásai (BOGIE’16) (szerk. Prof. Zobory István). Budapest: BME, Vasúti Jármű, Repülőgép és Hajózási Tanszék; 2016. szeptember 12–15.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2021 / 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 | ©