A cikk szerzője:

Dr. Horvát Ferenc főiskolai tanár
Széchenyi István Egyetem, Győr

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Átmeneti szakasz kialakítása ágyazatragasztással, eltérő függőleges merevségű pálya­szakaszok csatlakozásánál

A vasúti híd és a folyópálya csatlakozási helyén erősen eltérő függőleges merevségű pályaszakaszok találkoznak, ahol a gyakran kialakuló süppedési teknő miatt jelentős a vágányszabályozási igény. Ez a gond a vágány hossza mentén változó merevséget biztosító átmeneti szakasz kialakításával kiküszöbölhető. A szerzők különböző geometriájú és erősségű ragasztásokkal kialakított és ragasztatlan zúzottkő ágyazatú szakaszokon méréseket végeztek, meghatározva a járműteher alatti keresztalj-süllyedési értékeket. Ezután véges elem programmal számították gerenda-, illetve lemezmodellekkel a ragasztott mezők teher alatti lehajlását. Változó az eltérő ragasztás miatt a gerenda és a lemezek rugalmassági modulusa, azok ágyazási tényezője, valamint a járműteher volt. A szerzők javaslatokat tettek az átmeneti szakasz hosszát és a függőleges merevségnek pályahossz menti változását meghatározó paraméterekre, valamint a korrekt méretezést segítő értékek meghatározására.

A kissugarú ívek hézagnélküliesítése so­rán ma már elterjedten használt megoldás a hazai vasúthálózaton az ágyazatragasztás. Az ív külső oldalán kialakított ágyazati gerenda nagy szilárdsága okán, erősen megnövelve az ágyazat keresztirányú ellenállását, jelentős nagyságú oldalirányú, vágányról érkező erő felvételére képes. Így lehetséges a korábbi gyakorlathoz ké­pest kisebb sugarú ívekben is a sín­szá­lak folyamatos összehegesztése úgy, hogy a vágány szerkezeti stabilitása a nyá­ri magas sínhőmérséklet mellett is megmarad.
A MÁV Zrt. a 2011–2012. évekre az ágyazatragasztás újabb felhasználási lehetőségeinek kutatására adott egyetemünknek megbízást [1]. Egyrészt meg kellett vizsgálnunk, hogy különböző pályaszerkezeti jellemzőkkel (pl. sínrendszer, ­sín­leerősítések, ragasztott hossz) épült pályaszakaszokon hogyan változtatja meg a hosszirányú ágyazat-ellenállás nagyságát az ágyazatragasztás. Másrészt választ kellett adnunk arra a kérdésre is, hogy ho­gyan befolyásolható ágyazatragasztással a pálya függőleges merevsége (rugalmassága) és hogyan alkalmazható ez a ­meg­oldás a hidakhoz közvetlenül csatlakozó szakaszokon a vágánygeometria tartós he­lyességének biztosítása érdekében. Írásunk csak az ágyazatragasztásnak a pálya függőleges merevségére gyakorolt hatásával foglalkozik, előrebocsátva, hogy erre vonatkozóan igen szerények a hazai és a nemzetközi eredmények.
A vasúti pálya merevségi viszonyainak egyenletessége fontos az alépítmény-korona, az ágyazat és a vágány elemeinek igénybevétele szempontjából. Különösen ott lényeges a kérdés, ahol hirtelen, egy keresztmetszetben következik be a pálya kialakításában számottevő szerkezeti változás. A hazai vasúthálózaton elsősorban a folyópálya és a híd csatlakozások tekinthetők ilyen helyeknek.  
Hangsúlyoznunk kell, hogy minden mérési eredményünk csak a vizsgálatra jellemző körülmények, adatok és paraméterek körében érvényes. A legfontosabbak e tekintetben a ragasztott ágyazatú szakaszok geometriája (hossz, szélesség, vastagság), a ragasztás erőssége, az alépítmény állapota.


A vasúti pálya függőleges merevsége

A vasúti pálya függőleges merevsége (rugalmassága) a következő módon fejezhető ki az ún. rugóállandó segítségével:

 

 



ahol
k = a vasúti pálya függőleges merevsége (kN/mm),
Q = a függőleges tengelyteher (kN),
s = a sín teher alatti süllyedése (mm).
Az 1. ábra az egyes szerkezeti komponen­seknek (nem ragasztott zúzottkő ágya­zatban) a pálya rugalmasságára gyakorolt hatását mutatja be [2].

1. ábra. A teherviselő elemek százalékos szerepe a teljes pályaszerkezet esetén

                                                                                                                                                         

 A pálya függőleges merevsége nagymértékben befolyásolja a vágány forgalom alatti süllyedését és a fekvéshibák ­kialakulását. A 2. ábra a vágány forgalom hatására bekövetkező süllyedésének se­bes­ségét (süllyedési rátáját) mutatja a pá­­lya merevségének függvényében. Szá­mí­tásához az empirikus kifejezés a következő [2]:


ahol
sr = vágánysüllyedési ráta (mm/millió et),
k2 = függőleges pályamerevség (kN/mm).

2. ábra. Vágánysüllyedési ráta a pálya­merevség függvényében, ha a forgalmi terhelés nagyobb 200 millió et-nál

A vágánygeometria fekszint jellemzőjének szórása és a vasúti pálya merevsége közötti közelítő empirikus összefüggés az alábbi:

 

 


ahol
f = fekszint szórása (mm),
k = a pálya merevsége (kN/mm).
A 3. ábra a vágány fekszint jellemzője szórásának alakulását mutatja a pálya merevségének függvényében [2].

3. ábra. A fekszint szórásának alakulása a pályamerevség függvényében

 

2. A pálya megfelelő merevségének jelentősége

A pálya merevségi (rugalmassági) viszonyai­nak egyenletessége fontos az alépítmény-korona, az ágyazat és a vágány elemeinek igénybevétele, valamint a sínszálak magassági helyzetének maradó megváltozása szempontjából. Különösen ott lényeges ez a kérdés, ahol hirtelen, egy keresztmetszetben következik be a pálya kialakításában jelentős szerkezeti változás. A hazai vasúthálózaton ilyen helyek elsősorban a folyópálya és a híd csatlakozások.  
A csatlakozás és környezete kialakításával kapcsolatosan az alábbi követelmények fogalmazhatók meg:

  • A vágány szilárd, egyenletes és megfelelő mértékben rugalmas alátámasztású legyen. Ez szavatolja, hogy az alátámasztó szerkezetekre (hídfő, földmű) túlzottan nagy dinamikus terhelés nem jut, kisebb a lokális hibák kialakulásának lehetősége.
  • Az alátámasztási rugalmasságban je­lent­kező pontszerű, nagymértékű változásokat kezelni kell. Ilyen változási hely a hidaknál az, ahol a földanyagú ­alépítményről a hídszerkezetre lép át a vá­gány. A nagymértékű, hirtelen változásokat átmeneti szakasz kialakításával kell kezelni. Ezek hossza elsősorban a pályamerevség különbségétől és a pá­lyára engedélyezett sebességtől függ.
  • Új építéseknél, átépítéseknél meg kell előzni vagy kialakulásukat követően ke­zelni kell tudni a hídfők környezetében kialakuló nagy süllyedéskülönbségeket. A különbségek oka az, hogy ütemében és mértékében eltérő a hídfő alapozásának süllyedése, a csatlakozó töl­­téstest alatti talaj konszolidációja, a töltéstest anyagának összenyomódása.


A kialakítás helytelensége oda vezet, hogy a hídfőhöz csatlakozó vágányszakaszban a pálya merevségének hirtelen változása következtében

  • a keresztalj alsó síkjáról az ágyazatra jutó nyomás értéke számottevően meg­növekszik, ami a zúzottkőszemcsék gyorsabb aprózódásához és az al­építményben süllyedések kialakulásához vezet, majd erőteljes fekszinthibák ­alakulnak ki, süllyedési teknő ke­let­kezik;
  • az áthaladó szerelvények alatt a vaksüppedések miatt jelentős sínlehajlások adódnak, mértékük a 10 mm-t is meghaladhatja;
  • megnövekszik a sínleerősítések igénybevétele;
  • erőteljesebb lesz a sínfáradás mértéke;
  • romlik a futáskényelem minősége, majd előbb-utóbb lassújelet is be kell vezetni.

A jelenség megszüntetése több, egyes esetekben bizonytalan erősségű hatás megszüntetését követeli meg, s idő-, munka- és költségigényes. Az átmeneti sza­kasz kialakítása során tehát a híd és a csatlakozó pályatest alatt bekövetkező, eltérő mértékű süllyedések kérdését kell megoldani a pályamerevség hossz menti helyes változtatásával.

A cikk folytatódik, lapozás:123Következő »
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2013 / 1. számában.
A lapszám PDF dokumentumként való letöltéséhez kattintson ide!
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 | ©