3. A váltóállító erőket befolyásoló tényezők

3.1. A csúcssín talpgyengített részének hossza 

A csúcssín talpgyengített részének hossza, a talpgyengített rész y tengelyű inercianyomatéka (Iy) (1. táblázat), merevsége (E . Iy).

Felhasználva a mechanika szilárdságtani ismereteinek ide vonatkozó részét, az alábbi összefüggésekből indulunk ki:
A csúcssínt konzolosan befogott tartószerkezetként vizsgáljuk. A tartószerkezet (csúcssín) szabad végének lehajlása (a váltó csúcssín nyitása) függ az erő (hajtómű-állítóerő) által létrehozott nyomatéktól, illetve a tartószerkezet (csúcssín) merevségétől (Mohr II. tétele).
A tartószerkezet merevségi értéke (M) nem más, mint a rugalmassági modulusnak (E) és az igénybevétel irányának megfelelő inercianyomatéknak (I) a szorzata.

A lehajlás értéke:

A konzolosan befogott tartó lehajlását úgy kapjuk meg, hogy a tartó merevségét jellemző értékkel (E . I) a nyomatéki ábrát elosztjuk. Ezt, mint képzelt terhelést működtetjük a tartóra, és kiszámítjuk a keletkező nyomatékot. A lehajlás értéke ezzel a nyomatékkal lesz egyenlő (10. ábra).

Ha a kitérőben az állítóerő értékének felső határát megkötjük, azonnal és világosan látjuk, hogy ugyanakkora elmozdulás (csúcssínnyitás) biztosításához a merevség csökkentésén keresztül vezet csak az út. Mivel a rugalmassági modulus állandó érték, a csökkentést csak a talpgyengített toldatsín inercianyomatékának további csökkentésével lehetne biztosítani. Ennek viszont biztonsági korlátai vannak.
A csúcssín talpgyengítésének részletes vizsgálata:
Szerelőpadon rögzített, 60-as rendszerű sín segítségével modelleztük a talpgyengítés hatásait, erőviszonyait.
A „csúcssíneket” konzolosan befogott tartószerkezetekként vizsgáltuk, az azok kihajlításához szükséges erőket mértük.
A sín hosszát, az alátámasztásokat, a fix rész leerősítését, az erőátadás helyét a B 60 XIV. kitérő tervezési paramétereinek figyelembevételével alakítottuk ki.
A folytonos sín vizsgálata során lehetőség nyílt arra, hogy kiküszöböljük a gyári ellenállás-hegesztést, annak befolyásolására így tájékoztatást kaphattunk.
Tájékoztatást kaphattunk továbbá a sín rugalmasságának alakulásáról is a talpgyengítések és az állítóerők összefüggései­nek vizsgálatakor.
A vizsgálatokat 160 mm-es csúcs­sín­nyitás és 250 mm-es maximális elmozdulás esetére összpontosítottuk, talpmegmunkálás nélküli, 900 és és 1400 mm-es talpmegmunkálás figyelembevételéve (2. táb­lá­zat).

A 900 mm-ről 1400 mm-re növelt talpmegmunkálási hossz csúcssínenként már csak 9-10%-os csökkenést eredményezett.
(Az átszelési kitérő 4 db csúcssínjét figyelembe véve azért ez igen jelentős érték.)
Érdekes és hasznos következtetést vontunk le abból a jelenségből, hogy az alá­támasztás csökkentése (részleges megszüntetése, görgőre helyezése) esetén a gyengített állapotú sín így is teljesen visszaállt a geometriailag semleges (nyugalmi) helyzetébe.
Tehát még így is olyan nagy a talpgyengített sín merevsége, hogy az önsúlyból adódó súrlódási erőt képes volt teljesen legyőzni.
Ezek az eredmények nemcsak az ívesített csúcssínek vizsgálata, illetve kialakítása szempontjából szolgálnak további hasznos információkkal és adnak lehetőséget más irányú következtetésekre is, de elgondolkodtatnak az egyenes csúcssín mozgatásához szükséges erőkkel kapcsolatban is.
Az egyértelműen látszik és bebizonyosodott számunkra, hogy az állítóerők kérdésében a rugalmazó (talpgyengített) rész, és nem a csúcssínszelvényű szakasz játssza a fő szerepet.
Ezt annak ismeretében is mondhatjuk, hogy a talpgyengítés hosszának további növelése már nem hozott szembetűnő javulást.
A 11– 13. ábrán a modellezés elvi kialakítása látható.

A mechanikai egyensúly állapotvizsgálata, a legkisebb állító- és visszamaradó erő kialakítása:
A váltórészben mechanikailag – a mindkét irányú váltóállításkor – egyensúly csak akkor van, ha a csúcssínekben keletkező összes erő, illetve az általuk létrehozott nyomatékok abszolút értéke nulla.
Ezt pedig csak akkor tudjuk elérni, ha a váltó csúcssínjeinek geometriai kialakítása úgy történik, hogy azok feles állásban legyenek nyugalmi (azaz belső feszültségmentes) állapotban. Így bármilyen irányú váltóállítás esetén a jelenlegihez képest csak a „fél” állítóerőre van szükség.
Ha a modellezéskor mért eredmények alapján vonjuk le következtetéseinket, azt látjuk, hogy (1400 mm-es talpmegmunkálási hossz és 80 mm-es csúcssínelmozdulás esetén):
0,20–0,25 kN állítóerő-értékre van szükségünk csúcssínenként, bármely irá­nyú váltóállítás esetén, így feltételezhetjük, hogy az átszelési kitérő csúcssín mozgatási erőszükséglete 0,8–1,0 kN. Az átállításhoz szükséges többi erő máshol keletkezik és emésztődik fel.