A cikk szerzője:

Dr. Major Zoltán egyetemi adjunktus
Széchenyi István Egyetem, Győr

Rugalmas ágyazású kiöntött csatornás vasúti felépítmény (3. rész) – Módszer a hosszirányú viselkedés vizsgálatára

Korábbi számainkban már foglalkoztunk a rugalmas ágyazású kiöntött csatornás vasúti felépítménnyel. Az 1. részben (2013/6. szám) a kiöntőanyag jellemzői, míg a 2.-ban (2014/1.) a kiöntés numerikus modellezése volt a téma. Ezúttal olyan módszert ismertet a szerző, melynek segítségével a kiöntött síncsatornás felépítmények méretezése, illetve ellenőrzése leegyszerűsödik, közelebb kerül a mindennapi mérnöki gondolkodáshoz. A szerző által kidolgozott módszer nemcsak az átmeneti szakaszok (kiöntésvég) vagy a dilatációs készülékekkel kapcsolatos vizsgálatoknál hasznos, hanem a kiöntött szakasz semleges hőmérsékleti zónán kívüli munkavégzés kérdésének gyakorlati megítélésében is segít.

 

6. ábra. 54E1 r. sín esetén kialakuló zavart hossz a rugóállandó függvényében (45 °C hőmérséklet-változás esetén)

Az alkalmazott formula zárt formában kínálja a zavart hossz számítását a tervezők számára, melyre korábban nem volt lehetőség. A terjedelmi korlátok miatt az összes kalkulált értéket nem közlöm. A módszer megalkotása során 12 sínrendszert vizsgáltam. (A Vignol sínek mellett a közúti vasúti pályaszerkezetben alkalmazott vályús síneket is a vizsgálat tárgyává tettem.)
Elvégezve a számítást, az alábbi eredményt kaptam:

Az így meghatározott hossz közel áll a korábban kapott eredményhez (2. táblázat). 

A semleges hőmérsékleti zóna felső határa fölött történő kiöntés lehetőségének vizsgálata

A zavart hossz számítására alkalmas módszer kidolgozását követően (a gyakorlatban elfogadott 45 °C hőmérséklet-változás feltételezésével, mely a minimális és maximális sínhőmérsékletek felezőpontjától, azaz +15 °C-tól mérhető) megvizsgáltam a lélegző szakasz hosszának változását ΔT > 45 °C hőmérséklet-változást figyelembe véve is. Ilyen eset fordulhat elő nyári vagy téli időszakban történő vágányépítésnél, amikor a kényszerítő körülmények miatt, de a kiöntőanyag technológiai utasításának hőmérsékletre vonatkozó előírásait betartva, kell alacsonyabb vagy magasabb hőmérsékleten a síncsatorna kiöntését elvégezni.

A 45 °C-nál nagyobb hőmérséklet-változás esetén egy, a hőmérséklet-változástól függő függvénnyel („t(ΔT)”) módosítottam az eredeti összefüggést: Ez a t tényező kapcsolatot teremt a 45 °C hőmérséklet-változás esetén értelmezett zavart hossz és a magasabb hőmérséklet-változás esetén értelmezett értékek között.

A képletben a különböző sínrendszerenként meghatározott „t(ΔT)” függvény az egyetlen ismeretlen. Számításához az általam készített Excel program adatait használtam fel, és ezek alapján az alábbi formában határoztam meg:

A fenti képletben szereplő p és q paramétereket az alábbiakban ismertetem.
Az összefüggést 45 °C < ΔT ≤ 65 °C hőmérséklet-változás esetére állapítottam meg. (Téli varratszakadás ellenőrzése esetén a ΔT = 65 °C hőmérséklet-változás +35 °C építési sínhőmérséklet feltételezését eredményezi.) Az 54E1 r. esetén érvényes t(ΔT) összefüggést a 7. ábra szemlélteti.

7. ábra. 54E1 r. sín esetén érvényes t(ΔT) összefüggés
A sínrendszerenként számított értékek gyakorlatilag konstansnak, azaz minden sínrendszerre azonos nagyságúnak tekinthetők, így javaslom az alábbi, biztonság javára közelítő összefüggés alkalmazását a sínrendszertől függetlenül:

A felírt összefüggés alkalmazását az alábbi példa szemlélteti:

Foglalkoztam azzal a gyakorlati problémával is, ha a síncsatorna kiöntése a semleges hőmérsékleti zóna felső határa fölött történik. Ebben az esetben arra a két kérdésre kell választ adni, hogy esetleges téli síntörés/varratszakadás esetén mekkora a megnyíló hézag nagysága, illetve történik-e károsodás a kiöntőanyag tapadásában (elválás/felszakadás), illetve magában a kiöntőanyagban (belső nyírási szakadás).
Tegyük fel, hogy síntörés/varratszakadás esetén a hézagmegnyílás megengedett értéke 20 mm-nél nagyobb nem lehet, ez 10-10 mm-es sínvégmozgásnak felel meg. Ez tekinthető a megengedhető határelmozdulásnak. Korábbi tanulmányok alapján a kiöntőanyag károsodása ~7,5 mm-es mozgásnál nem következik be, így ez tekinthető a kiöntőanyag szempontjából megengedhető határelmozdulásnak. Felhasználva a korábbi összefüggéseket:

A képletben szereplő f tönkremeneteli tényező kapcsolatot teremt a sínrendszer és a megengedhető maximális sínvégelmozdulás között. Mivel 7,5 mm-ben rögzítettem a megengedhető maximális elmozdulást, mellyel biztosítottam, hogy a kiöntőanyag nem válik el a sín és a csatorna felületén sem, így meghatározható egy hosszirányú rugóállandó határérték. Amennyiben ennél nem kisebb a rugóállandó, akkor a magasabb hőmérsékleten történt kiöntés után bekövetkező síntörés következtében még nem károsodik a kiöntés.
A sínrendszerenként jellemző f tényezők értékére mutat példát a 7. táblázat. Terjedelmi okok miatt az összes számított értéket nem közlöm. A módszer megalkotása során 12 sínrendszert vizsgáltam. (A Vignol sínek mellett a közúti vasúti pályaszerkezetben alkalmazott vályús síneket is a vizsgálat tárgyává tettem.)
Abban az esetben, ha a rugóállandó értéke nagyobb, mint a szükséges kmin érték, akkor az adott hőmérséklet-változásnak a szerkezet ellenálló, a forgalombiztonsági követelmények automatikus teljesülése mellett.
Megjegyzés: A kmin érték teljesülése esetén is el kell végezni a sínfeszültségek ellenőrzését!

Összefoglalás

Cikkemben olyan módszer megalkotását mutattam be, melynek segítségével a kiöntött síncsatornás felépítmények méretezése, illetve ellenőrzése leegyszerűsödik, közelebb kerül a mindennapi mérnöki gondolkodáshoz. A megalkotott módszer másik nagy előnyének tekinthető, hogy nem igényli végeselem-program meglétét, időtakarékos ahhoz képest, mivel a modellépítés ebben az esetben elmarad. Felhasználva a levezetés során bevezetett tényezőket, választ adtam a gyakorlatban előforduló olyan problémák kezelésére is, mint például a semleges hőmérsékleti zónán kívül végzett munkavégzés kérdésének gyakorlati megítélése.

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234

Irodalomjegyzék

  • [1] MSZ EN 1991-2:2006 A tartószerkezeteket érő hatások. Hidak forgalmi terhei.
  • [2] Kormos Gy.: Longitudinal behaviour of rail embedded in elastic material. Periodica Polytechnica, 2001.
  • [3] Coenraad Esveld: Modern Railway Track. Second Edition, MRT-Productions, 2001, Zaltbommel, p. 186.
  • [4] Dr. Horvát Ferenc, Dr. Németh György: Hazai megfelelőségi igazolás – 35GPB (35LPG) r. sínekkel kialakított Edilon típusú kiöntött síncsatornás közúti vasúti vágány kísérleti szakaszának építésére. 2004, Győr.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2015 / 2. 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 | ©