Bevezetés

A gördülési érintkezési fáradási hibák (RCF = Rol­­ling Contact Fatigue) egyik jellegzetes fajtája a sínfej-hajszálrepedés, az ún. Head Check (HC) hiba. A sínfejen, a nyomtávsaroknál – számos valószínűsít­hető ok következtében – egymáshoz nagyon közel (3–25 mm) elhelyezkedő, majdnem párhuzamos repedések sorozata alakul ki. Ezek a sín keresztmetszetébe egyre mélyebbre hatolva, eltérő felszín alatti formákban fejlődnek tovább. A folyamat előrehaladását először a sínfejen megjelenő kisebb kipattogzások mutatják, amelyek később jelentős mértékű kitöré­sekké fejlődnek, szélső esetben pedig a sín teljes keresztmetszetében bekövetkező síntörés(ek)hez vezet(het)nek. 

Ahhoz, hogy a sínfej-hajszálrepedések problémája kezelhető legyen, meg kell oldani a következőket: 

• a hiba felismerése; 
• a hiba tömeges mérése, a mért értékek digitális rögzítése és feldolgozása a hiba egy vagy több meghatározó jellemzőjének számszerűsítése alapján; 
• mérethatárrendszer kidolgozása, a hibák minősítése;
• a beavatkozás(ok) meghatározása;
• ezek végrehajtása és hatásosságuk ellenőrzése. 

A beavatkozásokat az állapot függvényében kell megállapítani, s ezek a különböző mértékű sínfej-megmunkálási módoktól egészen a síncseréig terjednek. A sínfej-hajszálrepedési hibák kezelése azonban nem­csak közlekedésbiztonsági, hanem gaz­dasági kérdés is, mert a beavatkozások jelentős anyagi forrásokat kívánó eljárások.
Írásunk első része a HC repedések geometriájával foglalkozik, s laboratóriumi vizsgálatok eredményeit összegzi. A második részben a jelenlegi hazai állapotot kezelni képes stratégiához kívánunk javaslatokkal hozzájárulni. A leírtak alapjául a 2013–2014-ben a MÁV Zrt. részére készített K+F jelentésekben közöltek szolgáltak. (Írásunkban a sínfej megmunkálására mindig a sínköszörülés kifejezést használjuk, jóllehet tudjuk, hogy síncsiszolás, síngyalulás, sínmarás technológiák is léteznek.)

A HC repedések geometriája

A vizsgálatok számára 2013 őszén összesen 20 db, két helyszínen pályából kivett, 110–280 mm hosszúságú, teljes keresztmetszetű sínminta érkezett laboratóriumunkba. A Tatabánya állomás átmenő fővágányából (703+90 – 704+54 szelvények között) kivett minták adatai: 

• 54 E1 sínrendszer, diósgyőri hengerlés (1988);
• sín magassági kopása 4,5–6,0 mm;
• R = 1000 m sugarú ív, külső sínszál;
• HC hiba felfedezése: 2010. október;
• pályában fekvés ideje 25 év;
• hibák alakja S, hossza 4–36 mm;
• hibák minősítése örvényáramos mérés alapján: 1. osztály, azaz 5 mm károsodási mélységet meghaladó állapot.
• A Budaörs–Biatorbágy állomásközből (236+26 – 291+50 szelvények között) kivett minták adatai:
• 60 E1 sínrendszer;
•    – donawitzi hengerlés (2003–2004) 9 db minta,
•    – katowicei hengerlés (2008) 1 minta,
• R = 900–1000 m sugarú ív, külső sínszál;
• HC hiba felfedezése: 2011;
• pályában fekvés ideje 9-10 év (donawitzi sínek);
• hibák alakja S, hossza 5–23 mm;
• hibák minősítése örvényáramos mérés alapján: 
•    – 1. és 2. osztály: katowicei és 2003. évi donawitzi sínek (2,71–5 mm, illetve >5 mm mélység),
•    – 2. osztály: 2004. évi donawitzi sínek (2,71–5 mm mélység). 

Az 1. és a 2. ábra a két kivett sínminta HC hibákkal terhelt állapotát mutatja.

A beérkezett sínmintákból kimunkált próbatestek segítségével a repedések geometriáját a sínfej keresztmetszetében, a fej hosszmetszetében és térben is vizsgáltuk. 

A repedések geometriája a sínfej keresztmetszetében

Minden sínmintából a nyomtávsaroknál vékony szeletet munkáltunk ki, a 3. ábrán látható módon. A repedések jellemzőit csiszolással és polírozással előkészített, ma­ratlan, melegen bakelitbe beágyazott pró­badarabokon vizsgáltuk, Zeiss Axio Imager M1 mikroszkóppal, AxioVision 4.9 szoftverrel.

A mikroszkópos vizsgálatok célja az volt, hogy az elkészített csiszolatokon a repedések egymástól való távolságát, hosszukat, behatolási mélységüket, behatolási irányuk változását, valamint tágasságukat számszakilag jellemezni tudjuk. A 4. ábra jellegzetes keresztmetszeti repedéseket mutat.