Ugrás a tartalomra

Az első magyar, műanyag szállal erősített és füvesített villamospálya (1. rész) – A szegedi 1-es és 3-as villamosvasút tervezése

A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2015 / 2. szám lapszámában.
|
ügyvezető, tervező
Nagy és Társai Tervező Iroda
statikus mérnök, laboratóriumvezető
Budapesti Műszaki Egyetem Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszék
docens
Temesvári Műszaki Egyetem Építőmérnöki Kar
doktorandusz
Temesvári Műszaki Egyetem Építőmérnöki Kar
Magyarország nagyvárosaiban az elmúlt 6-7 évben megújultak a városi villamosvonalak. Az uniós fejlesztések a mobilitást, a környezetvédelmet és az utazási komfort növelését, továbbá a személygépjármű-forgalom csökkentését irányozták elő. A tömegközlekedés, ezen belül a villamosvonalak fejlesztése, korszerűsítése létkérdés a nagyvárosi közlekedésben. Azonban a villamosvonalaknak nemcsak a fizikai megléte fontos, hanem annak ár-érték aránya, kialakítása, korszerűsége, alacsony fenntartási és üzemeltetési költsége, a szerkezetek hosszabb élettartama, jobb minősége, magasabb működési biztonsága. A tervezők feladata a pályák környezethez való illeszkedése, az „ökológiai lábnyom” szem előtt tartása, valamint a környezeti változások (például klímaváltozás, felmelegedés, csapadékhiány) által az utazóközönségre és nem utolsósorban a szerkezetekre gyakorolt kedvezőtlen hatások (például hőszigetek) kiküszöbölése vagy csökkentése is. A cikk célja, hogy a tervezés során szerzett tapasztalatainkat és ismereteinket közreadjuk, segítve a beruházókat és üzemeltetőket munkájukban és döntéseik meghozatalában.

A pázsittal fedett és talajtakarókkal szegélyezett villamospályák Európában már 20 éve elterjedtek. Látványuk a ter­mé­szet­közeli állapotot idézi, üde folt, amely a hőszigetek kialakulását csökkenti. A növényzet megköti a port és minimalizálja a közlekedésből származó zajokat és rezgéseket is. Az élő zöld felület párásítja a levegőt, csökkenti a hőérzetet. A zöld takaró alatt kisebb mértékben melegszik fel a pályaszerkezet, kisebb a szerkezetek hőtágulása is, ezért a szerkezeti igénybe­vételek is csökkennek. Kevesebb a visszaverődő napsugárzás, ezért az utasok hőérzete is kedvezőbb. Magyarországon 2011-ig nem volt gyepesített, élőfüves, automatikusan öntözött városi villamos vasúti pálya. A szegedi villamospálya építési projekt elemei voltak az új, 2-es villamosvonal 4,8 km hosszú szakaszának kiépítése, a meglévő 1-es és 3-as vonal fejlesztése 18,3 km hosszúságban. 

1. ábra. Szeged közlekedési hálózata
1. ábra. Szeged közlekedési hálózata

A szegedi villamospályák (1. ábra) ter­ve­zése kiterjedt a villamospálya rendszerének és szerkezetének teljes áttervezésére, a csatlakozóutak burkolatára, a csapadékvíz-elvezetés teljes áttervezésére, közművek kiváltására, forgalomtechnikai tervek, csomópontok átdolgozására, statikai, gyártástechnológiai, vasalási tervek készítésére, részlettervek és az öntözés technikai terveinek készítésére. Ezen belül valósult meg az EPC makroszál-erősített BarChip 48 rendszerű szálakból kiépült, teljesen betonacélmentes villamospálya- tervezési és építési technológiájának és számítási módszerének kidolgozása, valamint magyarországi bevezetése. Ez a technológia Európában is újnak számított, és elsőként hazánkban alkalmazták. A 3-as sz. villamosvonal kiviteli tervének generáltervezője a Ring Mérnökiroda Kft. volt. A villamosvonalak engedélyezési terveit generáltervezőként a Főmterv Zrt. által vezetett tervezőkonzorcium készítette. Az 1. és 3. sz. villamospályák az engedélyezési tervektől eltérő szerkezetekkel, de a RAFS rendszeren belül a CDM-QTrack rendszerrel készültek Ri 59 és P 37 sínekkel. Mind a három villamosvonalban épült öntözött gyepesített szakasz. A villamospályába beépített kitérők, aljak leerősítés nélkül CDM-QTrack rendszerben füvesített, bazaltbeton, térkő vagy természetes kőburkolattal kialakítva épültek be. A villamospálya a 2. sz. villamosnál a környező útpályák szintjétől 15 cm magasságban emelkedik ki. Az 1. és 3. sz. villamosvonal a környező útburkolatok szintjében épült ki. A villamospályákat kiemelt szegélyek és terelőelemek választják el az útpályától. Az alépítményi CKT teherbírást növelő réteg, a szerkezeti és a pályalemez a mértékadó hőmérsékleti szélső értékeknek megfelelően kialakított vagy utólag bevágott dilatációval épült. A mértékadó hőingadozás a felszínnel érintett és a földdel takart szerkezeteknél eltérő dilatációs mozgásokat idéz elő. Ezért a dilatáció számítása és kialakítása az egyik fontos szempont a villamospályák tervezésénél, legyen az pályalemezes vagy pályagerendás füvesített villamospálya.
A tervezőirodánk által Szegedre tervezett 1A és 1C sz. CDM rendszerű kétvágányú villamosvonalon 160 vfm hosszban épült füvesített vasbeton, pályagerendás pálya, 272 vfm hosszban épült rezgéscsillapított úsztatott pályalemezes szakasz és 818 vfm hosszban épült EPC BarChip 48 műanyag szálerősített szerkezeti lemezes, bazalt­beton és egyéb díszburkolatú pályalemezes szakasz. Ezenkívül épült egy kétvágányú, előre gyártott vasbeton paneles átjáró és 2 db EPC BarChip 48 műanyag szálerősített szerkezeti lemezes kitérő, bazaltbeton és díszburkolatú pályalemezzel. A beépített kitérők bebetonozott, talpfa és kapcsolószer nélkül kiépített CDM-QTrack rendszerben beágyazott gumiprofil kialakításúak.

2. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal-pálya pályalemeze gránit kockakő burkolattal
2. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal-pálya pályalemeze gránit kockakő burkolattal
3. ábra. Az 1-es sz. villamospálya pályalemeze térkő lapokkal
3. ábra. Az 1-es sz. villamospálya pályalemeze térkő lapokkal

A kiselemes burkolatoknál (2., 3. ábra) fontos megoldani az eltérő mozgású sín és gumi ágyazatának és a burkolatok közötti építési dilatációs hézagok rugalmas fagyálló, kellő teherbírású, repedésmentes kapcsolatát (pl. Rompox D 2000 vagy Rompox Flex fuga). A CDM-QTrack rendszernél az Ri 59 és a P 37 a sínre felragasztott gumiprofilok min. 8-10 cm magasságban ágyazódnak be a betonszerkezetbe. A fennmaradó 10 cm szerkezeti magasságot végleges burkolatszint kialakításához a kopásálló zúzottkő beton vagy egyéb burkolat biztosítja. A 10 cm vastag kopóbeton önmagában nem kellően teherbíró még a vasalás ellenére sem. Ezért tapasztalataink szerint a szerkezeti és kopóbetont együttdolgozóként kell kialakítani, amit a szerkezeti lemezbe beépített méretezett darabszámú összekötő vasak (bekötő kengyelek) biztosítanak. A ta­padóhíd a kapcsolat kialakítására nem elégséges (4., 5. ábra).


 

4. ábra. Pályalemezromlás az 1-es sz. villamos B, D szakaszán
4. ábra. Pályalemezromlás az 1-es sz. villamos B, D szakaszán
5. ábra. Bekötővassal kiépített pályalemez a betonozás előtt
5. ábra. Bekötővassal kiépített pályalemez a betonozás előtt

A pálya szerkezeti lemezből és az ezen levő burkolatból áll. A burkolat lehet bazalt kockakő, kiselemes betonlap burkolat és zúzottkő kopóbeton. A CDM rendszerű közúti villamospályák esetén a befüggesztett síneket befoglaló EPC műanyag szálerősített méretezett lemezt, amelyre csak a villamosszerelvény terhei hatnak, szerkezeti lemeznek nevezzük. A szerkezeti lemezzel bekötővasak útján kapcsolatban lévő, utólag bebetonozott EPC műanyag szállal erősített bazaltbeton burkolatot (méretezett lemezt) pályalemeznek nevezzük.
A bazalt kopóbetonba méretezett hálós vasalás és az EPC BarChip 48 szálerősítés került. A villamospálya szerkezeti lemezét a villamos és a közúti forgalom együttes terheire méreteztük, átjárókban és vegyes forgalmú szakaszokon. A szerkezeti lemezre kerülő pályalemezt már csak a közúti forgalom terheire kell méretezni, figyelemmel a szerkezeti lemez által biztosított alátámasztásra. Ha a pályalemezen nincs közúti járműközlekedés, akkor csak a hőmérséklet-változás okozta feszültségekre kell méretezni.



A tervezés során meg kell határozni a villamospálya használati élettartamát. Szeged esetében ez a fő szerkezetek­re 35 év. A méretezéshez előre meg kell becsülni az élettartam alatti mértékadó forgalom nagyságát az áthaladó egy­ség­ten­gelyszám meghatározásához. Az összevont egységtengelyszámot a szerkezeti lemez méretezéséhez a közúti és villamos egységtengelyszám összege adja. A villamos jármű egységtengelyszorzó számát a 4 tengelyes jármű esetén 1,4 értékben határoztuk meg. A villamospálya nyomvonalán csomóponttól csomópontig pontosan meg kell határozni a mértékadó terheket, majd a méretezés alapján a szerkezeti lemez EPC száligénye, a kopóbeton pályalemezek bekötővas és hálós vas igénye, továbbá EPC száligénye is meghatározható. Az egyes lemezek együttdolgozását hajlításra, az eltérő hőmozgás miatti feszültségkülönbségek felvételére és nyírásra méreteztük. A szerkezeti lemezeket 6–9 m-enként, a pályalemezeket 1,50–2,00 m-enként dilatáltuk. A szerkezeti és kopóbeton egymás fölé eső dilatációs hézagai képzett hézagok 1,5–2,0 cm szélességben. A kopóbeton átmenő hézag közötti hézagai vágott vakhézagok, de képzett hézagok is lehetnek. Ezzel a dilatációs kialakítással a nyári időszakban melegebb kopóbeton dilatációs feszültségei kisebb mértékűvé válnak, és a hidegebb szerkezeti lemezre, amelynek hőmozgása is kisebb a felső pályalemezétől, kevesebb feszültség fog átadódni. Az együttdolgozást kevesebb betonacél beépítésével lehet biztosítani (6. ábra). 

6. ábra. Bekötővassal kiépített rezgéscsillapított pályalemez betonozás előtt
6. ábra. Bekötővassal kiépített rezgéscsillapított pályalemez betonozás előtt

A Szeged 1-es sz. villamosvonalnál az összekötő elemeket műanyag köpenycsőbe gyártották előre, acélbetétek beépítésével. A köpenycső a betontakarás csökkentése miatt vált szükségessé (7. ábra). A szivárgócső DN 150, minden esetben az összekötő elemek alá épült be (8. ábra). Ennek hosszirányú lejtését a CKT alaprétegben terveztük kialakítani, melyet a hossz-szelvényeken és a részletes csapadékvíz-elvezetési helyszínrajzon határoztunk meg, melyen a gyűjtőaknák és vágányvíztelenítés is fel van tüntetve, a tervezett bekötésekkel együtt.

7. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal füvesített gerendás felépítmény előre gyártott műanyag köpenyes távtartóval (Mintakeresztszelvény)
7. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal füvesített gerendás felépítmény előre gyártott műanyag köpenyes távtartóval (Mintakeresztszelvény)
8. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal füvesített gerendás felépítmény előre gyártott műanyag köpenyes távtartóval
8. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal füvesített gerendás felépítmény előre gyártott műanyag köpenyes távtartóval

Az 1-es sz. villamos elkészült pályája a 9. ábrán látható.

9. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal rezgéscsillapított szakasza és a Széchenyi téri füvesített szakasz
9. ábra. Az 1-es sz. villamosvonal rezgéscsillapított szakasza és a Széchenyi téri füvesített szakasz