A vasúti pályahálózatot üzemeltető társaságok alapfeladata a közforgalmú vasúti közlekedés feltételeinek biztosítása, illetőleg szerződéses és jogszabályi [1] kötelezettségük az általuk működtetett infrastruktúra-elemek biztonságának és rendelkezésre állásának biztosítása az elvárt szolgáltatási színvonalon.
A MÁV Zrt. vonalhálózatán előforduló, gördülő érintkezési fáradásból (Ro­ll­ing Contact Fatigue; RCF) adódó hi­ba­jelenségek a vasúti felépítmény legösszetettebb elemeit, a kitérőket is érintik. A hibák kialakulásának megelőzése, illetve mérséklése, valamint a kitérők életciklusköltségeinek (LCC) csökkentése céljából a MÁV Zrt. felkérésére a kitérőszerkezeteket gyártó VAMAV Vasúti Berendezések Kft. fejlesztéseket indított, melyek egyrészt a szerkezeti elemek geometriai kialakítását, másrészt az alkalmazott alapanyagok minőségét, harmadrészt a gyártástechnológiát érintik.
Az Üzemeltető együttműködési megállapodást kötött a Gyártóval, hogy az alábbiakban bemutatott, tesztjelleggel kialakított szerkezeteket üzemi körülmények között figyeljék meg. Az üzemi teszt során keletkezett információk és eredmények a jövőben felhasználhatók mind a szerkezeti elemek tervezésekor, mind azok alkalmazhatóságakor, illetve alapadatot nyújt a proaktív életciklus-menedzsment (Life Cycle Management) alapú üzemeltetés és fenntartás tervezéséhez.
A MÁV Zrt. a teszt kitérőszerkezetek beépítésére a 120a számú Rákos–Szolnok vasútvonalon található Tápiógyörgye állomást jelölte ki, ahol 2017 első fél évében 10 csoport kitérő került beépítésre. A B60-XI-300-1:9 rendszerű tesztkitérők eltérő síndőléssel (1 : 20, 1 : 40, 1 : ∞) és különböző alapanyag-minőséggel (R260, R350HT, R400HT), gyári előszereléssel készültek, és közel egy időben, azonos technológiával épültek be.
A közösen minimálisan 2 évben meghatározott időtartamú tesztidőszak során a beépített kitérők meghatározott időközönként (havonta) egy közösen kidolgozott vizsgálati és értékelési protokoll szerint monitorozás alatt álltak, a szükségessé váló karbantartási munkákat kellő időben, maradéktalanul elvégezték. Erre a felek egy ún. Felügyeleti és Karbantartási Megállapodásban [2] kötelezettséget vállaltak.

Az üzemi teszt helyszíne és főbb jellemzői

Az üzemi teszt helyszínén az évenkénti forgalmi terhelés átlagosan 9 millió bruttó tonna. A kitérők tervezési sebessége egyenes irányban 160 km/h, kitérőirányban pedig 40 km/h. A tényleges sebesség a csatlakozó vasúti pálya sebességével összhangban, egyenes irányban 120 km/h, kitérőirányban 40 km/h. A kitérők engedélyezett tengelyterhelése 225 kN. Az üzemi teszt helyszínét az 1. ábra mutatja.
Az állomás helyszínrajzi elrendezése a 2. ábrán látható, amely egyidejűleg tartalmazza az üzemi teszt műszaki paraméte­reit is, úgymint az egyes kitérők síndőlését, a síndőlés kifuttatásának részleteit, a kitérők anyagminőségét.
Tápiógyörgye állomás kitérői ~90%-ban egyenes irányban, ~10%-ban kitérőirányban jártak. A 3. ábrán a tesztkitérők beépítési ideje és eddigi forgalmi terhelése látható.

Az üzemi teszt egyik alapvetése, hogy az objektív módon, rendszeresen végzett felügyeleti tevékenység eredményeképpen feltárt hiányosságok és a forgalmi terhelés között szoros párhuzam van, melynek megfigyelése és dokumentálása a későbbi elemzések szempontjából kiemelt feladat.

Tervezési előírások, specifikus követelmények

A projekt során meg kellett felelni az MSZ EN 13232 szabványsorozat [3] és a MÁVSZ 2944 2. [4] Specifikus előírások fejezet rendelkezéseinek, továbbá a MÁV Zrt. D.54. számú Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások I. kötet című utasításban [5] foglaltaknak.

A tesztkitérők műszaki paraméterei

A VAMAV Kft. B60-XI-300-1:9 rendszerű kitérőjének geometriai jellemzői a 4. ábrán láthatók.
A szállítási terjedelem tartalmazta a kitérők teljes vasanyagát, a KPE-le­mez­kész­leteket, a kitérőaljakat, az átmeneti és vályúaljakat, a Spherolock típusú tokozott zárszerkezeteket, az állító- és ellenőrző rudakat, a váltóhajtóműveket, a váltó helyszíni kézi állítását biztosító vál­tóállító és jelzőkészülékeket, a VM­GÖ típusú csúcssíngörgő-készleteket, illetve a biztonsági betéteket.

A kitérőkben kialakított síndőlések és azok kifuttatása

A projekt csereszabatosságra vonatkozó követelményeinek eleget téve a síndőlés a kitérőkben nem a sínek (síntalp, síngerinc) döntésével, hanem a sínfej megfelelő kialakításával (a sínfej marásával) valósult meg, így a jelenleg rendszerben lévő betonaljak, alátétlemez és KPE-lemezkészlet, valamint a sínleerősítések a szokványoshoz képest nem változtak. Ezzel a technológiával egyúttal megtörtént a sínjellegű alkatrészek preventív marása is, ami a gyártáskor létrejövő dekarbonizált réteg eltávolítását jelenti, és az RCF jellegű hibák kialakulását késlelteti. A különböző síndőlések kifuttatása a kitérők előtt és után azonban a sínek (síntalp, síngerinc) döntésével és ezzel párhuzamosan a sínfej megfelelő kialakításával (marásával) valósult meg, szabványos átmeneti vasbeton aljakon (1 : 100, 1 : 50, 1 : 33, 1 : 25) elhelyezett speciális átmeneti sínekkel. A vasútállomás bal átmenő fővágányában fekvő kitérők esetében 1 : 20, a jobb átmenő fővágányban fekvő kitérők esetében pedig 1 : 40 síndőlést alakítottunk ki.

Előszerelés, szállítás, beépítés

A kitérőket előszerelt kivitelben, speciális ferde szállítókocsikon (5. ábra) fuvarozták a beépítés helyére. Az előszerelés a gyártó­műben történt, ennek előnyei a kiváló méretpontosság és az egyszerűbb telepíthetőség. A főegységek (váltó, közbenső rész, keresztezési rész) az aljakra előszerelve érkeztek.

A beépítést a helyszínen Kirow daruval végezték. Ez a technológia biztosítja a kitérők deformációmentes elhelyezését (6. ábra).
Az előzőekben leírtak alkalmazása együttesen biztosítja a magas kezdeti minőséget, amelynek fontos szerepe van a szerkezetek élettartamának meghosszabbításában. A beépült kitérőkből 4 csoport a 7. ábrán látható.

Felügyelet és karbantartás

A tesztidőszakban a beépített kitérők meghatározott időközönként egy a MÁV Zrt. és a VAMAV Kft. által közösen kidolgozott vizsgálati és értékelési protokoll szerint monitorozás alatt álltak. A vizsgálatok időrendje az Üzemeltető pályafelügyeleti előírásaiban [6] rögzített időszakos vizsgálatokhoz igazodott, melyekre havonta, közösen került sor. A kitérővizsgálat alapját az Üzemeltető „kitérővizsgálat beméréssel” nevű eljárása képezte, egyéb vizsgálatokkal és ellenőrzésekkel kiegészítve.

Az elvégzett vizsgálatok és az eredmények ismertetése

Az akadálypróba ([7] szerint) célja a zár­szerkezetek üzembiztos állapotának ellenőrzése. A vizsgálat során 2 mm-es szabványos akadályidom behelyezésekor végállásjelzés szükséges, 4 mm-es szabványos akadályidom behelyezésekor pedig nem fordulhat elő végállásjelzés.
Az üzemi teszt során elvégzett időszakos vizsgálatok alkalmával a zárszerkezetek minden kitérő esetében teljesítették a fenti kritériumokat.
A zárszerkezet ellenőrzésének [7] célja a működési méretek és a funkcióteljesítési képesség ellenőrzése. Az üzemi teszt során a zárszerkezetek minden kitérő esetében megfelelően működtek.
Csúcssínnyitásméréskor [7] a zárszerkezet tengelyvonalában a tősín futóéle és a csúcssín hátlapja közötti távolságot ellenőriztük 14 mm-rel a járósík alatt. A névleges érték Spherolock zárszerkezetes kitérőknél 160 mm, fenntartás során 155–165 mm közötti. Az üzemi teszt ke­re­tében a csúcssínnyitás értéke minden kitérő esetében a fenntartás során megengedett intervallumon belül volt.

Csúcssínlemaradás és a támtuskó hézagellenőrzése [7] során vizsgáltuk a zárt csúcssín hátoldalának lemaradását, azaz a csúcssín hátlapjának távolságát a tősín futóélétől, illetve a támtuskó és a csúcs­sín­gerinc közötti távolságot. A névleges érték gyári átvételnél és beépítéskor 0,5 mm, a maximum érték a fenntartás során 3 mm lehet. Az üzemi teszt során mért értékek minden kitérő esetében a fenntartáskor megengedett maximum érték alatt voltak.
A tő- és csúcssín hosszirányú elmozdulása [7] szerint, az egyenes tősínen mérve, a váltó végétől 1000 mm-re és a másik 3 sínszálon erre merőlegesen, a sínfejek nem járt oldalán a járósík alatt 20 mm-re gyárilag beütött csillagpontoknál mérendő. Ez a fenntartás során legfeljebb 30 mm lehet. Az üzemi teszt elvégzésekor a csillagpontok helyzete minden kitérő esetében megfelelő volt.
Erőmérés váltóban [7] félévenként történt VEM–02 váltóerőmérő készülékkel. A váltó állításához szükséges erő legfeljebb 2,2 kN, a visszamaradó feszítőerő legfeljebb 0,8 kN, a villamos hajtómű fékben futásakor kifejtett állítási erő 3,5 kN, de legalább 3,2 kN, a felvágási ellenállás legalább 6 kN és legfeljebb 12 kN lehet. Az üzemi teszt során a fenti erőértékek minden ki­térő esetében megfelelőek voltak.
A váltók tő- és csúcssínjei elhasználódásának vizsgálata ([5] szerint) az M–267 ellenőrző idomszerrel (ORE-sablon) történt. Az üzemi teszt során a váltók tő- és csúcssínjeinek elhasználódásáról még nem lehet beszélni.
A kitérőben a nyomtávolság mérése ([5] szerint) K700 kézi nyomtávolság- és túlemelésmérő készülékkel történt. A névleges érték 1435 mm, a fenntartás során –3 mm/+5 mm eltéréssel. Az üzemi teszt során a kitérők nyomtávolságértékei a fenntartási mérethatáron belül voltak (8. ábra).

A kereszt-fekszint mérés szintén ([5] szerint) K700 kézi nyomtávolság- és túl­e­me­lésmérő készülékkel történt. A névleges érték 0 mm, fenntartás során –4 mm/+4 mm eltéréssel. Az üzemi teszt során a kitérők kereszt-fekszint értékei a fenntartási mérethatáron belül voltak (9. ábra).

A vezetéstávolság-mérés a váltóban és a keresztezésben ([5] szerint) K700 kézi nyomtávolság- és túlemelésmérő készülékkel történt. A névleges érték a váltóban, gyári összeszereléskor legfeljebb 1371 mm lehet, ami a fenntartás során az 1376 mm értéket nem haladhatja meg. A névleges érték a keresztezésben 1394 mm, ami a fenntartás során 1392 mm-nél kisebb, illetve 1396 mm-nél nagyobb nem lehet. Az üzemi teszt során a vezetéstávolság értéke a váltóban és a keresztezésben minden kitérő esetében a fenntartás során megengedett intervallumon belül volt.
A sínjellegű alkatrészek kopásának ellenőrzése ([5] szerint) Nextsense Calipri profilmérővel történt. A maximum értékek a fenntartás során: magassági kopás csúcssínen –4 mm, oldalkopás csúcssínen –5 mm, kiegyenlített magassági kopás sínszálon –6 mm, magassági kopás keresztezési középrészen –4 mm, kivölgyelődés keresztezési középrészen –2 mm. Az üzemi teszt során a kitérők váltórészében az alábbi keresztmetszetekben (C1 = 2526 mm, D = 3299 mm, E = 4395 mm, a csúcssín hegyétől) történt profilmérés (10. ábra). A mért keresztmetszetekben az átlagos kopás 0,8 mm-nél kisebb. A legkisebb kopások a 6-os, 7-es és 8-as számú kitérőkben fordultak elő. A 6-os és 8-as kitérő 3 hónappal korábban épült be, mint a 7-es, forgalmi terhelésük 3 millió elegytonnával több.
Az üzemi teszt során a kitérők keresztezési részében az alábbi keresztmetszetekben (E = 204 mm, EKP + 500 = 3299 mm, F = 727 mm, az elméleti keresztezési ponttól) történt profilmérés (11. ábra). A legnagyobb kopás 2,3 mm, a mért keresztmetszetekben az átlagos kopás kisebb, mint 1,5 mm. A legkisebb kopások az 1-es és a 4-es számú kitérőkben fordultak elő. A 4-es kitérő 4 hónappal korábban épült be, mint az 1-es, forgalmi terhelése 4 millió elegytonnával több.

A keménységmérés ([8] szerint) EQUO TIP Hardness Tester készülékkel történt. A névleges értékek a sínanyagtól függően 260 HB, 350 HB, 400 HB, a minimum/maximum értékek fenntartás során rendre 260-300 HB, 350-390 HB, 400-440 HB. Az üzemi teszt során megállapítottuk, hogy az alapanyagok vonatkozásában forgalmi terhelés hatására elhanyagolható mértékű felkeményedés tapasztalható.

A repedések, anyagszerkezeti hibák felfedésére folyadékbehatolásos vizsgálatokat (penetráció) végeztünk ([9] szerint). Az üzemi teszt során eddig két alkalommal (2018. március, október) a 10-es kitérőben (1 : ∞, R350HT) fordultak elő rövid hosszon (100–150 mm) kismértékű, A kategóriás (károsodási mélység mk < 0,5 mm), illetve B kategóriás (károsodási mélység mk = 0,5–1,5 mm) HC-hibák (12. ábra). Mindkét esetben az egyenes csúcssín azon szakaszán, ahol a jármű­kerék futás közben átterhelődik a tősínről a csúcssínre. Ez a hely a tesztkitérők esetében a 9–10. alj fölött található (a 4. ábrán látható).

Az elvégzett időszakos vizsgálatok alkalmával eddig egyszer (2018. december) tapasztaltunk rövid hosszon (60–80 mm) kismértékű (0,5 mm mély) repedést, a 8-as kitérőben (1 : 40, R400HT) (13. ábra).
Az RCF jellegű hibák felfedésére irányuló örvényáramos vizsgálatokat ([10] szerint) félévenként végeztünk. Az alkalmazott mérőeszközök: GF–04 (négycsatornás) és HC Scan dual (kétcsatornás). Az üzemi teszt során elvégzett időszakos vizsgálatok alkalmával az örvényáramos mérések a 10. kitérő kivételével egyik kitérő esetében sem tártak fel RCF jellegű hibát. A 10. kitérő esetében a folyadék­behatolásos vizsgálatok által feltárt hibák az örvényáramos vizsgálatokkal is megerősítést nyertek (2-es és 3-as nyomsáv A és B hibakategória) (14. ábra).

Elvégzett fenntartási munkák

Az Üzemeltető és a Gyártó kötelezettséget vállaltak, hogy az időszakos vizsgálatok megállapításai alapján szükségessé váló karbantartási munkákat kellő időben, maradéktalanul elvégzik, és bármilyen munkavégzés csak közös egyetértésükkel történhet. A munkamegosztás alapelve szerint a kitérők vasanyagának karbantartását a tisztítás, váltósínszékek kenése, csavarutánhúzás, valamint az alkatrész­csere-jellegű munkákat kivéve, illetve a váltók beszabályozását a tesztidőszak időtartama alatt a Gyártó végzi, minden egyéb karbantartási munkát az Üzemeltető végez vagy végeztet.

Az üzemi teszt eddig eltelt két éve alatt a napi üzemeltetési feladatok (pálya­felügyelet, váltótisztítás) elő­írás szerinti rendszerességgel történtek, a pályafelügye­le­ti tevékenység alapján megállapított hibákat, hiányosságokat pedig a műszaki szükségességnek megfelelő gyakoriság­gal megszüntették. Összesen három al­ka­­lommal történt karbantartási munka­végzés (csúcs­sín­gör­gő-­sza­bályozás, zár­szer­kezet-ellenőrzés, fánceltávolító és HC-­köszörülés, repedésjavítás feltöltő he­gesz­téssel), melyek közül az első alkalom a VAMAV Kft. Első karbantartás nevű szolgáltatása volt.

Ez a csomag minden kitérő esetében tartalmazza a csúcs­síngörgők szükség szerinti szabályozását, a zárszerkezetek ellenőrzését, illetve az indokolt helyeken fánceltávolító köszörülést, amelyet kb. 4 millió bruttó tonna forgalmi terhelés után hajtottunk végre. Ezenkívül kétszer volt szükség egyéb vasanyag-karbantartási feladatok elvégzésére, illetve három alkalommal történt gépi kitérőszabályozás (KIAG), amelyek a kitérők beépítéséhez kapcsolódó jótállási szabályozások voltak. A munkákat és erőforrás-szükségletüket a 15. ábra tartalmazza.

A 16. ábrán a 10-es kitérő egyenes csúcssínjének HC-köszörülése látható.
A 17. ábrán a 8-as kitérő keresztezési középrészének javítása látható.

Életciklusköltség – életciklus-menedzsment

A korlátozott mértékben rendelkezésre álló erőforrások optimális, műszakilag és gazdaságilag egyaránt hatékony felhasználása a felügyeleti és karbantartási rendszer korszerűsítésével érhető el, melynek egyik lehetséges módja a szerkezetek műszaki fejlesztése és a fenntartási rendszer proaktív életciklus-menedzsmenttel történő bővítése. Ez azt jelenti, hogy ha az eszközök kezdeti magas színvonalát és megfelelő karbantartását biztosítjuk, akkor az életciklus során a teljes költségük alacsonyabb lehet.
A pénzügyi előnyökön kívül az élet­cik­lusmenedzsment-rendszer főbb előnyei a teljes körű karbantartási stratégia megvalósulása és az ún. RAMS-elvek (R = megbízhatóság, reliability; A = rendelkezésre állás, availability; M = karbantarthatóság, maintainability; S = biztonság, safety) teljesülése.
Az üzemi teszt során a telepítési, ellen­őrzési és karbantartási költségeket kitérőnként külön-külön, egy ún. LCM-táblázatba szisztematikusan, 30 éven keresztül összegyűjtjük (18. ábra).

Mint látható, a táblázatok fejrésze tartalmazza a forgalmi körülményeket (sebesség, tengelyterhelés, forgalmi terhelés), a kitérők főbb műszaki paramétereit leíró rész pedig az élettartam alatt előforduló tevékenységek típusait (beépítés, felügyelet, karbantartási munkák, átépítés = újra beépítés), egységárait, illetve az elvégzett munkák mennyiségét évenkénti bontásban. Az elvégzett munkák éves összköltsége, a nettó jelenérték (NPV) és a jövőbeli érték (FV) számított értéke a táblázatok alsó soraiban jelenik meg.

Összefoglalás – az üzemi teszt eddigi tapasztalatai

Az üzemi teszt tapasztalatai, eredményei az alábbiakban foglalhatók össze röviden:

• Fontos a rendszeres, objektív diagnosztika és az Első karbantartás (kb. 4 millió átgördült elegytonna forgalmi terhelés után).
• A kitérők műszaki állapotát több tényező (alépítmény, felépítmény, fekvésgeometria) együttesen befolyásolja.
• Az alapanyagok vonatkozásában forgalmi terhelés hatására felkeményedés tapasztalható.
• A kopások két év üzem alatt 2,3 mm alatt vannak.
• A tesztidőszakban minimális vasanyag-karbantartás (köszörülés, hegesztés) és gépi kitérőszabályozás KIAG történt.
• A vasanyag tekintetében eddig egy alkalommal tapasztaltunk rövid, 60–80 mm hosszon kismértékű, 0,5 mm mély repedést, a 8-as kitérő keresztezési középrészében (1 : 40, R400HT). HC-hibák a 10-es  kitérőben (1 : ∞, R350HT) jelentek meg eddig két alkalommal, a beépítés után 9 hónappal, majd ezt követően újabb 7 hónap üzem után. A hibák rövid, 100–150 mm hosszon fordultak elő, a károsodási mélység jellemzően kisebb, mint 0,5 mm, helyenként 0,5–1,5 mm között volt. A többi kitérőben RCF jellegű hiba nem tapasztalható.
• Kulcskérdés az időben történő, szakszerű beavatkozás.

Megállapítható, hogy két év üzem után még nem volt szignifikáns különbség a tesztkitérők teljesítménye között. Az eddigi tapasztalatok azt mutatják, hogy a vasútvonalon alkalmazott sebességnél (120 km/h), tengelyterhelésnél (225 kN) és forgalmi terhelésnél (~9 millió bruttó tonna/év) rendszeres ellenőrzés és megfelelő karbantartás esetén mindegyik kombináció jól viselkedik. Ahhoz, hogy az eredeti célt elérjük, vagyis markáns különbséget fedjünk fel az egyes síndőlés és anyagminőség kombinációk között, több tapasztalat szükséges, ezért az üzemi teszt folytatása javasolt.