A baleset helyszínén rögzített sínkivetődés mechanizmusa, feltehető okai

A balesettel kapcsolatos vizsgálati anyagok és dokumentumok alapján nem rajzolódott ki egyértelműen a vágánykivetődés mechanizmusa, ezért a szakirodalomban fellelhető elméletekre és információkra támaszkodva a bekövetkezett vágánykivetődéssel kapcsolatban elméleti számításokat végeztünk, melyek alapján a következő megállapítások tehetők:

• Amennyiben a vasúti vágány sínjeinek semleges hőmérséklete +15 °C... +23 °C között van, és a sín hőmérséklete eléri a hazai szélsőséges hőmérsékleti viszonyok között legnagyobb ts = 60 °C értéket, valamint az ágyazat oldalirányú ellenállása egy sínszálra vonatkoztatva legalább az új építésű, de sem a forgalom által nem utántömörödött és dinamikus vágánystabilizátorral sem tömörített q = 5 N/mm/sínszál értékű, továbbá ha a pálya szabályos R = 984 m sugarú kör­ívben fekszik, nem következhet be vá­gány­kivetődés.

A fenti feltételek teljesülése esetén ugyanis a körívben fekvő vágány egyensúlyának fenntartásához felhasznált q’ ágyazati reakción túlmenően kellő nagyságú qáll ágyazati oldalellenállás tudja biztosítani a kisebb-nagyobb, de még megengedhető geometriai hibákkal terhelt vágány stabilitását.
A vágányállékonysághoz fennmaradó qáll ágyazati oldalellenállás
ahol: q = 5 N/mm, az új, de nem utántömörödött ágyazat oldalellenállása,
q = 3,2–3,5 N/mm, kézzel bevillázott, kis teljesítményű vibrátorral tömörített esetben,
q = 2,8 N/mm, csak kézzel bevillázott, tömörítetlen zúzottkő ágyazatnál;
F [kN], egy sínszálban szélsőséges hőmérséklet mellett fellépő dilatációs erő;
R [m], a körív sugara.
Az egy sínszálban fellépő dilatációs erő

ahol:    α = 1,15 · 10–5 1/°C, a sínacél li­neáris hőtágulási együtthatója,
A = 6934 mm2, az UIC 54 r. sín keresztmetszeti felülete,
E = 2,15 · 105 N/mm2, a sínacél rugalmassági modulusa,
Δt = 45 °C, a szabályos sínhőmérséklettől nyáron elképzelhető legnagyobb hő­mér­séklet-különbség ts = 60 °C sínhőmérséklet mellett.
A vágányállékonyságot biztosító ágyazati oldalellenállás értéke

lett volna a vágánykivetődés helyén, amennyiben a 2006-ban végzett ágyazatrostálás során a géplánc nem hibásodik meg, s a rostálást tovább tudják folytatni az elsárosodott ágyazatban. Erre azonban később sem került sor. Így csak 2006-ban és 2007-ben végzett szabályozás és ágyazatrendezés volt e szakaszon, amely a rossz állapoton átmenetileg segített. A vágánynak a baleset helyszínén még 2008 májusában sem volt a megengedettnél nagyobb geometriai hibája.
Amennyiben a vágány egy sínszálra vetítve csak a fentebb említett q = 3,2, illetve 2,8 N/mm oldalellenállású, s nem, vagy csak kis hatékonysággal tömörítve, azaz csak bevillázva lett volna, akkor az ál­lékonyságot biztosító ágyazati oldalellenállás csak 2,4, illetve 2,0 N/mm, ami a sta­bilitásban érezhető minőségromlást eredményez.
• A fentieket igazolja az állékonysági számítás, melyet mindhárom q oldalellenállás értékkel elvégeztünk.

Amennyiben a vasúti vágány egy l hosszon elnyúló kezdeti f irányhibával rendelkezik, a kritikus kivetődési erő ívben egy sínszálra vonatkozóan a következő összefüggéssel határozható meg:

ahol: E = 2,15 · 105 N/mm2, a sínacél rugalmassági modulusa,
 Iy = 4,175 · 106 mm4, az UIC 54 r. sínszelvény függőleges tengelyére számított tehetetlenségi nyomatéka,
l = a kezdeti irányhiba hullámhossza,
qáll [N/mm], az állékonyságra fennmaradt ágyazati ellenállás egy sínszálra vonatkozóan,
r [N·m], egy db sínleerősítés keretmerevsége,
k = 600 mm, a keresztaljak távolsága.
Minthogy a szakirodalomban a keretmerevségre lényegesen eltérő adatokat közölnek, ezért e tekintetben a BME Út- és Vasútépítési Tanszék vasúti laboratóriumában végzett kísérletek eredményeire támaszkodtunk annál is inkább, mert a mért valós értékek adják a mértékadó állapotot a szakirodalom értékeivel szemben.
A kezdeti irányhiba kritikus hullámhosszát íves vágány esetén (A típusú hibaalak) Meier összefüggésével határozhatjuk meg

a kritikus fekvéshiba ívmagassága (eltérés a szabályos körív vonalától) ugyancsak Meier összefüggésével (1. ábra)




A fenti három összefüggéssel meghatározott értékeket az 1. táblázat foglalja össze.
A kritikus hőmérséklet-változás értékét az adott jellemzők függvényében az alábbi összefüggéssel határozhatjuk meg:

Az állékonyság változásának illusztrálására a különböző ágyazati oldalellenállások mellett az f ívmagasságok függvényében meghatároztuk az Fkr kivetődési erőt és a Δtkr hőmérséklet-változás értékeit is, amelyeket a 2–4. táblázatokban mutatunk be.
Minthogy a balesetet követően a sín hőmérséklete 52 °C volt, ez a semleges hőmérséklet 15 °C-os alsó értékétől

hőmérséklet-különbséget jelent.
A 2. és 3. táblázat tanúsága szerint ilyen hőmérséklet-változás mellett a vágánynak stabilnak kellett volna maradnia még alig tömörített ágyazat esetén is, mivel a kezdeti irányhiba nem valószínű, hogy meghaladta a 70 millimétert.
Laza ágyazat esetén az adott peremfeltételek mellett forgalomterhelés nélkül stabil marad a vágány, ha az irányhiba nem éri el a táblázatban feltüntetett értéket. Forgalom hatására azonban – akár 40 °C-nál kisebb hőmérséklet-változás, azaz 55 °C sínhőmérsékletnél is – elvesztheti állékonyságát a vágány. Ez még akkor is lehetséges, ha a kritikus ívmagasság-eltérés nem is haladja meg hőmérséklet-változáshoz kiszámított ívmagasságértéket, hi­szen egyrészt a vonat áthaladásakor a kerekek az irányhibánál kisebb-nagyobb ol­dalirányú ütést mérnek a sínre, ami a hiba nagyobbodásához vezethet, másrészt a moz­dony előtt kialakuló orrhullám kissé megemeli a felépítményt, és az ágyazat ellenállása lecsökken.

Hazai kísérleti mérések azt mutatják, hogy a keresztirányú ágyazat-ellenállás teljes nagyságának 40 százalékát a keresztaljak talpán ébredő ellenállás adja, amely terhelés hatására akár a háromszorosára is növekedhet. Ha viszont például a mozdony előtti orrhullámnál a talpellenállás megszűnik, az oldalellenállás tekintélyes része elvész.
Nem valószínű, hogy az ágyazat oldal­ellenállása a 4. táblázatban vizsgált értéket elérte volna, mivel a 2008. májusi vágánymérési grafikon szerint még nem volt olyan irányhiba, amely egyedül indokolta volna a sebességkorlátozást. A ki­nyo­módás okát nemcsak az elmaradt ágya­zat­rostálás következményeiben, ha­nem máshol is kellett keresni.

• Amennyiben a 8203. számú vonat áthaladása előtt a vágánynak 55 centiméter körüli kivetődése lett volna, akkor már a mozdony is kisiklott volna, s nagy valószínűséggel fel is borul. Körívben ugyanis nagyon kicsiny a valószínűsége, hogy az A hibaalaktól eltérő formájú (pl. B) kivetődés keletkezzen. Ebben az ívben azonban egy erősen torzult B tí­pusú hullámforma (2., 3. ábra) halmozódott a körívre – a fotókon és a filmen leszámolt kb. 65-67 alj alapján – mint­egy 40 méter hosszon a kisiklást követő állapotban. Ez arra utal, hogy a kezdeti A típusú fekvéshiba a személykocsik erősen fékezett, futó kerékpárjai között torzult és nőtt meg a fékezés hatására. A mozdonyvezető azonban egyértelműen A típusú fekvéshibát látott. A kisiklást követő torz B hibaalak hosszából egy kb. 26-28 méter hosszú A hibaalakot lehet kiemelni.

Amennyiben ezen a hosszon már 50 centiméteres kivetődés lett volna, az teljesen szabályos esetben is ρmin = 159 m görbületi sugár ráhalmozódást jelent (4., 5. ábra, valamint 5. táblázat), vagyis ráhalmozva

 görbületi sugarat eredményez a kivetődés közepén. Ha a kinyomódás mértéke 31,5 centiméter lett volna, a hiba legkisebb görbületi sugara még mindig Rmin =  200 m lett volna, amelyen 100 km/h sebesség mellett már a mozdony is kisiklott volna. Minthogy a mozdony és az azt követő két kocsi nem siklott ki, a kinyomódás mértéke is kisebb kellett legyen. Az 5. táblázat tanúsága szerint 18,5 centiméter nagyságú kinyomódás esetén ugyanilyen hibahosszon 300 méter görbületi sugár adódik, amelyen már a mozdony esetleg ilyen sebesség mellett is pályán maradhatott.

• Jóllehet a 2006. szeptember 6–8. között végzett, de a meghibásodás miatt az 1359 + 52 szelvényben abbamaradt ágyazatrostálás már nem érintette a kivetődés helyét, azon a szabályozást a dokumentumok szerint elvégezték, és a semleges hőmérsékletet is beállították. 2007-ben azonban ismét szabályozásra került sor, melynek során hibamegszüntető módszerrel az ívben mintegy 40 milliméteres eltolást végeztek az ív középpontja felé, amely átlagosansemleges hőmérséklet-változást okozott, azaz a semleges sínhőmérséklet a nyári kivetődésbiztonság rovására 3,5 °C-kal csökkent. Lokálisan azonban ennél esetleg nagyobb változás is bekövetkezhetett.

• A MÁV D12/H utasítás 8.3.3.2.4. pont­ja az irányszabályozások kapcsán így rendelkezik: „Íves vágányrészen végzett olyan szabályozás esetén, amelynél egy-egy 20 m-es szakaszra vonatkozóan a bekövetkezett hosszváltozás miatt a semleges hőmérséklet csökkent, és annak értéke kisebb lett mint +15 °C, …akkor a sínszálakban feszültségmen­tesítést vagy feszültségeloszlatást kell végezni. Feszültségmentesítés előtt természetesen a sínszála(ka)t semleges hő­mér­sékleti zónában el kell vágni, és a záróhegesztéssel együtt a feszültségmentesítést is ilyen hőmérsékleti határok kö­zött kell végrehajtani.” Sem erre vonatkozóan, sem a semleges hőmérséklet tényleges, megnyugtató dokumentálására vonatkozóan nem állt rendelkezésünkre bizonyíték, hiszen a 2006. évi feszültségmentesítés, illetve semleges hőmérséklet beállításának ellenőrzése elmaradt!

• A balesetet megelőző héten nagy mennyiségű csapadék hullott, a csapadék az ágyazat alsóbb, szennyezett részén jelentős kohéziócsökkenést okozva az ágyazat lazulásához vezetett, s bár a baleset időpontjában már igen nagy meleg volt és az ágyazat látszólag teljesen kiszáradt, az átázott alépítmény azonban lényegesen csökkentette a rajta fekvő zúzottkő ágyazat ellenállását.
• Vizsgálataink alapján a vágánykivetődés több tényező együttes hatására következett be, mely okok a pálya szempontjából a következőkben határozhatók meg:

– Az ágyazatrostálás elmaradása meghagyta a feltételeit egy nagyobb vágány­kinyomódás létrejöttének, mert egyrészt a ba­lesetet megelőző héten nagy mennyiségű csapadék hullott, amely az ágyazat al­sóbb, szennyezett részén, valamint az al­építmény átázása révén jelentős kohé­zió­csökkenést okozott, amely az elszennyeződés miatt az ágyazat lényeges lazulásához vezetett, másrészt az ágyazatrostálás után a rostaalj helyébe kerülő új ágyazati anyag – tisztaságával, éles élű mivoltával – javított volna az ágyazati ellenálláson.
– A 2006-os és 2007-es aláverések, illet­ve szabályozások tulajdonképpen csak elodázták, „elmosták” az alépítményből adódó lokális pályahiba kialakulását.

– A 2006-ban végzett semleges hőmérséklet beállításának ellenőrzése elmaradt, s ma már nem állapítható meg, hogy a tech­nológia, a sínhőmérséklet mérése, a feszítő erő beállítása és a kilélegeztetés valóban minden lépésében teljesen szabályszerű volt-e, azaz valóban a kívánt semleges sínhőmérsékletet állították-e be.
– A 2007-ben végzett szabályozás és köríveltolás mintegy 3,5 °C semleges hő­mérséklet-csökkenéssel járt, amely ugyan nem nagymértékben, de a körülményeket figyelembe véve veszélyt jelentett a vágány állékonyságára.
– A 2008 májusában készült vágánymérési grafikon – éppen a kivetődés helyszínén – egy kezdeti irány- és süppedési hibát mutat, amely ugyan még nem szerepel a lokális hibajegyzéken, a kinyomódás, illetve a későbbi kivetődés kiindulópontja lehetett.
– A mozdony előtt néhány aljtávolságon kialakuló orrhullám következtében – hi­szen a vágány itt kissé megemelkedik – az ágyazat oldalirányú ellenállásának egyik összetevőjét, a talpellenállást (amely a teljes oldalirányú ellenállás 40 százaléka) elveszíti, ezért a kezdeti fekvéshiba tovább növekszik.

Amennyiben a fekvéshiba eléri a kritikus jellemzőket, az orrhullám ki­váltja a vágánykivetődést, amelybe a mozdony teljes sebességgel belerohan. Ez azért különösen veszélyes, mert a mozdony kisiklása sokkal súlyosabb következményekkel jár. 
– Ehhez hozzájárul, hogy a fékezés a ha­ladó vonat előtt a sínszálakban ébredő dilatációs nyomóerőt megnöveli, s ha ez közvetlenül az irányhiba előtt következik be, a vá­gánykivetődés azonnal lezajlik. A balesetkor azon­ban nem ez történt, hiszen a moz­dony már rajta volt a vágánykinyo­mó­dáson, amikor a mozdonyvezető fékezni kezdett, s a fékező erő csak három má­sod­perc után kezdett kialakulni (lásd ké­sőbb), így a mozdony s a követő két kocsi sem siklott ekkor ki.
– Ebben az esetben a vonat már a fekvéshibán futott a fékhatás kialakulásakor, amikor a fenti hatásra a lényegesen könnyebb személykocsik közel 15 méteres tengelytávolságain belül – bár korlátozott módon – a vágánykinyomódás tovább torzult az erőteljes oldalütések és a jelentős terelőerők révén. A helyszínen rögzített vágánykivetődési forma csak a kisiklást követően alakult ki.

• A vágánykivetődés mechanizmusa a kö­vet­ke­ző­képpen rekonstruálható:

– A vágánykivetődés helyszínén a gyenge alépítményen elszennyezett, még nem rostált, kis ellenállású ágyazat feküdt, ezen a 2007. évi vágánymérés óta a 2008. május 14-i mérésig körülbelül 42,5 méter hosszon (Az FMK-007 mérőkocsi inerciális elvű mérőrendszere egy B hibaalakot (2. ábra) mutat, ilyen hibahossz esetén gyakorlatilag torzításmentesen. A mért B hibaalak azonban aszimmetrikus, ennek a körívközépponttal ellentétes irányú hullámrésze esik egybe a kisiklás után látott kivetődéssel) elnyúló, mint­egy f = 5 mm amplitúdójú – az ív középpontjával ellentétes irányba mutató – egyoldali, nem szabályos, összetett színuszhullám jellegű (B hi­ba­alak) kezdeti irányhiba (6. ábra) alakult ki, amelyhez egy aszimmetrikus süppedési hiba is társult éppen a későbbi vágánykinyomódás helyén.

Minthogy a kivetődéshez a kritikus hul­lámhosszon kialakult kritikus fekvéshiba is szükséges, a fekvéshibák alakja és nagysága lényegesen befolyásolja a kivetődést előidéző erő nagyságát. A baleset helyszínén közvetlenül a baleset előtti időpontban egyik jelenléte sem volt bizonyítható.

– Tekintettel arra, hogy bár a kezdeti hiba a forgalom hatása alatt 2008. május óta minden bizonnyal csak tovább növekedett, torzult, ezt azonban a hiba vi­szonylag kis amplitúdója és ehhez képest hosszú hullámhossza miatt még szemmel nehéz észrevenni, s ha észre is veszik, ekkor még általában nem tulajdonítanak neki jelentőséget. Ám a vágány lokális süppedésének, amely a mérési grafikon szerint szabálytalanabb volt az irányhibánál, lehetett olyan rövid szakasza, ahol a nagy súlyú mozdony előtt kialakuló orrhullám és esetleg az áthaladó terhelés hatására a besüppedő vágány még valamelyest megemelkedik, s e néhány alj alatt az ágyazat elveszti oldalellenállásának mint­egy 40 százalékát.
– A balesetet megelőző héten a lehullott csapadék az ágyazati ellenállást, amelyben az altalaj átázása is szerepet játszik, jelentősen csökkentette. Az altalaj és az ágyazat elszennyeződött része még augusztus 2-áig a magas léghőmérséklet ellenére nagy valószínűséggel nem száradt ki, ezért a forgalom alatt az irányhiba tovább nőtt, amellyel párhuzamosan azonban a sínszálakban fellépő dilatációs erő valamelyest csökkent.

– Minthogy sem a 8045. számú vonat vezetőállásán vonalbeutazást tartó pályamester, sem a kisiklott 8302. számú gyorsvonat előtt közlekedő 804. számú IC mozdonyvezetője még nem tapasztalt semmi rendellenességet a kérdéses szakaszon, egyértelműnek látszik, hogy a vá­gányban lévő irányhiba csak a mozdony át­haladása után növekedhetett. A nagy tömegű mozdony súlya alatt ugyanis át­menetileg megnő a zúzottkő ágyazat ellenállása, ám a nagyobb terhelés hatására a süppedés nagysága is tovább nőhetett, ennek következtében az IC mozdonyának áthaladása után a lényegesen könnyebb kocsik alatt kellett hogy a hiba amplitúdója a kritikus nagyságú körülire megnövekedjen, amit a szerelvény hátsó szakaszán szolgálatot teljesítő jegyvizsgáló már a szokottnál erősebb oldalirányú lökésként érzékelt. Az IC áthaladása után a vá­gányban lévő feszültség a kezdeti fekvéshiba után kissé enyhült, s mivel a kritikus ki­vetődési hosszhoz képest a vágány irány­hibája a kritikus fekvéshiba mértéke alatt volt, ezért a hirtelen kivetődés még nem következett be.
– A 8302. számú gyorsvonat mozdonya éppen ráfutott a vágánykinyomódásra, amikor a mozdonyvezető a gyorsféket működésbe hozta (részletesebben lásd két alponttal később).

– A fékezés következtében az utolsó három kocsi által kifejtett fékezőerő tovább növelte a sínben meglévő normálerőt, ez­által a sín semleges hőmérséklete zuhanás­szerűen csökkent, s a vágánykinyomódás amplitúdója – bár a vágányt leterhelő ke­rekek között korlátozva – hirtelen megnőtt, s a kisiklott kocsik átfutása után a sín­szálakban a belső nyomóerő az egyen­súlyi helyzetig lecsökkent (7. ábra).
A kivetődésre jellemző nagy amplitúdójú – csaknem C típusúvá torzult – hibaalak tehát már csak a lezajlott kisiklás következménye. Ehhez azonban több tényező együttes jelenléte is hozzájárult, nevezetesen a kezdeti fekvéshiba mellett a tűrési határon lévő süppedés, a rossz minőségű, elszennyeződött ágyazat és minden bizonnyal a kenetlen, bemaródott forgótányéros forgóvázak esetében fellépő – az átlagosnál nagyobb – terelőerő is, amely oldalirányban terhelte a vá­gányt.

A vágánykinyomódás és a vonatszerelvény kisiklása közötti összefüggés

A számítások szerint nem volt akkora a kezdeti irányhiba nagysága, amely a 8203. számú vonat mozdonya előtt kialakuló orrhullámnál azonnali vágánykivetődést okozott volna, az azonban lehetséges, hogy az irányhiba megnőtt. A vágány­kinyomódásra érkező mozdony nagy súlya a hiba továbbfejlődését megakadályozta. Így a kinyomódás már csak a szerelvény kocsijainak tengelyei között nőhetett nagyobbra a tengelyek közötti terheletlen szakaszokon. A fékhatás kialakulása to­váb­bi nyomóerővel terhelte a hibásan fek­vő pályaszakaszt, amely az utolsó három kocsi áthaladása során az oldalütések, a kisiklott jármű okozta igen erős rezgések, a süppedéssel terhelt, szennyezett ágyazaton fekvő vágány kinyomódásának további megnövekedését okozták. A baleset utáni pályaalak kialakulása azonban csak a vonat áthaladása során vagy utána következhetett be.

Minthogy a fékhatás kialakulásakor éppen a negyedik kocsi első forgózsámolya volt a felkapás helyén, először a negyedik kocsi első forgóváza siklott ki, magával rántva a harmadik kocsi hátsó forgózsámolyát, amely ekkor körülbelül a ki­nyo­módás inflexiós pontján haladt (rész­le­te­sebben lásd később).

A mozdony menetírója által rögzített regisztrátum elemzése

Elemzésünk során mind a mozdony elektronikus tachográfja által rögzített numerikus adatsort, mind az ez alapján készített grafikus diagramokat (idő-sebesség és út-sebesség) kiértékeltük.
A digitális regisztrátum numerikus adatsorának vizsgálatakor megállapítható volt, hogy
– a digitális adatsor adatrögzítési gyako­ri­sága változó, amely inhomogenitás má­sod­percenként 1 és 6 adat között minden változat előfordulásában nyilvánult meg, így a gyakorisági időközök is egyenlőt­lenek;
– az adatsorból kiolvashatóan a gyors­fékezés kezdetétől a megállásig megtett út 248 méter, aminek
– kissé ellentmond az adatsor sebességeiből másodpercenként számítható út­hosszak összegéből adódó 258,4 méter.
– Ezért tizedmásodperc pontosságú számítást nem tudtunk megvalósítani. Számításaink pontossága így 0,5 másodpercnél nem nagyobb, azaz összességében legfeljebb 0,5 másodperc időhiba előfordulhat.
– A 14:30:45 időpont kezdetétől a 14:31:00 időpont kezdetéig 15 másodperc telt el, azonban a 14:31:00 időpont kezdetétől a mozdony még mintegy 0,5 másodperc futásideje alatt a tachográf még egy 1,0 km/h sebességet regisztrált a megállásig, ugyanakkor a megtett út hossza 1,0 méterrel nőtt. Éppen ezért mind a számításnál, mind a grafikus leolvasásnál a sebességet 2,0 km/h-ra változtattuk, hogy 0,5 másodperc alatt az 1,0 méter megtett út kijöjjön.
A fenti okok miatt a kiértékelésnél a gra­fikus út-sebesség és idő-sebesség diagramot használtuk, mert az azokról le­ol­vasható sebesség, valamint a sebességből számított megtett utak 247,4 méter összege szinte teljesen egybevág a leolvasott 248,0 méter távolsággal.

A sebességet, a megtett utat és a lassulást az idő függvényében másodperces lépcsőkben a 6. táblázat foglalja össze, ahol a gyorsfékezés kezdetétől a megállásig négy jellemző szakasz különböztethető meg:
– konstans sebesség a fékhatás beindulásáig (3 s);
– a fékhatás teljes kialakulásának szakasza (3 s), ahol a ≤ 2 m/s2;
– erőteljes fékezési szakasz (6 s), ahol a > 2,0 m/s2;
– kevésbé erőteljes fékezés (3,5 s), ahol a ≤ 2,0 m/s2.

A vágánykinyomódás észlelhetősége a pálya vonalvezetése és a szerelvény sebessége függvényében

A kérdés megválaszolása érdekében 2008. október 9-én helyszíni beutazást tartottunk, melynek során lehetőségünk volt egy V43 típusú mozdonnyal a kisiklott szerelvény menetirányával megegyező irányban, különböző sebességekkel napsütéses időben a baleset helyszínét beutazni.
Előkészítésként a kivetődés helyén, az 1360 + 16 szelvényben a zúzottkő ágyazatra mésszel felfestették a balesetet szenvedett szerelvény mozdonyvezetője által elmondott nagyságú kivetődés külső sínszálának vonalát 8 méter hosszon (8. ábra).
A különböző sebességgel végrehajtott menetek alapján megállapítottuk, hogy az íves pályaszakasz a növényzet miatt nehezen belátható, sőt a belátást a menetirány szerinti bal oldalon álló felsővezetéki tartóoszlopok is nehezítik. Általában 100-150 méternél nem nagyobb a vezetőállásból belátható pályaszakasz hossza. 
A mozdony vezetőállásából figyelve a következő megállapításokat tettük:
– Az 1363 + 00 és 1362 + 00 szelvényből (285, illetve 185 méterről) még biztosan nem volt felfedezhető a vágánykinyomódás. Az 1361 + 50 szelvényből, azaz a helyszín előtt 135 méterről a vágánykinyomódás még mindig nem volt észlelhető.
– Az 1361 + 50 szelvényből, azaz 115 méterről már látható volt az egyébként vakítóan fehér felfestés, de csak akkor, ha kifejezetten ezt figyeltük (9. ábra).
Ha figyelembe vesszük, hogy a balesetet szenvedett szerelvény V = 100 km/h se­bességgel, azaz másodpercenként 27,8 mé­tert megtéve haladt, akkor a vezetőállásban tartózkodó személyek által elmondott 80-100 méteres észlelési távolság reális érték. 

A vasúti pálya karbantartása során a technológia esetleges sérülésének hatása a vágánykinyomódásra

A baleset előtti időszakban végzett karbantartási munkák során a semleges hő­mérséklet beállítását a kivitelező ugyan do­kumentálta, azonban a technológia el­lenőrzése nem történt meg. Az ellenőrzés elmaradásának hiánya miatt csak a dokumentumok alapján nem állapítható meg, hogy a technológia minden fázisa megfelelt-e az előírásoknak. Tény azonban, hogy az ívkorrekció miatti egyoldali vágányeltolás semleges hőmérséklet-csökkenéssel járt, s ez lokálisan lényegesen na­gyobb eltérésű is lehetett, mint a számított átlagérték. Amennyiben ez nem okozta a semleges hőmérsékleti zóna át­lépését, nem volt szabályba ütköző, de ez utó­lag már nem bizonyítható és nem is cá­folható.

Amennyiben a technológia sérül a munkáltatás során, például a sínszálak feszültségmentesítését rövidebb szakaszon és nem szabályszerűen végzik, esetleg elmarad, vagy hidegebb időben a sínfeszítés nem a sínhőmérsékletnek megfelelő erővel történik, illetőleg egyoldalú vá­gány­eltolást végeznek a körív középpontja felé és ezt nem követi feszültségmentesítés, hozzájárulhat a vágánykivetődéshez. Ál­ta­lá­ban azonban egy-egy hiba önmagában nem okoz vágánykivetődést, mert az ágyazat ellenállása is általában kellő nagyságú tartalékkal rendelkezik. Ez azonban nem jelenti azt, hogy egy-egy hiba önmagában ne növelné, akár nagymértékben is, a kockázatot. Éppen ezért szigorúak a hézagnélküli felépítmény építésével és fenntartásával kapcsolatos előírások. Több összetevő egyidejűsége mindenképpen jelentős, olykor veszélyes mértékű kockázatot je­lent, amely már vezethet a vágány állékonyságának elvesztéséhez.
Amennyiben a technológia – különösen ha több ponton is – sérült, például a sínfeszítés, feszültségmentesítés stb. nem volt megfelelő, az hozzájárulhatott a vá­gánykivetődés létrejöttéhez.

A vasúti pályaszakasz megfelelőségének kérdése a vonatkozó műszaki szabványok, technikai, technológiai utasítások tükrében

A 2008. május 14-én végzett vágánygeometriai mérés alapján a pályaszakasz geometriailag megfelelt a hatályos előírásoknak.
A D12/H utasítás 3.4.6.6. pontja ki­mondja, hogy „Elsárosodott ágyazat a hé­zagnélküli vágányban nem tűrhető meg. Ha a víz az ágyazatból nem tud kifolyni, vagy ha az ágyazat 40%-nál jobban elszennyeződött, ki kell rostálni.” Ez az is­mert okok miatt nem valósulhatott meg, ezért a kérdéses pályaszakaszon csak szabályozást végeztek. Így a vízelvezetés (padkaszélek, árkok) rendbetétele is elmaradt. Minthogy a rossz minőségű alépítmény az ágyazat elsárosodását okozta, még ha csak az ágyazat alsó rétegében is, valószínűsíthető, hogy az ágyazat szempontjából a pálya nem felelt meg az előírásoknak. A megfelelően kialakított vízelvezetés hiánya, különösen gyenge alépítmény esetén, erősen rontja a vágánystabilitást.

Gyenge alépítményen fekvő szennyezett ágyazat esetén nem elsődleges a jelentősége annak, hogy 2006-ban az ágyazat tömörítésével kapcsolatos technológiát mindenben precízen betartották-e, mert a vízelvezetési hiányosságok és a gyenge teherbírású alépítmény esőzéskor rohamos ágyazatellenállás-csökkenést okoznak.
A D12/H utasítás 8.7.2.6. pontja előírja: „Ha … az ágyazat elszennyeződött és így a vágányszabályozás tartós eredményt nem tud hozni, akkor a vágányban a me­leg időszak tartamára munkahőmérsékletet kell kialakítani.” A 2007. július 4-én, illetve 2008. május 14-én végzett mérések között eltelt rövid, hűvösebb időszak miatt a mérési grafikonok alapján – bár tapasztalható némi változás – még nem állapítható meg a vágányszabályozás tartósságának eredményessége, így a munkahőmérséklet kialakítására ez még nem szol­gál­tatott alapot.

A baleset lefolyásának modellezése térben és időben

A fentiekben az idő függvényében meghatároztuk a vonat (a vonatszakadás után a mozdony és az azt követő három kocsi) sebességét, az általuk befutott út hosszát. Ennek alapján a rendőrség által készített helyszínrajzon történt elírás miatt korrigáltuk a kivetődés helyét (a kivetődés kezdetének 15,8 méter értékét a jegyzőkönyv szerinti 19,8 méterre módosítottuk). Ezt követően méretarányosan modelleztük a vonatot, majd a mozdony megállási helyétől visszamértük a fentiekben meghatározott teljes fékutat, és a gyors­fékezés kezdetétől eltelt minden másodperc végén megjelöltük a mozdony helyzetét. Ezt követően a mozdonyt lé­pésről lépésre előremozgatva megállapítottuk az egyes kocsik időbeli és térbeli helyzetét (10. ábra).
A mozgás elemzése és a számítások alapján a baleset lefolyását a következőképpen rekonstruáltuk:
– A gyorsfékezés kezdetétől a vonat megállásáig 15,5 másodperc alatt a mozdony 247,4 méter távolságot futott be.
– A gyorsfékezés megindításakor a mozdony már teljesen rajta volt a pályahibán.
– A vonat az első 3 másodpercben még egyenletes, 99-100 km/h sebességgel ha­ladt, a fékhatás csak a 4. másodpercben kezdett kialakulni.

– Az első másodperc végére a mozdony elhagyta a vágánykinyomódást, az őt kö­vető első kocsi még a kinyomódáson fu­tott, a második kocsi első forgózsámolya pedig már a kinyomódás első negyedének végén haladt 99 km/h sebességgel.
– A 2. másodpercben már a harmadik kocsi is elérte a vágánykinyomódást mint­egy 100 km/h sebességgel.
– Mind az 1., mind a 2. másodpercben nagy ütések érték a kinyomódás külső sínszálát, feltehetően növelve annak amplitúdóját.
– A 3. másodperc végén a harmadik ko­­csi hátsó és a negyedik első forgóváza futott a vágánykinyomódáson 99 km/h sebességgel. A 4. másodperc kezdetén a fékhatás éppen beindult, amikor a negyedik kocsi első forgóváza a felkapás helyén volt (11. ábra). Ekkor a negyedik kocsi első forgóváza kisiklott, erősen megrántotta a harmadik kocsit, s mivel annak hátsó forgóváza éppen a kinyomódás inflexiós pontjában futott, így az is kisiklott, még mindig 97-98 km/h sebességgel haladva. Valószínű, hogy éppen ekkor ugrott ki a harmadik kocsi hátsó forgóváza is, és csúszott a negyedik kocsi eleje felé. Ugyanekkor a fékezés többletnyomóerőt gyakorolt a sínszálakra, ami a negyedik és az ezt követő kocsik tengelyei között a vágánykinyomódás további torzulását okozta.
– Ezt követően rendre kisiklott az ötödik és a hatodik kocsi is még mindig 85-90 km/h sebesség mellett.
– A 6. másodperc elején a harmadik kocsi hátsó forgóváza beszorult a negyedik kocsi első forgóváza elé, ekkor kiszakadt a harmadik és negyedik kocsit összekötő csavarkapocs.

– Az 1359 + 35 szelvényben áthaladó kerék kisiklott, a sínen átlépve az egymás után haladó kerekek nyomkarimái a beton­­aljakon olyan mértékű sérüléseket okoztak, hogy a törés vonalában haladó nyomkarimák el is szakították az aljakat (12. ábra), így a belső nyomóerő hatására a vágány két részre szakadva szétcsúszott, mintegy kétoldali kivetődést mutatva. Közben a vágány egy 70 méteres szakaszon oldalra csúszott.
– A 8–11. másodpercben ezen a szétcsúszáson áthaladó kisiklott járművek lefutottak a pályáról, az egyik forgóváz szétmorzsolódott (13. ábra), s a hátsó három kocsi keresztirányú elcsúszása után az utolsó kocsi a 12. másodperc végén vagy közvetlenül ezt követően oldalára borult, majd a három utolsó kocsi megállt (14. ábra).
– A mozdony az első három kocsival még mintegy 20 km/h sebességről még kb. 8 métert megtéve megállt.

Egyéb észrevételek, megállapítások

• A szakma megkülönbözteti a vágánykivetődés, a vágánykinyomódás és vágány­elmozdulás fogalmát.

– A vágánykivetődés több dm-es nagyságrendű, időben gyorsan lejátszódó fo­lyamat, mint minden stabilitásvesztéssel járó tönkremenetel. Előzménye egy kezdeti vágánygeometriai hiba, ám kiváltásához több tényező is hozzájárulhat, úgymint túl alacsony semleges hőmérséklet, gyenge ágyazat-ellenállás, fékezésből adó­dó hosszirányú többletteher stb.
– A vágánykinyomódás időben lassan lejátszódó folyamat, amelynek során egy kezdeti pályahiba és a fenti okok, valamint járműhibából adódó túl nagy terelőerő miatt általában centiméter nagyságrendű szabálytalan vágányalakká módosul/torzul, amelyet vágányszabályozással szoktak helyrehozni. A vágánykinyomódásból azonban keletkezhet vágánykivetődés, amennyiben a kinyomódás mértéke eléri a kritikus értéket. Ezért rendelték el a vonalbeutazást magas sínhőmérséklet esetén.

– A vágányelmozdulás minden hézagnélküli vágány körívében jelentkezik a sín­hőmérséklet változása miatt. Ez azonban nem feltétlenül okoz szabályozást igénylő vágánygeometriai hibát. Kis suga­rú ívekben azért írják elő a kör­ív külső oldalán az ágyazatszél felpúpozását, hogy egyrészt nagyobb legyen az ágyazat oldal­ellenállása és stabilitása, másrészt ezáltal a vá­gányelmozdulást redukálják.

• Ha a mozdonyvezető korábban észleli a vágánykinyomódást, vagy korábban kezd el fékezni – s ezáltal a fékhatás még a mozdonynak a pályakinyomódáshoz érkezése előtt vagy alatt bekövetkezik –, a baleset sokkal súlyosabb lehetett volna a mozdony kisiklása miatt.
• A vizsgálatok szerint a vágány kezdeti elmozdulásának helyén kedvezőtlen módon többféle hiba egy helyen keletkezett (vízszintes és magassági fekvés­hiba, szennyezett ágyazat, elázott, kis te­her­bírású altalaj).
• E kedvezőtlen körülményekhez még minden bizonnyal az alábbi tényezők is hozzájárultak:

– a gyorsfékezés hatása,
– a nem tökéletes forgóvázas járművek, ahol a kenetlen, jelentősen bemaródott forgótányérok miatt nagyobb terelőerő lé­pett fel.

• A baleset körülményeit a pálya szempontjából vizsgálva nem tudtunk közvetlen személyi felelősséget megállapítani.

Összefoglaló megállapítások

A Kurd–Szakály-Hőgyész közötti kisiklásos vasúti baleset kapcsán a menetíró berendezés kiértékelése alapján megállapítható, hogy a mozdonyvezető csak ak­kor kezdett gyorsfékezni, amikor a mozdony már a vágánykinyomódáson volt. A fék­hatás csak a 3. másodperc vé­gén kezdett kialakulni, éppen akkor, amikor a gyorsvonati szerelvény negyedik kocsijának első forgóváza a vágánykinyomódás közepén volt. Ekkor a negyedik kocsi első tengelye felkapott az 52 °C hő­mér­sékletű sínre, s azt átlépve magával rántotta a harmadik kocsi hátsó forgózsámolyát, amely kiugrott a helyéről, s lemaradva beszorult a negyedik kocsi első forgózsámolya előtt. A kisiklott kerekek a betonaljak nagy részét eltörték, majd szétszakították, a két sínszálban mint­egy kétoldali kivetődést okozva. Közben a fékezett kerekek jelentős hosszirányú erővel terhelték az egyébként gyenge, elsárosodott alépítményen fekvő vágányt, aminek következtében a vágánykinyomódás nagysága tovább nö­ve­kedett az átfutó kocsik tengelyei által szabadon hagyott szakaszokon, s így to­vábbi kocsik is kisiklottak, a vágány mint­egy 70 méteres szakaszon ol­dal­ra csúszott, a szerelvény hátsó három kocsija pedig egymástól szétszakadt, majd a hátsó három kocsi keresztbe csúszott, s az utolsó kocsi felborulását követően az egész szerelvény megállt.

A kisiklás a fékezés hatására megnövekedő vágánykinyomódáson következett be, amelyekhez az önmagában kisiklást nem feltétlenül okozó egyéb tényezők is hozzájárulhattak, nevezetesen a gyenge alépítmény, a sínhőmérséklet nem bizonyítható, esetlegesen eltérő volta, a vágány szabályozásakor az ív befelé történő elnyomásából adódó semleges hőmérséklet-csökkenés és a forgóvázak nem kifogástalan állapota.
Amennyiben a mozdonyvezető még a vágánykinyomódást megelőzően, a belátható távolságból kezdte volna el a gyors­fékezést, úgy számításaink szerint a meglévő vágánykinyomódás a fékezés és a mozdony előtt kialakuló orrhullám hatására még a mozdony megérkezése előtt kivetődéssé torzul, s a baleset a mozdonykisiklással sokkal súlyosabb lett volna.
Hasznos információt nyújtott volna a ba­leset bekövetkezése után, de még a hely­­reállítás megkezdése előtt, az ívben a ki­vetődéstől zavart lélegző hosszon kívül semleges hőmérsékletet mérni, hogy az előző munkálatok során a nem ellenőrzött semleges hőmérséklet beállítása valóban az előírásoknak megfelelően történt-e?

Köszönetnyilvánítás

Ezúton is köszönöm dr. Horvát Ferenc fő­iskolai tanár és dr. Székely János tudományos tanácsadó segítségét, akik a helyszíni szemlén mozdonybeutazással a beláthatóságot vizsgálták, és számomra más hasznos információkkal is szolgáltak, továbbá a Bonyhádi Rendőrkapitányság hozzájárulását a szakértői jelentés tartalma és az általuk készített fényképek cikkben történő közléséhez.

{KERETESCIKK}