A kötöttpályás közlekedési rendszerek (vasút) egy ország közlekedési és gazdasági életében nagyon fontosak. Ma a vasúti közlekedés reneszánszát éli a nyugat-európai országokban. A hazai vasútfejlesztés is igyekszik felzárkózni a fejlett európai or­szágokra jellemző korszerű, magas szintű köz­lekedési rendszer kialakításához. A vas­úti pályahálózat korszerűsítése, fejlesztése, illetve karbantartása folyamatosan na­pirenden van, amelynek részét képezik a felépítmények felújítási munkálatai is. A fá­ból készült vasúti aljak alkalmazásának jelentősége kiemelkedő a hagyományos vas­úti rendszereknél (normál és váltó talpfa, hídfa). A faanyagok elenyésző negatív tulajdonsága mellett a számos jó műszaki tulajdonságuk, valamint a gazdasági-ökológiai jellemzőik is indokolják használatukat. A faanyag egyszerű és könnyű újratermelhetőségével, Földünk szénháztartásának javításával nagymértékben hozzájárul a környezetvédelmi szempontok érvényesüléséhez, s a már tönkrement talpfák újrahasznosítása is megoldott az energianyerés területén.

A faaljak műszaki tulajdonságai

Mint minden építési anyagnak, a faanyagoknak is vannak előnyös és hátrányos műszaki tulajdonságaik. Előnyük elsősorban a magas szilárdsági értékhez tartozó alacsony tömeg, a könnyű megmunkálhatóság, a túlzott igénybevételekkel szembeni érzéketlenség, a nagy rugalmasság és a hulladék felhasználhatósága. Hátrányuk egyebek között a betonnál kisebb élettartam és az alacsony tömeg (nagy sebességű pályáknál), ami a vágány állékonysága szempontjából hátrányos.
A faaljak gyártására több fafaj is szóba jöhet, de Európában alapvetően négy fafajt, illetve fafajcsoportot használnak: a bükköt, a nemes tölgyeket, az erdei- és a vörösfenyőt. Természetesen találkozhatunk még trópusi fajokkal is, ám alkalmazásuk nagyon szerény méreteket ölt. A kü­lönböző faaljakat, így a normál talpfákat, kitérőket (váltókat) és hídfákat a használatuk során felmerülő igénybevételeknek megfelelő fafajokból gyártják. A normál talpfák főleg bükkből és erdeifenyőből készülnek. Magyarországon és a legtöbb európai országban a bükk a jellemző. Fenyőfajok használatára többnyire a skandináv államokban kerül sor. A kitérők gyártásánál – a nagyobb igénybevétel okán – a nemes tölgyek a meghatározóak, de előfordul a fenyők használata is. A hídfák egyértelműen tölgyekből készülnek. A meg­felelő fafaj kiválasztását több tényező határozza meg: ökonómiai, műszaki és tartóssági (időjárás- és gombaállóság) jellemzők egyaránt. A faaljak gyártására használt négy fontosabb fafaj műszaki tulajdonságai jól ismertek (1. táblázat).

Minősítésük alapvetően a hajlító tulajdonságaik alapján történik (Kollmann, 1963), amelynek meghatározására több módszer is ismert. Legegyszerűbb és ké­zen­fekvő eljárás egy roncsolásmentes vizs­gálati módszer alkalmazása, melyben a vizs­gálati anyag saját rezgésfrekvenciáját vizsgáljuk (1. ábra). Ebből az értékből nagy biztonsággal lehet következtetni a szilárdsági, mechanikai tulajdonságokra. A szilárdsági jellemzők meghatározásával kitűnően lehet ellenőrizni a már beépített, vagy átvételre kerülő talpfák műszaki állapotát. Különösen igaz ez a fenti módszerrel történő vizsgálatnál, amely igen érzékeny a különböző mértékű fahibákra.
A faaljak tényleges minősítése (átvétele) azonban európai uniós harmonizált szabványokkal meghatározott szigorú keretek között történik (MSZ EN 13145), még nyers faanyag, azaz telítés előtti állapotban. A telítetlen faaljak minősítése során nagyon jól láthatók a különböző fahibák (göcsösség, korhadás, rostkifutások stb.), melyek nagyban befolyásolhatják a talpfák élettartamát, valamint szilárdsági tulajdonságait. A minőségileg nem meg­felelő faaljakat a fentiek alapján nem veszik át. A hídfák minősítésére vonatkozó utasításrendszert a harmonizált szabványok nem tartalmazzák, annak kidolgozása most van folyamatban.

A faanyag védelme

A vasúti talpfák a negyedik veszélyeztetettségi osztálynak megfelelő felhasználási körülmények között épülnek be. Ebből eredően a beépítés előtt elengedhetetlen a szükséges mértékű faanyagvédelmi kezelés végrehajtása. Ez a megelőző, több évtizedre szóló kezelés már a kezdetek óta kő­szén­kátrányolajjal történt. Ezek a kőszénkátrányolajok a mai napig is a legnagyobb mennyiségben felhasznált faanyagvédő szerek. A biológiai károsító szervezetekkel (bazidiumos gombák, lágykorhasztók, rovarok) szembeni hatásosság szempontjából a legjobbak, különösen a tartósan talajjal és vízzel érintkező fatermékek – mint amilyen a talpfa – esetében. Visszamaradó anyag nélkül elégethetők, ezért a kezelt elemek használat utáni megsemmisítése nem okoz jelentős környezeti terhelést. A felhasznált olajok minősége, az első alkalmazástól eltelt közel két évszázad alatt sokat változott, főként egészség- és környezetvédelmi szempontokból.

Mivel a vasúti talpfák telítésekor a jövőben sem lehet lemondani a felhasználásukról, ezért szükség volt a legújabb európai, a mérgező anyagokra vonatkozó irány­elveknek megfelelő további korszerűsítésre. Ennek egyik legfontosabb része a benzopiréntartalomnak az előírt 50 mg/kg határ alá szorítása. A hatóanyagok mennyiségének csökkentése mellett azonban folyamatosan biztosítani kell a hosszú távú, több évtizedes hatásosságot. Ennek ellenőrzése széles körű laboratóriumi és szabadtéri vizsgálatokat igényel.
Európában jelenleg a talpfák nagyobbik hányadát a GX-plus (WEI-C) olajjal telítik (MSZ EN 13991). Ez az olaj a lényegesen csökkentett emissziós értékek kö­vetkeztében még kevesebb terhelést jelent a környezetre (2. táblázat). A korábbi olajokkal ellentétben a kezelt faanyag felülete ma már nem fekete, olajtól csillogó, hanem világosbarna, az olaj jelenléte nem feltűnő. A magasabb forráspontú alkotórészek arányának növelésével a védőszer kö­tődését, stabilizációját a faanyagban is javították, egyidejűleg a kristályosodási hő­mérséklet csökkentésével, ami az olaj tárolás közbeni kikristályosodását mérsékli.
Az olajat speciális telítőberendezéssel (2. ábra), különböző telítési eljárással juttatják be a talpfába. A két legelterjedtebben alkalmazott módszer a Bethell- és a Rüping-féle telítés. Az első esetében előzetes légritkítással, legalább 87 kPa (0,87 bar) nyomáson kezdődik a művelet, amelynek időtartama legalább 15 perc kell hogy legyen.

Az ezt követő folyadéknyomás legalább 8 bar értékű, időtartama pedig legalább 30 perc legyen, szükség szerint az előírt vé­dőszermennyiség felvételéig meghosszabbítva. Utolsó fázisként ismét légritkítás következik az első fázissal megegyező nyomásértéken, kicsivel hosszabb ideig. Ezt a módszert elsősorban a tölgycsoportba sorolható fafajokból készült talpfáknál alkalmazzák. A bükk csoportba tartozó fafajok esetében a kettős takarékos (Rüping-) eljárás javasolt (3. táblázat).
Az olajat az első nyomási fázis indítása előtt 115–120 ºC-ra fel kell melegíteni, a második szakaszban pedig 90 és 110 ºC között kell tartani a hőmérsékletet. A kettős Rüping-eljárással a bükk talpfák esetében 130 ± 20 kg/m3, a tölgyfa talpfák esetében pedig 35 ± 15 kg/m3 védőszerfelvételt lehet elérni.

Összefoglalás

A fából készült vasúti aljak alkalmazásának jelentősége kiemelkedő a hagyományos vasúti rendszereknél (normál, váltó talpfa, hídfa). Használatukat az elenyésző negatív tulajdonság mellett a számos jó műszaki tulajdonság, valamint a faanyagok gazdasági-ökológiai jellemzői is indokolják. A faanyag egyszerű és könnyű újratermelhetősége, Földünk szénháztartásának javításával jelentősen hozzájárul a környezetvédelmi szempontok érvényesüléséhez. A már „elhasználódott” talpfák újrahasznosítása pedig az energianyerés területén megoldott.