Ugrás a tartalomra

Hagyományos vágány dilatációs viselkedése

A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2021 / 2. szám lapszámában.
|
PL vezetőmérnök
MÁV Zrt. PFT Főnökség Pécs
Az elmúlt fél évszázadban kedvezőbb fenntartási igényük miatt elterjedtek a hézagnélküli vágányok. A hézagnélküli vágányok kialakításának azonban vannak létesítési határai, mint például a kis sugarú ívek. Az 1970-es évek óta hézagnélküli vágányra átépült vasútvonalakon, ahol az ívkorrekcióra nem volt lehetőség, ott az ívekben a közel­múltig továbbra is hagyományos kialakítású maradt a pálya. De ezenfelül is még jócskán akadnak olyan vonalak, vágányrészek, amelyek hagyományos kialakításúak a mai napig.

A vegyes vagy teljes egészében hagyományos kialakítású vágányrészek fenntartása igen nehézkes és élőmunka-igényes. Elsősorban igaz ez a hagyományos és a hézagnélküli vágányok csatlakozásánál kialakított lélegző szakaszokra. Az ilyen vágányszakaszok sínvándorlásgátlását a közelmúltban megjelent rugalmas sín­ván­dor­lásgátlók megjelenéséig kizárólag az OETL-kengyelek felhelyezése jelentette. A jelenleg érvényes D.12/H utasítás azonban a rugalmas sínvándorlásgátlást csak ideiglenes jelleggel, például síntörések helyreállításánál, illetve tartósan azon vasbeton aljak esetén engedi alkalmazni, ahol alátétlemez híján az OETL-kengyel nem alkalmazható.
A másik komoly nehézséget jelentik a nagy élőmunka- és anyagigényt kívánó hagyományos illesztések.
A kivetődés veszélye a kis sugarú ívekben a hőmérséklet-változásból származó nyomófeszültség vágánytengelyre merőleges erőkomponense miatt erősen megnő. Ezért a kis sugarú íveket általában nem,  vagy megadott ívsugárig csak különleges szerkezetek (korábban biztonsági sapka, manapság ágyazatragasztás) beépítésével lehet összehegeszteni.
A vizsgálatom célja az volt, hogy a hagyományos kialakítású kis sugarú ívekben alakulhat-e ki közel azonos nagyságú vagy nagyobb nyomóerő a hézagok záródása után keletkező nyomófeszültségből, mint a tényleges semleges hőmérsékleti tartományon belül kialakított hézagnélküli vágányokban.

A sínhőmérséklet, az illesztési hézag és a síndilatációs erőből származó nyomófeszültség kapcsolata

A hézagnélküli vágányokban a dilatációs erőből keletkező nyomó-, illetve húzófeszültség határokon belül tartására az 1987-ben kiadott D.12/H műszaki útmutató a TSH-zónát +15 °C és +23 °C között határozta meg. A tényleges semleges hőmérsékleti tartományt a 2009-ben kiadott D.12/H utasítás [1] +15 °C és +28 °C közé emelte. Ennek magyarázata az, hogy a nyári maximum-hőmérséklet emelkedése miatt csökkentsék a kivetődés veszélyét. Viszont a hagyományos kialakítású vágányok fektetési hézagtáblázatában módosítás nem történt. Ennek jelentősége a következő:
A rövidsínes vágányokban – kellő nagyságú hőmérséklet-változás következtében – a sínek teljes hosszukban képesek dilatálni, és szélső hőmérséklet esetén sem alakul ki a teljes hézagnyitás, illetve -záródás. A hosszúsínes vágányok esetén viszont a teljes hézagnyitás és -záródás a szélső hőmérsékleti értékek elérése előtt létrejön, így jelentős belső erők ébrednek bennük.
A hazánkban jellemző 24 m hosszú sínekkel fektetett vágány hosszúsínes vágánynak minősül a hézagzáródás után fellépő nyomófeszültség és a teljes nyitás után kialakuló húzófeszültség miatt. A 24 m hosszú vágánymező sínvégei 31-32 °C-on záródnak osztott leerősítés esetén a fektetési hézagtáblázat alapján. A további hőmérséklet-emelkedés már nyomófeszültséget hoz létre.
A hézagtáblázat módosítása valószínűleg a hagyományos vágányok létesítésének visszaszorulása miatt maradt el. Viszont ettől függetlenül, amíg léteznek és létesítenek, akár kis számban is, hevederes kialakítású vágányt, addig szükség van egy valós hőmérsékleti viszonyokra létrehozott hézagtáblázatra.
A kialakítandó hézagot a fektetett mező hosszán kívül befolyásolja a sínleerősítés típusa is. Síncsavaros sínleerősítésnél közel gátolatlan a dilatáció, csak a „H” heveder ellenállása hat. A sín talpa és az alátétlemez között elhanyagolható a súrlódás. A nagy szorítóhatású sínleerősítés (például GEO-s osztott leerősítés) esetén a dilatáció viszont mindvégig gátolt. Így minél jobb műszaki állapotban van egy hagyományos vágány, annál nagyobb normálerők jönnek létre a sínben. Minél nagyobb a sínleerősítés szorítóhatása, annál nagyobb hőmérséklet-változás után történik a hézagzáródás vagy a teljes nyitás. A hagyományos vágányok fektetési hézagtáblázata az 1. táblázatban látható.

Hagyományos vágányban kialakuló, kétirányú szélső hőmérséklet-ingadozásokra jellemző hézag-ciklusdiagram gátolt dilatáció esetén

A fektetési hézagtáblázat megmutatja, hogy adott sínhőmérsékleten mekkora illesztési hézagot kell kialakítani a hagyományos vágányfektetésnél. Ez biztosítja, hogy ne alakulhassanak ki a már említett károsan nagy nyomó-, illetve húzófeszültségek a sínhőmérséklet emelkedése, illetve süllyedése miatt.
Gátolatlan dilatáció esetén a sín hőmérsékletének változásával az illesztési hézag közel a fektetési hézagtáblázatban megadott – egyenes vonalat alkotó – értékeken mozog. Az eltérés oka a már említett heveder-ellenállás.
Gátolt dilatáció és jó szorítóhatású sínleerősítés esetén a fektetési hézagtáblázat értékei csak fektetéskor érvényesek, a fellépő heveder- és a hosszirányú ágyazat-ellenállás miatt. Az üzem alatt kialakuló illesztési hézagok erősen eltérhetnek a fektetési hézagtól ugyanazon a hőfokon.
A fektetési hézagtáblázat szerint fektetett hosszú sínnél a hőmérséklet emelkedése vagy süllyedése esetén, amíg a dilatációs erő nem győzi le a heveder- és az ágyazati ellenállást, addig a síndilatáció nem következik be teljes sínhosszban. Tehát a gátolt dilatáció miatt elég nagy hőmérséklet-változás hatására sem, vagy csak részben dilatál a sín. Így a hőmérséklet emelkedését követő hűlés esetén kisebb illesztési hézagot mérhetünk. Ugyanígy hőmérséklet-csökkenés utáni hőmérséklet-emelkedés után nagyobb a mért hézag. A szakirodalom (dr. Nemesdy Ervin Vasúti felépítmény tankönyv, Budapest, 1966) [2] a ciklusdiagramot 48 m hosszú vágány esetében mutatja be. Ezen szemléltetve azt a helyzetet, hogy egy hézagmérethez több sínhőmérséklet, illetve egy sínhőmérséklethez több illesztési hézagméret tartozhat a ciklusdiagramon belül. A diagram területét viszont erősen befolyásolja az ágyazat tisztasága, állapota, valamint a hevederek, kapcsolószerek karbantartottsága. Így a kialakuló hézagsínhőmérséklet-diagram is folyamatosan változik e paraméterek folyamatos változásával.
Az 1. ábra a 48 m hosszú hagyományos vágány hézagdiagramját mutatja a vágányellenállások figyelembevételével. A tankönyvi diagram a számítási alapadatokat nem tartalmazza. Mivel a hézagábra jellegét több tényező is befolyásolja, így egy lehetséges vágányállapot-kombinációval igazolhatók az ábrázolt értékek. Az ábra megmutatja, hogy adott műszaki paraméterek mellett (ágyazati ellenállás, heveder-ellenállás stb.) milyen határok között mozoghat a hézagábra. Ahhoz, hogy a sín dilatálni tudjon, le kell győznie a vele ellentétesen ható ellenállást. Csak ez után tud megkezdődni a dilatáció. Ennek hatására tolódnak szét a tartomány határolóvonalai. Tehát az illesztési hézag változása csak akkor tudja követni a hőmérséklet-változást, ha a belső erők legyőzik a vágányellenállásokat. Ennek okán egy sínhőmérséklethez több illesztési hézag tartozhat, illetve egy illesztési hézag több sínhőmérsékleten is létrejöhet.
A 2. ábra megmutatja, hogy az ágyazati ellenállás (p [N/mm]) és a heveder-ellenállás (H [N]) változása milyen nagymértékben képes módosítani a hézagábrát. Megállapítható, hogy a hézagdiagram folyamatosan változik a vágány műszaki állapotával, így annak értékei nem tekinthetők állandónak, csak a hézagváltozás jellegét mutatják meg.

1. ábra. 48 m hosszú vágány hézagdiagramja
1. ábra. 48 m hosszú vágány hézagdiagramja
2. ábra. 48 m hosszú vágány diagramja eltérő ágyazati és heveder-ellenállás esetén
2. ábra. 48 m hosszú vágány diagramja eltérő ágyazati és heveder-ellenállás esetén

24 m hosszú vágány szélső hézagdiagramja a vágányellenállások figyelembevételével

Mivel a 24 m hosszú sínekkel fektetett, nagy szorítóhatású sínleerősítéssel lekötött vágány hosszúsínes vágány, így a kialakuló gátolt dilatációk figyelembevételével meghatározhatjuk annak szélső ciklusdiagramját.
Heveder-ellenállás legyőzéséhez szükséges hőmérséklet-változás:


„H” heveder-ellenállás [N], „E” rugalmassági modulus [N/mm2],
„A” sínkeresztmetszet [mm2], „α” hőtágulási együttható.
Heveder- és ágyazati ellenállás leküzdéséhez szükséges hőmérséklet-változás:


„p” ágyazati ellenállás [N/mm], „l” dilatálási hossz [mm].
Záródási hőmérséklet-változás:

„∆0” fektetési hézag [mm].
Záródási hőmérséklet:
„t0” fektetési sínhőmérséklet [°C]

A legkisebb hőmérséklet folyamatos hőmérséklet-csökkenés esetén, ahol a hézagnyitás elindul:

Nyitási hőmérséklet:

A legnagyobb hőmérséklet folyamatos hőmérséklet-emelkedés esetén, ahol a hézagzáródás elindul:

Vegyünk példaként egy 48 rendszerű, LX vasbeton aljas, 24 m hosszú sínmezőkkel kialakított vágányt, jól fenntartott 6 lyukú, 900 mm-es szöghevederrel, közepesen szennyezett ágyazattal, fektetés után emelkedő hőmérséklettel. A fektetési hézagtáblázatból, a szélső értékeket keresve, az 5 mm-es fektetési hézaghoz (12°C-15°C) legalacsonyabb t0 hőmérsékletet válasszuk (+12 °C). Kiinduló feltétel, hogy a síntalpat leszorító erő olyan nagy, hogy nem a sín hosszirányú eltolási ellenállása, hanem a hosszirányú ágyazat-ellenállás a mértékadó dilatációs szempontból. Ez azt jelenti, hogy a legnagyobb dilatációs erő sem okoz hosszirányú sínelmozdulást a keresztaljhoz képest, hanem a keresztalj mozdul el az ágyazatban.
A 3. ábra a fektetés után bekövetkező egyirányú hőmérséklet-változásokat mutatja a legmagasabb szélső hőmérséklet elérése után a legalacsonyabb sínhőmérsékletig, majd az újbóli szélső hőmérséklet-emelkedés által kialakulható hézagábrát [2] (A-B) (lásd még a 2. táblázatot). A fektetés után a hőmérséklet emelkedésével a sínben ébredő feszültségnek le kell győznie a heveder-ellenállást,  a hézag mérete nem változik.
1. (B-C) A hőmérséklet további emelkedésével az ágyazati ellenállást is le kell győznie a gátolt dilatációnak. A hézag folyamatosan fogyni kezd. A sínvégek mozgása nem lineáris a hőmérséklet emelkedésével, hanem négyzetesen nő, míg a lélegző szakasz kiterjed az egész l/2 sín hosszára.


2. (C-D) Ezután a sínvégek a hőmérséklet változásával lineárisan dilatálnak. A hézagábra e szakasza párhuzamos a fektetési hézagegyenessel (M-N).
3. (D-D’) Az illesztési hézag záródása után a hőmérséklet további emelkedésével a vágány hézagnélküliként viselkedik, abban nyomófeszültség lép fel.



4. (D’-D-E-F) Ezután a sínhőmérsékletnek olyan mértékben kell csökkennie, hogy először ismét elérje a tz hőfokot, majd az újabb csökkenés hatására, legyőzve a heveder- és ágyazati ellenállást, elérje a lineáris változás pontját (F).

3. ábra. 24 m hosszú vágány hézag­dia­gramja a vágányellenállások figyelembevételével
3. ábra. 24 m hosszú vágány hézag­dia­gramja a vágányellenállások figyelembevételével
4. ábra. 24, 36, 48, 72 m hosszú sínek fektetési hézagjai a fektetési hőfoktól függően, gátolt dilatáció figyelembevételével [2]
4. ábra. 24, 36, 48, 72 m hosszú sínek fektetési hézagjai a fektetési hőfoktól függően, gátolt dilatáció figyelembevételével [2]


5. (F-G) Ekkor a hőmérséklet csökkenésével ismét lineárisan dilatál a sín, párhuzamosan a fektetési hézag egyenesével.
6. (G-G’) A teljes hézagnyitás után húzófeszültség keletkezik.
7. (G’-G-J-D) Az újabb hőmérséklet-emelkedés során, a nyitási hőfokot követően, a további melegedés hatására a sínvég mozgása a heveder- és ágyazati ellenállás legyőzésével történik.
Az így ábrázolt ciklusdiagram a szélső értékeket ábrázolja. A köztes hőmérséklet-változások alkalmával az illesztési hézag a diagramon belüli értékeket veheti fel egy adott hőmérsékleten.
A grafikon alsó részén csak elméletben kialakuló helyzet figyelhető meg, mivel a sínhőmérséklet Magyarország viszonylatában nem megy -30 °C alá. Ezenfelül az ágyazat összefagyása után erősen megnő az ágyazati ellenállás is.
Az ábrázolt diagramon belüli területet és a kialakuló szélső értékeket több, már említett paraméter is befolyásolja, így a pontos értékek meghatározása igen nehézkes. Ezenfelül a fektetési hézagtáblázatok kezelhetősége miatt tartományként vannak megadva a fektetési hézagokhoz tartozó fektetési hőfokok. Vegyük a példaként szerepelő Δ=5 mm hézagot, amikor a sínszálat +15 °C – +12 °C között lehet lekötni. Tehát, ha a magasabb (+15 °C) hőfokon van lekötve a vágány (t0), az a tz záródási hőmérsékletet 3 °C-kal emeli meg ahhoz képest, mintha a megengedett alacsonyabb +12 °C-on történne meg.
A 48 és a 24 m hosszú vágány hézagdiagramját összevetve megállapítható, hogy a rövidebb mező kisebb dilatáló hossza miatt kisebb ágyazati ellenállás keletkezik. Így a grafikon nem lineáris része is lecsökken.
Mivel a 48 m hosszú vágány fektetési egyenese kisebb hajlású, mint a 24 m hosszú vágányé, így a 24 m hosszú vágány ciklusdiagramja jóval meredekebb is lesz. Ezt szemlélteti a 4. ábra. Így alakulhat ki a csak elméletileg előálló diagramrészlet.
A gyakorlatban a diagram megmutatja, hogy nem minden esetben beszélhetünk síntorlódásról, az illesztési hézag fektetési hézagtól való eltérésénél nagy szorítóhatású kapcsolószer esetén.
A hézagábra jelentősége
a gyakorlatban
Mint megfigyelhető, nyári időszakban a hagyományos vágány igen tág keretek között viselkedhet hézagnélküli vágányként. A 3. ábrán („E” ponttal jelzett, tz min) felvett feltételek esetén 19,73 °C sínhőmérséklettől is. Szorosabbra meghúzott heveder esetén az értékek még jobban széttolódnak.
Mivel az illesztések akár már közel 20 °C-nál is záródhatnak, így adott esetben az ezen a sínhőfokon záródott hagyományos vágányt, „kvázi hézagnélküli vágány” tényleges semleges hőmérsékletnek megfelelő értékének ez a hőfok tekinthető.

Egy konkrét hevederes illesztés esetén bemutatva a szélső hézagzáródás értékeit

2016 októberében az 50. számú vasútvonal Hidas–Bonyhád–Bátaszék állomásköz 492–503 szelvényei közötti R=300 m sugarú ívben, az ív külső szálában síncsere történt. A vágány 48 rendszerű, 24 m hosszú hagyományos kialakítású, 6 lyukú 900 mm-es hevederekkel, közepesen szennyezett ágyazattal, GEO-leerősítéssel. Az éjszakai síncsere után a hézagtáblázatnak megfelelő értékek voltak mérhetők az illesz­té­sek­ben. A 493+00 szelvényben lévő illesztést vizsgálva: sínhőmérséklet: 7,9 °C, illesztési hézag: 7,3 mm. A tapasztalt állapotokat az 5. és 6. ábrák mutatják. Ugyanezen az illesztésen 2018-ban történt mérések meleg időjárás esetén (7. ábra): sínhőmérséklet 25,2 °C, illesztési hézag 0 mm. Tehát ez a vágány 25,2 °C-os sínhőmérséklet és a fölött hézagnélkülinek tekintendő.

5. ábra. Fektetési sínhőmérséklet az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében
5. ábra. Fektetési sínhőmérséklet az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében
6. ábra. Fektetési hézag az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében
6. ábra. Fektetési hézag az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében
7. ábra. Sínhőmérséklet és illesztési hézag az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében
7. ábra. Sínhőmérséklet és illesztési hézag az 50-es vasútvonal 493+00 hm szelvényében

A hagyományos hosszúsínes vágányokban kialakuló erők vizsgálata

A hagyományos kialakítású hosszúsínes és a hézagnélküli vágányokban a hőmérséklet-változás hatására bekövetkező belső erők tekintetében egy komoly különbség van. Míg a hézagnélküli vágányok esetében a mozdulatlan szakaszon a sínhőmérséklet változása miatt keletkező erők az egész sínszálban ugyanakkorák, addig a hevederes vágányokban a sínközépen nagyobb erők keletkeznek, mint a sínvégeken. Szélső esetben ez az erőkülönbség p×l, ahol a p az ágyazat-ellenállás, az l pedig a dilatáló hossz. A sínközépen a sínvéghez képest nagyobb normálerő azért tud kialakulni, mert míg a hézagzáródásig a sínvég feszültségmentes, addig a sínközépen ekkor is van feszültség az ágyazati ellenállás miatt. A hézagzáródás után viszont mindkét helyen egyforma mértékben növekednek a feszültségek.
A MÁV Zrt. által alkalmazott 24 m hosszú vágány fektetésihézag-táblázatát úgy alakították ki, hogy a hevedercsavarokat kíméljék a húzóerő okozta elnyíródás ellen. Tehát a teljes 20 mm illesztési hézag elérése után sem, vagy csak kisebb mértékig jut nyíróerő a hevedercsavarokra. Ebből a tényből leszűrhető az, hogy mivel a sín dilatálási hossza adott az országra jellemző szélső hőmérsékleti értékek között, így a hézagzáródás már jóval a legmagasabb hőmérséklet elérése előtt létrejön. Tehát nagyobb nyomóerő alakulhat ki, mint amekkora húzóerő.
Erőjáték szempontjából az a legnagyobb különbség a két vágánytípus között, hogy a hagyományos vágányok esetén nagyobb nyomóerőt engedünk meg, mivel nagyobb veszélyt jelentenek a hevedercsavarok elnyíródásai. A hézagnélküli vágányok esetében viszont a kivetődés veszélye nagyobb, illetve a sín szakítószilárdsága jóval nagyobb, mint a hevedercsavarok nyírás elleni ellenállása. Tehát nagyobb húzóerőt engedünk meg a nyomóerőhöz képest. Ezt segítette elő 2009-ben a TSH-zóna felső értékének emelése is.
A hosszúsínes vágányokban azon ok miatt, hogy egy sínhőmérsékletnél több illesztésihézag-érték is kialakulhat a vágányellenállások miatt, úgy a sínközépben és a sínvégekben kialakuló hosszirányú erők is különbözők lehetnek ugyanazon sínhőmérsékleten.
A sínközépen és sínvégekben kialakuló normálerőábrák jellegét a 8. ábra mutatja be. Jól látható, hogy a normálerők a hézagábrával azonos módon változnak, egymással szoros összefüggésben vannak.

8. ábra. Szélső hőmérséklet-változásokra jellemző hézag- és belsőerő-ábra [2]
8. ábra. Szélső hőmérséklet-változásokra jellemző hézag- és belsőerő-ábra [2]


Sínközépen keletkező normálerők alakulása a hőmérséklet-változás hatására:

  • A sínközépben keletkező hőerő mindaddig lineárisan változik a sínhőmérséklettel, míg a sín dilatálása ki nem terjed az egész sínhosszra (ferde grafikonrész).
  • Majd egészen a hézagzáródásig, a sínhőmérséklet egyirányú változása esetén a nyomó-, illetve húzóerő értéke nem változik (függőleges grafikonrész).
  • A teljes hézagzáródás, illetve hézagnyitás után a belső erők ismét lineárisan változnak a sínhőmérséklettel.
  • Sínvégeken keletkező normálerők alakulása a hőmérséklet-változás hatására.
  • A sínvégekben a heveder-ellenállás leküzdéséig a belső erők lineárisan változnak a sínhőmérséklettel.
  • Ezután az illesztési hézag záródásáig a keletkező erők nem változnak.
  • A sínvégek záródása után a belső erők ismét változnak a hőmérséklet-változás hatására.

A hagyományos és hézagnélküli vágányok igénybevételeinek különbsége a megengedett méreteltérések tekintetében

A hevederes, illetve hézagnélküli vágányok fenntartási mérethatáraiban is különbség van.
A D.54. Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások [3] 51. fejezete alapján a hevederes illesztésekben a beavatkozási mérethatár sínvéglehajlás esetén 6,0 mm, oldallépcső esetén 1,5 mm 2,0 m hosszú acélvonalzón, a sínvégtől 50-50 cm távolságban mérve. Ezenfelül a mérethatár-táblázat 1,1 mm megengedett magassági lépcsőt ír elő „C” mérethatárként 41–80 km/h között, mivel a kis sugarú ívekben ez a megengedett sebességtartomány. Ezzel szemben a hegesztések mérettűrései sokkal szigorúbbak. Hegesztési varratnál futófelületen 1 mm, a vezetési felületen 1,5 mm a beavatkozási mérethatár 1,0 m acélvonalzóval mérve.
A megengedett méreteltérésekből jól látszik, hogy a hagyományos kialakítású vágány illesztéseiben jóval nagyobb dinamikus igénybevételek keletkezhetnek a beavatkozási mérethatár eléréséig ugyanolyan sebességi tartományon belül.
A vágánymérési grafikonok kiértékelésénél mind a statikus, mind a dinamikus mérés eredményét fegyelembe kell venni, és a megállapítások alapján kell tervezni a szükséges munkavégzést.

Hagyományos vágány dinamikus vágánymérése

A MÁV Zrt. vonalhálózatán az FMK-007 mérővonat képes meghatározni azokat a dinamikus erőket, amelyek az üzemi használatkor keletkeznek. A jellemzők közül a ∑Y és a függőleges pálya-többletterhelési jellemző érzékelteti legjobban a vágányra ható dinamikus igénybevételeket százalékos egységgel. A 9. ábra egy hagyományos és egy hézagnélküli vágány dinamikus vágánymérési diagramját hasonlítja össze ívben és egyenesben. A dinamikus mérés vágánymérési grafikonján jól megfigyelhető az illesztésekben keletkező dinamikus igénybevétel mind függőleges, mind vízszintes értelemben.
A kiértékelés folyamán megállapítható, hogy a járműteher hagyományos kialakítású vágány egyenes vágányrészében minimális vízszintes dinamikus igénybevételt generál. Viszont az ívben jól megfigyelhető, hogy az illesztésekben igen komoly vízszintes dinamikus erők keletkeznek.
Szintén jól kiolvasható az is, hogy hézagnélküli vágány esetén egyenesben és ívben is közel azonos nagyságú vízszintes dinamikus erők lépnek fel.

9. ábra. Dinamikus vágánymérési grafikon hagyományos és hézagnélküli vágányban
9. ábra. Dinamikus vágánymérési grafikon hagyományos és hézagnélküli vágányban


A hagyományos vágányokban keletkező nagyobb dinamikus igénybevételek oka az is, hogy mivel ezeken a vágányokon az alkalmazott sebesség kisebb, mint a hézagnélküli vágányokban, a már említett geometriai mérethatárok is jóval tágabbak. Így előfordulhat, hogy egy még geometriailag „C2” mérethatár alatti pályahiba dinamikai terhelésre már intézkedést kívánna meg, viszont ez nem kimutatható, mivel a kisebb sebességű vágányokon ilyen jellegű mérés nem történik.
Az ütközőkben keletkező valós vízszintes dinamikus erő meghatározása számítással csak nagy bizonytalansággal mondható meg. Az eredmény nagyban függ az illesztés és a vágány műszaki állapotától, a jármű sebességétől, tömegétől, a jármű állapotától stb.
További többlet-igénybevételt jelent az a jelenség is, hogy a vasúti jármű okozta dinamikus hatás az egész mezőben rezgést kelt, kelthet. Ez a rezgés tovább fokozza a kedvezőtlen vízszintes erőket, mivel az illesztések alatt jellemzőbben alakulnak ki vak süppedések, tehát az illesztéseknél megszűnik, lecsökken a vasbeton alj alsó felületén keletkező súrlódási erő. A vak süppedésben az alj alsó síkján visszaáll az ágyazati ellenállás a jármű kerekeinek áthaladásakor. Viszont ez minden kerékpár áthaladása után ismét megszűnik, és ez a mozgás ciklikusan visszatér a teljes szerelvény áthaladásáig. A ciklikus mozgás, illetve az illesztés keltette rezgés akkor csillapodik le, amikor a terhelés már megszűnt és az ágyazati ellenállás ismét lecsökken.

Hagyományos vágányban a zavart feszültségi állapot kialakulásának lehetséges okai az üzemeltetés során

A fektetési hézagtáblázatban szereplő hézagzáródásnál alacsonyabb hőfokon történő gyakorlati hézagzáródás 2009-ig nem is igen volt alacsonyabb, mint a TSH-zóna felső értéke, ami +23 °C volt. A zóna felső értékének növelésével (+28 °C) viszont előállhat olyan helyzet, hogy a hagyományos vágányban, akár R=300 m sugarú ívben is, nagyobb nyomóerő keletkezik, mint ha TSH-zónában össze lenne hegesztve a vágány. A felépítményi karbantartó gépláncok (FKG) technológiai utasítása szintén hézagnélkülinek tekinti a hézagok záródása után a hagyományos vágányt. A vágány illesztési hézagjainak 28 °C alatti záródása természetesen nem áll mindig fenn, de a lehetősége szabványos fektetés mellett is fennáll. Kiemelten fontos ez a folyamatos nyári kánikulában, amikor az éjszakai hőmérséklet olyan magas, hogy a sín nem tud annyira lehűlni, hogy az illesztési hézagok megnyíljanak.
A kivetődésérzékenységet még növeli az ütközőkben keletkező vízszintes dinamikus erő, ami hozzáadódik a nyomófeszültség ívben kifelé mutató vízszintes komponenséhez.
Szórványos síncserék esetén, csatlakozó sínek végein, az illesztési hézagok eltérnek a csere során a fektetési hézagtáblázat szerint kialakítandó hézag méretétől, mivel az újonnan becserélt sín teljesen feszültségmentes, ellentétben a csatlakozó sínekkel. A vágány feszültségállapotai és a cserélt részen az illesztési hézagok méretei is teljesen megváltoznak, ami még kiszámíthatatlanabbá teszi a záródási hőfokok megismerését.
Az is erősen megzavarhatja a kialakuló hézagok egyenletességét, ha az ívben nem minden heveder, kapcsolószer azonos műszaki állapotú, egyes elemek fenntartása hiányos. Így a laza hevedernél, illetve kapcsolószernél a hézagzáródás jóval korábban végbemehet, megzavarva ezzel a feszültségi állapotokat. Hiányosan fenntartott heveder és kapcsolószer esetén a ciklusdiagram jobban hasonlít a nyíltlemezes vágány hézagdiagramjához, viszont a fektetési hézagokat nem e szerint alakítják ki.
Az imént felsorolt helyzetek akkor is kialakulnak, ha az elvégzett munka az érvényes utasításoknak és a szakma szabályainak megfelelően történik.
További zavart feszültségi állapot kialakulásához vezethetnek egyéb munkák is. Példának okáért a síncsere alkalmával a fúratlan sínvégeken a furatokat nem a sín végétől kimérve jelölik ki, hanem a síncsere után a heveder odaillesztésével jelölik meg a furatok helyét a heveder furatainak közepére. Így a hevedercsavar és a furat közti távolság nem feltétlenül biztosítja a hevedercsavar elnyíródásának elkerülését téli időjárás esetén. Ugyanez a helyzet áll fenn azon sínvég-fiatalítási technológia esetén is, amikor az elverődött, lehajlott sínvéget 1-2 aljközzel visszavágják. Ebben az esetben a hevederfuratok kedvezőtlen helyzetén túl az is előállhat, hogy 24 m hosszú mezőből 22,8, illetve 21,6 m hosszú mezőket alakítunk ki. Ilyenkor a 21 és 24 m sínhossz fektetési hézagjaiból interpolálással kell megadni a fektetési sínhőmérsékletet.
Itt kell megemlítenünk a lélegző szakaszok kérdéskörét is. A vasúti üzem folyamán a sínvándorlást meggátolni hivatott OETL-kengyelek lelazulnak, illetve a szükséges síncserék alkalmával nem minden esetben pótolják. Ezzel a hézagnélküli vágány is rátorlódik a hagyományos szakaszra, ami a vegyes kialakítású vágányokban általában kis sugarú ív.

A hagyományos vágányok jelenlegi állapota

A korábban alkalmazott tervszerű megelőző karbantartás (TMK) következtében a hagyományos kialakítású vágányok pályaszintjét általában kiemelték az építési állapotokhoz képest. Ennek köszönhetően a sokéves FKG-szabályozás és az elmaradt nagygépi rostálás miatt nagy ágyazatvastagság alakulhat ki, amelynek következményei szintén az ívekben figyelhetők meg leginkább, ahol a túlemelés és a vastag ágyazat miatt már lecsökkent az amúgy is keskeny padka szélessége. Ezzel csökken az ágyazat megtámasztóképessége is. Az ágyazatváll, a padka hiánya és a dinamikus rezgések miatt rendszeresen lefolyik a zúzott kő az illesztéseknél, csökkentve ezzel az ágyazat megtámasztó szerepét. Az ágyazatelfolyás legjellemzőbb helye a hevederes illesztés, ahol a legnagyobb dinamikus erők keletkeznek.
A sínvégek jellemzően elverődtek, ellapultak. A kapcsolószerek az üzem hatására meglazulnak, amelyek utánhúzása rendkívül élőmunka-igényes.

Végkövetkeztetés

Természetesen a bemutatott szabályostól való eltérés nem jelenti azt, hogy minden esetben kivetődnek a hagyományos kis sugarú ívek, és a gyakorlat sem mutatja ezt, de mindenesetre figyelemfelkeltő lehet. Azt viszont célszerű megjegyezni, hogy a nyári időjárásban a hagyományos kis sugarú íveket kiemeltebben kell felügyelni, mint a hézagnélküli vágányokat, mivel sokkal nagyobb bizonytalanság van a vágányban keletkező nyomófeszültségekben, amit az illesztésekben keletkező dinamikus függőleges és vízszintes erők még bizonytalanabbá tesznek.