3.5. A csúcssíngörgők szerepe, elhelyezése, darabszáma, állapota, működési paraméterük

Előre, és nagyon határozottan le kell szögeznem, hogy a csúcssíngörgő egy kiegészítő műszaki szerkezet. Nem szabad neki olyan funkciót tulajdonítani (vagy elvárni, netán megkövetelni), hogy szerepet kapjon a csúcssín tősínhez simulásának erőteljes megvalósításában.
Ha ezt várjuk el, akkor előléptetjük biztonsági szerkezetté (mint például a csúcssín-ellenőrző szerkezeteket vagy a váltózárakat), és ezáltal lényegesen jobban felértékelődik a szerepük. Ha a B 60 XIV. kitérők első beépítései után elfogadják ez irányú aggályaimat és véleményemet – hogy a csúcssínekben kialakult nagy belső erőket ne ezzel próbáljuk kezelni –, akkor az eddig ismertetett problémák megoldásaira lehetett volna elsősorban koncentrálni. Az egyes kitérőkre nagy darabszámban felszerelt Safferoll készülékek ellenére sem alakult ki kimutatható javulás, a váltóvizsgálatok mérési eredményei, az állító- és visszamaradó erők a felső határértékek közelében maradtak, így az üzemeltető részére már szinte semmilyen tartalékok nem képződtek.
Az Európában alkalmazott fontosabb, aljközbe szerelt váltógörgő típusai láthatók a 24–26. ábrán.

A váltó sínszékbe beépített szerkezetek térhódítása során az alábbi fejlődés tapasztalható:

• Először csak próbálkozás volt, ma egyes vasutaknál már trend.
• Öntött, drága, gyakran túlbonyolított szerkezetekkel.
• A kiemelten maradó csúcssínek miatt éppen a nagysebességű pályáknál nő meg a káros rezgések, de főleg a lengések veszélye. Egyes vasutak ennek a lengési folyamatnak a kompenzálása érdekében a csúcssínekre csillapító szerkezeteket szerelnek V > 200 km/h esetén (27. ábra).

• A sínszékbe beépített fix görgők (szabályozható magasságállítással) készülnek.
• Kiemelési magasságok: 3–6 mm (a sebesség függvényében változtatható).
• A VAMAV Kft. által rendszeresített SP rendszernél a zárszerkezet konstrukciója miatt ez 3 mm értékben maximalizált.

Váltó sínszékbe épített váltógörgő szerkezetek láthatók a 28–30. ábrán, ezek jellemzői: 

• A görgős csúcssíntovábbító szerkezetek kikerülnek az aljközökből (lekicsinyítve kerülnek a sínszék mellé), és nem akadályozzák a nagygépes vágányszabályozási munkákat (31–32. ábra).
• A csúcssín az átállítási folyamat befejezése után visszahelyeződik a sínszékre, nem marad kiemelten, így káros rezgések, lengések nem keletkeznek rajta.
• A csúcssín mozgatása közben függőleges marad, nem csavarodik.
• A szerkezet elemei könnyen elhelyezhetőek, egyszerűen és gyorsan szerelhetőek, cserélhetőek.
• Nincs meghibásodás normál üzemi körülmények között.

A görgők általános elhelyezését a kitérők rendszere szerint a 4. táblázat tartalmazza (a kitérők vasbeton aljain, mindig a sínszékek mögött, azaz a keresztezés felé).

Sínszékkel egybeöntött (magyar) görgős csúcssínemelők

Az aljakra szerelhető változathoz kifejlesztettünk egy sínszékkel egybeépített – Sínszékkel Egybeöntött – (SEÖ) konstruk­ciót is (33–36. ábra).

Ennek a rendszernek a fő jellemzője, hogy a csúcssín elején lévő első görgő mindig pályalemezes konstrukciójú, azaz mindig visszahelyezi a csúcssínt az átállítási művelet után a sínszékre, megakadályozva, hogy azon káros rezgések és lengések alakuljanak ki. A további görgőknél lehetőség van arra is, hogy a fixen rögzített görgőkre emelkedjen a csúcssín talpa az átállítási művelet során, illetve lehetőség van a pályalemezes konstrukciós megoldás elhelyezésére is.

A szerkezeti egységek kompatibilisek, és 2-3 perc alatt átcserélhetőek.
Ennél a megoldásnál a görgők felhelyezésekor nem kerülnek furatok a csúcssín talpára, hanem patentos megoldással (és vízszintesen elhelyezett szorítólemezekkel) alakítják ki a kapcsolatot. A KIAG-os szabályozás során elmozdított aljaknál – az utánszabályozás – igen egyszerű folyamattá válik.
Sajnos az az elvárás, hogy a gépi vágányszabályozási munkáknál ne mozduljanak el az aljak, egyelőre várat magára.

A csúcssínek kiemeltsége

Az átszelési kitérők középső csúcssínjei, mivel nincsenek zárszerkezettel megfogva, nagyfokú kiemelés esetén (5–7 mm) hajlamosak a vízszintes hosszirányú tengely mentén, a csavarodásból adódó komolyabb alakváltozásra. Ez erősen kihat a váltóállításra, illetve az állítóerőkre. Az előző pontban felvázoltak alapján ez az 54-es rendszerű átszelési kitérőknél még erőteljesebb (37. ábra).

Akadálypróba esetén ez hátrányosan jelentkezik, mert alácsavarodik a csúcssín az akadályvasnak, és a záródás pillanatában befeszül. A lényegesen nagyobb állítóerő-igény „hamis” képet ad a záródás pillanatában.

A görgős váltóállító PHARE-projekt Magyarországon

És itt is meg kell említeni az 1997-ben megjelent, és PHARE-támogatással 2000-ben megvalósult pályázati lehetőséget, amelyet az utólag felszerelhető csúcssíngörgőkkel elsősorban környezetvédelmi indíttatással, de a műszaki igényeket is (váltóállító erők csökkentése) figyelembe vevő feladatmeghatározással indítottak el.
Európa legnagyobb ilyen irányú projektjét a Görgős Váltóállító Konzorcium hajtotta végre, mindössze 8 hónap alatt. A konzorcium műszaki vezetőjeként minden helyszínt bejártam, minden kitérőnél elvégzett szerelési munka építési naplóját – a kiegészítő mérések eredményeivel együtt – átnéztem és ellenőriztem. Ennek alapján a hazai kitérők állagáról, azok állapotáról teljes képet kaptam, ezt a későbbiekben is sok helyen felhasználtam.

A projekt fő jellemzői:

• 131 állomás 3000 kitérőjére történt a szerelés.
• 5406 görgőpár telepítése, ebből 2976 MGV, míg 2430 Austroroll.

3.6. Geometriai szempontok

Itt a váltó végénél az első fix leszorító elemek helyzetét, az aljak merőlegességét vagy a legyező elrendezését, a leszorító elemek kapcsolatait elemezzük.
A 38. ábrán látható állapotot a helytelenül elvégzett KIAG-os szabályozás idézte elő. Mivel ezen az aljon van a csúcssín függőleges leerősítésének első helye, így az elferdített alj alátétlemezének bordái teljes mértékben elcsavarták a csúcssín (konzolosan) befogott végét.

Utalva a 3.1. pontban már említett mechanikai modellre – ahol a kitérő csúcssínjét konzolosan befogott tartószerkezetként vizsgáltam –, a befolyással bíró alj elmozdulási (elferdülési) értékéből ennek analógiájára vezetjük le azt a számítást, amely alapján megismerhetjük, hogy e geometriai torzulás milyen erőt gerjeszt az adott csúcssínben, csúcssínekben (10. ábra).
A konzolosan befogott tartószerkezet (csúcssín) elejének elfordulása egyenlő lesz a keresztmetszet és a befogás közti nyomatékábrarész (E . I) merevséggel osztott területével (Mohr I. tétel).

A szögelfordulás értéke:

Mivel a 38. ábrán bemutatott esetnél ismerjük az alj ferdeségét (ebből adódóan számíthatjuk annak radiánban meghatározható szögértékét), a csúcssín hosszát, a talpgyengített sín inercianyomatékát, a sín rugalmassági modulusát, így a ferdülés által okozott erő (csúcssínben kialakuló visszamaradó erő) értéke számíthatóvá válik.
Az adott esetet vizsgálva a csúcssínekben – egyenként – olyan feszülés alakult ki, amely ± 0,7 kN többleterőt eredményezett.
Természetesen előfordulhat, hogy ezzel – vagy egy részével – kompenzálódik (csökken) a visszamaradó erő, de annak esélye is megvan, hogy azzal összeadódik, ezért a határokat túllépő visszamaradó erő (erők) miatt a váltót a biztosítóberendezésből ki kell kötni.

3.7. Csúcssínek lehajlásai, süppedések és irányhibák mértéke

Az előző részben láthattuk, hogy a lehajlást, süppedéseket és irányhibákat elsősorban a csúcssín x tengelyű inercianyomatéka (Ix), merevsége (E . Ix) határozza meg.
A váltórészen kialakuló süppedések nagymértékben hozzájárulnak a vasúti járművek kedvezőtlen futásához. A hiá­nyosságokból adódóan ezeket a káros mozgásokat és az azokból keletkező erőket tovább gerjesztik, generálják. Mint már többször is utaltam rá, a kitérőkben nincs síndőlés, így nincs olyan befolyásoló és szabályozó elem, amely a járművet mielőbb visszaállítaná a pálya szempontjából normálisnak nevezhető mozgásába. (Magyarországon csak Vép állomás 2. számú B 60 XI. rendszerű kitérője síndőléses kialakítású.)
A süppedések mértékét szemmel is jól érzékelhetjük, hiszen a leerősítésektől független csúcssínek alaphelyzetben a váltósínszék felett átívelődnek, és a köztük lévő hézagok utalnak a süppedés mértékére. Természetesen, ha ezeket a süppedési hiányosságokat hosszú időn keresztül nem szüntetjük meg, akkor a járművek súlya alatt fokozatosan maradandó alakváltozásba mennek át. A függőlegesen nagyobb elmozdulást megengedő csúcssínek veszélyesek a járművek futásbiztonságára is, mert a nyomkarima által létrehozott függőleges erő hatására egy kopott csúcssín esetében kialakulhat a felkapás veszélye is. A függőleges mozgások a csúcssínekről közvetlenül átadódnak a rudazatokra, és a csapszegeken keresztül tovább hatnak a zárszerkezetekre is.
E folyamat eredménye, hogy ezek a szerkezeti elemek elveszítik „hivatásukat”, és ezáltal zavart okoznak a váltó működésében, ami komoly kihatással lehet a vasúti forgalom biztonságára.
A süppedések nagymértékben befolyá­solják a csúcssíngörgők működését is, függetlenül attól, hogy az adott kitérőben milyen megoldású (aljközbe vagy sínszékhez szerelt) szerkezetről van szó.
Természetesen ezért van nagy jelentősége a csúcssínek keresztmetszeti alakjának (inercianyomatékának) és a vízszintes, x tengelyű merevségének is.

3.8. A tősín-csúcssín helyzete, félváltók egymásra merőlegessége

A két legfontosabb szerkezeti elem kapcsolatában igen fontos azok egymáshoz viszonyított hosszirányú mozgása, eltéré­seik nagysága. A hőmérséklet-változás ha­tására a gátolt dilatációjú tősín szinte nem, míg a csúcssín szabadon el tud mozdulni. Ennek megakadályozására (inkább csökkentésére) vannak kiegészítő szerkezetek, viszont az idővel – mind a téli-nyári sínhőmérséklet-változás, mind a gépi kitérőszabályozásnak köszönhetően – elvándorlások tapasztalhatók (39. ábra). Erre leginkább azoknál a 48-as rendszerű kitérőknél számíthatunk, ahol kampózáras zárszerkezetek vannak felszerelve. A kampó íve nincs összhangban a tuskó ívével, így (bármely irányú eltérés esetén) komoly feszülések alakulnak ki, ezek természetes következményeként működési problémák merülnek fel.

A félváltók egymáshoz viszonyított eltérésekor az összekötő rudak feszülése, a csapszegeknél keletkező többleterő rontja a váltóállító és visszamaradó erők mérési eredményeit (40. ábra).
Ha a villamos hajtómű kapcsolórúdja (kézi állítás esetén a vonórúd) nem esik egy vonalba az összekötő rudazattal, és emiatt nem merőlegesek a pályatengelyre, (ívesített kitérő esetén nem sugárirányú), akkor a fenti feszülések fokozódnak, és további belső erőket indukálnak.

3.9. Zárszerkezetek állapota, működése, öntvényházak belső méretei, megmunkáltsága

A 48-as rendszerű kampózáras szerkezetekkel itt nem foglalkozom, azokra utalást nem teszek, mivel a „Rózsaszín füzetben” erre vonatkozó minden műszaki adat és információ megtalálható.
A régebbi B 54 rendszerű kitérők zárnyelves szerkezetekkel vannak ellátva (41. ábra), míg az új B 54 és a B 60 rendszerű kitérők jellemzően már Spherolock zárszerkezetekkel és Hydrolink közlőművekkel készülnek.
Maga a zárnyelves szerkezet jó konstrukció, hiszen a csúcssínnek ±20 mm-es hosszirányú elmozdulást biztosít, ezért ezekben a szerkezetekben feszülések nem keletkeznek.
A belső szerkezeti része viszont több tö­rődést és karbantartást igényel. Sajnos ezek elmaradása miatt több 54 XIV. rendszerű kitérőnél olyan rozsdásodásokat tapasztaltunk, aminek következtében a váltóállító erők kiugróan magasak lettek.

(Ezeket a kézi – kurblis – állítás során cm-ről cm-re való vizsgálattal szépen be lehetett határolni.)
Amire érdemes még megkülönböztetett figyelmet fordítani, az a B 60 XIV-es kitérőknél alkalmazott Tempflex típusú zárszerkezet. Elsősorban ennek öntvényházával voltak problémák, durva megmunkáltsága miatt nemkívánatos feszülések léptek fel. A 42. ábrán ezt a határhelyzetet mutatom be.
A beépítést követően erre a hibatípusra a gyártó gyorsan reagált, és módosított az öntvényház belső méretén, illetve a pályában lévő kitérőknél le kellett ezeket cserélni a gyárban előre megmunkált szerkezetekre, mert csak így lehetett csökkenteni a belső feszülésüket.

Sajnos ez a szerkezet is érzékeny a csúcssín hosszirányú mozgására.
A kísérletképpen +22–25 °C sínhőmérsékleti tartományban beszabályozott zárszerkezetek (állítóerő 2,1–2,3 kN) vizsgálatát pár napon belül +40 °C sínhőmérsékletnél újra vizsgáltuk. A csúcssínek 2–3 mm értékű hosszirányú elmozdulása révén kialakuló feszülések hatására az állítóerők durván, 3,8–5,1 kN-ra megnövekedtek.
Az öntvényház egyik oldali bélelésével kialakított kapcsolattal szinte az előzővel pontosan megegyező állítóerőket mértünk, ami a 43. ábrán látható.
A B 60 XIV. rendszerű kitérők belső csúcssínjeit összefogó, úgynevezett „rövid” rudazat bekötésénél rövid idő alatt komoly berágódások alakultak ki (44. ábra). Nemegyszer ezek a berágódási részbe beszorultak, és a gátolt elmozdulás miatt a váltó átállíthatatlanná vált, ami a forgalomban számottevő fennakadást okozott.

(Azóta – több megoldási lehetőség próbája után – ez a hibatípus egyre kisebb számban jelentkezik.)

3.10. Hajtómű szerkezeti elemeinek egymáshoz kapcsolódása

A hajtómű (állítómű) szerkezeti elemeinek egymáshoz kapcsolódásával, szabad elmozdulásával, a rudazatok, csapszegek állapotával, a kapcsolórúd helyzetével, az akadályvasak alakjával és elhelyezésével részletesen kell foglalkoznunk. Ívesített, nagy sugarú kitérők esetén, a túlemelt pályához nem megfelelő módon kiképzett felfogatással és azt alátámasztó kavicságyazat hiányossága miatt a hajtómű konzolosan lehajlik. Az átállítási művelet során a kapcsolórúd megfeszül. Mivel ebben a helyzetben a rudazatok szögben kapcsolódnak egymáshoz, nagyobb állítóerő-igény keletkezik.
A kívánatos az lenne, hogy a rudazatok erőátadási vonala mind függőleges, mind vízszintes síkban egybevágjon. E hiányosan kialakított kapcsolatot mutatom be a 45–46. ábrán.

3.11. Sínszékek állapota, gondozottsága

Továbbra is nagyon lényegesnek tartom hangsúlyozni a csúcssíntalp és a váltósínszék kapcsolatának erőtani fontosságát.
Ennek megértéséhez és nagyságrendjének viszonyításához a győri egyetemi labormérések grafikonjaiból és elemzéséből tennék egy rövid utalást.

A megfelelően ápolt és olajozott sínszéken való elmozdítás érdekében kifejtett indítóerő szembetűnően magas (47–48. ábra). Az olaj belső kohéziója következtében kialakuló „vákuumhatás” miatt az indulás pillanatában nagy a visszafogó energia, míg az MGV görgőpályán fokozatosan és egyenletesen kiemelkedő csúcssínek, ha átlépik a pályalemez tetőpontját és arról lefelé haladnak, akkor olyan visszatáplálást adnak (felhasználják a csúcssínek súlyerejéből adódó energia felszabadulását), hogy az állítóerők átlépnek a negatív tartományba.

4. A váltóállítás, a váltóállító erők kezelése

Az állítóerők alakulását az 5. táblázatban mutatom be a 60-as rendszerű kitérő­típusoknál, kiemelten utalva az átszelési kitérőkre, illetve e típust hasonlítom össze az 54-es rendszerű átszelési kitérők konstrukciós megoldásával.
Látható, hogy a szerkezeti elemek konstrukciós kialakítására fordított figye­lem, valamint az apró változtatások ellenére a csúcssíngörgők szerepe milyen markánsan megmarad!

5. A váltók működési paramétereinek helyreállítási technológiája

Technológiai javaslatok a pályában fekvő B 60 XIV. és B 54 XIV. rendszerű kitérők biztonsági megfelelőségének érdekében teendő intézkedésekre.

• Első lépés a kitérő részletes vizsgálata és a talált hibák felszámolása (ORE kapta, legyűrődések, fekszinthibák, süppedések, csúcssíntalpi furatok javítása stb.).
• A B 60 XIV. kitérőknél a zárszerkezetek öntvényházainak lecserélése a belső megmunkált típusúra, a talpgyengítések helyszíni meghosszabbítására valószínűleg nem lesz szükség, ha a többi kiegészítő javítás elkészül.
• A beavatkozáskor az erőmérések elvégzése és dokumentálása.
• A központi állításból való kikapcsolásuk.
• A zárszerkezetek vizsgálata, hogy vannak-e valahol feszülések, a rudazatok és a zárszerkezetek leszerelése. 
• Az MGV csúcssíngörgők pályalemezének átszerelése 15 mm-es, vízszintes kialakításúra (a csúcssín szabad, feszültségmentes állapotának biztosításához).
• A csúcssínek geometriai vizsgálata és pozicionálása (feszültségmentes állapotukban milyen az alakzatuk, illetve milyen értékű csúcssínnyitásnál következik ez be), csúcssín-tősín simuló kapcsolat kialakítása.
• A rugalmazó részen milyen irányban és mekkora értékkel kell a hajlítást elvégezni (ha pontszerűen tudunk csak beavatkozni, akkor legalább 2-3 helyen kell ezt megtenni).
• Be kell állítani (meg kell hajlítani) a ru­galmazó részt úgy, hogy azok feles ál­lásban legyenek nyugalmi állapotban.
• A B 54 XIV. kitérőknél a három rövid összekötő rúd cserélése új típusúra (az erőátadás vonala a csúcssíntalpba esik, nem az alatt 15 cm-rel), ezzel a rövid rudak megakadályozzák a csúcssínek csavarodását (49–50. ábra).

• Közben el kell végezni a zárszerkezetek és rudazatok ellenőrzését, végre kell hajtani az előírt karbantartást, zsírozást is.
• A zárszerkezetek és rudazatok visszaszerelése.
• Az MGV görgők pályalemezeinek visszacserélése, azok beszabályozása.
• A kitérő visszakapcsolása központi állításba.
• Akadályra való ellenőrzések elvégzése.
• Erőmérések elvégzése, dokumentálása.
• A kitérő általános forgalombiztos állapotának ellenőrzése.
• A kitérő visszaadása a forgalomnak. 

6. A kitérők keresztezéseinek vezetéstáv-problémái

Az utóbbi időben a B 60 XI-es rendszerű kitérőkben szokatlanul gyorsan és nagymértékben alakultak ki vezetéstávolsági problémák (51. ábra). Szakértőként több állomáson való vizsgálatra is kaptam felkérést, és ezúttal is szeretném megosztani a tapasztalataimat, észrevételeimet.

A szemle alkalmával első pillantásra megállapítható volt, hogy a keresztezési középrész meghatározó feszített vasbeton alja – az 50. számú alj – nem azonos szériából származik.  Azok azonosítása nem következetes megjelenítésű (52–53. ábra).

Ezért a további vizsgálati célom az lett, hogy az 50. aljat – legfeljebb annak szűk környezetét – vizsgáljam. Mindenképpen tisztázni szerettem volna, hogy melyek azok a problémák vagy okok, amelyek speciálisan rendszerszerűek, visszatérő hibák lehetnek, és melyek azok, amelyek a helyi viszonyok alapján alakultak ki.

Azonnal megfogalmazódott, hogy markánsan el kell választani:

• a kitérőszerkezet beépítéséből,
• a gyártásból,
• a konstrukciós (vagy szerkezeti) kialakításból,
• az üzemeltetésből adódó hiányosságok értékelését és kezelését.

Választ kell keresni arra, hogy mi okozza, okozhatja ezeket a nagy és gyors méretváltozásokat?
Milyen összefüggések vannak akár az alátámasztást biztosító vasbeton aljak, illetve a keresztezés U alakú vezetővasai között?
A másik fontos elv az volt, hogy a mérési eredmények összehasonlításában az abszolút (terv szerinti) értékek elsősorban a fontosak, de ugyanilyen fontosak azok eltérései, a szórások nagyságrendjei is. 

A mérések és vizsgálatok sorrendjének meghatározása

A kitérők egyenes irányú E, illetve a kitérőirányú K oldalán egyaránt keresztirányú (átlós) mérések, az 54. ábrán látható segédeszköz alkalmazásával.
Az ellenőrző mérés során az 50. aljon a keresztezési középrész és a vezetősínes pályasín csavarjait átlóban a speciális mérőcsavarral helyettesítettük, és megmértük aljanként és irányonként a furatok átlós távolságát (55. ábra).

Az ellenőrző mérések eredményei 

A mérési eredményeket és az egyes jellemzőkhöz tartozó határértékeket a 6. táblázat tartalmazza.
A kismértékűnek tekinthető méreteltéréseket vastagon szedett, míg a kirívónak ítélt eltéréseket vastagon szedett és aláhúzott számmal jelöltem.
A mérési eredmények alapján egyértel­műen kirajzolódott, hogy a betétek gyártás közbeni helytelen elhelyezése vagy elmozdulása az ok, ugyanis a KL síncsavarok teljes behajtásával a csavaroknak a betétekben való pozicionálását a lehető legkorrektebben lehetett biztosítani.

A közös felülvizsgálat során is teljesen bebizonyosodott ez az állapot, így a javító beavatkozás a VAMAV Kft. részéről elkerülhetetlenné vált. Mivel a keresztezési középrész alatt lévő sínszékek helyzete kötött, így csak a két külső oldali vezetősínes sínszékekhez lehetett nyúlni.
A helyszíni mérési eredmények azt mu­tatták, hogy a beavatkozást elegendő a két szomszédos alj érintésével elvégezni. A javítást a VAMAV Kft. csak erre a helyre illeszthetően, egy speciális excentrikus furattal ellátott sínszék formájában oldotta meg.
A hosszú távú és biztonságos üzemeltetés érdekében ezt a kérdést napirenden kell tartani, és megnyugtató megoldást kell rá keresni és találni.
Összegzésként újból és határozottan szeretném felhívni a figyelmet arra, hogy a kitérők folyamatos működtetéséhez és üzemeltetéséhez nagyon fontos, mi több, elengedhetetlen az alapos elméleti szakmai ismeret, a kitérők megfelelő konstrukciós és szerkezeti ismerete, az előírt felügyeleti vizsgálatok igen alapos és körültekintő végrehajtása, az ellenőrzésekhez szükséges technikai és egyéb mérőeszközök megléte, valamint azok előírás szerinti alkalmazása.