MÁV Zrt. PÜ. Pályalétesítményi FőosztályTechnológiai Osztály
A MAINLINE projekt egy európai uniós támogatású, UIC által vezetett projekt, melyben felkérésre a MÁV Zrt. is részt vesz. A projekt célja olyan módszerek és eszközök kifejlesztése, amelyek használatával egyes infrastruktúra-elemek teljes élettartama növelhető, másrészt egy életciklus-kiértékelő eszköz (LCAT számítógépes program) kidolgozása, mellyel életciklus-számítások végezhetők. A projekt hidak, bevágások, alagutak, támfalak, vágányok és kitérők infrastruktúra vagyoneszközökkel foglalkozik. Hároméves időtartama során a fenti témákkal kapcsolatban 22 szakmai és 10 belső, tehát összesen 32 dokumentumot dolgoz ki, a szakmai dokumentumokból még 5 hátra van. Írásunk vázlatosan mutatja be a projekt célját és eddigi eredményeit, figyelemfelhívás céljából. Ezek az eredmények, részben magyarul, a Pályavasúti honlapon megtalálhatók.
A MAINLINE rövidítés, a projekt teljes angol címéből. Szó szerinti fordításban: A vasúti közlekedési infrastruktúra karbantartása, felújítása és javítása, hogy csökkentsük a gazdasági és környezeti hatásokat. Az EU 7. Keretmunka Programjában 2010-ben lehetőség volt a vasúti közlekedési infrastruktúra költséghatékony fejlesztése témában támogatási pályázatok benyújtására, és az UIC (Nemzetközi Vasútegylet) a pályázatban való részvételre a MÁV Zrt.-t is felkérte.
A felkérést a MÁV Zrt. elfogadta, és már a pályázati anyag összeállításában is részt vettünk. A pályázat sikerrel zárult, a projekt elnyerte az EU-s támogatást, és 2011. október 1-jén hivatalosan is megkezdődött. A résztvevőket az 1. táblázatban mutatjuk be. A projekt időtartama 3 év, befejezése 2014. szeptember 30. A MÁV részesedése az EU-s támogatásból 42.525 euró, ezt 2011 decemberében átutalták. A Máv Zrt.-n belüli résztvevőket a 2. táblázat tartalmazza.
A MAINLINE projekt célja
Egy életciklus-kiértékelő eszköz (LCAT) készítése, amely lehetővé teszi a különböző karbantartási/cserélési stratégiák kiértékelését az infrastruktúra elemeire vonatkozóan.
Elemző módszer elkészítése a projektben felvállalt ötféle vagyoneszközhöz. A prototípus már elkészült a bevágásokhoz és a vágányokhoz, ami mintaként szolgál a többi infrastruktúra-elemhez.
Új technológiák alkalmazása a régebbi vasúti infrastruktúra élettartamának meghosszabbítására.
Fontos romlási jelenségek és folyamatok meghatározása és modellezése a kiválasztott vasúti vagyoneszközöknél az LCC (életciklusköltség) elemzésekhez.
A beavatkozási stratégiák eredményeinek mennyiségi meghatározása.
A kifejlesztett romlási és állapotmodellek ellenőrzése esettanulmányokon.
Új építési módszerek és logisztika összefoglalása.
Az építési folyamatok megtervezése és optimalizálása a meglévő vonalakon.
Bemeneti adatok szolgáltatása az életciklusköltség-modellek fejlesztéséhez, és más döntést segítő rendszerekhez, az infrastruktúra-menedzserek számára. Ez tartalmazza az építési időt és logisztikát, a hálózatra gyakorolt rövid és hosszú távú hatást, a jövőbeni fenntartási kérdések számbavételét, de ugyanígy a környezeti szempontokat is, mint az üvegházgázok kibocsátása a szállítási szolgáltatásokból.
Az adatbevitel tisztázása a romlási modellekhez a továbbfejlesztett monitoring technikákból és vizsgálati rendszerekből, ezek használatának vizsgálata.
Weblapok készítése, az eredmények könnyebb elérhetősége céljából. Az információterjesztés támogatása.
A terjesztési és megvalósítási anyagok elkészítése, különös figyelemmel útmutatók készítésére.
A MAINLINE és SmartRail projektek kapcsolata
A MAINLINE projekttel egy időben a hasonló témájú SmartRail projekt is támogatást kapott az EU-tól. Az átfedések elkerülése érdekében az EU előírta a két projekt együttműködését. Ez úgy valósul meg, hogy a MAINLINE képviselője részt vesz a SmartRail-értekezleteken, és fordítva, majd ezt követően beszámolnak saját projekttársaiknak a másik projekt eredményeiről. Ezenkívül a két projekt közös workshopot tartott Párizsban 2013. május 14-én, melynek előadásai a Pályavasúti honlapon magyarul is megtalálhatók. A projekt munkacsoportjait a 3. táblázat összesítve tartalmazza.
A MAINLINE által vizsgált vagyoneszközök:
Acélhidak
Alagutak
Bevágások
Vágányok és kitérők
Támfalak
A MÁV alapvetően a WP2, WP4 és WP6 munkacsoportokban vesz részt, de a többi munkacsoport (3. táblázat) anyagait is megkapja és véleményezheti. A projekt felépítését az 1. ábrán mutatjuk be.
1. ábra. A projekt felépítése és a munkacsoport kapcsolatai
A munkacsoportok feladatai
A WP1 munkacsoport tevékenysége a régebbi infrastruktúra élettartam-kiterjesztési lehetőségeinek meghatározása. Fő cél az új technológiák – amelyek a meglévő vasúti infrastruktúra élettartamának növelését szolgálják – összegyűjtése és ismertetése. A megoldásoknak költséghatékonyaknak kell lenniük, és minimalizálniuk kell a forgalom zavarását. A WP2 munkacsoport feladata a romlási és szerkezeti modellek kidolgozása a teljes életciklusköltségre és elemzésre. A cél olyan modellek kidolgozása, amelyek a kiválasztott vagyoneszközök profiljához (pl. üzemképesség és biztonság) igazodva megmutatják a karbantartás, javítás vagy megerősítés hatásait.
A WP3 munkacsoport az elavult infrastruktúra cseréjével, az új építési módszerekkel és a logisztikával foglalkozik. A fő cél: figyelembe venni az építési eljárások tervezését és optimalizálását a vagyoneszköz-karbantartásban, -javításban és -korszerűsítésben, de azokban a helyzetekben is, ahol a meglévő vagyoneszköz cseréje életképes (vagy előnyben részesíthető) alternatíva. Elvárt az építési idő és logisztika, a rövid és hosszú távú hatások a hálózatra, a jövőbeli karbantartási kérdések, valamint a környezeti szempontok számításba vétele, mint például az üvegházgázok kibocsátása az ideiglenes szállítási szolgáltatásokból. A WP4 munkacsoport feladata Monitoring és vizsgálati technikák vizsgálata, annak meghatározása, hogy milyen adatok szükségesek a romlási modellek elkészítéséhez, továbbá hasznosítani a szerkezeti épség monitoring rendszereket és részletes vizsgálati technikákat. Vizsgálandó ezek költséghatékonysága és megbízhatósága. A WP 5 munkacsoport a vagyoneszköz-kezelés teljes élettartam környezeti és gazdasági hatásait vizsgálja. A cél egy életciklus-kiértékelő eszköz kidolgozása, mely figyelembe veszi a teljes élettartam környezeti és gazdasági hatását a vágány- és infrastruktúra-karbantartási és felújítási tevékenységekből. Ez a munkacsoport összegyűjti az eredményeket az összes előző munkacsomagból egy integrált, innovatív döntést segítő eszközbe. Az összeállítandó dokumentumok jegyzéke és készültsége a 4. táblázatban látható.
Az eddig végzett munkánk a projektben
Részt vettünk a projekt előkészítő és indító értekezletén a munkaterv összeállításában, és előadásokkal segítettük a munkát. Részt vettünk a WP4 munkacsoport és a Projektvégrehajtó Bizottság telefonos értekezletein. A nemzetközi projektekben a munkacsoportok rendszerint kérdőívekkel indítják a munkát. Megválaszoltuk (pályás, alépítményes, hidász kollégák bevonásával) a WP2 munkacsoport kérdőívét, melynek célja a projekt által vizsgálandó vagyoneszközök kiválasztása volt. Megválaszoltuk a WP3 munkacsoport kérdőívét a cserélési technológiáinkra vonatkozóan, és kérdéseket állítottunk össze a WP4 munkacsoport (monitoring és vizsgálati technikák) kérdőívéhez. Megválaszoltuk a kérdőívet az életciklusköltség-számítás jelenlegi helyzetéről a MÁV-nál. Összeállítottunk és megküldtünk egy kérdőívet a monitoring és vizsgálati technikákról az OSZZSD tagvasutak számára. Aktívan részt vettünk a D4.1 és D4.2 dokumentumok megírásában, jelenleg a D4.3 dokumentum ránk eső részén (magyar hídjavítási esettanulmány) dolgozunk.
Esettanulmányok
A projekt vállalta híd és alépítményi (rézsű) meghibásodási esettanulmányok ismertetését. Az egyik híd esettanulmányt a MÁV Zrt. készítette el a Budapest–Gyékényes vasútvonal 891+35 szelvényében lévő rétszilasi acélhíd javításáról. Az acélhíd közbenső hossztartó megszakításánál lévő alátámasztó szögacélon fáradási repedés történt. A megerősítést több rétegből álló, SIKA Wrap szénszálas szövettel végezték (2. ábra).
2. ábra. A rétszilasi acélhíd hossztartó megszakítás megerősítése
A javítás laboratóriumi vizsgálatai még folyamatban vannak, ezek eredményei az esettanulmány teljes körű elkészítéséhez még szükségesek.
Workshopok
A projekt vezetése három workshop megszervezését vállalta: az elsőre 2013. május 14–15-én került sor az UIC székházában, a második Budapesten volt a közép- és kelet-európai vasutak számára 2014. május 15-én, a harmadik, projektzáró workshop pedig ismét az UIC-székházban lesz a projekt befejezésekor, szeptember 30-án.
A projekt eredményeinek közzététele
A projektnek van egy nyilvános weboldala – http://mainline-project.eu/ –, de ez angol nyelvű. Ezért megkezdtük a dokumentumok fordítását, és az angol nyelvű dokumentumok és a magyar fordítások (teljesen vagy kivonatosan) elérhetők a pályavasúti honlapon: Pályalétesítmények/Nemzetközi anyagok/Egyéb/MAINLINE könyvtárban.
A projekt eddigi eredményei az elkészült dokumentumok alapján
D1.1 A régi infrastruktúra javítását szolgáló beavatkozások összehasonlító elemzése a hidakra, vágányra és egyéb vasúti infrastruktúrára tartalmaz megállapításokat. A hidakat illetően foglalkozik a jobb vizsgálati és kiértékelési módszerekkel, vízszigeteléssel, korrózióvédelemmel, sarukkal, megerősítéssel és a pálya-híd csatlakozás átmeneti zónáival. A vágányok tekintetében foglalkozik a jobb vizsgálati és kiértékelési módszerekkel, sínköszörüléssel, „sapkás” sínfelújítással, javított kitérőkkel, ágyazattisztítással és javított aljakkal. Az egyéb vasúti infrastruktúra keretében foglalkozik a földmunkákkal, alagutakkal és víztelenítéssel. Az A függelék tartalmazza a hidakkal kapcsolatban kiküldött kérdőívet és annak eredményét. Egy kérdőívet adtunk ki a hidakkal kapcsolatban az európai vasúti infrastruktúra-menedzsereknek. Kilenc válasz érkezett. Ha a jelenlegi eredményeket extrapoláljuk a 20 000 km-es hálózatból és a 40 000 vasúti hídból, amelyeket a válaszadó infrastruktúra vasúti menedzserek felügyelnek, az Európai Unió tízszer ekkora hálózatához, egy durva becslés kapható az igényekről a következő évekre. Az extrapolálás eredménye, hogy a következő tíz évben várható mintegy 5000 híd megerősítése, mintegy 10 000 híd cseréje és mintegy 15 000 hídpálya cseréje. A B függelék tartalmaz 5 hídmegerősítési esettanulmányt az Egyesült Királyság területéről. Az egyik példa bemutatja, hogy a vasbeton lemezhíd alsó felületébe hornyot marva ezekbe szénszállal erősített polimer (CFRP) rudakat ragasztanak, amelyek a szélső szálban a húzófeszültség felvételét szolgálják (3. ábra).
A következő példa egy 1959-ben épített beton teknőhíd megerősítését mutatja. A munkálatokat nyolc utófeszített rúddal végezték a pályalemezen fúrt lyukakon keresztül (4. ábra, bal oldali beillesztett kép). A híd Haparandában, Észak-Svédországban található, közel a finn határhoz. Ily módon meg tudták növelni a híd hajlítási és nyírási kapacitását, ezzel a híd kapacitását a 25 t-ás tengelyterhelésről 30 t-ra növelték. A jobb oldali beillesztett kép mutatja a teherforgalmat a kétvágányú hídon (4. ábra).
4. ábra. Vasúti híd megerősítése keresztfeszítéssel
D1.2 Kiértékelési módszerek a régebbi infrastruktúrához
Ez a dokumentum az infrastruktúra-kiértékelés legutóbbi fejlesztéseit ismerteti, felbontva híd, alagút, vágány és földmunka fejezetekre. A híd fejezetben a megbízhatósági alapú kiértékelési módszereknél bemutatja Dániában, Németországban, Svájcban, az Egyesült Királyságban, Kanadában és az USA-ban alkalmazott kiértékelési módszereket. A továbbiakban ismerteti a pályába és a hídra szerelt nyúlásmérő bélyeges mérési rendszereket. Bemutatja a maximális hasznosteher-hatások számítását és a próbaterhelés-vizsgálatot. A DB BELFA-DB néven kialakított egy terhelőjárművet a hidak próbaterheléséhez (5. ábra).
5. ábra. BELFA-DB terelőjármű egy falazott boltozott hídon
A vágány fejezetben bemutatja a vágányszerkezet-állapot mutatót (TSCI) és az MDZ vágányminőség-mutatót. A földmunkáknál a talajrézsű veszélyhelyzet mutatót (SSHI), valamint a sziklarézsű veszélyhelyzet mutatót (RSHI). A dokumentum példákat hoz fel a korszerű kiértékelésre, a pályából már kivett, lecserélt svédországi hídon végzett, tönkremenetelig fokozott terheléssel. A 6. és a 7. ábrán jól látható, hogy a ténylegesen nem lineáris véges elemes modellel előre kiszámított deformációk mennyire megegyeznek a rácsos hídon a törésig történő terhelési tönkremenetellel. A vizsgálatot 2013 szeptemberében végezték az Åby híd szerkezetén.
6. ábra. Tönkremenetelig terhelt rácsos tartó 7. ábra. Nem lineáris végeselemes modell a híd tönkremeneteléről
A dokumentum következő fejezetében bemutatják a kiértékelést egy LCA (életciklus-elemzés) keretén belül. Ez tartalmazza a szerkezeti épség monitoringot, a próbaterhelési vizsgálatot és a súlyellenőrzést mozgás közben (WIM). Az A függelék tartalmazza a projekt egyik teszthídjának (Åby híd) rajzait.
D2.1 Romlási és teljesítményspecifikáció a kiválasztott vagyoneszközökre
A dokumentum a kiválasztott vagyoneszközöknek megfelelően földmunkák, hidak, alagutak, vágány és egyéb szerkezetek fejezetekre oszlik. A földmunkák közül a MAINLINE a talaj- és sziklabevágásokkal, továbbá azok határállapotaival foglalkozik. A NetworkRail üzemeltet és karbantart egy online adatbázist, mely vizsgálati felvételeket, eredményeket tartalmaz az angliai földmunkákról. Ez nagyjából 8762 km töltést, 5763 km talajbevágást és 495 km sziklabevágást fed le. A vizsgálat során minden 100 m földmunka kapott egy pontszámot a talajrézsű veszélyhelyzet-mutató (SSHI) algoritmusa vagy a sziklarézsű veszélyhelyzet-mutató (RSHI) algoritmusa alapján. A hidak tekintetében a dokumentum ismerteti az acél- és betonhidak anyagtulajdonságait, sérülési és romlási mechanizmusukat, a fáradást, korróziót, a szegecselt fémhidak problémáit, a kovasav-reakciót, fagykárosodást, kóboráram-korróziót stb. A falazott hidaknál ismerteti a hídtípusokat, anyagtulajdonságokat, valamint a sérülési-romlási folyamatot. Az alagutak fejezetben az alagúttípusokat, a sérülési-romlási folyamatokat és a javítási lehetőségeket. A teljesítmény és határállapot fejezet bemutatja a NetworkRail alagútra kidolgozott állapotjelölő indexet, melynek segítségével elemezni lehet a romlási trendeket. A vágány fejezet ismerteti a felépítmény elemeinek sérülési-romlási mechanizmusát a kapcsolódó igénybevételeket és határállapotokat. Az egyéb szerkezetek közül a dokumentum a támfalak meghibásodásaival és határállapotával foglalkozik. Az A függelék az ötféle vagyoneszköz romlásáról és monitoring lehetőségéről készített kérdőívre adott válaszokat tartalmazza.
D2.2 Romlási és beavatkozási modellezési technikák
Ez a dokumentum tartalmazza a vágányok és acélhidak, talajbevágások és alagutak romlási és beavatkozási modellezési technikáit, valamint egy korrózió és bevonatok fejezetet. A vágányminőség és -romlás fejezetet a Grazi Műszaki Egyetem készítette el, vágányminőségi mutatóként az MDZ minősítő számot használva. Az anyag szintén kiemeli a kezdeti vágányminőség és a megfelelő víztelenítés fontosságát. A továbbiakban az ágyazatminőség és alj alatti betétek (USP), valamint a megfelelő karbantartás szükségességét elemzi. Az acélhidak fejezet a fáradást emeli ki fő meghibásodási módként, és a fáradás kiértékeléséhez alkalmazott módszereket ismerteti. A talajbevágások fejezetben az állapotkiértékelési módszerek közül részletesen ismerteti a talajrézsű veszélyességi mutatót (SSHI) és a sziklarézsű veszélyességi mutatót (RSHI), azok kiértékelését, valamint a vasúti sziklarézsű-kockázat kiértékelését. Ezek a romlási és modellezési technikák szolgálnak alapul az LCAT-hoz (életciklus-elemzési eszköz). Az alagút fejezet ismerteti az alagútromlás típusait, azok okait a falazott és lőttbetonnal bélelt alagutakban. A romlás okai a szulfáttámadás, fagyás-olvadás váltakozása, alkáli adalékok és betonacél korrózió. A betonrepedés és -leválás javítására szolgáló módszerek a lőttbetonos javítás, a szerkezeti injektálás és a szegmensekre osztott bélelésjavítás.
D3.1 A vasúti infrastruktúra építésének és cseréjének összehasonlító elemzése
A dokumentum ismerteti a műtárgyak és azok elemeinek cseréjét, az alépítményátépítést, a folyóvágány- és kitérőcserét. A műtárgyaknál elkülöníti a kis, közepes és nagy hidak cseréjét. A teljes hídcsere módszerei között tárgyalja az alábbiakat:
cserélés híd provizóriumok használatával,
cserélés előre gyártott elemekkel,
vízszintes betolás,
függőleges mozgatás és vízszintes betolás.
Ismerteti a felszerkezet cseréjét mobil darukkal, sínen járó darukkal, vasúti híd-szállítóval, hidraulikus gyámokkal, hosszirányú betolással, vízszintes betolással. A vágányfektetési módszereknél külön tárgyalják a folyóvágány és a kitérő cseréjét. A folyóvágánycserénél ismerteti a vágányfektető vonatot, az ágyazattisztító gépet és ezek kombinációját, a portáldarus módszert, a kotrókkal végzett vágánycserét, a vákuumos kitermelési módszert, az alépítmény-rehabilitációs gépeket, továbbá a Puscal módszert. A kitérőcseréknél ismertetett módszerek tartalmazzák az alépítménycserével és alépítménycsere nélkül végzett kitérőcserét, a billenős kitérőszállító vagonokat, a Desec TL–70 géppel, vasúti darukkal és Plasser WM 500 kitérőfektető géppel történő kitérőcseréket. A dokumentum melléklete hídcserére öt esettanulmányt tartalmaz.
D3.2 Módszerek a hídcserére
A dokumentum az alábbi főbb témakörökkel foglalkozik:
logisztika, híd információmodellezés, előkészítő munkák, hídcsere, befejező munkák,
hatékony anyaghasználat (szálerősítésű polimerek, nagy teljesítményű beton),
gyártási módszerek (előre gyártott hidak, hagyományos hidak),
egyedi nagy hidak cseréje.
A hatékony anyaghasználatban a szálerősítésű polimerek (FRP) alkalmazása egyre terjed, néhány terület: főleg lapok és csíkok formájában a meglévő hídszerkezetek megerősítésére, és bizonyos mértékig megerősítő rudakként (vasalások formájában), helyettesítve az acélt mint betonvasalást. A MAINLINE projektben a MÁV részéről tesztszakaszt képező rétszilasi híd sarutörési problémáját is FRP alkalmazásával javították. A vasút területén, az FRP-t eddig főleg a vasútvonalakat keresztező gyalogoshidakon használták. Egy példa St. Austell városban (Egyesült Királyság) a gyalogoshíd (8. ábra).
8. ábra. Üvegszál-erősítésű polimer gyalogoshíd, St. Austell, Egyesült Királyság, 2010
A nagy szilárdságú vagy nagy teljesítményű beton (HSC/HPC) a dokumentumban külön fejezetet kapott. A HPC nyomószilárdsága jellemzően 80 MPa felett van. A gyártási módszerek fejezetben megtalálhatók a keretek, beton és acél hídpályák. A híd alépítmény-építés fejezetben megoldást ismertetnek a vasúti hidak megerősítésére, úgy, hogy új fúrt acélcső cölöpöket építenek be a meglévő híd alatt vagy mellett. A cölöpökre kerek vagy négyszög keresztmetszetű alátámasztás épül (9–10. ábra). A kör keresztmetszetű oszlop csőből készül, a négyszög keresztmetszetű a földfelszín fölé felhozott cölöpök kibetonozásával (11. ábra).
A dokumentum következő fejezete foglalkozik a hídpályacserékkel, például FRP kompozitokkal (12-13. ábra). Egyes hídpályacserék folyamatát lépésenként ismerteti.
12. ábra. FRP hídpálya beépítése ugyanarról a vágányról
13. ábra. A Desec gémes darurendszer rajza (Forrás: Desec)
D3.3 Vasúti kitérők: új technológiák kifejlesztése a cserére
A dokumentum főbb témái:
kitérőcserélési módszerek áttekintése.
vágánymerevség homogenizálása kitérőkben.
logisztika és tervezések korszerűsítése a kitérőfelújítás optimalizálásához.
A dokumentum nyolc európai ország kitérőcserélési gyakorlatát mutatja be, és az alábbi módszereket ismerteti:
vasúti darukkal,
közúti darukkal,
kétéltű (közúti/vasúti) kotrókkal,
Vaicar gerendás darurendszerrel (14. ábra),
portáldarukkal,
Desec rendszerrel (13. ábra),
Geismar UWG rendszerrel,
Geismar-Fasseta rendszerrel (15. ábra).
14. ábra. A Vaicar gerendás darurendszer rajza (Forrás: Vaicar)
A D3.3 dokumentum a továbbiakban ismerteti a moduláris kitérőcserélési módszert, ami azt jelenti, hogy a kitérőegységeket a gyárban teljes egységként, vagy 2-3 nagy egységben szerelik össze, és ezután a helyszínre szállítják, ahol speciális billenős vagonokról közvetlenül a végső helyükre rakják, így fenntartva a kitérő geometriai minőségét. Számottevő idő- és költségmegtakarítást jelent, hogy a kitérőegységet csak egyszer, a gyárban szerelik össze. Egy másik érdekesség az AVES vagonok használata, amelyeknek forgóvázuk és lánctalpuk is van, ezért képesek a vágányban és a vágányon kívül is közlekedni (16. ábra).
16. ábra. AVES vagonok használat közben
A D3.3 dokumentumban a továbbiakban a kitérőcserélési módszerek összehasonlításáról van szó, összevetve a cserélés előtti, cserélési és cserélés utáni munkák idő-, létszám- és gépigényét.
A dokumentum következő fejezete a vágánymerevség homogenizálás megoldási javaslatát tartalmazza a kitérőkben. A vágánymerevség hirtelen változása nagy dinamikus terhelést okoz, ami vágányromláshoz vezet (RCF hibák kialakulása, eltérő vágánysüllyedés stb). Összehasonlítva a folyóvágánnyal, a kitérők merevebb szakaszt képviselnek a sínek nagyobb száma, a hosszabb és nehezebb aljak stb. miatt (17. ábra).
17. ábra. A vágány merevségének változása a kitérő körzetben
A megvizsgált megoldások homogenizálják a vágánymerevséget a kitérőben és az átmeneti szakaszon a folyóvágányhoz, az alábbiak segítségével:
puha sínalátétek (URP),
rugalmas bordás alátétlemezek,
alj alatti betétek (USP),
ágyazat alatti szőnyegek (UBM),
URP, USP és UBM kombinálása,
alépítményi rétegek megerősítése,
szintetikus (műanyag) aljak.
A legismertebb szintetikus alj az FFU (szálerősítési habosított uretán). Ilyen aljakat Japánban már 1985-től használnak. A műanyag aljak európai térhódításának egyik fő oka, hogy néhány éven belül lejár a kreozottal történő talpfatelítés környezetvédelmi engedélyezése, és a talpfák egy alternatívája a műanyag alj lehet. Műszakilag megfelelő, ám egyelőre drága megoldás.
D4.1 Jelentés a jelenlegi monitoring és vizsgálati módszerek kiértékeléséről a romlási modellekkel kapcsolatban
A D4.1 dokumentum a projektben meghatározott vagyoneszközökkel kapcsolatban az alábbi vizsgálati módszereket ismerteti: Bevágások:
szemrevételezéses vizsgálat,
hajlásmérők,
optikai észlelés és mérés (LiDAR),
brillouin optikai idő alapú visszaverődés-mérés (BOTDR),
lézer vagy optikai észlelési és osztályozási (LiDAR) rendszer.
Mivel a MÁV Zrt. vágánydiagnosztikai rendszere ismert és elismert Európában, felkérésre a monitoring és vizsgálatok dokumentum (D4.1) elkészítésében a MÁV is aktívan részt vett. D4.2 Megoldások a hiányosságokhoz a monitoring és vizsgálati rendszerek, valamint a romlási modellek között A dokumentum a szokásos bontásban taglalja a hiányosságokat, azaz a bevágásokhoz, acélhidakhoz, alagutakhoz, folyóvágányhoz és támfalakhoz. Ismerteti a jelenlegi monitoring és vizsgálati gyakorlatokat, valamint a romlási és beavatkozási modellezési technikákat. Ezután jó példákat hoz fel az adatok megfelelőségére, továbbá meghatározza a vizsgálati gyakorlatok és modellezési technikák között még fennálló hiányosságokat. Végül lehetséges megoldásokat javasol a hiányosságok megszüntetésére. A megállapított hiányosságok közül mindegyik vagyoneszköznél a leggyakoribb a vizsgálati adatok dokumentálásának hiánya, mindenütt Európában. Ennek egy lehetséges megoldása egy európai szabványosított kiértékelési űrlap és a megfelelő algoritmus kidolgozása lehetne. A dokumentum megállapítja, hogy a földmunkák stabilitása változhat a klímaváltozás miatt. Az acélhidaknál meghatározza a hiányosságokat a korróziós romlással, bevonatokkal és fáradáskiértékelésekkel kapcsolatban. A lehetséges megoldásokat ugyanilyen bontásban ismerteti. Az alagutakkal kapcsolatban szintén bemutatja a jelenlegi vizsgálati módszereket, a roncsolásmentes tesztelési technikákat, a romlási és beavatkozási modellezési technikákat. Jó példaként az adatmegfelelőségre, ismerteti az alagútállapot-jelölési mutatót (TCMI) és az Egyesült Államok alagút-fenntartási rendszerét. Hiányosság: az adatok hiánya, az időszakos vizsgálatok korlátai, a modellek hiánya a falazott bélelésű alagutakhoz, a folyamatos monitoring magas költsége. A továbbiakban a dokumentum megoldásokat javasol a hiányosságok felszámolására. A folyóvágánnyal kapcsolatban számos vágány- és síndiagnosztikai mérési módszer ismert. A romlási modelleket illetően azonban csak a vágány geometriai minőségének romlására van kifejlesztett módszer (18. ábra). Így probléma a modellezési technikák hiánya is a felépítmény elemeire és kitérőkre vonatkozóan. A lehetséges megoldások a hibák kijavítására: további tapasztalatok gyűjtése a meglévő és új javítási módszerekről. A támfalak vizsgálatánál meghatározott hiányosságok. A szemrevételezéses vizsgálat korlátai, az adatok hiánya a megbízható romlási modellek kidolgozásához, valamint a lézeres és szenzoros technológiák magas költsége.
D5.1 A vagyonkezelési eszközök kiértékelése
A D5.1 dokumentum tartalmazza a projektkérdőívek összeállításának hátterét. A kérdőívekkel az alábbi témaköröket mérték fel:
karbantartás,
felújítások,
vizsgálatok és monitoring,
életciklus-elemzések.
A visszajelzések részletes elemzése megtalálható a D5.3-ban: Ajánlások az életciklus-kiértékelő eszköz (LCAT) egy formátumára, továbbá a D5.4-ben: Javasolt módszertan egy életciklus-kiértékelő eszközhöz (LCAT).
D5.2 A környezeti teljesítmény eszközök és módszerek kiértékelése
Köztudott, hogy a vasút környezetbarát közlekedési mód, főleg a villamosított vasút. Ugyanakkor a vontatáshoz szükséges energia előállítása és a vasúti pályába beépülő acél- és betonanyagok gyártása bizonyos fokú környezetszennyezéssel jár. Emiatt szükség van a környezetszennyezés mértékének ismeretére, hogy a környezetvédelem szempontjából is optimális karbantartási és felújítási tevékenységeket meghatározhassuk, a lehető legkisebb káros környezeti hatás elérése érdekében. Az életciklus-kiértékelés (LCA) nemzetközileg elfogadott módszer a környezeti teljesítmény mérésére, az ISO 14040:2008 alapján.
A dokumentum ismerteti a nemzetközi környezeti hatásértékelő szervezeteket (SETRA/UIC/LTU, SKM). Az LCA egy szisztematikus eljárás a környezeti hatások azonosítására, mennyiségi meghatározására és kiértékelésére, egy termék, eljárás vagy tevékenység teljes életciklusa során. Figyelembe veszi az energia- és anyagfelhasználást, a környezetszennyezést (a nyersanyagbeszerzéstől a gyártáson át, a szállítást, használatot és leselejtezést/újrahasznosítást). A CO2-kibocsátások kiválasztását, mint jellemző mutatót a jelenlegi projektben, a legtöbb vizsgálati eredmény igazolja. A globális felmelegedés az egész világot illetően megoldandó feladat – és így minden országra vonatkozik. A különböző anyagokból és alrendszerekből származó hatásokat a globális felmelegedésre az 5. táblázatban írjuk le. Ez igazolja, hogy a CO2-kibocsátást a jelenlegi projektben elsődleges mutatónak választottuk. A CO2 magában foglalja az egyéb üvegházgázokból származó hatásokat, mint a metán (CH4) és nitrogén-oxidok (N2O), a tartalom sokszorozódott a CO2-vé történő átalakulási tényezőkkel.
A vasúti karbantartási tevékenységekhez tartozó adatok elérhetők az InfraGuider és a Botniabanan projektekből. A D5.2 foglalkozik még az egyéb fenntarthatósági mutatókkal, ezen belül a forgalomzavarások hatásával, a természetes források kimerülésével és a veszélyes anyagokkal.
D5.3 Ajánlások az életciklus-kiértékelő eszköz (LCAT) formátumára Ez a dokumentum ajánlásokat tartalmaz az alábbiakra:
Közös paraméterek és hiányosságok a teljes élettartam-kezelés és környezeti hatás módszerek között;
Ajánlások a megfelelő paraméterekre az LCAT-hoz;
Ajánlás a lehetséges teljes élettartam gazdasági és környezet kiértékelési módszertanra az LCAT-hoz;
Ajánlások az LCAT formátumra.
A dokumentum tartalmaz egy hiányosságelemzést a D5.2 és D5.4 adatbevitelekből, hogy meghatározhassuk a teljes élettartam vagyoneszköz-kezelés és környezeti hatás módszerek közös paramétereit és hiányosságait. A dokumentum áttekinti az ajánlásokat és a paramétereket, amelyeknek benne kell lenniük az LCAT-ban az infrastruktúra-menedzserek részére. Információkat tartalmaz az ajánlásokról a megfelelő LCAT paraméterekre, ajánlásokról az LCC és LCA komponensekre, valamint a meglévő IM módszerek jelenlegi helyzetéről. A 7. fejezet négy lehetséges módszert mutat be az LCAT-hoz, amelyek a rendelkezésre álló LCC és LCA módszertanokon alapulnak. Ez a fejezet vizsgálja az egyes lehetőségek előnyeit és hátrányait. Ez eldönti a legmegfelelőbb teljes élettartam gazdasági és környezeti feladatok módszertanát az LCAT számára. A következő fejezet összefoglalja az ajánlásokat az LCAT formátumára az előző fejezetekben bemutatott tanulmányok alapján. Az ajánlások az LCAT-hoz, az IM-ek felmérésére alapozva az alábbiakban adjuk meg:
Általában az LCAT szabványokon, vagy nemzetközi szabványokon vagy EU-szabványokon kell alapulnia.
Az LCAT tartalmazza a felhasználói költséget. A leglényegesebb figyelembe veendő költség a felhasználói késés.
Ha lehetséges, az LCAT legyen képes elvégezni az érzékenységelemzéseket és a valószínűségi elemzéseket. Azonban van némi aggodalom az IM-ekkel kapcsolatban, hogy a rendelkezésre álló adatok mennyisége az ilyen elemzésekhez rövid távon nem megfelelő.
Az eredményeket az LCC elemzésekből be kell mutatni legalább az NPV (nettó jelen érték) szempontjából.
Az LCAT-nak be kell mutatnia a stratégiai és környezeti költség okozóit is.
A karbon/CO2 és a hulladék a legfontosabb környezeti teljesítménykritériumok, amelyeket figyelembe kell venni. Ez újra megerősítette a D5.2-ben rögzített megállapításokat. Egyéb figyelembe veendő kritérium a vízszennyezés (felszíni víz és talajvíz).
A függelék – Az LCC módszertanok kiértékelése az LCC módszertani folyamatok alapjának meghatározásához. A függelék tartalmazza a VR (finn), DB és MÁV Zrt. válaszait és a felmérés összefoglalását.
D5.4 Javasolt LCAT módszertan
A dokumentumban megtalálható a meglévő szakirodalom és kézikönyvek jegyzéke, a kulcsfontosságú paraméterek meghatározása és a rendszer leírása az LCAT számára. A meglévő szakirodalomban ismerteti a legfontosabb szabványok és útmutatók tartalmát. A szoftverek és kapcsolódó kézikönyvek közül ismerteti a STAMP, VTISM, HídLCC, LCC kézikönyv az USA-ból, az InfraCalCC és Innotrack projektjelentéseket. A kutatási projektek közül bemutatja a LIFECON, RAMS és LCC, SBRI és ETSI projekteket. A kulcsfontosságú paraméterek meghatározásánál ismerteti az adatbevitelt a WP1, WP3 munkacsomagokból és a D5.1, D5.3 dokumentumokból. A következő fejezet tartalmazza a rendszerleírást az LCAT-hoz, és azon belül a javasolt módszertant, funkcionalitást, adatbeviteli adatokat, az eredményeket az LCC és LCA elemzésekből. A függelék: az irodalmi áttekintés összefoglalása; B függelék: az LCC eszközök üzemelési jellemzőinek kiértékelési táblázata; C függelék: jellemző híd alkotóelemek; D függelék: megbízhatóság, rendelkezésre állás, karbantarthatóság és biztonság (RAMS).
18. ábra. Példa a nagysebességű mérővonatokra (balra: Iris 320, Franciaország; jobbra: Dr Yellow, Japán) (DAMILL)
D5.5 Prototípus életciklus-elemző eszköz (LCAT)
Négyféle vagyoneszközre készítik el: vágány, bevágás, híd és támfal. Eddig a bevágásra és a vágányra készült el a prototípus. Ez vagyoneszközönként egy programként megírt Excel tábla sorozat. Az egyszerűség kedvéért választották az Excel táblázatos megoldást. Betöltve a számításhoz kért adatokat, a program elvégzi az életciklusköltség-számítást. A kitöltés nem egyszerű, műszaki és pénzügyi ismereteket is kíván. Használata azonban a jelek szerint terjedni fog, mivel az életciklusköltség-számítás segíthet a beruházási, felújítási döntések meghozatalában, új típusú anyagok beépítésének eldöntésében. Életciklusköltség-számítással lehet például bizonyítani, hogy egyes termékek teljes életciklusköltsége (tervezés, gyártás, beépítés, karbantartás, felújítás, pályából kivétel és megsemmisítés) lehet olcsóbb, még ha a beszerzési költsége esetleg magasabb is, mint más termékeké.
Összefoglalás
A MAINLINE projekt eredményei még nem teljes körűek, a projekt szeptember 30-áig tart, és egyes dokumentumok elkészítési határideje szeptember. Az elkészült dokumentumokat az érdeklődők az Intraneten a pályavasúti honlapon tekinthetik meg, angolul és részben magyarul, nem hivatalos fordításban. Pályavasúti honlap/pályalétesítmények/Nemzetközi anyagok/Egyéb/MAINLINE projekt.