Radarral detektálható geotextília alkalmazása a vasúti alépítményben

A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2014 / 3. szám lapszámában.
|
Gönczi Emese
építőmérnök ügyvezető igazgató
Geosynthetic Kft.
Gönczi Emese kép
A közlekedésbiztonsági és gazdasági szempontok mellett a vasúti pályák költséghatékony üzemeltetéséhez szükséges az alépítmény állapotának pontos ismerete annak érdekében, hogy a karbantartási eljárások meghatározhatók és ütemezhetők legyenek. A felépítményen megjelenő hibákat, torzulásokat, alakváltozásokat, melyek szélsőséges esetben akár balesethez is vezethetnek, nagyrészt az alépítmény állapotának romlása okozza. Az alépítmény eltakart szerkezet, kezdődő hibái nem vehetők észre a felépítményen, ezért üzemeltetési szempontból fokozott érdek és követelmény állapotának a folyamatos monitorozása, melyre korszerű és gazdaságos megoldás a georadarral történő ágyazat-ellenőrzés radarral detektálható geotextília (RDG) együttes alkalmazásával.

A georadaros vizsgálat bemutatása, előnyei

A vasúti alépítmény rendellenességeinek feltárására a leggyakrabban alkalmazott módszer a vágánygeometriai elváltozások vizsgálata. Ez történhet helyszíni bejárás során szemrevételezéssel, illetve felépítményi mérővonat vizsgálattal. Ám ezek a vizsgálatok nem adnak teljes körű információt a pálya állapotáról és a hibák kiváltó okáról, a felépítményi elváltozásokból csak következtetni lehet az alépítmény hibáira. Az alkalmazott eljárások közül az alépítmény állapotának további feltárása pontszerűen alkalmazott vágatolásokkal, helyszíni feltárásokkal lehetséges, ami időigényes, roncsolásos vizsgálat, vágányzárat és forgalomkiesést indukál.
A georadaros (Ground Penetrating Ra­dar – GPR) vizsgálat folyamatos állapotképet biztosít kitakarás nélküli módszerrel az alépítményi elváltozásokról a teljes pályahosszban és keresztszelvényben. A georadar elektromágneses rövidhullámot bocsát ki, mely a nem egyforma dielektromos állandójú rétegekben visszaverődik. A dielektromos állandót többnyire a talaj nedvességtartalma (minél magasabb a nedvességtartalom, annál magasabb a dielektromos állandó), kisebb mértékben pedig a talaj sűrűsége és szerkezete határozza meg.
A georadaros roncsolásmentes vizsgálattal kimutatható a vasúti pálya romlásának két fő tényezője: az ágyazat és az al­építmény megnövekedett nedvességtar­talma, illetve annak felaprózódása és szennyezettsége, aminek következménye a teherbírás-csökkenés. Kimutathatók továbbá a különböző szerkezeti rétegekben végbemenő tönkremeneteli folyamatok, rétegvastagság megváltozása (1. ábra), al­ta­laj­süllyedés, vízzsákok kialakulása, továbbá a felszín alatti közműkeresztezések (2. ábra), akadályok, tereptárgyak jelenléte stb.

1. ábra. Pályageometria összevetése GPR radarképpel (Forrás: Developement of ground penetrating radar for railway infrastructure condition detection)
1. ábra. Pályageometria összevetése GPR radarképpel (Forrás: Developement of ground penetrating radar for railway infrastructure condition detection)

2. ábra. Közműkeresztezés radarképe (Forrás: Developement of ground penetrating radar for railway infrastructure condition detection)
2. ábra. Közműkeresztezés radarképe (Forrás: Developement of ground penetrating radar for railway infrastructure condition detection)

Radarral detektálható geotextília jelentősége a vasúti alkalmazás során

Az RDG speciális alumíniumérzékelőkkel ellátott, 100% polipropilén alapanyagból készült nem szőtt geotextília, utólagos, roncsolásmentes, kitakarás nélküli georadarral történő vizsgálatokhoz fejlesztették ki. A geotextília hossztengelyére merőlegesen, 5 m-enként 20 cm vastagságú alumíniumérzékelővel van egybeépítve (3. ábra). Az eljárástól és az alumíniumérzékelőktől függetlenül a geotextília tulajdonságai nem változnak, a szűrési és elválasztási funkciókat továbbra is ellátja. Az RDG 100% polipropilén összetételű alapanyaga biztosítja a megfelelő szilárdsági, tartóssági és kémiai, vegyi anyagokkal szembeni ellenálló képességet – ezek vasúti alkalmazásnál elengedhetetlenek.


A vasúti alépítményi munkáknál alkal­mazott geoműanyagokról a MÁV D 1.11. és P 9370 2008 utasítása rendelke­zik. A földműkoronára kerülő nem szőtt geotextília szűrési és elválasztási funkciót tölt be az altalaj és a rá kerülő szemcsés réteg között, továbbá síkbeli vízelvezetést biztosít. A radarral detektálható geo­tex­tí­lia ezeket a funkciókat szintén ellátja, egy további funkcióval kiegészülve, mely a georadaros mérés hatékonyságát és annak kiértékelését nagymértékben segíti.

3. ábra. Radarral detektálható geotextília 20 cm széles alumíniumérzékelővel (Fotó: Gönczi Emese)
3. ábra. Radarral detektálható geotextília 20 cm széles alumíniumérzékelővel (Fotó: Gönczi Emese)



A radarral detektálható geotextília alkalmazásának igazolt előnyei:

  • elősegíti a radarjelek visszaverődését, ezáltal részletesebb radarképet biztosít;
  • alépítmény és ágyazat deformációjának kimutatása;
  • lokális hibák kimutatása;
  • hatékonyan határfelületet biztosít még nagyfokú szennyeződés esetén is.

Beépítési tapasztalatok Az RDG külföldi alkalmazása

Az első európai tapasztalatok a radarral detektálható geotextília beépítésével kapcsolatban a Bukarest–Constanţa vonal átépítéséhez köthetők, mely a IV. korridor utolsó szakasza. A beruházás 2006-ban kezdődött, 225 km-es szakasz átépítését foglalja magába, melyet 3 szakaszra osztva végeztek, nagygépes és hagyományos technológiával. A meglévő vasúti pálya sebessége személyforgalomra 120 km/h, teherforgalomra 95 km/h, ez az átépítés után 160 km/h és 120 km/h-ra növekedett. A radarral detektálható geotextíliát a földműkorona és a fagyvédő réteg közé építették be a kivitelezés közbeni rétegvastagságok, illetve a későbbi üzemeltetés közbeni szerkezeti deformációk ellenőrzésére, a réteghatárok kiemelésére.


Németországi alkalmazása 2008-ban kezdődött a Deutsche Bahn vonalán az Oldenburg–Wilhelmshaven szakaszon, mely a Jade Weser kikötőhöz vezető nagy forgalmú vasútvonal része. A vasútvonal átépítésére az alépítmény tönkremenetele miatt volt szükség. Az előzetesen tervezett kavicscölöpözés helyett végül a georáccsal történő talajstabilizálást választották. A földműkoronára a georács alá GRK4 robusztussági osztályú, radarral detektálható geotextíliát terítettek, ennek segítségével a beépítést követően georadarral 400 MHz frekvencián méréseket végeztek. Az RDG által kijelölt határfelületet a radargramon a sárga nyíllal megjelölt hiperbolák mutatják, melyek az alumíniumszalagok jelenlétére utalnak (4. ábra). A méréseket fél év múlva megismételték, hogy az eredményeket összevethessék. (Forrás: Innovative Un­ter­­grunder­kundung mit GeoRail und RDG am Beispiel Sande – Varel, Wissen Un­ter­grunderkundung.)


4. ábra. Radargram 400 MHz frekvencián és 2D képe
4. ábra. Radargram 400 MHz frekvencián és 2D képe

Hazai alkalmazás

Az RDG geotextília hazai alkalmazása 2009-ben kezdődött a Záhony térségi szé­les nyomtávú vontatóvágány-hálózat fel­újí­­tása I. üteménél, nem sokkal az első külföldi beépítést és azok tesztelését követően. Azóta a megnövekedett számú pá­lya­korszerűsítési munkáknál a MÁV Zrt. PÜ PL Főosztály követelményeként épül be az RDG geotextília a projekt teljes bekerülési költségére vetítve minimális ráfordítással, jól felismerve a lehetőséget a későbbi georadaros alépítményi diagnosztika alkalmazásának elősegítésére.


5. ábra. A Szajol–Kisújszállás és Kisújszállás–Püspökladány vonalszakasz vasútipálya-korszerűsítésénél RDG geotextília beépítése nagygépes technológiával (Fotó: Gönczi Emese)
5. ábra. A Szajol–Kisújszállás és Kisújszállás–Püspökladány vonalszakasz vasútipálya-korszerűsítésénél RDG geotextília beépítése nagygépes technológiával (Fotó: Gönczi Emese)

 

További feladat

A 2010-ben megjelent Vasúti alépítmény tervezése, építése, karbantartása és felújítása MÁV D.11. utasítás tartalmazza a georadaros vizsgálatot mint lehetséges geofizikai vizsgálatot. A georadaros vizsgálat gyors, egyszerű és költséghatékony megoldás folyamatos, meghatározott időnként ismétlődő alépítményi diagnosztikai módszerként pályaüzemeltetésnél, illetve lokális alépítményi hibák felderítésére költséges és forgalomkiesést okozó helyszíni feltárás helyett. A már ismert diagnosztikai eljárásokat kiegészítve – együttesen alkalmazva az RDG geotextíliával – teljes körű képet ad az alépítmény állapotáról.


6. ábra. A Pilisvörösvár–Esztergom vonalszakasz pályaépítésénél RDG geotextília beépítése hagyományos, nyílt földmunkás technológiával (Fotó: Gönczi Emese)
6. ábra. A Pilisvörösvár–Esztergom vonalszakasz pályaépítésénél RDG geotextília beépítése hagyományos, nyílt földmunkás technológiával (Fotó: Gönczi Emese)

A közeljövőben azt szeretnénk elérni, hogy a Magyarországon vasúti járművel végzett pályadiagnosztikai technológiát és a javasolt RDG összhangját kidolgozzák a meglévő szoftverek/hardverek és a kiváló diagnosztikai szakemberek közreműködésével. A vizsgálati eredmények és radar­képek folyamatos feldolgozásával lehetőség nyílik a korai megelőzésre, tervezhető és rang­sorolható karbantartási munkára, pro­­ak­tív üzemeltetésre, a fenntartási költségek csökkentésére és a biztonságos pá­lya­­­üze­meltetésre.