A vasúti pálya avulása és a pályafenntartás fontossága

A vasúti pályát a járművek változó nagyságú igénybevételeknek teszik ki, amelyek hatására egy idő után a pálya állapota romlik, különböző avulások keletkeznek a vasúti pályaszerkezet egyes elemeiben. A nem megfelelő minőségű pálya visszahat a járművek mozgásaira, az azokról átadódó igénybevételekre, éppen ezért a vasúti pálya avulására körfolyamatként kell tekinteni, amely egyre kedvezőtlenebb irányba halad, amennyiben nem történnek meg időben a szükséges beavatkozások. Az egyes avulásokat kiváltó okok lehetnek az építési és gyártási hibák, a járművek mechanikai hatásai, a járművek káros mozgásai, az üzemszerű elhasználódás, az időjárás okozta hibák, a fenntartási hiányosságok, illetve az egyéb hibák (például: egyenáramú vontatásnál a kóboráram jelensége).
Az avulási folyamat egyik fő oka, hogy a megépített új pályának is vannak kezdeti méreteltérései. Annak érdekében, hogy ezeknek az eltéréseknek a nagyságát korlátozni lehessen, különböző szabványokat, előírásokat kell betartani. Ezek tartalmazzák, hogy milyen szerkezeteket, anyagokat lehet felhasználni, valamint azt, hogy ezeknek milyen mértékű lehet az ideálistól való eltérése. A kezdeti építési hibák visszavezethetők az alépítmény szakszerűtlen kialakítására, az ágyazat helytelen kiképzésére, a felépítmény mérethibáira, a gyártási hibákra és az anyaghibákra is, továbbá a technológiák helytelen alkalmazása is eredményezheti a jelentős lokális hibák kialakulását.
Ideális esetben, ha a vasúti pályát kezdeti hiba nélkül építik meg és megfelelő állapotban tartják, akkor az avulás legnagyobb okozója a járművektől származó mechanikai igénybevétel. Napjainkban a teher- és a személyszállító vonatok sebességnövekedése, továbbá az egyre nagyobb tengelyterhelések következtében – esetenként egyre kisebb kerékátmerő alkalmazása mellett –, a vasúti pálya szerkezeti elemeire egyre nagyobb igénybevételek hatnak. Fontos továbbá a pályára engedélyezett sebességek, a tengelyterhelések és egyéb, a szállításra vonatkozó előírások betartása, ugyanis az avulás törvényszerűségeiből adódik, hogy az átgördült elegytonna függvényében exponenciálisan romlik a pálya állapota.
A pálya gyorsítási és lassítási szakaszain a kerekek könnyebb megcsúszásának (kipörgésének) hatására a sínek felületén ovális völgyek keletkezhetnek. A járművek – részben a pályahibák miatt – különböző szabálytalan mozgásokat végeznek (például: támolygó mozgás, bólintó mozgás), ezekkel is növelve a pályában már meglévő hibák nagyságát. Üzemszerű elhasználódásból adódó hibák még akkor is keletkezhetnek, ha egyébként a szükséges karbantartásokat rendszeresen elvégzik a pályában. Ezek a hibák általában fáradás következtében, repedések, törések, ágyazati aprózódások, kopás vagy korrózió formájában jelentkeznek.
Fontos tényező az időjárás is. A vasúti pálya – különösen az alépítmény – rendkívül érzékeny a vízre, így a hibák legnagyobb okozója a csapadék. Ha nem megfelelő a vízelvezető rendszer, akkor az ágyazatba jutó, illetve ott bent rekedő víz következtében komoly fekszint- és irányhibák, továbbá ágyazati hibák (vaksüppedés) is kialakulhatnak. A téli fagyási-olvadási ciklusok által bekövetkező térfogatváltozások hatása az alépítmény állapotát jelentősen befolyásolja. Fontos megemlíteni a hőmérséklet-ingadozás (hőmérséklet-változások) következtében a hézagnélküli vágányokban kialakuló sínfeszültség-változások következményeit. A hőmérséklet-változások miatt a sínben kialakuló jelentős nyomó- és húzófeszültségek nyáron vágánykivetődéshez, télen pedig síntöréshez vezethetnek.
A fenntartási hiányosságok csoportjába tartozik a karbantartási munkálatok szakszerűtlen és/vagy hiányos elvégzése, vagy azok elmaradása. Fontos, hogy a fenntartási munkálatokat a megfelelő időben kell elvégezni, ugyanis az idő előtt végzett munkálatok hatására romlik a vasúti pálya üzemének folytonossága, ugyanakkor nő a szükséges munkálatok száma. A túl későn végzett munkálatok hatására pedig csökken a pálya élettartama. Fontos a végrehajtott munka minősége is, ugyanis a nem megfelelő minőségű munkák súlyosabb esetekben fekszinthibákhoz, az ágyazat-ellenállás csökkenéséhez vagy akár a szerkezeti elemek korai elhasználódásához vezethetnek.

A sínkarbantartás jelentősége

A sín mint pályaszerkezeti elem három fő feladatot lát el. Egyrészt, mint tartószerkezet viseli és – a sínleerősítések közvetítésével – átadja az aljakra a vasúti járművek függőleges, oldalirányú és hosszirányú terheit. Másrészt, mint irányítószerkezet a kényszerpályás közlekedés jellegének megfelelően a nyomkarimás kerekű járműveket folyamatosan vezeti. Harmadrészt, mint a pályaszerkezet legfelső felületi eleme biztosítja a vonó- és fékezőerő átadását.
A közvetlenül a sínre (és közvetve a pályaszerkezet többi elemére) ható erők a tér három irányában lépnek fel, amelyek jellemzően az alábbiak lehetnek:

• függőleges erők: a járműterhelésből adódó statikus és dinamikus kerékterhelések;
• oldalirányú erők: egyenesben a járművek kígyózó mozgásából adódó erők, míg ívben a terelőerő és a centrifugális erő;
• hosszirányú erők: a gyorsításból és fékezésből adódó erők, valamint a hézagnélküli vágányok hőmérséklet-változásaiból eredő hőerők.

Az egyes erők következtében kialakuló sínhibákat két nagy csoportra lehet osztani, amelyek egyrészt a klasszikus sínhibák, másrészt az elmúlt évtizedekben megjelenő újfajta sínhibák.

A klasszikus sínhibák

A klasszikus sínhibák közé tartoznak a sínfejkopás, a sínben kialakuló repedések, a sínvégelverődés, illetve a hullámos kopások.

A sínfejkopás

A sín avulásának egyik legjellemzőbb formája a sín magassági és oldalkopása, amelynek közvetlen előidézője a sín-kerék érintkezési pontjában kialakuló felületi nyomás, illetve íves szakaszokon a nyomkarimával való súrlódás. A sín kopását befolyásoló főbb tényezők például a sín anyagának összetétele, a kerékterhelés mértéke, a sínfej és a kerék geometriája, az átgördült elegytonna, a menetsebesség, a pálya ívviszonyai, a pálya építésének és karbantartásának módja. Az előrehaladott sínfejoldalkopás forgalombiztonsági szempontból veszélyesebb, mint a magassági kopás. Mindkét kopástípus kialakulhat íves pályaszakaszon, ám különbség, hogy a magassági kopás jellemzően a belső sínszálon keletkezik, míg az oldalkopás a külső sínszálon alakul ki. Az oldalkopás kifejlődésének sebessége csökkenthető a súrlódási tényező csökkentésével, a terelőerő csökkentésével, valamint a nekifutási szög csökkentésével. Ahogy az 1. ábrán is látható, a nagyobb nekifutási szög nagyobb mértékű oldalkopást eredményez. Annak érdekében, hogy a fenntartási munkálatokat megfelelő időben el lehessen végezni, egyrészt megállapítottak egy kopási szöget, amelynek elérésekor síncserét kell elvégezni (ezt az eljárást alkalmazza például a DB), másrészt pedig a magassági és oldalkopásból egy úgynevezett kiegyenlített magasságikopás-érték került meghatározásra, amelynek a fenntartásnál megengedett értékei a maximális sebesség és a sínrendszer függvényében határozhatók meg (ezt a módszert alkalmazza a MÁV és a GYSEV).

A sínben kialakuló repedések

A sínben kialakuló repedéseket a kialakulásuk helye és iránya alapján csoportosítjuk, ezért megkülönböztetünk keresztirányú (átlós) fejrepedéseket, hosszirányú vízszintes repedéseket, hosszirányú függőleges repedéseket, valamint furatrepedéseket. A hosszirányú vízszintes repedések kialakulási helyei előfordulhatnak a sínfejben, a síngerincben vagy az átmeneti területen a sínfej és a síngerinc, továbbá a síngerinc és a síntalp között.

A sínvégelverődés

A sínvégelverődés a hevederes sínillesztéseknél alakulhat ki. Keletkezhet egyrészt a gyenge, nem megfelelő illesztésből adódóan, másrészt pedig a lengő sínillesztésnél a sínvég alatti helytelen megtámasztás alkalmazása következtében. Ilyen esetben a jármű a sínillesztésen való áthaladása során elveri a szabad sínvégeket.

A hullámos kopások

A hullámos kopások napjaink egyik jellemző sínhibái, egyaránt előfordulnak nagyvasúti és városi vasúti pályában is. A kopások kialakulására nincs pontos ok, viszont számos tényező szerepet játszik benne, mint például az ívben lévő sínszálak eltérő hossza miatt kialakuló kerékcsúszás, nagy indulási és fékezési erő, stb. Kialakulási helyét tekintve ívek belső sínszálain, egyenes szakaszokon, továbbá fékezési szakaszokon jelennek meg. A hullámos kopások következtében kialakuló rezgéshatások miatt nő a vágány dinamikus igénybevétele, rongálódik a pályaszerkezet, csökken az utazási komfortérzet, nő a zajhatás.

A hullámos kopásnak három fő fajtáját különböztetjük meg, amelyek a hullámosodás (2. ábra), a rövid hullám (3. ábra) és a hosszú hullám (4. ábra). Ezeknek a tulajdonságait az 1. táblázat foglalja össze. Ezenkívül a hullámos kopásokat meg kell különböztetni aszerint, hogy ív miatti hullámos kopásáról van-e szó, vagy pedig rezgési hullámos kopásról.

Míg az előbbi az íves szakaszok belső sínszálainak futófelületén alakul ki, a két sínszálon megteendő úthosszkülönbség miatt bekövetkező kerékmegcsúszások által, addig az utóbbi esetében a hullámok kialakulását az okozza, hogy a sín és a jármű kereke között kialakuló rezgés hullámvölgyeket hoz létre. Az ívkopások főképp a 800 méteres vagy annál kisebb sugarú ívek jellegzetessége, hullámhossza 5-30 cm közötti, mélysége 0,1-1 mm közötti. Ezzel szemben a rezgési hullámok jellegzetessége, hogy kvázi periodikusan alakulnak ki a 2-10 cm hosszúságú és 0,01-0,4 mm mélységű hullámok.

Az elmúlt évtizedekben megjelenő újfajta sínhibák

Az évek során folyamatosan nő a tengelyterhelés és a sebesség. A pályát érő igénybevételek növekedésénél fontos megemlíteni, hogy az egyre modernebb mozdonyok hajtott kerekeire jutó forgató­nyo­ma­ték értéke jelentősen megnőtt, növelve ezzel a sínfejen a csúsztatófeszültség értékét is. Napjainkban az egyik legjellemzőbb sínhibák az úgynevezett gördülő érintkezési fáradási hibák – amelyeket a szakma RCF- (rolling contact fatigue) hibaként emleget –, amelyek kialakulásában több tényező is szerepet játszik. Ilyenek például:

• járműterhelés (tengelyterhelés, átgördült elegytonna),
• korszerű vonóerő- és fékerő-szabályozás,
• forgalmi viszonyok (egyirányú közlekedés, lassító/gyorsító szakaszok),
• a sín és a kerék mechanikai tulajdonságai,
• beépítési környezet (ív, síndőlés),
• a sín- és kerékprofil kialakítása.

A gördülő érintkezési fáradásból származó hibák azon tönkremenetelek családjába tartoznak, amelyek a sín anyagának túlterhelése – ismétlődő intenzív sín-kerék kölcsönhatás – következtében alakulnak ki a sín felületén vagy akár a felszín alatt is. Az RCF-hibák előfordulási száma az 1980-as évek közepe óta mind nemzetközi, mind pedig országos szinten egyre inkább növekszik. Az első ilyen repedések 1984-ben jelentek meg, azonban ez a típusú hibajelenség csak 2000-ben került a figyelem középpontjába, a Hatfield környékén történt balesetet követően, amelyről a vizsgálatok alapján megállapították, hogy a síntörést az RCF-hibák okozták. (A balesetet követően az eltört sín egyes részeit megvizsgálták és számos fáradásos törést fedeztek fel rajta, amely felületi lepattogzással is párosult.)
A sín-kerék érintkezésekor fellépő feszültség mértéke függ a közös érintkezési felület nagyságától, amely körülbelül 1 cm² nagyságú, kvázi elliptikus felület. Ezen a kis területen adódik át a kerékteher a sínre, amelynek nagysága drasztikusan lecsökkenhet, ha nem megfelelő a sín vagy a kerék állapota (profilja). A sín-kerék érintkezési felületen kialakuló kontaktfeszültség a sín felületén vagy a felszín alatt kialakuló különböző RCF-hibák megjelenésének hatására sokkal nagyobb lesz. Az érintkezési felület nagysága és a kialakulásának helye nagyban függ attól, hogy milyen a sínprofil és a jármű kerékprofiljának kialakítása, illetve nagyban befolyásolja a pálya geometriai kialakítása is, amely jól megfigyelhető az 5. ábrán. Mivel az RCF-hibák nagyobb valószínűséggel alakulnak ki száraz, nagy súrlódású felületek között, ezért megoldásként gyakran alkalmaznak sínkenést. Azonban a kenőanyag jelenléte a későbbiek folyamán ronthat az állapoton, ugyanis miután már kialakult a repedés, ez a kenőanyag kitölti a hézagot, a bent ragadt, nem összenyomható folyadékban kialakuló helyi nyomás értéke megnő, a repedés növekedése felgyorsul. Ezt szemlélteti a 6. ábra.

A gördülő érintkezési fáradásból adódó sínhibák a következők:

• fejrepedezettség – head check,
• sínfejlapulás – squat,
• repedésfészek – belgrospi,
• nyelvszegélyképződés – tongue lipping.

Fejrepedezettség – head check

Az RCF-tönkremenetelek legjellemzőbb formája a head check (HC) hiba, azaz a sín hajszál-repedezettsége (7. ábra). Kialakulásának egyik oka lehet, hogy a járműkerék és a sín érintkezési felületén kialakuló feszültségek, gördülési igénybevételek hatására létrejövő anyageltolódás során a sín keménysége akár másfélszeresére is nőhet, így repedések alakulnak ki. Helyét tekintve nagyobb valószínűséggel keletkezik az egy irányban használt vágányokban, ezen belül is főképp a 700–3000 méter sugarú ívek külső sínszálaiban, fékezési-gyorsítási szakaszokon, kitérők igénybevett részeinél. A hiba újszerűsége gondot okozhat, ugyanis egyrészről a kialakulása sok paramétertől függ, másrészt pedig a kialakult hajszálrepedések olyan közel helyezkednek el egymáshoz, hogy a meggyengült keresztmetszetek el is törhetnek.

Éppen ezért nagy jelentősége van annak, hogy a hibát időben felismerjék, valamint az ezt követő állapotfelmérés után megtegyék a szükséges intézkedéseket, amelyek lehetnek megelőző intézkedések, olyan stratégiák alkalmazása, amelyek egész hálózati szinten jobb állapotot eredményeznek, valamint azonnali beavatkozások. További veszély, hogy a szabad szemmel is látható repedések egy előrehaladott állapotot tükröznek, ugyanis a hiba kialakulásának kezdeti fázisában a repedések még szabad szemmel nagyon nehezen észrevehetők. A HC-hiba fejlődése két szakaszra bontható, amelynek első szakaszában a kialakult repedések kis mélységűek, amelyhez a sínfejbe történő behatolás kis hajlásszöge tartozik, míg második szakaszában (3-5 mm mélységet követően) a törésszög hirtelen növekedésével nő a felületi repedéshossz is. Növekedési sebesség tekintetében az egyenes szakaszokon a leglassabb a repedés terjedése, míg a 700-3000 m sugarú ívekben a leggyorsabb. A HC-hibákat alapvetően négy kategóriába lehet sorolni, amelyeket a 2. táblázat szemléltet.

Sínfejlapulás – squat

A sínfejlapulás (squat) (8. ábra) felszíni hiba, amely főképp olyan nagyobb sebességű vasúti pályán alakul ki, ahol nagy a vonóerő-átadás, főképp a pálya egyenes szakaszaira jellemzően. Kinézetét tekintve egy egyedi, lapos szögű repedés, amely a futófelület alatt V alakot ölt úgy, hogy a V „szárnyai” a vezetési felület felé nyílnak. Kiváltó okai közé sorolhatók a magas nyírófeszültség, a gyorsulási-fékezési szakaszok folyamatos váltakozása, valamint az, hogy a sín-kerék érintkezési felületén a nagy gördülő igénybevételek által a sín anyagszerkezete pontszerűen megváltozik, felkeményedik, amely által repedés alakul ki. A hajszálrepedésekhez hasonlóan a hiba kialakulása két fő fázisra bontható. Az átmenet a két tartomány között ott mutatkozik, ahol a repedés irányt vált. Jellemző kialakulási helyek a sín azon szakaszai, ahol periodikusan alakul ki lokális anyaghiba, például kis lyukak. Ezenkívül még nagy számban van jelen az egy irányban használt vágányok íveinek külső sínszálán, hegesztések környékén, fékezési-gyorsítási szakaszon, hullámos kopású sínfelületeken.
Mint ahogyan a kialakulásából is látszik, gyakorlatilag hasonlóan jön létre, mint a head check hiba, azonban a fő különbség közöttük az, hogy a lapulásnak más a kritikus mérete. Ezenkívül a hiba még összetéveszthető a keresztirányú hibákkal és a felszíni kiköszörülődéssel is. Előbbi miatt nehéz az ultrahangos diagnosztizálása, ugyanis ilyenkor problémás megkülönböztetni, hogy lapulás, ferde repedés vagy lapos hajlású vízszintes repedés látható-e. Utóbbi esetben pedig a fő különbség abban rejlik, hogy a laposodás esetén egy sötét folt is megjelenik a sín futófelületén, amely később kipattogzik. További különbség még, hogy a kiköszörülődés egyszerre jelen van mindkét sínszálon, azonban ez nem mondható el a lapulás esetében. A squat lényegében két repedésből áll, vezető repedésből és kúszó repedésből, amelyek ellentétes irányba terjednek. A vezető repedés a forgalom irányával megegyező, a kúszó repedés a forgalom irányával ellentétes, és ez utóbbi terjed gyorsabban. Súlyossága abban mutatkozik meg, hogyha nem diagnosztizálják időben, akkor a repedések elágazhatnak, amelyek közül a függőleges irányú repedés nő a leggyorsabban, így gyakran függőleges síntörést okoz.

Repedésfészek – belgrospi

A gördülő érintkezésből adódó fáradásos repedések egy másik fajtája a repedésfészek (belgrospi) (9. ábra), amely először 1996-ban a németországi nagy sebességű vasútvonalakon került diagnosztizálásra. Jellegzetessége, hogy ezek periodikusan mindkét sínszálon megtalálhatók ugyanazon vágánykeresztmetszetben. Kialaku­lá­sát tekintve a sínszál külső oldalán (a síntengelytől a pályatengelyhez képest a távolabbi részén) alakul ki. Fontos, hogy keletkezhet hullámos kopások völgyeiben is, anyagfáradás miatt. Annak ellenére, hogy mindkét sínszálon megtalálhatók, ugyanazon keresztmetszetet tekintve az egyik repedés mindig fejlettebb, mint a másik. Általánosságban ez a váltakozás 6-7 méterenként következik be. Végső esetben a sín keresztirányú töréséhez vezethet.

Nyelvszegélyképződés – tongue lipping

A nyelvszegélyek (tongue lipping) (10. ábra) kialakulását a 11. ábra mutatja be. Ez alapján látható, hogy a kiindulás egy egyszerű repedés, amely a kezdeti szakaszban a sín-nyomkarima érintkezésénél létrejövő fejrepedezettség formájában alakul ki. Ezt követően az idő előrehaladtával a nyomkarima pikkelyszerű legyűrődéseket alakít ki, amelyek súlyos esetben lemezesen leválhatnak. A nyelvszegélyek főképp az ívben lévő pálya belső sínszálán alakulnak ki.
A vasúti pálya felügyelete
és diagnosztikája
Az eddigiek alapján látható, hogy az ismétlődő terhelések hatására a vasúti pályának torzul a geometriája, avulnak a szerkezeti elemei. Mivel ez az avulás természetes úton is megtörténne (csak nem ilyen mértékben), ezért fontos, hogy a folyamat lelassítása érdekében a pálya állapotát folyamatosan figyelemmel kell kísérni, időszakosan fel kell mérni, továbbá ezek alapján – amennyiben szükséges – időben és szakszerűen be kell avatkozni. A pályafelügyelet ellátása, az előírt vizsgálatok és mérések elvégzése, a pályafenntartási szakszolgálat dolgozóinak az egyik legfontosabb feladata. A pályafelügyelet célja tehát az eddigiekben említett okok miatt kialakuló pályahibák, a szerkezeti elemek és a létesítmények avulásainak időben történő megfigyelése és feltárása. Amellett, hogy ennek a feltárásnak időben kell történnie, még lehetővé kell tennie a forgalombiztos közlekedést, a balesetek megelőzését, az elvégzendő munkák mennyiségének és az elvégzés idejének meghatározását, továbbá a pálya állapotának és a karbantartó egységek munkájának folyamatos minősítését. Ezek alapján elmondható, hogy a pályafenntartás a vasútüzem folytonosságát biztosító tevékenységeket végez.

A pálya állapotának feltárása kétféleképpen történhet. Egyrészt történhet gyalogbejárás és vonalbeutazás által, amelyek a szubjektív módú feltárások, másrészt pedig az úgynevezett objektív módon, amikor különböző mérésekkel kerülnek pontosításra a szubjektív módon történt megfigyelések. Ezek a mérések egyaránt lehetnek kézi, illetve gépi mérések. A pályafelügyeleti diagnosztikai tevékenységek között több csoportot különböztetünk meg az alapján, hogy a vizsgálattal miket határoznak meg. Az első csoportba tartoznak azok a területek, amelyekkel geometriai méreteltéréseket lehet meghatározni. Idetartozik a vágány geometriájának mérése (hossz- és keresztfekszint, irány, síktorzulás, nyomtávolság, vezetéstávolság), a sínkopás mérése (hosszirányú, keresztirányú), illetve az űrszelvény mérése.

A második nagy csoportba azok az anyagok és elemek tartoznak, amelyeknek az anyag folytonosságát, szerkezeti állapotát vagy rétegszerkezetét lehet megállapítani. Ezek a sín anyagából, a sínacélból adódó hibák meghatározása, mint a szemmel látható, valamint a szemmel nem látható repedések, a mechanikai feszültség meghatározása, a rugalmas közbetétek, kapcsolószerek, aljak hibáinak feltárása, valamint az ágyazati és alépítményi hiányosságok megállapítása. A harmadik csoportba tartoznak azok a vizsgálatok, amelyekhez a pálya és a jármű együttműködését kell vizsgálni. Ilyenek a siklásbiztonság és az instabil futás meghatározása. A pályadiagnosztika részterületei a vágánydiagnosztika, a síndiagnosztika, a híddiagnosztika és a pályaanyag-minősítés, amelyen belül a felépítmény és az alépítmény anyagminősítése történik.

A síndiagnosztika részletes bemutatása

A diagnosztikai módszerek egyik legfontosabb területe a síndiagnosztika. Fontossága onnan ered, hogy a sínnek – összetett feladatai következtében – sok követelménynek kell eleget tennie. Ilyen követelmény például, hogy megfelelő legyen a teherbírása, megfelelő legyen a felületi egyenessége, hiszen vezető szerepéből adódóan irányítja, vezeti a vasúti járművek nyomkarimás kerekeit. A sínt már a gyártástól kezdve figyelemmel kísérik annak érdekében, hogy az mindig és minden körülmény között megfelelő állapotú legyen. Éppen ezért meghatározó már maga a sín gyártási folyamata is, az anyaga, a keresztmetszeti kialakítása, a hengerlése, ugyanis ha nem fordítanak kellő figyelmet erre, akkor már a beépítés előtt a sínben úgynevezett kezdeti, gyártási hibák alakulhatnak ki. Ennek elkerülése érdekében ezek megfelelőségét alaki és anyagszerkezeti vizsgálatokkal ellenőrzik.
Amellett, hogy a síneknek meg kell felelniük bizonyos követelményeknek, ugyanígy a síndiagnosztikával szemben is követelményeket állítottak fel, amelyeknek eleget kell tenni. Ezek a követelmények a következők:

• az alkalmazott méréstechnika pontosan kövesse a sín mindenkori alakját,
• a változások ábrázolhatók legyenek,
• a vizsgálatok roncsolásmentesek legyenek,
• a mérések elvégzése vágányzár nélkül is lehetséges legyen.

A síndiagnosztika összességében szemrevételezésből, továbbá műszeres vizsgálati és mérési eljárásokból épül fel. Mindezek segítségével elsősorban a sín anyagszerkezetét és geometriai kialakítását lehet vizsgálni. Annak érdekében, hogy az alkalmazott módszerek egy egységes szerkezetbe legyenek foglalva, a MÁV Zrt. Pályalétesítményi Főosztálya 2017-ben kiadta a D.10. utasítást, amely tartalmazza a vasúti sínek diagnosztikájáról addig megismert tudományos eredményeket, bemutatja az alkalmazott mérési eljárásokat, valamint szabályozza azok eredményeinek kiértékelését és minősítését. Rendszerezi az előforduló sínhibákat a hozzájuk tartozó mérési és minősítési számokkal együtt. Az utasítás célja a hibák rendszerezésén kívül annak bemutatása, hogy az egyes hibákkal kapcsolatban milyen vizsgálati módszerek vannak, illetve, hogy ezek alapján milyen intézkedések alkalmazhatók. A síndiagnosztika során alkalmazható roncsolásmentes vizsgálati módszerek a következők: vizuális vizsgálat, penetrációs vizsgálat, ultrahangos vizsgálat, örvényáramos vizsgálat, sínprofilmérés, hullámos kopás mérése. A 3. táblázat azt foglalja össze, hogy az egyes, napjainkban jellemző sínhibák esetén mely síndiagnosztikai módszerek alkalmazhatók.

Vizuális vizsgálat

A vizuális vizsgálat (szemrevételezéses diagnosztika) célja, hogy a sín anyagának alaki, felületi eltéréseiről, illetve a folytonossági hiányosságairól tudjunk meg információkat. Önmagában csak a szemrevételezéssel nem szabad diagnosztizálni a sínt, ugyanis ránézésre nem mondható meg a felületi hibáról, hogy mekkora a hiba kiterjedése a felszín alatt, ténylegesen mennyire előrehaladott az avulás. Éppen ezért, a szemrevételezés mellett más roncsolásmentes vizsgálatot is el kell végezni annak érdekében, hogy a sín belsejében lévő gyenge pontok, hibaforrások időben észlelhetők legyenek. A szemrevételezés egyik fajtája a penetrációs vizsgálat, amelynek célja a sín folytonossági hiányosságainak láthatóvá tétele. A penetrációs, más néven folyadékbehatolásos (vagy petroldiffúziós) vizsgálat alapelve, hogy a folyadékok kapillaritását kihasználva, a repedésbe bejutó folyadék a felületen kirajzolja a felületi hibákat.

Ultrahangos vizsgálat

A roncsolásmentes síndiagnosztikai módszerek egyike az ultrahangos vizsgálat. A vizsgálat során kihasználják az ultrahangnak azt a fizikai tulajdonságát, hogy két különböző anyag határfelületéről visszaverődik, ezáltal alkalmas a sínhibák méretének és elhelyezkedésének meghatározására. Célja a forgalomra veszélyes hibák kiszűrése. Alapvetően háromféle alkalmazott eljárás ismert. Az egyik az úgynevezett visszhangimpulzus módszer, amely során közvetlenül a sínhibákról visszaverődött jeleket veszik alapul. Egy másik eljárás a tükörmódszer, amely során osztott jeladókat alkalmaznak, ahol az ezekből besugárzott jel a sín oldalfelületéről verődik vissza, és ez alapján állapítják meg a sínhibát. A harmadik a tükör-árnyék módszer, amelynél a hátfalról visszaverődött jel gyengülését tekintik a mérés alapjának. Az ultrahangos vizsgálat történhet mérővonatok által, illetve kézi ultrahangos vizsgálóberendezések segítségével.
A pályaszakasz jellegétől – folyópálya vagy kitérő –, illetve az alkalmazott nyomtávolságtól függően különböző gyakorisággal kell elvégezni az ultrahangos vizsgálatokat. Az egyes esetekhez tartozó gyakoriságokat, illetve ezeknek a meghatározási módszereit a MÁV D.5. utasítás írja elő. A vizsgálat eredményei minden esetben kiértékelésre kerülnek, és ezek eredményei alapján a sínhibákat különböző kategóriákba kell sorolni. Az, hogy az egyes beavatkozásokat mikor kell elvégezni, hibakategóriától függ. Az A kategóriába tartozó sínhibák esetén nem kell beavatkozást végrehajtani, a B és C kategóriába eső hibák esetében a beavatkozás kötelező, azonban ezek a hibák nem igényelnek azonnali beavatkozást, míg a D kategóriába tartozó sínhibák esetében már azonnali beavatkozás szükséges.
A beavatkozások lehetnek ideiglenesek, valamint végleges helyreállítások. Ideiglenes helyreállítás során sebességkorlátozás alkalmazása mellett tartható fenn a forgalom a vasúti pályán. Végleges helyreállítás esetén nincs sebességkorlátozás, tehát a pályán a megengedett maximális sebességgel haladhatnak a járművek. A végleges helyreállítás határideje hagyományos pálya esetén két év, hézagnélküli vágány esetén, ahol a megengedett sebesség kisebb, mint 160 km/h, ott egy év, ahol a megengedett sebesség 160 km/h, ott fél év. Ilyen beavatkozás lehet a síncsere vagy a kitérőalkatrész cseréje, továbbá a felrakó és feltöltő hegesztés.

Örvényáramos vizsgálat

Az örvényáramos mérési eljárás során alkalmazott mérőszonda egy áram járta tekercs, amelyben nagyfrekvenciájú váltakozó áram indukálásával elektromágneses teret állítanak elő. A sínszálankénti négy-négy darab szondával a repedés hosszát lehet megállapítani a szondavonal függőleges síkjában. Mivel alapvetően nem lehet tudni, hogy a repedésnek mekkora a törésszöge, ezért nem tényleges mélységet, hanem károsodási mélységet lehet meghatározni. Ennek kiszámításához a hazai gyakorlatban 25°-ban megállapított képzési szöget használnak. Maga a mérés történhet kézi, illetve gépi mérőműszerek segítségével. A mérések gyakoriságát a D.5. utasítás szabályozza. A mérések kiértékelésekor a hibákat különböző osztályokba sorolják, amelyek alapján megállapítható azok súlyossága és a későbbiekben elvégzendő helyreállítások fajtája, határideje. A kiértékelésnél figyelembe kell venni a méterenkénti károsodási mélységet és a repedések méterenkénti darabszámát. A repedések darabszáma fontos tájékoztató információ, de az esetleges beavatkozásra vonatkozó döntés a méterenkénti károsodásimélység-értékek alapján születik meg. A sínszálanként és méterenként számított károsodási mélység az adott sínszálon a négy szonda által az adott egy méteren regisztrált értékek közül a legnagyobb. A különbség az örvényáramos és az ultrahangos mérési módszer között, hogy az örvényáramos módszer a közel felszíni hibák (körülbelül 5 mm mélységig) kimutatására alkalmas, míg az ultrahangos vizsgálattal az e mélység alatti zóna mérhető nagy pontossággal. Az ultrahangos vizsgálathoz hasonlóan az örvényáramos vizsgálat is történhet mérővonatok, illetve kézi mérőműszerek segítségével.

Sínprofilmérés

Sínprofilmérés alatt a sínszál kopásának meghatározását értjük, amelyek lehetnek oldalkopások és/vagy magassági kopások. A profilmérés történhet kézi vagy gépi eszközökkel egyaránt. A fő különbség a két módszer között, hogy kézi mérés során csak a sínkeresztmetszet bizonyos pontjaiban kerül meghatározásra az eltérés a szabványos sínprofiltól, míg ezzel szemben a gépi műszerek alkalmazása esetén a teljes profil kerül összehasonlításra egy elméleti alakkal.

Hullámos sínkopás mérése

A hullámos sínkopás mérése során a sínek futófelületének mérése történik. Mindez lehetséges kézi, illetve gépi műszerekkel. Lényeges, hogy attól függően, hogy hullámosodásról, rövid hullámról vagy hosszú hullámról van szó, más és más az intézkedési mérethatár.

A síndiagnosztikában alkalmazott mérőműszerek

Magyarországon a síndiagnosztikai tevékenység legnagyobb részét a MÁV Központi Felépítményvizsgáló Kft. (MÁV KFV Kft.) végzi. Az alkalmazott mérőműszerek lehetnek mérővonatok, illetve kézi mérőműszerek egyaránt. A mérővonatok megjelenése óta lehetőség van arra, hogy a vasúti sínek dinamikus terhelés hatása alatt kerüljenek diagnosztizálásra. Ez azért is fontos, mert minden anyag, így a sín anyaga is, másképp viselkedik statikus és dinamikus igénybevételek hatására. A MÁV KFV Kft. alapvetően két mérővonat segítségével képes ezeket a méréseket elvégezni. Az egyik az SDS síndiagnosztikai mérővonat (12. ábra), a másik pedig az FMK-008 síndiagnosztikai mérővonat (13. ábra).
A két mérővonat alapvető kialakítása ugyanaz. Mindkettővel lehetőség van ult­ra­hangos, örvényáramos és hullámos sínkopás mérésére, illetve ezenfelül van bennük sínprofilmérő rendszer is.

 Az FMK-008 mérővonat néhány újdonságot is tartalmaz a régebbi SDS mérővonattal szemben, a két mérővonat tulajdonságai a 4. táblázatban találhatók. Kialakításukat tekintve mindkét vonat esetében a mérőkocsi aljára fel van szerelve egy mérő forgóváz és ennek tengelyei között lévő hosszú mérőgerendába vannak beépítve az ultrahangos mérőfejek (három darab), a hullámos sínkopást mérő műszer (egy darab), valamint a gerenda két végében található egy-egy mágneses tisztítófej is. Ezeknek a tisztítófejeknek az a feladatuk, hogy a sínszálon lévő apróbb fémrészeket a mágnesek segítségével „eltüntessék”. Az örvényáramos mérőműszer a mozgatható alvázhoz van konzolosan hozzácsatlakoztatva.

A mérővonatokkal történő ultrahangos mérés bemutatása

Az ultrahangos mérés a mérőgerendában található három darab mérőfejjel történik (14. ábra). Egy mérőfejen belül több mérőszonda is található, különböző besugárzási szöggel. Fontos, hogy egy szakaszt nem elég csak egyszer vizsgálni, éppen ezért az első és a második fejet egymással szembefordítva helyezik el, így a vizsgálat egyidejűleg előre-hátra irányban történik. Az ultrahang különböző besugárzási szögein a sín keresztmetszetének más-más területeiről képesek mérést készíteni. Csak a 0°-os és a 45°-os behatolási szögű ultrahangjel képes a síntalpig lehatolni, míg a 70°-os csak a sínfej aljáig. Lényeges, hogy a lekerekítéseknél kritikus, „holt rész” alakul ki, amelyet a besugárzások nem képesek lekövetni. Ahhoz, hogy az ultrahang bejuthasson a sínszálba, kell egyfajta kenőréteg (csatolófolyadék) a sín és az ultrahangos szonda közé.

A műszereknél ezt vízzel oldják meg, éppen ezért figyelni kell a kialakításuknál, hogy az összes ultrahangos fejhez meg legyen oldva a víz odavezetése. A mérést követően az adatok egy számítógépes program segítségével kerülnek elemzésre és kiértékelésre. A kiértékelésről készíthető egy táblázatos hibalista is, amely alapján látható, hogy hol kell kézi műszerekkel utólagosan további méréseket elvégezni.

A mérővonatokkal történő örvényáramos mérés bemutatása

Az örvényáramos mérőrendszer konzolszerűen van felfüggesztve az ultrahangos mérőrendszert tartó forgóvázra. A mérő­rend­szerben sínszálanként négy mérőszonda található (15. ábra), amelyek a sín futó- és vezetési felületét vizsgálják. Minden szonda fix pozícióban van rögzítve, mindegyik más-más szögben vizsgálja a sínfej felületét.

A mérőrendszernek alapvetően két állása van. Mérés közben a rendszer majdnem érinti a sínszálat, 1 mm-es légrés van biztosítva a szonda és a sínfej között, azonban, ha éppen nem zajlik mérés vagy a mérővonat kitérőn vagy útátjárón halad át, akkor azt egy automata felemeli. Ez utóbbi azért fontos, mert egyébként tönkremenne a mérőműszer. Az örvényáramos méréssel kapcsolatban két fontos mérési paramétert kell megkülönböztetni. Az egyik a károsodási mélység, a másik pedig a repedések méterenkénti darabszáma. A mérés elvégzését követően az eredményeket számítógépes programmal értékelik ki, ahol minden egyes szelvényszámhoz hozzá van rendelve a károsodás mélysége mm-ben, és az abban a szelvényben mért repedések száma. A károsodás mélysége a négy szondával mért legnagyobb mélységet mutatja, míg a repedések számánál mind a négy szonda által mért repedés meg van jelenítve külön-külön.

A mérővonatokkal történő hullámos sínkopás mérésének bemutatása

A jeladók (sínszálanként egy-egy darab) a mérő forgóvázba vannak beszerelve. A szolgáltatott jelek a sín és a mérőfej távolságával arányosak. Az induktív érzékelők 230 mm-es bázishosszon, a sín futófelületétől 5 mm-es vezetéssel képesek mérni a villamos jeleket, amelyekből a későbbiek folyamán egy szoftver meghatározza és útarányosan ábrázolja a hiba nagyságát a hozzá tartozó amplitúdóértékekkel. A mérési eredményeket számítógépes programmal értékelik ki, amely alapvetően három különböző diagramon ábrázolja mindkét sínszálra vonatkozóan – eltérő színnel jelölve – a kopásokat. Minden egyes szelvényszámhoz hozzá van rendelve a hullámhossz mértéke mm-ben, valamint a hullám Cs–Cs (csúcstól csúcsig) amplitúdó értéke és az RMS-amplitúdó értéke (négyzetes átlagérték).

A mérővonatokkal történő sín­pro­fil­mérés bemutatása

A sínprofilmérés során a rendszer a sín keresztprofilját méri, valamint hasonlítja össze azt a sín eredeti profiljával. A mérőrendszer érzékelőfejei a sínek fölött haladnak, közvetlenül nem érintkeznek a sín felületével. A vizsgálat során sebességtől függetlenül 7,5 kép készül másodpercenként, amelyeknek a mérési pontossága körülbelül 0,25 mm. Egy mérési keresztmetszetben nagyjából 400-500 pontot rögzít a rendszer. A rendszer mérései alapján következtetni lehet a futási instabilitás (kígyózó mozgás) kialakulásának valószínűségére.

Kézi mérőműszerek

Kézi mérőműszerekkel történő vizsgálatra több esetben is szükség lehet, egyrészt a mérővonatok által készített ultrahangos felvételek helyeinek pontos beazonosításához, másrészt azokon a helyeken, ahol egyébként nem megoldható a mérővonatokkal történő diagnosztizálás, mint például egyes mellékvonali szakaszok vagy a kitérők esetében.
Az USK típusú műszerek kézi ultrahangos mérőműszerek. Több fajtáját különböztetjük meg, ilyenek az USK-002, USK-004R, USK-005. Alapvetően mindegyik USK műszer ugyanúgy épül fel. Az újabb kiadású változatok esetében egy-két dolgot újítottak a régebbi típusokhoz képest. Funkciójukat tekintve a sínekben előforduló gyártási és fáradásos anyaghibák kimutatására használják azokat, mint például fáradásos repedések, továbbá sín- és hegesztési hibák feltárása. Főképp mérővonatok által kiértékelt hibák pontos helyeinek meghatározása a fő cél, mint utóvizsgálatot elvégző műszerek, továbbá a kis súlyuk, könnyű kezelhetőségük miatt mellékvonalak, kitérők esetén is alkalmasak a mérések elvégzésére. A műszerek felépítése hasonló a mérővonatokon található ultrahangos sínvizsgáló rendszerekhez, ugyanis az alapja egy ugyanolyan ultrahangos mérőfej, mint amely a mérővonatokon is alkalmazásra került. A mérőfejek a mért adatokat egy oszcilloszkópos USM 35/USM 36 műszerre továbbítják. Az adatok kiértékelése helyben történik.
A GF-04 berendezés örvényáramos elven működő kézi mérőműszer, amely az RCF-hibák kimutatására alkalmas. Négy darab – változtatható helyzetű tartókban lévő – szonda található benne, amelyek különböző szögben képesek a sín letapogatására. A mérési eredmények helyben is kiértékelhetők, ugyanis az eredményeket a készülék számítógépe folyamatosan megjeleníti, illetve a program jegyzőkönyvet is készít. A jegyzőkönyvben az adott szakaszon mért maximális károsodási mélységek értékei oszlopdiagramként vannak ábrázolva, továbbá meg van jelenítve egy adott határérték, illetve az azt meghaladó hibák száma is. A károsodási értékek kategóriák szerint különböző színnel vannak jelölve.
A HC szkenner egy egycsatornás kézi örvényáramos készülék. Ennek segítségével egyrészt meghatározhatók az RCF-hibák helyei, mértékei, illetve a műszer alkalmas a probléma megszüntetésére szolgáló köszörülés ellenőrzésére is, amelyet főként szúrópróbaszerű, pontszerű mérések elvégzésére szoktak alkalmazni. A mérőfejet kézzel kell vezetni a sín felületén, és a műszer e vezetés során kiírja a károsodási mélységeket, amelyek alapján meghatározza a károsodási kategóriákat.
Az RI-1000 és az RID-1000 mérőműszerek a vasúti sín egyenetlenségének vizsgálatára szolgálnak, amely egyaránt elvégezhető a sín futófelületén és a vezetőfelületén is. Különbség a két műszer között, hogy az RI-1000 esetében ahhoz, hogy a sín futó- és vezetőfelületén is elvégezhető legyen a mérés, át kell azt helyezni. Ezzel szemben az RID-1000 műszer – ahogy a nevében is benne van (D = dual) – egyszerre képes mérni a két felületet. Az eszközök acél-, acélötvözetű és alumíniumfelületeken egy másodperc alatt képesek elvégezni a méréseket. Ezekből 1 m-es bázishosszra számítják ki a felület egyenestől való eltérését.

A PATER rendszer bemutatása

Annak érdekében, hogy a vasúti pálya állapota és az azon elvégzett különböző mérések eredményei mindig naprakészen hozzáférhetők legyenek, a MÁV KFV Kft., az Axis Rendszerház Kft. és a Printer-fair Kft. közösen fejlesztett egy adatbázist, amely nem más, mint a PATER rendszer. A PATER egy úgynevezett kliensszervermodell, hiszen szerverként működik, azonban emellett ahhoz, hogy a kliensgépek rá tudjanak kapcsolódni a szerverre – amely önmagát folyamatosan frissíti, ezáltal biztosítva az állandó naprakészséget –, rendelkezniük kell egy felhasználófiókkal, amely által adott jogosultságokat kaphatnak a rendszerhez.
A programban tárolásra kerülnek az egyes diagnosztikai bejárások, a diagnosztikai mérések során kapott egyes lokális hibák (süppedés, irányhiba, síktorzulás, nyomtávolság, különböző sínhibák, stb.) eredményei és az általános vágánygeometriai minősítés (SAD-szám). Előnye, hogy egy adott pályaszakaszhoz az összes mérési eredmény megtalálható, amelyből megtudható, hogy az adott szakasznak milyen az állapota, így az egyes újonnan elvégzett munkák mindig felkerülnek a rendszerbe, ezáltal az adott pályaszakasz romlási folyamata jól szemmel követhető, javulása esetében pedig valószínűsíthető (külön be is vihető a rendszerbe), hogy valamilyen beavatkozás történt a pályában. Mindezek mellett a rendszerben tárolásra kerülnek különböző infrastruktúraadatok, dokumentumok, fényképek is.
A program azon kívül, hogy képes tárolni az előbb említetteket, a másik lényeges feladata és tulajdonsága, hogy különböző információkat képes szolgáltatni. Az egyik legfontosabb a mérési eredmények megjelenítése, amelyet az egyes felhasználók adnak meg, hogy milyen módban kívánják megtekinteni, attól függően, hogy éppen mi a céljuk az adatokkal, milyen nézetben kell látniuk. Ezek a nézetek például az útalapú megtekintés, az időalapú kimutatás, a térképes megjelenítés és a táblázatos lekérdezés. Időalapú elemzéssel például jól szemléltethető, hogy az egyes években a SAD-szám mekkora volt, mennyire volt a hibaértéktől, hogyan változott az értéke az idő előrehaladtával.
A PATER rendszer az eredmények megjelenítésén túl különböző javaslatokat is tud tenni. Az egyik ilyen például a sebességjavaslat, amely a hibaérték nagyságától függ, illetve az egyes karbantartási munkák szükségességére vonatkozó javaslatok, amelyek lehetnek vágánygeometriai szabályozás, sínköszörülés, síncsere, ágyazatrostálás, stb. Az előbb említett funkciók mellett a program képes elemzéseket is végezni különböző években elvégzett mérések eredményei alapján. Erre tökéletes mód az időalapú ábrázolás, ahol megjeleníthető, hogy egy adott paraméter a különböző években miként változott. Betáplálható továbbá az is, hogy ha a pályaszakaszon a megengedett sebességet csökkentik, akkor hogyan változik a lokális hibák darabszáma és aránya.

A karbantartási filozófia változása, és az előforduló sínhibák kezelésének lehetséges megoldási módszerei

A vasúti pályafenntartásban, a karbantartási filozófiát tekintve, az 1990-es évek előtt a ciklikus, tervszerű megelőző karbantartás volt jellemző, amelyet azután fokozatosan felváltott a javító jellegű karbantartás. A 2000-es évek elejétől, a diagnosztikai módszerek fejlődésének és egyre szélesebb körű alkalmazásának köszönhetően, megjelent a diagnosztikai alapú, a pályaállapotot figyelembe vevő karbantartási stratégia, amely 2016-tól kiegészült a megelőző jellegű (preventív) szemlélettel. Jelenleg tehát a karbantartási stratégia alapvetően diagnosztikai alapú és pályaállapot-függő, azokon a pályaszakaszokon, ahol az állapot azonnali beavatkozást igényel, ott javító jellegű, míg az új építésű vagy felújított pályaszakaszokon megelőző jellegű.
Mindezek mellett fontos, hogy a sín állapotának felmérése még nem jelenti az esetleges problémák megoldását, még akkor sem, ha megtörtént a hibák azonosítása, és feltárásra kerültek a kiváltó okok is. Ezt követi a következő fontos lépés, hogy meg kell találni a legmegfelelőbb megoldást az adott probléma megszüntetésére vagy a jövőbeni megelőzésére. A megoldási módszereket alapvetően két csoportra lehet osztani, függően a céljuktól és az időzítésüktől. Az első csoportba azok a megoldások tartoznak, amelyek alkalmazásával megelőzhető a sínek romlása, vagy legalábbis meghosszabbítható a romlás bekövetkezéséig eltelt idő. A másik csoportba pedig azok a megoldások tartoznak, amelyek alkalmazásával kezelhetők és javíthatók a már kialakult sínhibák.

A sínhibák kialakulásának megelőzési módszerei

A sínhibák kialakulása megelőzhető vagy késleltethető bizonyos módszerek alkalmazása által. Ilyen módszerek közé tartozik a sínacél helyes megválasztása, a sínfej úgynevezett „anti head check” profillal történő kialakítása, a sínkenés alkalmazása, valamint a preventív és ciklikus síncsiszolási módok.
Különböző vizsgálatok és elemzések bizonyítják, hogy a keményebb sínnek nagyobb a fáradással szembeni ellenálló képessége és a szakítószilárdsága, amit a magasabb szén- és egyéb ötvözőanyag-tartalommal lehet elérni. Tehát ez egy jó megoldás a kopások mérséklésére, a HC-hibák és a legyűrődések kialakulásának késleltetésére. Lényeges, hogy mivel a kopások a sínfejnek jellemzően körülbelül csak a felső 10 mm-es részén jelentkeznek, ezért nem szükséges a teljes sín keresztmetszetének kopásállóbb anyagból készülnie, elég, ha csak ezt a kritikus zónát alakítják kopásállóvá, jellemzően a sínfejek edzésével, az úgynevezett edzett fejű sínek alkalmazásával.
Tekintettel arra, hogy a HC-hibák megjelenése és fejlődése függ a sín- és kerékprofil alakjától, így megelőző jellegű módszer a sínfej úgynevezett „anti head check” profillal történő kialakítása, amely történhet közvetlenül a sín gyártása során vagy síncsiszolás alkalmazásával utólag is.
A sínkenés és a sínkenő berendezések használata csökkenti a sín és a kerék között fellépő súrlódási erő nagyságát, ezáltal csökkenti az anyagkopás mértékét és a zajszintet. Alapvetően háromféle sínkenő rendszert lehet megkülönböztetni aszerint, hogy maga a berendezés ténylegesen hová kerül felszerelésre. Létezik a pályához kötött rendszer, a jármű kerekére szerelt rendszer és a stacionárius rendszer. Továbbá a rendszerek között a szerint is különbséget kell tenni, hogy a berendezés által a sín vezetőélére vagy a futófelületére kerül felhordásra a kenőanyag. Nagyvasúton napjainkban már nem alkalmaznak olyan megoldást, amely során a sín fejét át kellene fúrni, ennek elkerülésére a stacionárius rendszert alkalmazzák, annak is azt a fajtáját, amely a vezetőélet keni. Tekintettel arra, hogy a sín anyagának kopása leginkább az íves pályaszakaszokon jelentkezik, a járműkerék nyomkarimájának a sínfejhez történő nyomódásakor, éppen ezért a sínkenő berendezések jellemzően az átmeneti íves vagy íves pályaszakaszokon kerülnek beépítésre. Emellett még célszerű lehet az alkalmazásuk kitérők esetében is, ahol a sínkenésnek köszönhetően a csúcssín meghibásodása késleltethető.
Preventív síncsiszolási módszert akkor lehet alkalmazni HC-hibák megjelenése esetében, amikor még csak úgynevezett mikrorepedések találhatók a sínszál felületén, azaz még szemmel nem láthatók a repedések. Annak érdekében, hogy ez a fajta síncsiszolás hatékony legyen, azt minél előbb – a beépítést követő időszakban – el kell végezni. Célja, hogy egy optimális sínprofil legyen kialakítva, ezáltal csökken a sín és a jármű kereke közötti kontaktfeszültség értéke. A beépítést követő síncsiszolás mellett az is fontos azonban, hogy a csiszolás egy rendszeres tevékenység legyen, mert így lehet hatékonyan megakadályozni hosszú távon az egyes repedések továbbfejlődését. A megelőző síncsiszolással ellentétben a ciklikus módszer akkor alkalmazható, amikor a repedések már szabad szemmel is láthatók, azonban a hosszuk még nem haladja meg a 15 mm-t.

A kialakult sínhibák kezelési lehetőségei

Abban az esetben, ha már kialakult a sínhiba, akkor a legfontosabb szempont megakadályozni azt, hogy súlyosabbá váljon, illetve meggátolni azt, hogy balesetveszélyes állapotok alakulhassanak ki. A sínhibák kezelésére alkalmas módszer a sínköszörülés, a síncsiszolás, a síngyalulás, a sínmarás, illetve végső megoldásként a síncsere. Az, hogy melyik módszert kell alkalmazni, az a probléma előrehaladottságától függ. Minél mélyebbre hatol például egy felszínről induló repedés, annál durvább sínmegmunkáló módot kell választani.
A legkisebb felületi hibák eltávolítása sínköszörülő és síncsiszoló gépekkel történik. Háromféle sínköszörülési elvet különböztetünk meg, attól függően, hogy milyen a megmunkáláshoz alkalmazott köszörűtest alakja, illetve, hogy a sínszálhoz képest milyen mozgással munkálja meg a sínfej felületét. Alkalmazhatók rotációs köszörűtárcsák, merev csúszókövek és rezgő csúszókövek. Abban az esetben, ha a sínfejen kialakult hibák előrehaladottabb állapotban vannak, akkor csiszológépeket alkalmaznak.
Síngyalulás során a sín megfelelő profilját a sín keresztmetszetére merőlegesen elhelyezett gyalukések segítségével alakítják ki. A végleges profil kialakításához szükség van a sín futófelületének és a sín futóélének újraprofilozására is. A futófelület profilozása történhet egy darab egyenes vágókéssel, mely a sínfej közepén távolítja el a sínanyagot, illetve két egyenes vágókés alkalmazásával, amely során a két vágókés egymáshoz képest enyhe hajlással van kialakítva. Sínmarás során egy marófogakkal teli marófejet szorítanak a sín felületéhez, amelynek köszönhetően a nagyobb mértékben károsodott sínfelületekről is eltávolítható kellő mértékben az anyag. Síngyalulási és sínmarási feladatok elvégzéséhez egyaránt nagy teljesítményű gépcsoportok szükségesek.
Végső esetben, ha a sínhibák olyan kritikus mértékűek, hogy azokat nem lehet kezelni vagy nem lenne gazdaságos a köszörülési, gyalulási munkák elvégzése, akkor az adott szakaszon a sín cseréje szükséges. Ezt a módszert azért lehet csakis a legvégső esetben alkalmazni, mert ennek lényegesen nagyobb a költsége, mint a többi megoldási módszer alkalmazásának.

Összefoglalás

A technológia fejlődésének köszönhetően az elmúlt évtizedekben megváltozott a diagnosztizálás folyamata, a mérővonatokkal és a kézi mérőműszerekkel történő mérés fejlődésének eredményeként a legmodernebb eszközök segítségével egyrészt olyan paraméterek mérésére is mód nyílt, amelyre korábban nem volt lehetőség, másrészt akár már helyben és valós időben is kiértékelhetők az eredmények. Mindezekkel együtt a pályafenntartási szemlélet is átalakult, a korábban főként tervszerű megelőző karbantartásokat felváltotta először a javító jellegű, majd a diagnosztikai alapú állapotfüggő és a megelőző jellegű szemlélet. A PATER rendszer lehetővé teszi, hogy az összes diagnosztikai mérési eredményből kinyerhető pályahiba összegyűjthető egy nagy adatbázisba, amely a MÁV és a GYSEV rendelkezésére áll, ezáltal figyelemmel kísérhető a pálya romlási folyamata. A diagnosztikai eredményekből készített elemzések és tervek alapján előre tervezhetővé válnak az egyes pályaszakaszok gépi műszerekkel történő további diagnosztikai vizsgálatainak időpontjai, valamint a szükséges beavatkozási módszerek és határidők.
Mivel a napjainkban legjellemzőbb sínhibáknak (RCF-hibáknak) nagy az előfordulási száma, ezért a gazdasági szempontokat is figyelembe véve a preventív, azaz a megelőző jellegű karbantartási szemléletet a korábbiakhoz képest sokkal jobban előtérbe kell helyezni. Ez azt jelenti, hogy egy összetett megoldási stratégiát kell alkalmazni. A módszer összetettsége abból adódik, hogy a sínek életciklusának növelése akkor lehetséges, ha megelőző sínmegmunkálási módszerek kerülnek alkalmazásra. Azonban ehhez arra van szükség, hogy a meglévő vonalhálózat állapotát egységesen egy bizonyos szint fölöttire javítsuk, amihez viszont a javító jellegű (hibamegszüntető) szemléletet kell képviselni. Tekintettel arra, hogy a vonalhálózat állapota nem homogén, a megoldás a két szemlélet és módszer közös alkalmazása.
A karbantartási stratégia során, a sínhibák kialakulásának megelőzése érdekében, az újonnan beépítésre kerülő sínek kiválasztásánál fontos szempont a sín anyaga és keménysége, továbbá a beépítést követően a megelőző síncsiszolási munkák elvégzése javasolt a sínhibák megjelenésének késleltetése érdekében. Ezek mellett természetesen folyamatosan figyelemmel kell kísérni a beépített sínek állapotát (különös tekintettel a nemzetközi és a hazai fővonalakra), továbbá az avulási folyamatok monitorozása mellett a szükséges helyeken – azonnal vagy tervezetten – be kell avatkozni, például síncsiszolással, sínmarással, síngyalulással vagy végső esetben síncserével.

Köszönetnyilvánítás

Ezúton köszönjük meg Marosi Ákosnak, a MÁV Központi Felépítményvizsgáló Kft. Síndiagnosztikai Osztály osztályvezetőjének, továbbá Szabóné Csiszár Andreának, a MÁV Zrt. PLI Diagnosztikai Osztály szakértőjének, hogy szakértelmükkel a segítségünkre voltak.