A mostani cikk a kérdéskör ilyen irányú, rövid elemzésével remélhetőleg támpontot szolgáltat a vidéki közúti vasutak üzemeltetői számára a pályasín és a járműkerék esetleges kopási jelenségei okainak beazonosításához, amelyek valószínűsíthetően ott is létező és napi gondot jelentenek. Segítséget nyújthat az ok-okozati viszonyok feltárásában és ezek hatékony kezelésében anélkül, hogy valós szabályozási teherként nehezedne a kisebb üzemek vállára a hivatalos utasítás és annak betartása.

A szabályozásról röviden

A bevezetőben említett sín-kerék kontaktmechanikai (a továbbiakban: SKKM) előírások a feltétfüzetként jóváhagyott utasításban [3] és az előző részben [2] is megtalálhatók. Ennek részletezésétől e helyütt eltekinthetünk, csupán a fontosabb és itt tárgyalt, az általános elemzésbe bevont részek, pontok kerülnek felelevenítésre, az V., IX., XII–XIV. pontok ezért nem szerepelnek itt. A teljes határértékrendszer megtalálható a hivatkozott dokumentumokban [2, 3].

Az alkalmazandó kerékprofil előírásai

I. Kerülni kell a minimum 120 mm kerékszélességet.
II. Cél 130 mm, távlatban a 135 mm kerékszélesség alkalmazása.
III. Kis sugarú ívben, 1450 mm nyomtáv és aszimmetrikus síndőlés mellett, ∆rmin. = 5,5 mm futókörsugár-különbség kialakulási lehetőségének megteremtése.
IV. 59R2 vályús sín esetében (1:∞ síndőlésnél) és MÁV 48-as Vignol sín esetében 1:40 síndőlés figyelembevételével a lenti (VI., VII., VIII. és X.) paramétereknek hiánytalanul feleljen meg.

A sín-kerék érintkezési mechanikájának előírásai

VI. Az egyenértékű kúposság (tanγe, a ±3 mm-es y kitérésnél, 1435 mm nyomtávnál):
a) tervezési értéke maximum 0,4 és minimum 0,05 legyen (új kerék, új sín).
VII. A tanγe függvény lefutása a ∆r oldalkitérés növekedésének irányában, 1432–1450 mm nyomtávolságok esetében csak monoton növekvő lehet.
VIII. A ∆r függvényben 2 mm-nél nagyobb „ugrás”, valamint szakadás az y = ±6 mm intervallumban nem engedhető meg (kivéve a maximális oldalkitérés ±2 mm-es tartományában).
X. Az egyenértékű kúposság (tanγe-maximum) felső határértéke maximum 0,6 lehet a teljes y oldalkitérési tartományban.
XI. Az érintkezési nyom a lehető legszélesebb legyen, de a „konform” kapcsolat nemkívánatos.
A szabályozás célja a sín-kerék paraméterek olyan kedvező összehangoltságának megteremtése, hogy ebből adódóan a lehető legkevesebb anyagelhordás (sín- és kerékkopás) jöjjön létre egységnyi üzemidő alatt, mivel ez az üzemeltető (és persze a használók, valamint az üzemeltetői forrást biztosítók) alapvető műszaki/gazdasági érdeke.
Milyen is ez a „kedvező” összehangoltság?
Akkor lehet összehangolt a rendszer, ha az alábbiak teljesülnek.

A futás tulajdonságai egyenesben

• A legkisebb kedvező tanγe egyenértékű kúpossági értéket keressük.
• Közúti vasúton ez nem siklás­biz­ton­sá­gi kérdés, hanem a sín- és kerékkopások jelentős mérséklése a cél az alacsony kígyózási frekvenciával (nagy hullámhosszal).
• A BKV Zrt. által 2019-ben kiadott P.1. II. (Közúti vasúti pályaépítési és fenntartási műszaki utasítás) kötetben lévő határértékek: a szabványos y = ±3 mm-nél tanγe maximum 0,4, a minimum 0,05 („új állapotú” sín és kerék esetében).

A kedvező futás ívben

• Az ívsugárnak megfelelő ∆r futó­kör­su­gár-különbséget keressük (kisebb sugarú ívekben a kerékpáron lehetségesen kialakuló legnagyobb futókörsugár-különbség, a Δrwheel vagy rolling radii difference – RRD).
• Ennek maximális kialakulását elősegítendő a pályában (R = 100-120 m alatt) aszimmetrikus síndőlést (külső sínszál: 1:∞, belső sínszál: 1:20) és a lehető legnagyobb nyombővítést alkalmazzuk (például 1450 mm).
• Az ilyen pályaívben a kerékpár tiszta gördüléssel, sugárirányú tengelybeállás mellett haladhat a fenti Δrw határig. Körülbelül R = 50-70 m alatt ez a konstelláció is kimerül, ekkor a külső kerékkarima sínfejen való futása teljesítheti a tiszta gördülés kívánalmát, ami alapvető cél.

A vasúti kerék a vágány sínjein kígyózó mozgást végez. Ezt a kerékprofil geometriája, a nyomtáv, a sínfejprofil geometriája és az adott sín dőlése határozza meg. Ez a sín-kerék kontaktmechanika (továbbiakban: SKKM), amelyek alapja a Klingel-formula [2, 4, 5].

A hullámos kopás

Közbevetésként megemlíthető, mint jel­lem­ző kopási jelenség, a hullámos kopás. Kialakulása számos különböző okra vezethető vissza. Oka lehet alépítményi hiányosság, túl merev vagy túl lágy sínágyazási tényező. Azonban maga az adhéziós vasút alapvető működési elve (a kerék sínhez való „tapadása”) a mikro- vagy makrokúszás erőkapcsolati tényezőjét létrehozó, de önmagában anyagelhordást, tehát egyfajta alap- és természetesen megjelenő hullámos kopást is generáló folyamat (maga a longitudinális csúszás). A teljes folyamat együttesen a kereszt- és hosszirányú, valamint a fúrókúszás jelenségeivel írható le [4–6].
A cél: a lehető legnagyobb hullámhosszú mozgás a legnagyobb érintkezési felületen. (Azonban a „nagy érintkezési felület” sem jó önmagában, a konform, „összeillő”, „összekopott” kapcsolat kifejezetten káros [6].)
Az előző részekben leírtak alapján belátható volt, hogy egyenesben a kicsi ∆r adja a kedvező tanγe-értéket, míg az ívben, főként a kisebb sugarú ívekben ellenkezőleg, a nagy ∆r lenne a kívánatos!
Ez ellentmondás! Egyazon kerékpárral kellene ezt az egymásnak ellentmondó elvárást megoldani.
Az látható, hogy budapesti Combino kerékprofillal ezek nem teljesülnek, ez a korábbi elemzések során [2] bizonyítást nyert. Vizsgáljuk tehát meg, mi a helyzet a hazai, vidéki közúti vasutak esetében, ahol a közelmúlt fejlesztései során szintén új járműveket állítottak forgalomba.
Az új járművekhez – egyes esetekben – új kerékprofilokat engedélyeztek (1. ábra). Ezek közül némelyik a jármű gyártójának javaslata alapján szerepelt az engedélyezési eljárásban, más profilokat az említett Combino-profillal nyert tapasztalatok alapján, annak „klónjaiként” használják.

A hazai, vidéki pálya-jármű rendszerek elemzésének metódusa

A következő elemzésben a magyarországi, nem Budapesten üzemelő közúti vasutak jelenlegi pálya-jármű rendszereit hasonlítom össze, a helyi sajátosságok feltárásával. Üdítő, új színfoltként, mint hazánkban új kategória, az első vasút-villamos (TramTrain) által használt vegyes pályaparaméterek és a vegyes forgalomra megtervezett kerékprofil elméleti elemzése is aktuális feladatként jelentkezik.
Ezek alapján az alábbi esetek elemzése történik meg:

• Miskolc, Miskolc Városi Közlekedési Zrt. – Skoda 26THU3 villamos;
• Debrecen, Debreceni Közlekedési Zrt. – CAF Urbos 3, GANZ KCSV-6 villamos;
• Szeged, Szegedi Közlekedési Társaság Kft. – például Tatra KT4D és PESA 120Nb villamosok;
• Szeged–Hódmezővásárhely Tram­Train Stadler CityLink Vonatvillamos.

A lehetséges és vizsgálatra érdemes jármű/kerék/nyomtáv/sínprofil variációk összefoglalva az 1. táblázatban láthatók.
A terjedelmi korlátok értelemszerűen nem engedik, hogy minden konstellációt részletesen, szöveges formában ismertessek. Azokat az SKKM-eseteket emelem ki, amelyek a legtöbb anomáliát hozzák a határértékrendszerhez viszonyítottan, tehát a legkedvezőtlenebbek, illetve az egymással való összevetés említésre érdemes többletinformációt ad.
Az egyes eredmények egy összefoglaló táblázatban jelennek meg. A táblázatba foglalt adatok elemzését segítendő a következőkben egy általános SKKM-elemzés leírását mutatom be mintaképpen.
Vizsgáljuk tehát meg például egy közúti vasúti, Vignol sínes kitérőkben való futás (sín-kerék kontaktmechanika) konkrét elméleti tulajdonságait.

Mintaeset

2013 utáni gyártású, 48 100/100 rendszerű kitérő,
sínprofil: MÁV48,
nyomtáv: 1435 mm,
síndőlés: 1:∞,
kerékprofil: Siemens Combino „kopó” profil.

Ívben való haladás

Itt az I–IV. határérték és előírás (lásd fent) teljesülése a vizsgálat tárgya.
A keréksugárkülönbség-diagramon y = ~0,0-nál ~2×1,5 mm-es, összesen 3 mm „ugrás”, szakadás van, a Δr maximuma ~4,2 mm, ami ~±7,5 mm legnagyobb kialakuló oldalkitérésnél jön létre (2. ábra).
Ez körülbelül R = 120 m sugárig felelne meg elméletileg (R=t×r0/Δr; Combino kerékprofillal közlekedő Tatra villamos esetében ez 1500×335/4,2 = 119 642 mm, ami R ~=  120 m [2–4, 8]), így a 100 m-es eltérítő sugarú kitérőben nem elégséges.

Haladás egyenesben

Ekkor a kerék-sín rendszer együttműködését vizsgáljuk az 1. fejezetbeli VI. a)–VIII., X–XI. pontoknak megfelelően.

• A 2. ábra Egyenértékű kúposság diagramjáról az adott esetben ez az érték az y±3 mm összehasonlítási értéknél is 0,555. Ez nem elégíti ki a szabályt (maximum 0,4).
• A függvény nem monoton növekvő (y±~7,5 mm szigorúan monoton csökkenő), ez sem felel meg.
• Van benne szakadás, amely már az elméleti középállásból kimozdulva jelentkezik és így 2×~1,5 mm-t adva körülbelül 3 mm, nem felel meg.
• A sínen létrejövő érintkezési pontok (merev anyagmodellt figyelembe véve) csak kicsi, 1-2 mm széles sáv(ok)on oszlanak el. Ez mondható el a nyomtávsarokban keletkező, HC-hiba-generáló érintkezésre is: ez kedvezőtlen.

A vidéki üzemeknél használatos sínprofilok

A nem budapesti villamosüzemek hálózatán kisebb részarányt tesznek ki a nyitott, zúzott köves vágányok. Ezekben leginkább MÁV48 sínek fekszenek 1:20 síndőléssel, új építésű pályákon 49E1, 54E1 sínek 1:40 és 1:20 síndőléssel is találhatók, de például Szegeden nagyobb hosszban van vályús sín (59R2) nyitott, vasbeton keresztaljas felépítményben is. Különösen érdekes a vályús sínes kitérőkben a vidéki üzemeknél is elterjedt 60R2 sín és a hozzárendelt 1432 mm-es nyomtáv hatása a kerékprofilok egyenes futására.
A tárgyi elemzéshez a MÁV KFV Kft. által kifejlesztett szoftver (a neve „Kúposság”) állt rendelkezésemre. A terjedelmi korlátok okán csupán a legkedvezőtlenebbnek talált esetek ábráit mutatom be a következő fejezetben. (A többi eset vizsgálata ezekkel megegyező metódus szerint történhet.)

Az egyes pálya-jármű rendszerek elemzése

Miskolc

Miskolcon, az MVK Zrt. a „Zöld Nyíl” projekt keretében Skoda 26THU3 típusú villamosokat szerzett be. Mára jellemzően ezek a járművek szolgálják ki a teljes forgalmat. Ezek a Skoda villamosok alacsonypadlósak, de a forgóvázakban a kerékpárjaik hagyományos, merev tengellyel vannak összekötve. Ebből következően különösen fontos ezek kis sugarú ívben történő haladásának elemzése. A miskolci rendszer a hazai közúti vasutak között különleges, ugyanis itt a kerekek hátlapjának „felsajtolási” távolsága 1366 mm helyett 1375 mm. A Skoda villamosokon használt kerékprofil rajza a 3. ábrán látható.
A profil a Combino kerék „klónja”. A futófelületen egyedüli eltérés az R14 sugarú lekerekítés és az 1:20-as, lineáris kúposságú szakasz közötti R120-as lekerekítés az R80 helyett. Egyéb eltérés a keskeny, 115,5 mm-es keréktalpszélesség. Az eltérő hátlaptávolság miatt az elméleti futókör hátlaptól való távolsága is csupán 62,5 mm, a 66 mm helyett.

Az előző részben bemutattam, hogy egy kis sugarú ívben a kerékből aszimmetrikus síndőléssel lehet „kihozni” a legnagyobb lehetséges Δrw-értéket. A Skoda kerék esetében ennek szimulációja a 4. ábrán látható. A 7,5 mm-es érték nagyon kedvező ívben haladási tulajdonságokra enged következtetni. (R=t×r0/Δr; egy Skoda 26THU3 kerékprofillal közlekedő Skoda villamos esetében ez 1500×310/7,05 = 65957 mm, ami R ~=  66 m, ez az ívben a tiszta gördülés elvi alsó határát jelenti.)
Az egyenes futás jellemzői például 59R2 vályús sínen az 5. ábrán láthatók. Az említett Combino kerékhez hasonlóan (hiszen egy „klónról” van szó) nagyon kedvezőtlen az egyenértékű kúposság függvény lefutása, y = ±7 mm-ig szigorúan monoton csökkenő a monoton növekedéssel ellentétben, egy lokális minimum majdnem a maximális oldalkitérésnél áll elő. Ez azt jelenti, hogy egyenes futás közben ez a kerékpár is az oldalkitérések maximuma környezetében fut „szívesebben”, és kedvezőtlenül magas futási frekvenciát generálva halad éppen a középállás közelében.

Közbenső értékelés

• A 2. táblázatban látható értékelés, vala­mint a 4. ábra azt mutatja, hogy a miskolci, új beszerzésű Skoda járművek hazai szerkesztésű kerékprofilja a közúti vasutakon jellemző kisebb sugarú ívekben a lehetségesen kialakuló legnagyobb futókörsugár-különbség (∆r, RRD) tekintetében nagyon jó. (Külön kérdés a nyombővített ívek és a keskeny kerék együttműködése bizonyos mértékű kopások esetén…)
• Az egyenes futás tekintetében (5. ábra) azonban éppen ellenkezőleg, majdnem „kritikusnak” jellemezhető a kialakuló tanγe függvény lefutása. A középállásban sokkal nagyobb az értéke, mint az y oldalkitérések más pontjain. A vasúti kerék kúposságának eredeti célja, a középállásba való automatikus visszaterelődés (nyugodt, kis frekvenciájú futás…) elvileg nem jön létre. Amennyiben a pálya valóságban meglévő geometriai szabálytalansága miatt mégis fut elvi középállásban is a kerékpár, akkor ott károsan nagy futási frekvencia alakulhat ki.
• Ezek a paraméterek a miskolci villamospályákon a kisebb sugarú ívekben az átlagosnál kisebb oldal- és magassági kopásokat hozhatnak. Az egyenes (vagy nagyobb sugarú íves) szakaszokon a sínek hullámosodása nem csak a gyorsítási és fékezési szakaszokon lehet jellemző.

Ebben a pálya-jármű rendszerben nem kedvező az SKKM!

Debrecen

Debrecenben a hazai villamosgyártás utolsó remekműveiként az 1996 óta üzemben lévő Ganz KCSV-6-os villamosok is futnak még. A kilenc csuklós villamosból álló járműflotta középmagas padlójú, Jacobs forgóvázas, új tervezésű, kétlépcsős, kiváló rugózású forgóvázaiban hagyományos, merev tengelyes kerékpárok futnak, amelyek kerékátmérője 600 mm (új állapot). Az ezeken a villamosokon alkalmazott kerékprofil a 6. ábrán látható.

A kerékprofil a hagyományos, 1:20-as, lineáris kúposságú geometriát követi, ami a többi hazai közúti vasúti üzemben is (például BKV, SZKT) „járatos”. Ezek sín-kerék kontaktmechanikai viselkedése gyakorlatilag azonos profilgeometria miatt megegyező (elavult). A 7. ábrán példaként bemutatott SKKM-diagramok minden ilyen kerékkel azonos tulajdonsággal rendelkeznek. (Ez indokolja, hogy a későbbi szegedi fejezetben az SZKT-kereket külön már nem mutatom be.)
A hagyományos Ganz, 1:20-as lineáris kúposságú kerék talán meglepően, de az egyenes futást minősítő paraméterek esetében jó tulajdonságokat mutat, nyugodt, alacsony futási frekvenciájú futásra enged következtetni. Ami miatt nem felel meg az összértékelésben, az a gyakorlatilag nem létező futókörsugár-különbség (Δrw) a két kerék között. A közúti vasutaknál leginkább jellemző, R = 20–100 m kis sugarú ívekben ez a kerék teljességgel alkalmatlan ívben haladási tulajdonságokat mutat. Ahol ilyen kerékprofillal járnak a villamosok a kis sugarú ívekben, akár extrém oldal- és magassági kopások is jellemzők lehetnek, az erős csikorgó hangok keletkezése mellett. (Ez valószínűleg például Debrecenben és Szegeden is gondot okozhat az üzemeltetőnek.)

Debrecenben 2013 óta 18 (járműszerkezetileg a budapestiekhez hasonló) CAF Urbos 3 villamos is közlekedik. Ezek futóművében is független kerékfelfüggesztések (independently rotating wheels – IRW [7, 8]), nem merev tengelyek vannak. A kerékátmérő 600 mm. A CAF gyár a járművekhez eredetileg a 8. ábrán látható kerékgeometriát (Debrecen A) ajánlotta meg. A beszerzési eljárás során valamilyen okból a BKV-nál Budapesten futó Siemens Combino villamosok kerékprofiljának alkalmazása is felmerült (Debrecen C elnevezéssel). A gyártónál előzetes futási elemzések, szimulációk készültek, ezek után a Debrecen C kerék (Combino) került kiválasztásra, a debreceni CAF villamosok ezzel a kerékprofillal közlekednek.
Az aszimmetrikus síndőlésű pályán a CAF kerékben a 9. ábrán látható, 4,74 mm nagyságú RRD (Δrw) alakulhat ki. A 10. ábrán a kerék 59R2 típusú vályús sínen való futási tulajdonságai elemezhetők.

Ennek során láthatóvá válik, hogy a kerék az 59R2 profilhoz „illesztett”. Kedvező a keréksugár-különbség és az egyenértékű kúposság függvények lefutása, alacsony frekvenciájú, nyugodt futásra enged következtetni ez a konstelláció. Egyedül a sín és a kerék „konformitása” okozhat gondot.

A kerék futófelületének (8. ábra) R330 és R100 lekerekítéseihez az 59R2 sín fejében rendre R300 és R80 sugarak tartoznak. Üzembe állítása esetén nagy valószínűséggel létrejött volna az előzőekben említett és káros sín-kerék kapcsolat [6].

Azonban a debreceni CAF villamosok az említett Debrecen C kerekekkel futnak. Ennek futási jellemzői a 11. ábrán tanulmányozhatók. Talán nem annyira kedvezőtlen, mint a miskolci rendszer (5. ábra), de alapvetően ez sem elégíti ki a követelményeket, összességében káros folyamatokat indukál futás közben. A debreceni kerekekkel kapcsolatos elemzések eredményei a 3. táblázatban láthatók.

A 3. táblázatban nem szerepel, de mindenképp említést érdemel a Debrecen C (így a Combino) profil 60R2 típusú vályús sínből készített kitérőkön való futásának elemzése is. Észre kell venni, hogy az egyenértékű kúposság pillanatnyi értéke a középállás környezetében különösen nagy: tanγe >1 (12. ábra). Ez a nyugodt, közép­állásba törekvő futást egyáltalán nem szolgálja, az 5. ábrán bemutatott, miskolci példánál is sokkal kedvezőtlenebb.

Közbenső értékelés

• A hagyományos, lineáris kúposságú, Ganz KCSV-6-os kerekek egyenesben megfelelnek az új követelményeknek. Ezek itt kevésbé okoznak például sínfej-hullámosodást. Ezzel ellentétben, a kis sugarú ívekben való haladásuk az elavult geometria miatt különösen káros. Ahol ezek a (Ganz) járművek közlekednek, ott az íves sínek kopása átlag feletti lehet. Ez azonban nem a jármű, hanem csupán a kerékprofil számlájára írható. Összességében káros konstelláció.
• Habár a CAF cég által ajánlott „Debrecen A” kerékprofil nincs használatban, összértékelés alapján ez egy semleges/átlagos kerék- és sínkopási sebességet hozhatna a villamosközlekedés üzeme alatt. Külön vizsgálatot kívánna, hogy az elvileg kialakuló konform kapcsolat nem generálna-e önmagában olyan nagymértékű fúrókúszási-anyagelhordási folyamatot, amely ezt a viszonylagosan kedvező képet erősen leronthatja.
• Sajnálatosan a Debrecen C kerékprofil nem kedvező, új előírásoknak nem megfelelő volta itt is felszínre kerül. A kis sugarú ívben való futása majdnem kielégíti a kívánalmakat, de az egyenes futása, különösen keskeny vályúszélességű, például kitérőben fekvő 60R2 sínprofilon, kifejezetten káros hatások keletkezését mutatja. Ez a hatás a gyorsan és jelentős mértékben kialakuló hullámos sínkopások keletkezésében is felismerhető. Ahol korábban ilyen kerékprofillal szerelt járművek nem jártak, de mégis megjelentek, valószínűsíthető a sínfej-hullámosodás igen gyors kialakulása.

Ennél az üzemnél sem kedvezők a pálya-jármű kapcsolatok.

Szeged

A szegedi villamosjármű-flotta is vegyes. A Tatra gyártmányai közül több típus fut. Ezek magas padlójú, ČSKD forgóvázas járművek. Jelentősebb különbség a kocsiszekrény-kapcsolatok kialakításában és forgóváz-elrendezésében van. Közös tulajdonság, hogy a járművekben hagyományos, merev tengelyes kerékpárok futnak, amelyek kerékátmérője általában 700 mm (új állapot), talpszélességük kicsi, csupán 113 mm.
Az új beszerzésű, a lengyel PESA által gyártott „Swing” fantázianevű, 120 Nb típusú villamosok kereke is merev tengelyes, a kerékátmérő azonban csak 600 mm.
Ezeken a villamosokon alkalmazott kerékprofil is a hagyományos, 1:20-as, lineáris kúposságú geometriát követi. Ahogyan azt az előzőekben megállapíthattuk, az ilyen profilok sín-kerék kontaktmechanikai viselkedése gyakorlatilag azonos, a 7. ábrán példaként bemutatott SKKM-diagramok minden ilyen keréknél megegyezők. Ennek értelmében minősítése a korábbiakból átemelhető, a 4. táblázat megfelelő soraiban ez összegzésként látható.

Külön említést érdemel azonban a Szeged és Hódmezővásárhely között tervezett új vasútüzemi rendszer, a TramTrain (vasút-villamos) közeljövőben történő megindulása (a cikk keletkezésének idején aktuális állapot). Az új jármű a Stadler CityLink típusú, hibrid üzemű járműve, amelynek merev tengelyei és viszonylag nagy, 720 mm-es átmérőjű kerekei vannak. A nagyvasúti és a közúti vasúti üzem pálya-jármű rendszert érintő méreteltérései miatt a vegyes üzemre új kerékprofil megtervezésére volt szükség. Ezt a BME Út- és Vasútépítési Tanszéke végezte el [9]. A javasolt kerékgeometria a 13. ábrán látható.

Ennek futófelülete olyan kialakítású, hogy gyakorlatilag a nagyvasúti, S1002-es profilként ismert geometria átültetésének tekinthető, a nagyvasúti és közúti vasúti környezetben is biztonsággal futó kialakítású kerék. Az eltérések (külön részletezés nélkül) a két üzem kerékszélességében, vezetéstávjaiban stb. jelentkeznek. Amennyiben Szeged villamosvonalain ilyen kerékkel fognak járművek közlekedni, érdemesnek látszik ezek előzetes sín-kerék kontaktmechanikai vizsgálata.
A 14. ábrán a kis sugarú ívekben, aszimmetrikus síndőlésen kialakulni képes Δrw-t elemezhetjük. Ez 4,45 mm a jelen esetben [10].
A 15. ábrán a kerék 59R2-es, vályús sínes pályán való futásának elvi szimulációja látható, amely érdekes hasonlóságot mutat az 5. ábrán látható Skoda kerékprofillal. A hasonlóság ellenére a hibrid kerék valamivel kedvezőbb, de a középállás környezetében lévő magas tanγe-érték is a nyugtalan, magasabb frekvenciájú futást valószínűsíti. Itt is különösen kedvezőtlen a tanγe függvény szigorúan monoton csökkenő lefutása y = ~±4,5 mm-ig, ahol egy ~1,6 mm-es „ugrás” tapasztalható.
Az elemzés összegzése a 4. táblázatban látható.
Az összefoglalásba nem került bele, de amennyiben felmerülne az S1002-TT profil egyéb szegedi villamosokon való alkalmazása, például nyitott, Vignol sínes vágányokat is igénybe véve, érdemes megfigyelnünk a 16. ábrát. Kijelenthető, hogy a profil viselkedése 1:20-as dőlésű 49E1 sínen sem felel meg a szóban forgó szabályozóknak.

Közbenső értékelés

Amint azt az előzőekben bemutattam, Szegeden is alkalmazott, hagyományos, lineáris kúposságú, SZKT-kerekek egyenesben megfelelnek az új követelményeknek. Ezek itt kevésbé okoznak például sínfej-hullámosodást. Ezzel ellentétben, a kis sugarú ívekben való haladásuk az elavult geometria miatt különösen káros. Ahol a járművek ilyen kerékkel közlekednek, ott az íves sínek kopása átlag feletti lehet. Ez azonban nem a jármű, hanem csupán a kerékprofil számlájára írható.
A Szeged–Hódmezővásárhely vasút-villa­mos még nincs üzemben, így a megtervezett S1002-TT kerékprofil sincs használatban. Az összértékelés alapján sajnálatosan a hibrid kerékprofil nem kedvező, összességében káros konstelláció, az új előírásoknak nem megfelelő volta itt felszínre kerül. A kis sugarú ívben való futása majdnem kielégíti a kívánalmakat, de az egyenes futása, különösen keskeny vályúszélességű (például kitérőben fekvő 60R2) sínprofilon, kifejezetten káros hatások keletkezését vetíti előre. Ez a hatás várhatóan a gyorsan és jelentős mértékben kialakuló hullámos sínkopások keletkezésében is felismerhető lesz Szegeden (is) a vegyes üzem felvétele utáni időkben.

Összefoglaló értékelés, következtetések

Az elemzés megmutatta, hogy a Budapesten bevezetett SKKM-előírásoknak – bár különböző mértékben, de – a vidéki közúti vasúti üzemek sem felelnek meg. Ezek jelei a napi munka során tapasztalható sín- és járműkerékkopások különböző mértékű és megjelenési formájú kialakulásában tetten is érhetők. Szintén a budapesti viszonyokhoz – bár eltérő arányban – hasonló az, hogy a vályús sínek mellett különböző Vignol síneken is futnak a járművek, ami megnehezíti a pálya-jármű rendszer összhangjának kialakítását.
Az ilyen vegyesen alkalmazott sínrendszereknél vagy a vasút-villamos esetében a vegyes üzemű területeken történő közlekedésnél is egy „univerzális” kerékprofil alkalmazása lenne a célravezető, de ennek meg kell felelnie az infrastruktúrát üzemeltető(k) (távlatban) preferált felépítményi rendszereihez, és azokhoz kell ezt optimalizálni.
Mindezek mellett az is követelmény lehet ennél a kerékprofilnál, hogy a meglévő pályákon adott sínprofil-, síndőlés-, nyomtáv-paraméterek esetén is kielégítő, és semmiképpen sem káros sín-kerék érintkezési mechanikai tulajdonságokat szolgáltasson, a kopások, anyagelhordási folyamatok csökkenjenek. Ez alapvető és közös érdeke lenne az infrastruktúra és a járműpark üzemeltetőjének, a karbantartási igény és a költségek csökkentése céljából.
Ennek érdekében felmerül(het)nek további fejlesztési, elemzési munkák, de a cikkben bemutatott analízisek a vidéki üzemeknél is közelebb vihetnek a pálya-jármű rendszer kedvezőbb üzemeltetési állapotának eléréséhez.
Köszönetnyilvánítás
Ezúton köszönetet mondok a debreceni, miskolci és szegedi közlekedési vállalatok vezetőinek és munkatársainak, akik lehetővé tették számomra a vidéki közúti vasúti vállalatok üzemeltetésére vonatkozó információk elérését és hozzájárultak azok publikálásához. Köszönöm szépen a tanulmányom megírásához nyújtott segítségüket!