Ugrás a tartalomra

A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi laboratóriumi módszerrel

A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2015 / 3. szám lapszámában.
|
egyetemi tanár
Széchenyi István Egyetem, Győr Közlekedésépítési és Vízmérnöki Tanszék
A cikk egy 2014. évi, „A vasúti zúzottkövek aprózódásvizsgálata egyedi fárasztógépes laboratóriumi módszerrel” című kutatás-fejlesztési munka eredményeit foglalja össze. A téma aktualitását a vonatkozó hazai szabályozásban az elmúlt években bekövetkezett változások, szigorítások adták, ennek következtében mindössze néhányra csökkent azoknak az anyagnyerő helyeknek a száma, amelyek a hazai viszonylatban nagy sebességre tervezett vasúti pályákhoz ágyazati kőanyagot szolgáltathatnak. A kutatás egyik fő célja az ágyazati kőanyagot érő igénybevételek szimulálása laboratóriumi körülmények között, amelynek alapján az ágyazattal szembeni követelmények is objektív alapokon elemezhetők. A kutatásban öt különböző Los Angeles aprózódási ellenállású és Micro-Deval kopási ellenállású andezit anyagú vasúti zúzottkő terméket vizsgáltunk a valóságos pályában lévő igénybevételeket jobban modellező laboratóriumi pulzátoros fárasztással (az alkalmazott terhelési paramétereket a nemzetközi gyakorlatban elfogadott dinamikus igénybevétel-kalkulációval határoztuk meg). Mértük a zúzottkő termékek szemmegoszlását a fárasztás előtt, valamint azt követően is. A mérési eredményeket felhasználva kalkuláltuk a zúzottkövek aprózódását a hazai és a nemzetközi szakirodalomban publikált módszerekkel. Összefüggéseket kerestünk az aprózódási és kopási ellenállásértékek, továbbá a laboratóriumi vizsgálatoknál mért aprózódási értékek között. A magyarországi és más vasúttársaságoknál az ágyazatrostálásra vonatkozó alkalmazott mérőszámok segítségével rostálási ciklusidőket kíséreltünk meg számítani a vizsgált öt vasúti zúzottkő termék alkalmazása esetén, hangsúlyozva a modell korlátait. Végezetül ajánlásokat fogalmaztunk meg az egyedi laboratóriumi aprózódásvizsgálatunk akár szélesebb körű alkalmazására.

Az elmúlt években megkezdett, és utána napjainkban is tartó vasútfejlesztésekre és fenntartási munkákra fokozott társadalmi igény van. Ezeknek a munkáknak elengedhetetlen tartozéka a felépítmény tömegének jelentős részét kitevő vasúti ágyazati kőanyag. A mai gyakorlatban természetesnek vesszük, hogy az előírt minőségű ágyazati kőanyag a szükséges mennyiségben rendelkezésünkre áll.
Az alábbiakban összefoglaljuk azokat a tényezőket, amelyek miatt ennél lényegesen árnyaltabb a kép, és ami szükségszerűvé tette, hogy a rendelkezésünkre álló kőanyagminőségek keretei között, az ágyazatot érő igénybevételeket, az ágyazat viselkedését a kőzetfizikai vizsgálatoknál a valóságot jobban szimuláló laboratóriumi eljárással elemezzük, az érvényben levő határértékek indokoltságát megvizsgáljuk.
Tudvalevő, hogy a MÁV 102345/1995. PHMSZ az „Alépítményi létesítmények és az ágyazat minőségi átvételi előírásai utasítás” 2010. januárban érvénybe lépett 4. számú módosítása [1] alapján a 2008. decemberi előírások [2] a vasúti zúzottkő ágyazat használati ellenállása és az aprózódással szembeni ellenállása paramétereknél szigorítás történt. A 2008-as 3. számú módosítás szerint mind a Los Angeles aprózódásra, mind a Mikro-Deval kopásra volt egy (pozitív értelmű) tűrési tartomány kijelölve, amelyet a 4. számú, 2010. januári módosításban eltöröltek, és a sebességkategóriákhoz tartozó értékek is részben módosultak, általában szigorodtak.
A zúzottkőgyártóknak ez a módosítás bizonyos követelménybeli szigorítást eredményez(het)ett, s ennek következtében mindössze néhányra csökkent azoknak a kőbányáknak a száma, amelyek a hazai viszonyok között nagy sebességnek számító 120 km/h sebességre tervezett vasúti pályák alapanyagigényét megfelelő kapacitás mellett ki tudják elégíteni. Emellett a 80–120 km/h pályasebesség esetén történt szigorítás is számottevően csökkentette a potenciális beszállítók körét.
A kövek eredeti, természetes aprózódási és kopási tulajdonságait sajnos technológiai megoldással meglehetősen korlátozott mértékben lehet módosítani, ezek alapvetően az ásványvagyon, a kőzetek mechanikai jellemzőitől függnek. A 102345 PHMSZ MÁV-os utasítás 4. számú módosítása alapján a korábbi változat szerint megfelelő – akár 160 km/h-s sebességű vágányhoz alkalmas – vasúti ágyazati zúzottkő termékek már vagy nem, vagy csak jelentős minőségi kockázat mellett feleltek meg a szigorúbb követelménynek. Ez nemcsak egyes kőbányák piaci feltételeit rontotta, hanem nagymértékben csökkentette az erre a célra alkalmas ásványvagyon mennyiségét. A még kevesebb bányába koncentrálódó, szabályozásnak megfelelő ágyazati kőanyagot biztosító, korlátozott mennyiségben hozzáférhető ásványvagyon miatt nemcsak a szállítási útvonalak változtak, hanem a szállítási költségek is számottevően növekedtek, továbbá a kevesebb bánya nagyobb kihasználtsága miatt az ásványvagyon kitermelési ideje is csökkent.
Szakmai rendezvényeken egyre gyakrabban hallhatunk beszámolókat arról, hogy a kőbányászati iparágat sújtó, évről évre szigorodó környezetvédelmi, ter­mészetvédelmi, örökségvédelmi stb. kor­lá­tozások általánosan olyan mértékű kor­látozást jelentenek az ásványvagyon hozzáféréséhez, amely a szigorodó minőségi elvárásokkal együtt már középtávon alapanyag-ellátási és fokozódó minőségi kockázatokat is jelenthetnek [3].
A 102345/1995. PHMSZ-ben történt határérték-módosítást sajnos egyéb indok­lással, magyarázattal nem egészítették ki. Az előírás szigorodása lényegesen csökkentette azoknak a bányáknak a számát, amelyek a hazai viszonyok között nagy sebességnek számító (160 km/h) pályasebességre tervezett vasúti pályához beszállítóként megjelenhetnek. A kutatás egyik célkitűzése ezeknek a hatásoknak a vizsgálatát is magában foglalta.
Kutatásunk fő célja az volt, hogy egy, a valóságos üzemi körülményeket jobban szimuláló laboratóriumi ap­ró­zó­dás­vizsgálattal értékeljük az adott kőzetmechanikai paraméterekkel jellemzett, rendelkezésünkre álló vasúti zúzottköveket. Megkísérelünk összefüggést találni és kimutatni az egyedi laboratóriumi vizsgálattal eredményezett aprózódás (aprózódást jellemző paraméterek), illetve a Los Angeles aprózódási ellenállás és a Mikro-Deval kopási ellenállás paraméterek között, hogy megismerjük a jelenlegi szabályozás által nem engedélyezett minőségű zúzottkő termékek vasúti pályába beépítése esetén várható, az engedélyezett minőségű termékekhez képest mutatott feltételezhető viselkedését. A laboratóriumi mért aprózódások és a teherismétlődési ciklusszámok figyelembevételével a rostálási ciklusidők is közelítőleg megállapíthatók – természetesen megfelelő közelítésekkel, egyszerűsítésekkel.
Kutatócsoportunk tagjai voltak: dr. Fi­scher Szabolcs egyetemi adjunktus, témavezető; Major Zoltán egyetemi tanársegéd; Németh Attila tanszéki demonstrátor, okleveles építőmérnök; Harrach Dániel tanszéki mérnök, okleveles építőmérnök; Horváth Zsolt tanszéki mérnök, villamosmérnök; Pollák András műszaki ügyintéző.
Konzulensünk Ézsiás László okleveles építőmérnök, a Colas Északkő Kft. minőségirányítási vezetője volt. 

A MÁV 102345/1995. PHMSZ Utasítása

Az 1. táblázatban összefoglalóan bemutatjuk a MÁV 102345/1995. PHMSZ Utasítás 3. és 4. számú módosításainak vasúti zúzottkő ágyazati anyagokra vonatkozó szilárdsági követelményeit, színekkel is jelölve a változásokat (piros cellaháttérrel a szigorításokat, zölddel a lazításokat). A táblázat értékeit megvizsgálva látható, hogy a Los Angeles aprózódási ellenállás paraméternél kivétel nélkül szigorodott 2010-ben a követelményrendszer, a kopási ellenállás paraméternél pedig a V = 80…120 km/h sebességkategóriában a 3. számú módosítás maximális határértékét adták meg követelménynek.
Az 1. táblázat értékeinek elemzésekor érdemes arra is figyelni, hogy V≥120 km/h sebesség esetén (amely felülről nincs korlátozva) egységes határértékeket fogalmaztak meg az utasításban. Erre ajánlatos lett volna nagyobb figyelmet fordítani az utasítást készítőknek, mert egy V>160 km/h sebességű pályába beépített ágyazati kőanyagot valószínűleg magasabb igénybevételek érhetnek.

A zúzottkövek aprózódását jellemző paraméterek

Hazai és nemzetközi irodalomkutatás alapján a zúzottkövek aprózódását az alábbi paraméterekkel lehet jellemezni:

  • ütési érték (Aggregate Impact Value, AIV) [4],
  • ütéssel szembeni ellenállás (resistance to impact) [4],
  • ágyazataprózódási index (Ballast Brea­kage Index, BBI) [5],
  • Marsal-aprózódás (Bg) [5],
  • Hardin-aprózódás [5],
  • Lee és Farhoomand-féle aprózódás [5].

Az ütési érték és az ütéssel szembeni ellenállás laboratóriumi vizsgálatai hengerbe töltött zúzottkőmintákon történnek; adott tömegű testet előre meghatározott magasságból és számban a zúzottkőmintára ejtenek, majd a zúzottkövet 2 mm-es szitán leszitálják. Az aprózódási értéket a 2 mm-es szitán áthullott tömeg eredeti tömeghez viszonyított értékéből lehet kalkulálni.
Indraratna és Lackenby vezetett be egy ágyazatianyag-aprózódási indexet (BBI) annak számosíthatóságára, hogy az ágyazati anyag minősége miképpen változik az avulás során [5]. Az index számításához a kezdeti és vizsgálat utáni szemmegoszlási görbék ismerete szükséges. A számítási összefüggés a következő:

Az A és B értékek értelmezését az 1. ábra segíti.
A Marsal-aprózódás, a Hardin-aprózó­dás, illetve a Lee és Farhoomand-féle ap­ró­zódásparaméterek kizárólag a 2,0 mm-nél kisebb zúzott kőanyagokon végzett ap­ró­zó­dás­vizsgálatok után alkalmazhatók.

1. ábra. A Ballast Breakage Index (BBI) értelmezése és számítása [6]
1. ábra. A Ballast Breakage Index (BBI) értelmezése és számítása [6]

Az ágyazatrostálás szükségességének megállapítása 

A MÁV-nál a TMK rendszerben az ágyazatrostálási ciklusidő 14 év volt, az 1990-es évek végétől alkalmazott vágánydiagnosztika alapú állapotfüggő karbantartási rendszerben erre vonatkozóan nincs pontos adat. Körülbelül 10-15 évente célszerű elvégezni az ágyazatrostálási munkálatokat.

Lichtberger [4] többféle javasolt és alkalmazott módszert közöl:

  • ORE tanulmányban [4, 7] javasolt módszer,
  • Dél-afrikai Vasúttársaság által használt módszer [4, 8].

Az ORE tanulmány szerint az ágyazatrostálást akkor kell elvégezni, ha a 22,4 mm-es rostán áthullott zúzottkő ágyazati szemcsék mennyisége a vágányban nagyobb, mint 30 tömeg%.

A Dél-afrikai Vasúttársaság által használt módszer a következő, számítani kell az Fv értékét az alábbi képlet alapján:

Fv = (0,4×F19) + (0,3×F6,7) + (0,2×F1,18) + (0,1×F0,15)

ahol

D= az adott átmérőhöz tartozó rostán áthullott anyag tömeg%-a
Amennyiben Fv≥80%, az ágyazatrostálási munka szükségessé válik.
Indraratna et al. [5] által közölt BBI is alkalmas lehet a rostálás szükségességének megítélésére, a feltétel: BBI = 1,0. 


 

Laboratóriumi fárasztásos vizsgálat

A pulzátoros vizsgálat elrendezése 

A laboratóriumi pulzátoros vizsgálathoz a [9] irodalomban publikált 10 szintes nyíróláda 6 alsó keretét használtuk. A ke­re­te­ket fixen egymásra csavaroztuk, a vízszintes relatív elmozdulásokat megelőzendő. A nyíróládához tartozó görgőket nem szereltük be a láda alá.

A nyíróládában felépített rétegszerkezet felülről lefelé az alábbi volt:

  • 30 cm vastag zúzottkő (keresztmetszet: 46 × 46 cm),
  • 1 rtg. Viacon GEO PP TC 1200 típusú hőkezelt, nem szőtt, nagy nyomóképességű geotextília a teljes 1,0 × 1,0 m felületen elterítve,
  • 10 cm homok,
  • 1 rtg. Naue Secutex 151 GRK geotextília a teljes 1,0 × 1,0 m felületen elterítve,
  • 20 cm vastagságban a teljes 1,0 × 1,0 m felületen elterített Austrotherm Ther­mo­pan XPS hőszigetelő lapok.

A zúzottkőmintákat a nyíróláda közepén, vasúti fa keresztaljakkal történő kirekesztéssel kialakított 46 × 46 cm-es alapterületű, 30 cm mély „dobozba” helyeztük el. A falhatás csökkentése és esetleges kizárása érdekében a doboz belső négy oldalfalát (ahol a zúzottkő szemcsék a fa­aljakkal érintkeznének) 1 rtg. Viacon GEO PP TC 1200 típusú geotextíliával burkoltuk. A zúzottkőmintákra 460 × 420 mm felületű, vastag acél terhelőlemezt tettünk a terhelés egyenletesebb elosztása érdekében. Az összeállítást a terhelőlemez nélkül a 2–4. ábrák szemléltetik.

2. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt láda a homokra terített Viacon GEO PP TC 1200 típusú geotextíliával
2. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt láda a homokra terített Viacon GEO PP TC 1200 típusú geotextíliával

3. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt láda a homokra terített Viacon GEO PP TC 1200 típusú geotextíliával, és a vasúti fa keresztaljakkal kialakított „doboz”
3. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt láda a homokra terített Viacon GEO PP TC 1200 típusú geotextíliával, és a vasúti fa keresztaljakkal kialakított „doboz”

4. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt összeállított elrendezés az egyik vizsgált zúzottkőmintával
4. ábra. A laboratóriumi pulzátoros fárasztóvizsgálathoz használt összeállított elrendezés az egyik vizsgált zúzottkőmintával


 

A vizsgálatnál alkalmazott paraméterek

Zúzottkő ágyazati anyagok 

A Colas Északkő Kft.-től 2014. október 15-én 500-500 kg mennyiségű vasúti zúzottkő ágyazati anyagot kaptunk 30-50 kg-os zsákos „kiszerelésben” a laboratóriumi vizsgálatokhoz. Nem az volt a célunk, hogy a különböző típusú zúzottköveket egyenként minősítsük, hanem a vizsgálatuk eredményeiből általános következtetéseket szerettünk volna levonni. Emiatt nem nevesítjük a minták származási helyeit, a megnevezésük jelen cikkben kódszámokkal azonosított, ötféle típusú zúzottkőminta lesz.
Mind az öt zúzottkő ágyazati minta an­dezitanyagú, a jelenlegi szabályozástól el­térő pályasebességekre engedélyezett minőségű, illetve volt olyan, amely tudatosan az előírt határértékeken kívüli volt. (Ez utóbbiak jelenleg nem kerülnek vasúti ágyazati kőként forgalomba, azok előállítására a kísérlet kedvéért került sor.)
A laboratóriumi vizsgálataink előtt 80-100 kg-nyi mennyiségű mintát rostáltunk, az értékek alapján meghatároztuk az adott anyag szemmegoszlását. Minden esetben a fárasztási vizsgálathoz használt anyagot rostáltuk (természetesen a fárasztás után is ugyanezt a mintát rostáltuk).
Terjedelmi korlátok miatt a fárasztás előtti szemmegoszlási görbéket külön nem közöljük. A későbbiekben bemutatott alsó és felső szemmegoszlási határgörbék az MSZ EN 13450:2003 szabványban [10] meghatározott A típusú, 31,5/50 mm-es zúzottkőhöz tartoznak.
A zúzottkőminták [11, 12] szabványok szerinti kőzetmechanikai vizsgálatait a Colas Északkő Kft. szolgáltatta részünkre, az eredményeket a 2. táblázatban közöljük.

A Thermopan XPS lapok és a 10 cm vastag homokréteg alkotta rétegszerkezet statikus tárcsás teherbírás értéke 

Statikus tárcsás teherbírásmérést (E2) végeztünk a 20 cm vastag Austrotherm Ther­mo­pan XPS lapok és a felette elhelyezett 10 cm vastag homokréteg alkotta rétegszerkezeten. A két mérésből a második terhelési ciklusban kialakult s2 süllyedés átlaga 3,306 mm lett. Ebből az E2=67,5/s2 kifejezés segítségével 20,42 MPa érték adódott.
Minden laboratóriumi vizsgálatnál ezzel a teherbírású (rugalmasságú) alapréteggel dolgoztunk. 

A pulzátoros vizsgálat terhelési értékei 

A pulzátoros fárasztásos vizsgálat során az alábbi terhelési paramétereket alkalmaztuk:

  • D = 300 mm-es acél körtárcsa,
  • a terhelőlemez acélanyagú, felülete 460 × 420 mm, A = 193.200 mm2,
  • Fmin = 20 kN,
  • Fmax = 120,74 kN, felfelé kerekítve: 121 kN,
  • m = 3 × 106 ismétlődési ciklus,
  • f = 7 Hz,
  • szinuszos terhelés. 

Fmax értékének számítása 

Aterhelőlemez = 460 × 420 = 193.200 mm2,
Afél keresztalj felfekvése = 800 × 200 = 160.000 mm2,
p1 = Aterhelőlemez/Afél keresztalj felfekvése = 1,2075,
Fstat,kerék = 112,5 kN,
p2 = 0,4 (a keresztalj felett álló kerék­teherből a keresztaljon ébredő reakcióerő a kerékteher kb. 40%-a),
p3 = 1,111 (5/9-es osztás az 1/2 helyett a vétlen külpontosság miatt),
p4 = 2,0 (dinamikus szorzó nagy biztonsággal felvéve),
Fmax = Fstat,kerék × p1 × p2 × p3 × p4 = 112,5 × 1,2075 × 0,4 × 1,111 × 2,0 = 120,74 kN~121,0 kN. 

A p4 szorzótényező kalkulációja és jelentése: 

p4 = 1 + t × s,
t = 3 számításba vétele (99,7%-os statisztikai megbízhatóság a Zimmermann–Eisenmann-módszer alapján),
s = n × ϕ,
ϕ = 1 + (V–60)/140,

  • amennyiben n = 0,3 (közepes alépítményi és/vagy vágányállapot), V = 75,4 km/h,
  • amennyiben n = 0,2 (jó alépítményi és/vagy vágányállapot), V = 153 km/h,
  • amennyiben n = 0,1 (nagyon jó alépítményi és/vagy vágányállapot), V>200 km/h. 

A vizsgálatnál alkalmazott nagy nyomóképességű geotextília paraméterei 

A pulzátoros fárasztásos vizsgálatnál Via­con GEO PP TC 1200 geotextíliát alkalmaztunk. A geotextíliát Kárpáti László, a Viacon Hungary Kft. főmérnöke biztosította számunkra, amit utólag is nagyon köszönünk. A geotextília paramétereit a 3. táblázatban közöljük.


A 3 × 106 fárasztási ciklus előtt és után mért szemmegoszlási görbéket az 5–6. ábrán közöljük.
Terjedelmi okok miatt példaként csak az 517-es számú zúzottkőmintát mutatjuk be a fárasztás után az aprózódott szemcsékkel (7. ábra).

5. ábra: Szemmegoszlási diagram a fárasztás előtt és után (511-es, 514-es és 517-es zúzottkő- minta)
5. ábra: Szemmegoszlási diagram a fárasztás előtt és után (511-es, 514-es és 517-es zúzottkő- minta)

6. ábra: Szemmegoszlási diagram a fárasztás előtt és után (521-es és 522-es zúzottkő- minta)
6. ábra: Szemmegoszlási diagram a fárasztás előtt és után (521-es és 522-es zúzottkő- minta)

A laboratóriumi mérési eredmények értékelése

Az előzőekben bemutatott zúzottkő-aprózódást jellemző paramétereket és az ágyazatrostálás szükségességét jelző mérőszámokat kikalkuláltuk, azok a 4. táblázatban közölt értékek szerint alakultak.


A 4. táblázatban ezeken kívül a d<22,4 mm, a d<0,5 mm, a d<0,063 mm és a d60/d10, valamint a [14]-es irodalomban ismertetett M és λ paraméterek számított értékeit is feltüntettük.
Megjegyzés: az FE jelölés jelentése fárasztás előtt, az FU jelölésé pedig fárasztás után.
A 4. táblázatban feltüntetett aprózódási paramétereket a zúzottkőminták LARB (%), MDERB (%), valamint „LARB (%) + MDERB (%)” mért és képzett (kalkulált) kőzetmechanikai paramétereinek függvényében több grafikonon ábrázoltuk, a terjedelmi korlátok miatt egy grafikont teszünk közzé (8. ábra).


7. ábra. Az 517-es számú zúzottkő minta a 3×106 fárasztási ciklus után
7. ábra. Az 517-es számú zúzottkő minta a 3×106 fárasztási ciklus után



A 7. ábra és a nem közölt grafikonok alapján az alábbi megállapításokat tehetjük:

  • nincs (erős) korrelációs kapcsolat egyik aprózódási paraméter és annak változása, illetve a mért, valamint képzett (kalkulált) kőzetmechanikai paraméterek között;
  • a Los Angeles aprózódás és a Mikro-Deval kopásvizsgálat során a zúzottkőszemcséket a valóságos (vasúti pályában lévő) terhelésüktől, igénybevételüktől jelentősen eltérő viszonyok között vizsgáltuk, ezért a korreláció hiánya e paraméterek, illetve a jelen kutatás-fejlesztési munkában bemutatott egyedi laboratóriumi vizsgálat során – amely jobban szimulálja az ágyazati gerendában elhelyezkedő szemcsék valós ismétlődő terhelésnél mutatott viselkedését – mért szemcseaprózódások között nem teljes mértékben meglepő és váratlan;
  • a [15]-ös irodalomban, ahol a gépi keresztalj-aláverés okozta szemcseaprózó­dást vizsgálták laboratóriumi körülmények között, sem tudtak kimutatni korrelációt az LARB (%) és a szemcsék alaktényezői között. 

Az ágyazatrostálási ciklusidők kalkulációja a laboratóriumi vizsgálatok mérési eredményei alapján 

Ebben a fejezetben az öt különböző bányából származó, andezitanyagú vasúti zúzottkő ágyazati minta laboratóriumi fárasztógépes aprózódásvizsgálata során kapott eredmények alapján becsüljük meg az ágyazatrostálási ciklusidőket. A kalkulációban az alábbi közelítéseket és egyszerűsítéseket vettük figyelembe:

  • sem a gépi, sem a kézi aláverés okozta ap­rózódás nincs számításba véve;
  • sem alépítményi, sem felépítményi rend­ellenesség miatti gyorsuló romlási hatás nincs számításba véve;
  • az egyéb ágyazatszennyező hatásokat (por, vasbeton keresztalj kopása, aprózódás, vízzsákoknál az ismétlődő dinamikus terhelés következtében kialakuló pumping hatás okozta finomszemcse-tartalom növekedése a zúzottkő ágyazatban stb.) elhanyagoltuk;
  • a teljes zúzottkő ágyazati keresztmetszetben nem alakul ki ilyen mértékű aprózódás, mint amekkora értékűt mértünk a laborvizsgálataink során, például az ágyazatvállnál és az ágyazati rézsűnél szinte alig aprózódnak a valós pályában a zúzottkőszemcsék: a közelítésünk ennél a pontnál az, hogy figyelmen kívül hagytuk ezeket a kieső, aprózódás nélküli részeket az ágyazatban, és a teljes keresztmetszetre vetítve kalkuláltunk;
  • a kezdeti és a 3 × 106 ciklust követő aprózódásértékek alapulvételével készült a kalkuláció, pontosabb regressziós függvények meghatározásához min. 2-3 további mérési eredményre szükség lenne mindegyik zúzottkőmintánál;
  • a Kelenföld–Hegyeshalom oh. vasútvonalat és ennek a vasútvonalnak az átlagos évi közelítő átgördült elegytonna-terhelését (kb. 15 millió elegytonna/irány) vettük alapul a kalkulációknál;
  • csak 225 kN-os tengelyterhelést vettünk figyelembe (ez inkább tehervonatra igaz, személyszállító vonatra kb. 180 kN érték lenne reálisabb).

Az ágyazatrostálási munka szükségességének megállapítását az előzőekben részletezett módszerekkel végeztük (5. táblázat).


Ahogy már említettük, a MÁV-nál a TMK rendszer alkalmazásakor az ágyazatrostálási ciklusidő kb. 10-15 év volt. Bár a kalkulációnkban jelentős egyszerűsítések is szerepelnek, az 511. számú zúzottkőminta esetére kiadódott közel 18 éves ciklusidő a Kelenföld–Hegyeshalom oh. vasútvonalon kevesebb lenne, mint a MÁV egykori 10-15 éves értéke.
A ciklusidők elemzésekor egyértelműen látszik, hogy az 514. számú zúzottkőminta – a jelentősen alacsony LARB és MDERB értéke, valamint a laboratóriumi aprózódásvizsgálat eredményeivel is alátámasztva – rendelkezik az öt közül az egyik legjobb kőzetmechanikai paraméterekkel, a kiadódott ágyazatrostálási ciklusideje közel 69 év. Természetesen ez az érték ir­reálisan magas. Az összes ágyazatszennyező hatást figyelembe véve a TMK rendszerbeli 10-15 éves ágyazatrostálási ciklusidő valószínűsíthetően tartható ezzel a típusú vasúti zúzottkővel.
A 6. táblázatban a kalkuláció alapját kizárólag a d<22,4 mm-es szemcsék tömegszázalékos aránya alapján készítettük. Ez közelebb áll a magyarországi elméleti rostálási szükségesség meghatározásához. A vágány alatt lévő elaprózódott zúzottkő mennyiségét megbecsülendő (általában rostálás előtt), próbarostálást szoktak végezni. Az ágyazatrostáló gép is a d<20…23 mm-es szemcséket távolítja el az ágyazatból, ezt hívják rostaaljnak.
A 6. táblázat adatai alapján a minimális rostálási ciklusidők részben változtak (nőttek), például az 514-es kódszámú zúzottkőmintánál is 18-ról 28 éves értékre. 

Összefoglalás és a további kutatási lehetőségek

A kutatási eredmények rávilágítanak a témakörrel kapcsolatos összehangolt kutatási tevékenység fontosságára, ennek során célszerű kitérni:

  • Első lépésben a rendelkezésre álló ásványvagyon minőségi-mennyiségi-ka­pa­­ci­tás­­beli-elhelyezkedésbeli felmérésére.
  • Elindítani egy széles körű vizsgálatsorozatot, amelynek részét kellene képeznie nagyszámú laboratóriumi kísérletnek, a bemutatott félüzemi kísérletnek, továbbá célszerű lenne elemezni a közelmúltban megépült vasúti pályák állapotát és igénybevételeit.
  • Meg kellene határozni legalább közép­távon a vasúti beruházások várható alapanyagigényét.
  • A követelmények felülvizsgálatát a fentieket követően objektív eredményekre támaszkodva, a fenntarthatóság jegyében lehetne felülvizsgálni.
  • Az elvégzett irodalomkutatás, laboratóriumi vizsgálatok eredményei alapján az alábbi további kutatási lehetőségeket fogalmazzuk meg:
  • eltérő peremfeltételekkel végzett laboratóriumi vizsgálatok (pl. az alépítményt modellező rétegszerkezet E2 modulusának változtatása, esetleg alágyazati szőnyeg alkalmazása);
  • esetleges speciális szerkezeti kialakítású (nagyobb merevségű) ágyazati anyagok vizsgálata (pl. ragasztott ágyazat [16], stb.),
  • az aprózódás pontosabb időbeli (fárasztási ciklusszámbeli) változásának precízebb mérése, például az alábbi módon:
  • egy-egy zúzottkőmintából legalább 3-5 egyedi vizsgálat, és a fárasztás előtti-utáni szemeloszlások felvétele:

       – 5 × 105 fárasztási ciklusig,
       – 1 × 106 fárasztási ciklusig,
       – 2 × 106 fárasztási ciklusig,
       – 3 × 106 fárasztási ciklusig,
       – 5 × 106 fárasztási ciklusig,

  • a rostálási ciklusidő számítási módszerének pontosítása.