Bevezetés

A vasutasszakma 2000-ben, az angliai Hatfield állomás közelében bekövetkezett baleset után figyelt fel igazán a gördüléses fáradási sínfej-hajszálrepedések (head-check, rövidítve: HC-hibák) közlekedésbiztonsági kockázatára. A jelenség veszélyessége abban rejlik, hogy a hibafejlődés során a hajszálrepedések behatolnak a sínkeresztmetszetbe, először felületi kitöredezések alakulnak ki, majd a súlyosabb fázisban akár hirtelen fejkitörések vagy teljes keresztmetszetű síntörések következhetnek be. Szakértők sokasága foglalkozott a repedéseket érzékelő legmegbízhatóbb mérési módszer megtalálásával, a megfelelő mérőeszköz kifejlesztésével, a mért jelek feldolgozható értékekké történő alakításával. Az erőfeszítések viszonylag gyorsan eredményre vezettek és az örvényáramos méréssel dolgozó eszközök a síndiagnosztikát jól szolgálják.
A mérési eredmények elemzésével nagyon hasznos információkhoz juthatunk a sínek állapotára vonatkozóan:

• Kijelölhetők a repedésekkel terhelt sínszakaszok, hozzájuk rendelhetők a károsodási mélység és a repedésdarabszám.
• Megállapított határértékek segítségével, súlyosságukat jellemezve, osztályba sorolhatók a károsodások, a vonatkozó utasítás szerint pedig eldönthető a beavatkozás fajtája, sürgőssége.
• Jellemezhető az adott hosszúságú szakasz pillanatnyi károsodási állapota.
• Egymást követő mérések eredményeiből számszakilag is megállapítható a szakasz állapotának változása, akár az eltelt idő, akár az átgördült terhelés függvényében.
• Megállapítható a mért károsodási­mély­ség-érték és a határérték viszonya segítségével a sín ilyen jellegű kihasználtságának foka.
• Értékelhető az elvégzett munkáltatás (sínköszörülés, sínmarás) hatékonysága.

A cikk a gépi örvényáramos mérés által szolgáltatott károsodási mélység adatainak statisztikai feldolgozásával mutatja be az előbbiekben felsorolt elemzések eredményeit.

A sínfej-hajszálrepedésekről és az örvényáramos mérés által szolgáltatott jellemzőkről

Az SDS és az FMK-008 mérővonatok végzik a hézagnélküli vágányok gépi örvényáramos mérését. A vizsgálat során mindkét sínszálon négy-négy darab, állandó pozíciójú örvényáramos szonda diagnosztizálja a HC-zónában (sínnyomtávsarok és környezete) kialakult hajszálrepedéseket. Az 1. ábra egy 54 rendszerű sín fejéből kimunkált mintán, YXLON Modular típusú ipari CT-berendezéssel készített felvétel segítségével tárja fel a hajszálrepedések térbeli helyzetét. A kisebbik ábra mutatja a próbatest fejből kimunkálásának helyét, míg a nagyobb a repedésfelületeket [1].
A repedések szabálytalan felületeket alkotnak, egymás felett 0,5…1,6 mm távolságban helyezkednek el. Az ábra jól érzékelteti, hogy a mért értékek nagysága attól is függ, hogy a mérőszondák vezetése a síntengelyhez képest milyen pozícióban, mely hosszanti vonalon történik.

Az örvényáramos mérésről részletesen a Sínek Világa 2020. évi 6. számában olvasható leírás [1].
A sínfej-hajszálrepedések anyagtani vizsgálati eredményeiről szóló cikk a Sínek Világa 2014. évi 5. számában olvasható [2].
A 2. és a 3. ábra a sínfej kereszt-, illetve hosszirányú vágásával létrejött metszetet mutatja [3].

A szondák a repedéshosszakat mérik a szondavonalba eső függőleges síkon. A számítási algoritmus a 4. ábrán látható [4].
A két repedési fázisban kialakult hossz összegét (L1 + L2) egy felvett szögérték (αk = 25°) segítségével lehet az úgynevezett károsodási mélységgé (mk) átszámítani az mk = (L1 + L2) × sinαk kifejezéssel, amely végeredményként tehát nem a valóságos mélységet adja meg.

A mérőrendszer egy-egy sínszálra méterenként és szondánként az alábbi eredményeket szolgáltatja:

• károsodási mélység értékét (K) a mérési tartomány 0,01  3,00 mm;
• a repedések számát (R).

A szondánként kapott eredmények közül a program az adott sínszálra a károsodási mélység szempontjából legrosszabb értéket adja. Így a mérési jegyzőkönyvekben már nem szondánkénti számított eredményeket kapunk egy adott hosszra vonatkozóan, amit nevezzünk a továbbiakban minősítési alaphossznak, hanem a legkritikusabb adatot, mind a károsodási mélység, mind pedig a repedésdarabszám tekintetében. A mérési adatokból Excel (xlsx) formátumú hibalista is készíthető, a felhasználó által választott minősítési alaphosszra (például 1 m, 10 m, 20 m és így tovább).