A cikk szerzője:

Csépke Róbert műszaki főmunkatárs
BKV Zrt.

Vasúti sín-kerék kapcsolat elemzése a kis sugarú ívekben

Az Európai Unióban, de a tágabb értelemben vett európai vasutaknál is viszonylag új keletű, mindössze egy-két évtizedre tekint vissza az egységes futástechnikai (pálya és jármű) együttes szabályozásra való törekvés. Ezeket az EU irányelveiben (2008/57/EC) [1], a vasúti TSI-kben (Technical Specification of Interoperability), magyarul ÁME-kben (ÁME: kölcsönös Átjárhatósági Műszaki Előírás), már megfogalmazták, ám a teljes vasúti rendszert még nem fedik le. Elemzésemben, kutatásom során a vasúti rendszer Közösségen belüli kölcsönös átjárhatóságáról szóló, fent említett irányelvben meghatározott, TSI/ÁME által megfogalmazott, annak a vasúti pályára vonatkozó szabályzóit, geometriai, pályaszerkezeti kialakítási paramétereit és az azt szabályozó, kapcsolódó szabványok egybevetését, a szabályozás általam vélt hiányosságainak feltárását kívánom elvégezni. Az elemzés során azonban az ÁME jogi, földrajzi hatálya alá nem tartozó, egyéb vasutak ilyen irányú szabályozásának hiányára is szeretnék rámutatni. Célom a szabályozatlanságból eredő károk bemutatása és a megoldási javaslat (pl. új utasítás egyes elemeinek) kidolgozása.


A kitérőkben alkalmazható síndőlés sza­bályozásának ellentmondásaira most nem térek ki.
Sokkal inkább érdekes a kutatás szempontjából az MSZ EN15302:2008 szabvány szerint szimulált kerékprofil-sín kapcsolatból származtatott egyenértékű kúposság és – az ÁME-ben nem említett – futókör-átmérő különbség lefutási görbéje (1. ábra) [2]. Ebből is jól látszik, hogy a szabvány előírása, az egyenértékű kúposság származtatási alapja egyértelműen a számítás közbenső eleme, a futókörsugár-különbség (∆r függvény).
A szabvány precíz matematikai metódust ad közre az egyenértékű kúposság meghatározására nem-lineáris kúposságú kerékre. (A jól ismert Klingel-formula lineáris kúposságú kerékprofilra vonatkozik.)

1. ábra. A ∆r függvény és a kúposság bemutatásának egy példája

3. Az ÁME hiányosságainak bemutatása

A téma elméleti, futástechnikai bemutatására a Sínek Világa folyóiratban is sor került már, például Ágh Csaba részéről [3], ennek külön taglalására ezért nem térek ki.
Az egyenértékű kúposság és a ∆r funkció jármű oldalról a kerékprofil kialakításának, pálya oldalról a nyomtáv, síndőlés, sínfejprofil függvénye, mint az általánosan ismert.
Az érdekesség az, hogy az egyenértékű kúposság kérdését igen szigorúan szabályozza az ÁME, ellenben a ∆r lefutás kérdéskörét jelenleg nem is taglalja. Külön említést érdemel a szabvány 4-es számú táblázata (1. táblázat), ahol az egyenértékű kúposságot 60 km/h alatti sebességre tervezett pályákon nem vizsgálja. Annak tudatában is érdekes ez, mivel alapvető szakmai evidencia, hogy az egyenesben futáskor a kis kúpossági érték a kedvező, íven haladáskor a nagy kúposság lenne kívánatos, ami azonban azonos kerék esetében igen nagy ellentmondást jelent!
A futásstabilitás szempontjából ez nem is releváns, hiszen ennél a sebességtartománynál az egyenértékű kúposság túl magas értékéből következően nem nagy az instabil futás kialakulásának kockázata. Amiért figyelembe kell venni, az az, hogy az alacsonyabb sebességeknél is kialakulhat a különben itt kedvezőbb, nagy kúpossági érték mellett nagy kígyózó mozgási frekvencia az egyenesfutás során. Ez ilyenkor nem okoz kisiklást, de a nagyon sok oldalirányú kitérés erős „csiszoló” hatást kelthet, ahogyan például Sebastian Stichel [4] több konferenciakiadványban is bemutatta ezt, de a vasúti járművek dinamikájával foglalkozó szakirodalomban számos vizsgálat, jelentés érhető el a témát illetően. Ez a folyamat hozzájárulhat az egyenesekben a sínfej ellaposodásához, a hullámos kopás kialakulásához, illetve a sínfej-repedezettségi hibák (Head Checking) gyors megjelenéséhez.
Ezeken a kis sebességgel járt pályákon, ahol a sebességhez tartozó geometriai kialakításokból adódóan a ∆r lefutásból származtatott egyenértékű kúposság nem érdemleges kérdés, annál nagyobb szerepet kaphatna maga – az értelemszerűen kisebb sugarú ívekben kialakuló – futókörsugár-különbség és annak megléte, elégséges volta. A kis sugarú ívekben jelentkező sín-oldalkopás és kerékabroncskopás, a hullámos sínkopás, a ∆r függvény lefutása, a kialakuló nekifutási szög és a szabályos ívben való gördülés létrejöttének függvényében kisebb vagy nagyobb mértékű lehet. Ezt a paramétert ezért lenne szükséges az ÁME-ben is szabályozni.
Visszautalok az 1. táblázatra és az abban rejlő ellentmondásra, ha ezt a paramétert az ívben való haladásra kívánnánk használni. E szerint az egyenértékű kúposságot a szabvány 60 km/h alatti sebességre tervezett pályákon nem vizsgálja, de e felett, például EPS kerékprofil esetén akár tanγe = 0,30 értéket is megenged.
Példaként vegyük egy 300 m-es ívben (pl. egy XI-es geometriájú egyenes kitérő eltérítő irányában) futó nagyvasúti mozdony ~6 mm-es ∆r-t engedő S1002-es kerékpárját, szabvány szerint számolt, y = 3 mm oldalkitéréssel (tanγ = ∆r/2y): 6/2/3 = 1 = tanγ, ami a megadott (0,30) határértéknél sokkal nagyobb! (Az egyszerűség kedvéért a lineáris kúposságú kerekekre inverz függvényként közvetlenül alkalmazható Klingel-féle tanγ kúposságot vettem számításba. Az önkényesen, de szabvány szerint felvett y = 3 mm oldalkitérés is nagyobb lehet az íven való haladáskor… lásd a 2. fejezetet.)
A fentiek alapján azonban, értelmezésem szerint, ugyanazt a paramétert egyenesben és ívben való futás futástechnikai jellemzőjeként használni legalábbis nem szerencsés! (Véleményem szerint nem is szabad, mivel megtévesztő lehet, igaz, ívben való futáskor az instabil futás kialakulásának veszélye is elhanyagolható!)

A cikk folytatódik, lapozás:« Előző1234Következő »

Irodalomjegyzék

  • [1] Európai Parlament és Tanács 2008/57/EK irányelv. A vasúti rendszer közösségen belüli kölcsönös átjárhatóságáról.
  • [2] MSZ EN15302:2008+A1:2010 szabvány (angol nyelvű). Vasúti alkalmazások. Az egyenértékű kúposság meghatározási módszere.
  • [3] Ágh Csaba: Egyenértékű kúposság mérése Magyarországon. Pálya és jármű kapcsolata – futási instabilitás. Sínek Világa, 2012/6, 10–13. o.
  • [4] Sebastian, Stichel: Principles of wheel-rail interaction. WRI Principles course, KTH Royal Institute of Technology. May 7, 2013, pp. 18–28.
  • [5] Budapesti Közlekedési Zrt., Metró P.1. Pályaépítési és fenntartási műszaki adatok, előírások, 2008.
  • [6] Ivan, Yevhenovich Shevtsov (2008): Wheel/Rail Interface Optimisation, PhD Dissertation, Delft University
  • of Technology, The Netherlands.
A teljes cikket megtalálja a folyóirat 2016 / 2. számában.
Ha szeretne rendszeresen hozzájutni a legfrisebb számokhoz, fizessen elő a folyóiratra.
A hozzászólások megtekintéséhez vagy új hozzászólás írásához be kell jelentkeznie!
Sínek Világa A Magyar Államvasútak Zrt. pálya és hídszakmai folyóirata
http://www.sinekvilaga.hu | ©