Mert a pálya a vonatot a "hátán" hordja

Az előző részben áttekintettük a nyílt vonali vasúti pálya keresztmetszetét. Most megfordítjuk a sorrendet, és megvizsgáljuk, hogy mi történik, amikor a vasúti jármű ezen a vágányon halad, mi módon kerül a vonat tömege a pályáról a talajra. 

Közvetlenül a vonat kereke alatt van ugye a sín. Ez ugye evidens, de leszámítva az alátétet, mint közvetítő apróságot, felvetődik a kérdés, hogy a keresztaljak miért olyan gyakorisággal követik egymást, amilyennel, és ennek milyen hatása van a vágány teherbírására.

Mindenek előtt tudnunk kell, hogy a vágány irány és lejtviszonyait az ágyazaton keresztül határozzuk meg. Konyhanyelven ez úgy hangzik, hogy az ágyazatban úgy mozgatjuk a vágányt, hogy az a tervezett irány-, és magassági vonalvezetést biztosítsa. Ehhez korábban kézi, manapság nagygépi módszereket használnak. Megvan a szépsége és összetettsége, majd később azt is megismerjük. Most előbb vizsgáljuk az aljakat! Az aljak szélessége akár fából, akár betonból van 28-30 cm. A normál aljkiosztás manapság mindig, de már korábban is nagy gyakorisággal 60 cm. Nagyságrendileg ez azt jelenti, hogy annyi hely marad a lefektetett pálya aljai között, hogy a szabályozógép a feladatát épp el tudja végezni. 

Ha már a vonat az alj felett van, akkor az arra nehezedő teher az ágyazatban megy tovább. Itt be kell vezetni egy új fogalmat, amit úgy neveznek, hogy terhelési zóna. Ez egy 45°-os képzeletbeli rézsű, ami a terhelt felülettől horizontálisan távolodva "rajzolható" lefelé. Ez az a terület, ami lefelé haladva egyre nagyobb felületen osztja szét a terhet, ezzel egyre kisebb terhelést osztva egységnyi felületre. Ez csupán az egyik jellemző, a másik pedig ennek folyománya. Minél nagyobb a vágányunk terhelése, annál nagyobb ágyazatvastagságot alkalmazunk, hogy a teher minél nagyobb felületen oszoljon el, így egységnyi felületre minél kisebb nyomást gyakoroljon. Ezt a szakmában "hasznos" ágyazatvastagságnak nevezik, ami nem igazán korrekt elnevezés, mert az ágyazat többi része is hasznos, csak másképp.

Vizsgáljuk meg, hogy hogyan viselkedik a vágányunk különféle hasznos ágyazatvastagság esetén. Ha például az ágyazat vastagsága túlságosan kicsi, akkor az alépítményi védőrétegre, és így az alépítményre is részint túl nagy egységnyi nyomás nehezedik, másrészt ezek a terhelt területek egymástól elkülönülve önállóan támasztják alá az aljakat. Ha az ágyazatunk megfelelő vastagságú, akkor részint nagyobb felületen terül el a felette lévő tömeg nyomása, másrészt az aljak alatt lévő terhelési zónák egymásba érnek, így az alépítmény folyamatosan van terhelve, így nem önálló terhelési pontok egymástól független pumpáló mozgása lesz a jellemző, hanem inkább a gördülő teherviselés. A kettő között olyan a különbség, mintha egy birodalmi lépegetőt hasonlítanánk össze egy úthengerrel. Remélem elég szemléletes a kép! A túl nagy ágyazatvastagság elvileg nem létezik mert az egyre kevesebb terhelést jelent az alépítményen, ami ugye műszakilag kifejezetten megnyugtató, de fiskálisan felesleges többletköltség. Akkor kellő az ágyazatvastagság, ha a terhelési zónák az alépítményen egymással megfelelő átfedést mutatnak.

Az alépítményi védőréteg is része a teherviselésnek, de alapvetően nem a teherviselés a szerepe, hanem az ágyazati zúzottkő szemcsejellemzőiből adódó alépítmény károsodás megelőzése. Mire a vonat terhe idáig elér, már olyan kicsi az egységnyi felületre ható nyomás, hogy külön méretezést már nem igényel. Amit az alépítmény elbír, azt - anyagából adódóan - az alépítményi védőréteg is egészen biztosan el fogja bírni.

Vessünk még egy pillantást az ágyazat azon részére, ami nem a "hasznos" ágyazathoz tartozik. Mint említettem, ez egy elég butára sikerült elnevezés, mert az ágyazat aljak közötti, és aljak végein található része is hasznos. Az a szerepük, hogy a pálya hossz-, és oldalirányú elmozdulását megakadályozza. Hosszirányban az ágyazati kő az aljak oldalától veszi át a nyomást, ami a fékezésekből, gyorsításokból, lejtviszonyok szerinti sebességtartásból adódik, az aljak hosszirányú elmozdulása valójában a pálya oldalirányú elmozdulását jelentené, de ennek megakadályozását végzi az un. ágyazati padka. Az ágyazati kövek, mint az ágyazat elemei egymásba kapaszkodva az ágyazat aljak közötti és végein ébredő nyomást lefelé kapaszkodva a terhelési zónán keresztül a talajra helyezi. Leginkább arra hasonlítható, amikor egy kerítés utolsó oszlopát egy ferdén elhelyezett támasztóoszloppal stabilizáljuk a kerítésdrót húzó terhelésével szemben.

Volt már szó az alépítményről, annak jellemző fajtáiról. Az a bejegyzés a vasúti pálya elhelyezését volt hivatott bemutatni, ahogy a tájba illeszti a vágányokat.

Beszéltünk már a felépítményről is több részletben, külön a sínekről, az aljakról és a kapcsolószerekről.

Ami most jön, az nem túl nagy téma, de ez szervezi rendszerbe az eddigi részleteket. Alulról felfelé haladva a már megismert valamelyik földmű felület felső részét nevezzük alépítménykoronának. Ez a földmű azon része, ami tulajdonképp az egész vágány terhét hordozza felépítményestül, járművestül. A teherviselésen kívül van még egy rendkívül fontos funkciója, a vasúti pálya víztelenítése. Az alépítménykorona felső síkja egy meglehetősen lapos, de jól érzékelhető lejtéssel készül nagyon hatékony tömörítéssel. Lehet két irányba lejtő szimmetrikus, aszimmetrikus, de lehet féloldalas is, ahogy a terephez legjobban lehet alkalmazni. A lényeg, hogy a felületén a víz elfolyik a pálya alól keresztirányba. Előfordulhat néha szükséges esetekben, hogy georácsot helyeznek el benne a kivitelezés során, ami a talajszerkezet erősítését hivatott elvégezni. 

Az alépítménykoronára manapság szinte minden esetben, régebben csak feltétlenül indokolt körülmények esetén geotextilia kerül. Sokfelé alkalmazzák, megjelenését tekintve leginkább a filcre hasonlít, csak sokkal durvább kivitelben. Az a feladata, hogy határréteget képezzen a felette elhelyezkedő rétegek alatt az alépítmény védelmében.

A geotextilre az un. alépítményi védőréteg kerül. A neve elég beszédes. Átmeneti réteget képez a durva zúzottkő, és a sérülékeny alépítmény között. A segítségével lehetetlenné válik, hogy a nagy szemcséjű zúzottkő pontszerű terheléssel hasson az alépítménykoronára, és így sérüljön a vízelvezetőfelület. Anyagát tekintve rosszabb esetben homokoskavics, jobb esetben murva, vagy valamilyen hasonló szemeloszlású egyéb jól tömörített zúzalék.

Ami ezek felett található, az mindenki számára jól ismert. A zúzottkő ágyazat. Anyagát tekintve kiömlési kőzet, bazalt, vagy andezit. Ebben mintegy úszva helyezkedik el, az összeszerelt vágány. Egy viszonylag keskeny sávban meghatározott szemeloszlású skálán helyezkedik el, de az is elő van írva, hogy az egyes kövek különböző vetületei milyen arányt mutathatnak egymáshoz képest. A minimum méret nem lehet túl kicsi, hogy elviseljen elég sok szennyeződést funkcióvesztés nélkül. A maximum méret nem lehet túl nagy, hogy ne legyen túl "törékeny", de evvel együtt nem lehet homogén, hogy jól lehessen tömöríteni. A különféle terhelésű pályák előírt szemcseméretei is eltérőek, de ez már csupán részletkérdés.

A pálya egyéb alkatrészei már bemutatásra kerültek, ezért most lépjünk is tovább. Nézzük, hogy mi történik a pályával, ha terhelést kap.

A következő poszt erről fog szólni.

_______________________________________

Illusztráció:

https://www.sinekvilaga.hu/geomuanyagok-alkalmazasa-a-vasuti-alepitmenyi-foldmuben-2-resz-a-geomuanyagok-erosito-funkcioja?index=2

https://docplayer.hu/11084574-Viacon-merev-csomopontu-georacsok-beepitese.html

https://baudocu.hu/wp-content/uploads/2016/11/SO_Enka-Solutions_HU_Transportation.pdf

Amikor a sínek tényleg végtelenné válnak.

A sorozat első részében megismerkedtünk a sínek hosszirányú kapcsolásának hagyományos megoldásaival. Ezek egyszerűen hevederkötésként vannak emlegetve a szakmában. Jellemzőjük, hogy dilatációs mozgásokat tesznek lehetővé a sínvégek között, hogy a hőmérsékletváltozás ne okozzon feszültséget a pályában.

A második részben a hosszúsín-gyártást ismertük meg. Ez önmagában nem egy vágányszerelési megoldás, de a témáról tudható információmennyiség miatt önállóan kezeltem. Most viszont értelmet nyer a sorozat előző posztjában megismert technológia. Készül az összehegesztett vasúti pálya, vagy ahogyan szakmai berkekben nevezik, a hézag nélküli vasúti felépítmény.

A gyári körülmények között összehegesztett, speciális szerelvénnyel helyszínre szállított és "lehúzott" hosszúsíneket a pályába szerelést követően össze kell hegeszteni. Akármilyen műszaki feltételek között ezt nem lehet megtenni, komoly fizikai erők kerülnek megzabolázásra, így szigorú előírásoknak kell megfelelnie a hézagnélkülisítésre szánt pályának. Ennek részletezése önálló posztba kerül, most csupán a hegesztés technikáját ismerjük meg.

Szemlézgettük már a különféle aljakat általánosságban, kicsit behatóbban, és talán már feltűnt, hogy bár sokféleképp lehet vasutat építeni, a leginkább elterjedt aljtípus a vasbetonalj. Ennek ugyan elsősorban gazdasági okai vannak, de most nem fiskális, hanem műszaki szempontból vizsgáljuk a betonaljak hétköznapi értelemben eltakart, rejtett tulajdonságait.

A talpfára történő sínlekötés egyszerű dolog. A megfelelő helyre fúrunk megfelelő számú és elhelyezkedésű lyukat, majd abba facsavart hajtva lekötjük az alkatrészeket. Legalábbis messziről így néz ki. Szakszerűen pedig úgy, hogy a talpfára az alkalmazott lekötési technikának megfelelő furathelyeket jelölünk, az alkalmazott csavaroknak megfelelő kellő mélységű és átmérőjű furatot készítünk, majd abba favédő kátrányozás után belehajtjuk a lekötési rendszernek megfelelő síncsavart. 

Közjáték

A kitérős sorozat elején kellett volna megemlíteni - de talán most sem késő - néhány, kitérővizsgálat során szükséges tudnivalót.

Az egyik, hogy a kitérőnek is van eleje. Ez talán banálisan hangzik, de ugye emlékszünk még a vasútvonalak irányáról szóló bejegyzésre. Abban ugye megismertük, hogy a vasútvonalaknak is van irányuk, ami a kezdőszelvénytől a végszelvényig tart. Ez egészen addig nincs is összeütközésben a kitérők irányával, amíg a kitérő eleje a vasútvonal kezdőszelvénye felől van. Csakhogy az állomásoknak van végük is, nem csak elejük. Nos ebben az esetben a vasútvonal iránya, és a kitérő eleje egymással szembeni értelmezést kap. A kitérőnek mindig az az eleje, ahol a váltórész található, függetlenül attól, hogy az egybe esik-e a vasútvonal szelvényezés szerinti irányával.

               Aszimmetrikus tősínrögzítés.

A kitérők leggyengébb pontja a váltórész. Az előző részben bemutatásra kerültek a váltórész sínjei. A keresztmetszeti ábra mutatja, hogy hogyan néznek ki az egymáshoz simuló sínek a vonat haladása alkalmával. Jól látható, hogy a vonat terhét a váltórészre érkező vonat minden esetben először a tősínnek adja át, majd később folyamatosan engedi át a kerekek alátámasztását a zárt csúcssínnek, míg a nyitott csúcssín oldalán továbbra is a tősín viszi a terhet. A váltó átállítása esetén ugyan az történik szimmetrikusan.

            A kitérők anatómiája

A kitérőket ugyan úgy, mint minden összetett szerkezetet részekre tudjuk bontani. A kitérők alapjaiban háromféleképp bonthatók részekre. Az egyik az egész szerkezet főrészei szerint csoportosít. Van az un. váltórész, a közbenső rész, valamint a keresztezés.  

           Egyáltalán mi is az a kitérő? 

A vasúti pálya egyik legismertebb és legizgalmasabb része a kitérő. Ez azért van, mert ennek a pályaelemnek vannak mozgó alkatrészei is. Ezen kívül is akad még mozgóelemeket tartalmazó pályaelem, de azok nagyon ritkák.

A kitérőkre utaló posztomban említettem, hogy a részletesebb megismeréshez szükség van néhány elengedhetetlen fogalom megismerésére. Úgy gondolom, hogy ezek egy része már bemutatásra került, és lassan belemerülhetünk ennek a viszonylag egyszerűnek tűnő, valójában elég bonyolult pályaelemnek a megismerésébe.

Akkor rajta! Nézzük, hogy egyáltalán mennyiféle alapkitérő is létezik, és miért is van annyi amennyi?

A kitérők geometriájáról:

A különféle aljfélékről már esett szó, mint ahogyan a sínekről is, na de ezeket össze is kell kötni valahogy, különben sosem lesznek vágánnyá.

A módozatok mint minden egyéb átmentek már sok fejlődési lépcsőn a kezdetektől napjainkig. Ez azonban nem jelenti azt, hogy manapság már csupán a legfejlettebbet használnánk. 

Először olyasmit szeretnék mutatni, amit élőben talán már sehol sem láthatunk, hacsak nincs valahol egy évtizedek óta elfeledett vágánytöredék, amiről sajnos nem tudok. Ez a megoldás nagyon egyszerű, és csak nagyon régen, alkalmazták. Úgy nézett ki, hogy a talpfára rátették a síneket, beállították a nyomtávolságot, majd kötésenként 2-3, erre a célra kifejlesztett sínszeggel a sín talpát a talpfához szegezték. A szegek helyét előfúrták, mert a sínszeg a vastagságából adódóan megrepesztette volna a talpfát. Mondanom sem kell, hogy nem volt egy időtálló megoldás, ezért kicsit fejlesztettek a dolgon. Az alapvető hibát a viszonylag kicsi illeszkedési felület adta, ezért mintegy teherelosztó felületet, kitalálták a sínalátét-lemezt. A nevéből adódóan ezt a sín alá, a talpfára tették, majd az előre kialakított négyzetes nyílásokon keresztül a már ismert sínszegeket a lemezen át, a talpfába verték. 

Következő lépés ugyan ennek az elvnek az un. síncsavaros alkalmazása volt, amit gyakorlatilag változatlan elven készítettek el azzal a különbséggel, hogy itt már nem sínszegeket, hanem síncsavarokat alkalmaztak.

Még nem értünk a végére, de már erősen közeledik, a vasúti pályával kapcsolatos legalapvetőbb fogalmak bemutatása. Vasútbarátok talán már el is pártoltak, mert számukra újakat eddig nem írtam, de lassacskán továbblépünk. 

Mindenek előtt általánosságban el kell mondani, hogy a pálya tele van érdekesnél erdekesebb mindenféle berendezésekkel. Az elkövetkező posztok egy jelentős része ezek sorravételével fog megtöltődni. Nem tudom, hogy meddig leszek képes közérthetően bemutatni a vasúti pályák érdekességeit, kerülve a képletek és túlburjánzott szakszövegek világát, de bármit is sikerül érdeklődés tárgyává tennem, feltétlenül fontosnak tartom az alábbiak elmondását. Arra kérlek, hogy a következő mondataimat nagyon jól jegyezd meg, mert nem tréfa! Azt szeretném, ha az érdeklődésed válaszokat találna, de nem minden áron.