A hézagnéküi vágány kiveődés bizonsága Roncsoásmenes vizsgáa RaiScan készüékke Dr. Köő Gábor Koozsvári Műszaki Egyeem 1. Kiveődés bizonság A hézagnéküi vágányok sínszáai az ún. semeges hőmérsékeen, ieve a semeges hőmérsékehez megengede űrési sávon beü hegeszik össze. A semeges hőmérsékeen ehá eméeieg nem ébred hőfeszüség, kivée csak a éegző szakasz képezhe. A semeges hőmérséke megfeeő megváaszása és fekeéskori bearása a hézagnéküi vágányokná aapveően fonos köveemény, mer ezáa befoyásojuk a széső hőmérsékeen ébredő egnagyobb nyomó-, ieve húzóerő nagyságá. Nyáron, nagy meegben a hézagnéküi vágányban nagy nyomóerők keekeznek, ameyek, ha a vágány sabiiása nem megfeeő, kihajás, vasúi szaknyeven vágánykiveődés okozhanak. Ha a vágány kiveődik akkor az 1.ábra szerin a vízszines síkban öbb fé huámbó összee, kígyózó aako vesz fe, ameynek jeenős ívhossz növekedése a hőmérsékei nyomóerők csökkenésé eredményezi. 1. ábra A kiveődö vágányra ráfuo szerevény súyos baesee okozha. Éppen ezér a vágány sabiiásának bizosíása a karbanaró cégek egyik egfonosabb feadaa. A vágányban keekező egnagyobb hőmérsékei nyomóerő a kövekező képee számohaó. aho: ; A o A + 60 α 11.5 10 C 6 α E A (1) 6 E.15 10 dan cm A román áami vasuakná (CFR) haszná szabvány szerin a semeges hőmérsékee a kövekező hőmérsékeinervaumbó ehe meghaározni (hézagnéküi vágány fekeési inervauma). Figyeembe véve a egkisebb semeges hőmérsékee + 17 C a (1) képe: 0 min 6 6 ( 60 17) 11.5 10.15 10 A 43 16.35 A α E A 16.35 A Műszaki Szeme 16 15
A a vágányban eméeieg a egnagyobb nyomóerő Románia éghajai viszonyai figyeembe véve, aho a sínben mér egnagyobb hőmérsékee + 60 C haározák meg. Érdekességkén emíem meg küönböző országok egkisebb, ieve egnagyobb sínben mér hőmér-. sékeé és az a hőmérsékeinervaumo ameybő meghaározhaó a semeges hőmérséke ( ) 0 Ország min ( C) ( C) 0 ( C) Románia -30 +60 +17 - +7 Magyarország -30 +60 +15 - +3 Angia -7 +3 +1 - +3 Oaszország -10 +60 +30 dé -0 +55 +10 - +0 Svédország közép -35 +55 +5 - +15 észak -40 +55 0 - +10 Franciaország -0 +60 +0 - +3 A Romániában haszná sínípusok a vágányban a kövekező eméei imáis nyomóerő eredményezik. 49 ípusú sín 16.35 61.78 131365.903 dan 16.35 76.86 16.35 8.56 60 ípusú sín 163431.61daN 65 ípusú sín 175551.456 dan Ezek oyan nyomóerők, ameyekné a nem megfeeően karbanaro vágány kiveődhe. A egfonosabb mérnöki feada a iikus kiveődő erő, nyomóerő meghaározása. A iikus nyomóerő egyik egismerebb képeé muaom be, amey íves és egyenes vágányszakaszra is érvényes. E I r K1 + K q 0 + K 3 C + f a () 1+ K 5 f R Ez az összefüggés az energia módszerre ehe meghaározni. A () összefüggés küönböző ípusú fekvéshibák eseén érvényes. (A, B, C, D, E ípusú fekvéshibák) p. A { K1 44.1, K 0.087, K 3 0.064, K 4 0.75, K 5 0.0816 } A iikus nyomóerőben szerepő paraméerek: az ágyaza odairányú eenáása (q), a sínek vízszines síkú merevsége (EI), a vágány keremerevsége r, vaamin a páyában éező fekvéshibáka jeemző a húrhossz és f húrmagasság dönőmódon meghaározzák a iikus erő nagyságá. Ahhoz, hogy a hézagnéküi vágány sabi egyen: aho c egy bizonsági ényező c >1 min c (3) c min min - a hézagnéküi vágányban feépő egkisebb iikus nyomóerő. Mive a ényegében ké függeen váozós függvény F(,f ) Egy eheséges ábrázoási mód: A vasúi páyában eőforduhaó f érékee f { f ;f ;f ;...; } kiszámíhajuk a () széső éréké, minimumá: 1 3 f n függvény 16 Műszaki Szeme 16
grafikuson ábrázova: () d d 0 min ( ).ábra A vágány sabiiása bizosíva van ha: 1 f < 1 < f < f3 f 4 < < < 3 4 < < < min1 min min3 min4 min i c 1.3...1.5 és > i Közívekben, ha az R sugarú ívek miné kisebbek, anná jobban csökken a kiveődés megakadáyozására ényegesen haó q odairányú ágyazai eenáás. Ez annak a kövekezménye, hogy a megévő ényeges q eenáásnak jeenős részé, az íves vágány nyomóerő haására vaó kifeé oódásának megakadáyozására, a saikai egyensúy arása emészi fe. Az ívben ehá csak egy q q q' odaeenáássa számohaunk. α q R q q R arcα R Mind az egyenesben mind az ívben a vágány kiveődés bizonsága nagymérékben függ a semeges hőmérséke heyes megváaszásáó. A semeges hőmérséke sokfée ok mia nem marad fekeés kori érékén. Továbbá az is megörénhe, hogy nem aroák be ejes mérékben a fekeési hőmérséke inervaumo. Azér ennek a hőmérsékenek a ponos ismeree éppen a sínben keekező hőmérséke áa okozo feszüség miné ponosabb meghaározása vége nagyon fonos a hézagnéküi páyák karbanarói számára.. Semeges hőmérséke meghaározása RaiScan készüékke.1. A mérés eve A RaiScan készüék működése mágneses Barkhausen zaj mérés evén aapu. A mér feüe a sínnek a gyárási maradófeszüség szemponjábó nuámenei része, a sín nyakán aáhaó. Ezze szemben a gyárási maradófeszüség éréke akár egy sínszáon beü is váozha a hossz menén. A RaiScan a mér feüe hosszés kereszirányban is ámágnesezve kapo Barkhausen zajbó egy mágneses jeemző haároz meg. A mérés ké küönböző hőmérsékeen ke végrehajani. A hézagnéküi vágányban a ké eérő hőmérséke egy, evieg számohaó feszüségváozás eredményez. Az ugyanazon ponokban (feüeeken) ké küönböző feszüségáapoban végrehajo mérés az ado ponra egy kaibráció jeen, meghaározva az ado ponban mér mágneses jeemző feszüség-érzékenységé. Iyen módon ehá a sín minden mér ponja egyedi kaibráció kap, mey a váozó anyagszerkezeő, vagy gyárási maradófeszüségő függeen. Ennek a kaibrációnak a kérdéses ponja a nufeszüségű áapo. Műszaki Szeme 16 17
A nufeszüségű áapora az emíe, heyrő heyre váozó szerkeze és a váozó maradófeszüség eoszás mia nem ehe jeemző vaamiyen kiünee mágneses Barkhausen zaj érék. Azonban kíséreekke vizsgáhaó a mérési ponban meghaározo mágneses jeemző feszüség érzékenysége és a nufeszüségi áapoban meghaározo mágneses jeemző éréke közöi összefüggés. Ezek a kíséreek azonos gyáróó származó, azonos ípusú és sziárdságú, de küönböző eőéeű (új és haszná) síneken örénnek. A apaszaaok szerin a kíséreek nyomán a kérdéses összefüggés feáíhaó. édáu Oaszországban gyáro UIC 60 as ípusú síneken (sziárdság 900 Mpa), meyek hasznásága küönböző mérékű vo, feszíőműve végze feszíésse a 3. ábra szerini eredmények adódnak. 3. ábra Mágnes Barkhausen-zaj mérésekbő számo mágneses jeemző feszüségfüggése új és haszná sínek feszíőműve végze vizsgáaa során.. A RaiScan műszer A RaiScan műszer sínen ohaó kézikocsibó, a kocsira rászereheő közponi műszeregységbő és mérőfejbő á (4. ábra). A műszeregység fóia aszaúrás, számíógépvezére mérőeekroniká aramaz. A készüék árameáásá küső akkumuáor bizosíja. A mérőfej ké pofábó á (5. ábra), meyeke rugó eenében ehe méréskor a sín nyakára rászoríani. A mérőfej a megrendeéső függően a sín ípusának megfeeő méreű, vagy cseréheő kiaakíású ehe. A mérőfej fefüggeszése a magassági kopás mérékéő függeen pozícionáás esz eheővé. A sín hőmérsékee a mérőfejhez kapcso kis hőeheeenségű sínhőmérőve mérheő..3. Mérés a RaiScan műszerre A vizsgáni kíván síneken a mérés megisméeheősége érdekében a mérési kereszmeszeeke jezőfesékke eőre ki ke jeöni. A mérési ponok ávoságá cészerű úgy megváaszani, hogy a 1-36 méeres síndarabonkén egaább 4-5 mérési pon egyen oy módon, hogy a mérési ponok ne essenek hegeszések és szigee köések közeébe (min. ávoság 3 ajköz); ez áagosan 4-10 ajközkéni mérés eredményez. Erre azér van szükség, mer számos eseben a páyában mér feszüség a gyári sínszáak hossza szerin periodikus feszüségeoszás mua (6. ábra). Iyenkor a páya semeges hőmérsékeé csak keő sűrűségű mérés adja meg heyesen. Ugyanígy az egyes hegeszések közveen közeében végze mérések a hegeszések okáis feszüséghaásá adják vissza és csak kevéssé a páya áagos feszüségé, semeges hőmérsékeé. A mérő program egy mérési bokkban öven kereszmesze mérésé eszi eheővé. Ennek hossza 100...300m ehe, a mérés ideje áagosan 0...30 perc. Méréskor a működeő kar segíségéve ehe a mérőfeje a sínen zárni. A zárás jóságáró égrés mérés ájékoza. Erősen kopo sínen, p. ha az odakopás, vagy a egyűrődés a vezeési feüe asó 16 mm-es részébe nyúik, a mérés nem eheséges. 4. ábra A RaiScan készüék 18 Műszaki Szeme 16
5. ábra A RaiScan készüék mérőfeje és mechanizmusa 6. ábra Gyári sínszáankén periodikus mágneses jeemző eoszás AT hegesze vágányban UIC 5 ípusú sínen Magyarországon (fen), és UIC 60 ípusú sínen Oaszországban (en) A mérés során a műszeregység képernyőjén foyamaosan figyeemme kísérheő a mérési eredményekbő számo mágneses jeemző érékének aakuása. Az így megjeeníe érékek arányosak az ado kereszmesze mechanikai feszüségáapoáva és anyagjeemzőive. A semeges hőmérséke számíása ké, küönböző hőmérsékeen végze mérésbő eheséges. A ké mérés sínhőmérsékee közö egaább 7 C -nak ke ennie. A ké mérés egy grafikonon vaó megjeeníése eheővé eszi a éegző szakaszok feismerésé (hőmérsékeváozás haására nem váozik a feszüség). Ez uán a képernyőn már a semeges hőmérséke eoszása is megjeeníheő (7. ábra). A mérés bármikor megisméeheő és 7 C -ná nagyobb eérésű korábbi mérésse összeveheő. A RaiScan készüéke a METAL ELEKTRO Ld. gyárja és a MÁV-THERMIT Ld. forgamazza. 7. ábra A RaiScan készüék képernyőjén megjeeníheő mérési eredmények: a semeges hőmérséke eoszássa arányos, ké mérési hőmérsékehez arozó mágneses jeemzők eoszása (fen), és a számo semeges hőmérséke eoszása (en). Fehaszná irodaom [1.] Roncsoásmenes módszerek és eszközök. METAL ELEKTRO HUNGARY [.] Aexandru Herman. Caea fără joane Ed. MIRTON, Timişoara, 000 [3.] Köő G. Uiizarea cacuaoruui în urmărirea sabiiăţii căii fără joane. Revisa Transporurior şi Teecomunicaţiior nr.1/1989, pag.16-0 Műszaki Szeme 16 19