Herman
3 °C
21 °C
Index - In English In English Eng

Sín, mi van a hátadon? Nesze, itt egy púp!

2014.05.24. 08:02
Villamossín-kilökődés a világon mindenhol előfordulhat, nem csak Budapesten. A jelenség sok fennakadást okozhat a közlekedésben, és bár a most használt villamossín-technológiát a hetvenes években fejlesztették, még mindig megvan az az előnye, hogy ha tönkremegy, viszonylag könnyű javítani. Ha viszont rákapcsol az éghajlatváltozás, már nem lehet megúszni a kutatás-fejlesztést.

Szerdán kilökődött az 1-es villamos sínje, és csak csütörtök délutánig kellett várni, mire a zuglói vasútállomás és a Lehel utca között ismét megtörtént. A pótlóbuszok biztosították a kiesett forgalmat, a hibát rövid idő alatt elhárították – néhány hegesztésnyom, pár brutális szög, és minden megy tovább, mintha mi se történt volna. De jogos amiatt lamentálni, hogy ilyen is csak nálunk fordulhat elő?

unnamed
Fotó: Olvasónk

Nem az; síntörés, sínkilökődés és villamossín-felpúposodás Indiától Kelet-Berlinig mindenhol előfordulhat. De ez nemcsak azért probléma, mert kánikulában többet kell várakoznunk a villamosokra; ez sokszor életveszélyes balesetekhez vezethet. Tavaly júliusban Illinois-ban kisiklott egy tehervonat, ami 19 ezer tonna szenet szállított a wisconsini Pleasan Prairie-re. A szerelvény 137 kocsijából 32 kisiklott, és elsodort egy személyautót; a benne ülő pár a balesetben szörnyethalt.

A helyszíni szemlén megállapították, hogy a balesetben senki sem volt hibás: a mozdony és az autó vezetője egyaránt betartották a szabályokat. Csak később vették észre, hogy a szokatlanul erős, negyvenfokos hőségben a sínek kilökődtek. A hőtágulás miatt a sínben néha olyan erők keletkeznek, hogy az még a talpfákat is kimozdítja a helyéről; ilyenkor a vágány formája olyanná torzul, mint a sziámiökör-hugyozás. Ezt angolul sun kinknek, magyarul sínkilökődésnek nevezik.

Síntax error

A budapesti villamosvonalak deformációja némileg más jellegű, mint az illinois-i, de azt is a hőtágulás okozza. Gátolt hőtágulásról akkor beszélünk, amikor a szilárd test vagy folyadék nem tágulhat szabadon a hőmérséklet-változás hatására. Ilyenkor óriási mechanikai feszültség keletkezik bennük; ezt hívják hőfeszültségnek.

A hőfeszültség hatására az anyagok fajlagos nyúlásnak indulnak; ha ezt meggátolják, deformáció alakul ki. A Hooke-törvény kimondja, hogy egy rugalmas test alakváltozása az ezért felelős erővel egyenesen arányos: minél nagyobb a nyomófeszültség, annál nagyobb a torzulás. Továbbegyenlő: minél nagyobb a hőingadozás, annál kacskaringósabbak a sínek.

A villamossín viszont hő hatására nem kígyózni, hanem púposodni kezd. Ennek több oka van:

  • A villamosvonalnak nagypaneles-tömbsínes vágányai vannak. Ezt a BKV közösen fejlesztette a Beton- és Vasbetonipari Művekkel, még a hetvenes években. Ezt a módszert főleg a keleti blokk nagyvárosaiban, például Kelet-Berlinben, Prágában, Plenzben is használták. Régi, de nem elmaradott technológia: a csehek azóta is gyártják és használják.
  • A hő nemcsak a síneket, hanem az útburkolatot is kikezdi. A hőfeszültség hatására az aszfalt felpúposodhat, hirtelen felmelegedés esetén szét is repedhet. Ez ugyan nem okozhat akkora katasztrófát, mint egy 19 ezer tonnás vonat kisiklása, de a váratlan bukkanók és a forró aszfalt épp elég nagy kockázatot jelentenek.
  • Aztán a zárt rendszerről kiderülhet, hogy nem is annyira zárt. A tömbsíneket vasbetonpanelek acéllemezekkel bélelt vájataiban helyezik el, majd gumival szigetelik a síneket – látszólag kész életbiztosítás. Csakhogy a vasbetont egyaránt megterheli a nyári hőség, a közúti forgalom, a télen becsorgó sós hólé, így a gumiszalagok idővel elkopnak, a sínek pedig – mivel nem talpfákra rögzítették őket, és nem tudnak oldalirányban elmozdulni – a hőfeszültségtől felpúposodnak, kidudorodnak az acéllal bélelt betonvályúkból.

Ha ez megtörténik, két dolgot lehet tenni. Ha a sínkivetődés nem túl nagy, a szakértők speciális szögekkel rögzítik a felpúposodott sínt, aztán ráeresztik a villamost. Ha ez nem megoldható, a kérdéses fémpúpot kivágják, majd összehegesztik a sínt.

A hőmérsékleti deformációk közül a téli összehúzódás legalább olyan káros lehet, csak olyankor a sín nem kitágul, hanem összehúzódik, és ez síntöréshez is vezethet. A hibaelhárítók ilyenkor meghegesztik a törött síneket, de ez további gondokat okozhat: ha nem megfelelő hőmérsékleten hegesztik, a sínben hosszanti feszültség léphet föl, ami további deformációkat okozhat.

De mi értelme tömbsínes vágányt használni, ha világosan látszik, hogy télen törik, nyáron púpos? Például az, hogy a megrongálódott szakaszok így gyorsan cserélhetők; a cseheknél azért gyártják és használják még mindig, mert a tömbsínes vonalak felújítása és karbantartása olcsó és viszonylag egyszerű. Könnyen romlik, de könnyen is javítható: erre a rugalmasságra egy nagyvárosban szükség van.

Az optimális persze az lenne, ha folyamatosan hűtenék a síneket. A BKV szokta is locsolni őket a kánikulában, de nehéz jéghideg síneket varázsolni oda, ahol éjjel is 30 fok van.

Sín-e qua non

A meleg vagy a hideg önmagában csak egy tényező a sok közül. Az sem mindegy, hogy úgy egyébként milyen idő van; hogy felhős-e az ég, vagy fúj-e a szél. A sínekre ugyanis leginkább a tartós napsugárzás, a szélcsend és a kánikula együttese káros. Ha a légmozgás hűti a síneket, nincs állandó napsütés, és nem kell elájulni a melegtől, kisebb a síntörés kockázata; a felhőtlen, szélcsendes rohasztó melegben értelemszerűen nagyobb.

De akkor hogy lehet, hogy a trópusokon tudják optimalizálni a vonatsíneket, a Kárpát-medencében meg nem? Úgy, hogy a ma használt síngyártási technológiát egy bizonyos hőmérsékleti tartományra optimalizálják.

Magyarországon ennek a tartománynak a két végpontja a mínusz 30 és a plusz 60 Celsius-fok. A semleges hőmérséklet, amikor a sínek feszültségmentes állapotban vannak, ennek a kettőnek az átlagánál van (plusz-mínusz néhány fok), vagyis a 15-23 fok az optimális. Ezt az értéket az úgynevezett feszmentesítéssel állítják be. A magyar síneket erre optimalizálták: minél nagyobb az eltérés, annál nagyobb a törés esélye.

Még mindig nincs vége:

a sínekre elsősorban nem a kánikula, hanem maga a hőingadozás veszélyes.

Ezért van, hogy a villamossínek akár már áprilisban is felpúposodhatnak. A BKV ezzel tisztában van, és felkészültek a hasonló esetekre:

A sínkivetődést nem feltétlenül a magas hőmérséklet és a kánikula idézi elő. A sínkivetődés a nagy hőmérséklet-különbséggel van összefüggésben és a fém hőtágulása okozza. Ezért nemcsak nyáron, hanem nagyobb hőmérséklet-ingadozáskor tavasszal vagy ősszel is előfordulhat hasonló probléma. Az ilyenkor keletkező zavart a BKV pályakarbantartói és a zavarelhárítók a lehető legrövidebb időn belül megszüntetik.

– válaszolták korábban a sínpúposodás okát firtató kérdésre.

Eternal sín

A sínkilökődések megelőzésére nincs tökéletes recept. A felhasznált anyagok minőségének javulása, az új gyártástechnológiák és a sínhűtési megoldások fejlesztése segítséget nyújthat.

A sínekhez használt alapanyagokkal folyamatosan kísérleteznek, és erre nemcsak a globális fölmelegedés miatt van szükség. A hagyományos szén-mangán tartalmú acélok kevésbé ellenállók, viszont az új fejlesztések – mint például az Arcelor Mittal speciális mikroötvözete és gyártástechnológiája – a most használtaknál sokkal nagyobb és nehezebb szerelvényeket is elbír.

Az efféle fejlesztésekre a kilökődésektől függetlenül is szükség is lesz; semmi nem utal arra, hogy a vasúti teherszállítás fontossága a jövőben csökkenne. Az új ötvözetek fejlesztése és előállítása – legyenek bármilyen fejlettek – viszont magas kutatás-fejlesztési költségekkel is jár.

Olcsóbb megoldás lehet a már bevált sínhűtési technológiákat alkalmazni. A vízhűtés a leggyakoribb – a BKV is locsolja a síneket kánikulában –, viszont vannak speciális festékek, amik szintén alkalmasak erre a célra. A Solacoat White nevű anyaggal például már 2001-ben végeztek kísérleteket: fehérre mázoltak egy 10 kilométeres vasúti szakaszt, majd megállapították, hogy a lekent sín még harmincfokos hőségben is hűvösebb marad, mint a kezeletlen szakaszok. 

Akit a klímaváltozás megcsapott

Arra a gyártók és a szállítmányozásban érdekeltek is rájöttek, hogy nemcsak a nyári melegekre és a téli hidegekre, hanem a megváltozó éghajlat velejáróira is fel kell készülni. Az egyik legkiterjedtebb európai vasúthálózatot üzemeltető finnek készítettek egy tanulmányt, ami az éghajlatváltozás és a szállítmányozás összefüggéseit vizsgálja. Finnország ebből a szempontból állatorvosi ló, mivel

  • egyre gyakoribbak a nagy esőzések, amik talajerózióhoz, végső soron pedig a vágányok instabilitásához vezethetnek;
  • az esők miatt megnő a talajvíz szintje is, ami hasonló károkat okoz;
  • az összefüggő hótakaró ugyan ritkulni fog, de gyakoribbak lesznek a hóviharok és hóátfúvások;
  • a megerősödő szelek kidönthetik a fákat, amik károsíthatják a vasútvonalat is;
  • a nyarak viszont még így is elég melegek lehetnek ahhoz, hogy torzuljanak a sínek.