A VASÚTI FELÉPÍTMÉNY KIALAKULÁSA SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM BSC KÉPZÉS    KÖZLEKEDÉSÉPÍTÉS III. 1. TÉMA A VASÚTI FELÉPÍTMÉNY KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM Dr. Horvát Ferenc főiskolai tanár

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE A legrégibb fa nyompálya (1556) Kézi erővel tolt bánya kocsi (1556)

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Fapalló nyompálya (1620) Keresztmerevítéses (Beaumont-féle) fapalló nyompálya (1630)

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Gerenda fa nyompálya (1765) pallóborítással

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Gerenda fa nyompálya vaslemez borítással Gerenda fa nyompálya vas nyomszegéllyel

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Szénszállítás fa nyompályán (1765)

1. A FA NYOMPÁLYA KIALAKULÁSA ÉS FEJLŐDÉSE Brádi (Hunyad megye) bányakocsi fa nyompályán (XVI. század) Nyomkarimás kerekek! Kitérőszerkezet!

Rewynolds-féle öntöttvas lapossín (1767) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Rewynolds-féle öntöttvas lapossín (1767) Pályakialakítás 1,52 m hosszú Reynolds-féle öntöttvas lapossínekkel (közúti járművek is közlekedtek rajta)

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Curr-féle szögvas km-ű öntöttvas sín (1776) (sínhossz 1,0 m) Pályakialakítás Curr-féle sínekkel

Jessop-féle gombafejű öntöttvas sín (1830) (sínhossz 0,90 – 1,20 m) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Jessop-féle gombafejű öntöttvas sín (1830) (sínhossz 0,90 – 1,20 m) Nyomkarimás kerekek! Nyomtáv 4 láb 8 1/2 hüvelyk (1435 mm)

Egyéb Jessop-féle öntöttvas sínek 1789-től Kettős nyomkarimás kerekek! 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Egyéb Jessop-féle öntöttvas sínek 1789-től Kettős nyomkarimás kerekek!

Outram-féle halhas alakú sín (sínhossz 0,90 – 1,20 m) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Outram-féle halhas alakú sín (sínhossz 0,90 – 1,20 m)

Halhas alakú sín illesztése Hetton – Sunderland szénvasút (1822) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Halhas alakú sín illesztése Hetton – Sunderland szénvasút (1822)

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Berkinshaw-féle hengerelt (!) vassín (1820) gombafejjel (sínhossz 3,65 – 4,57 m)

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Stevens-féle szélestalpú hengerelt vassín (1830) gombafejjel (sínhossz 4,87 m)

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Az első angliai szélestalpú sínek (1836 – 1840) Vignoles-féle (1836) Hull – Selby vasút Manchester – Birmingham vasút

Brunel-féle kalapalakú vassín szelvények (1835) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Brunel-féle kalapalakú vassín szelvények (1835) Sínek tömege 20,83 – 37,20 kg/fm

Stephenson-féle kettősfejű sín (1838) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Stephenson-féle kettősfejű sín (1838) Sínek tömege 37,20 kg/fm Sínmagasság 127 mm

Seaton-féle nyeregsín 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Barlow-féle sín (1849) Sínek tömege 52,00 kg/fm Sínhossz 5,50-6,00 m Seaton-féle nyeregsín (1856)

Hartwich-féle magasgerincű sín (1865-1866) 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Hartwich-féle magasgerincű sín (1865-1866) Sínmagasság 235,4 mm Sínmagasság 267,7 mm

Összetett sínszelvények (1849-1886) Amerikai kétrészes sín 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Összetett sínszelvények (1849-1886) Winslow (1849) Latrobe Amerikai kétrészes sín Haarmann (1886)

Közúti vasúti sínek és felépítmény Szélestalpú sín vályús hevederrel 2. A SÍN FEJLŐDÉSE Közúti vasúti sínek és felépítmény Demerbe-féle sín Szélestalpú sín vályús hevederrel Síntömeg 38,6 kg/fm Tömeg 31,5 kg/fm

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Haarmann-féle ikersínes megoldás Alsóvezetékes közúti villamos vasút Budapest, 1887

2. A SÍN FEJLŐDÉSE Vályús (Phőnix) sínek Törpe vályús sín (1889) 180 mm-es vályús sín Sínmagasság 130 mm Síntömeg 33,6 kg/fm Sínmagasság 180 mm Síntömeg 66,8 kg/fm

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A fontos felépítményszerkezetek elvi felépítése Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Zúzottkő ágyazatos felépítmény - keresztaljas vágány (egyblokkos) - magánaljas vágány - kombinált, vegyesaljas vágány - keresztaljas vágány (kétblokkos) - hosszaljas vágány

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A legelterjedtebben használt keresztaljas vágány előnyei: - kedvező teherelosztás, - jó nyomtávtartás, síndőlés biztosítás, - kedvező keretmerevség, - a vágány teherbírása az aljak sűrítésével nő - a vágányfektetési és a szabályozási munkák könnyen elvégezhetők és gépesíthetők, - a vízelvezetés jól megoldható.

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Hagyományos zúzottkő ágyazatos pálya A keresztmetszeti kialakítás elemei hagyományos zúzottkő ágyazatos pálya esetén Vágány = sínszálak + keresztaljak + kapcsolószerek felépítmény alépítmény

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A vasúti pálya szerkezete és a járműkerék Forrás: Esveld: Modern Railway Track

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A zúzottkő ágyazatos vasúti pálya teherelosztásának elve Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A (zúzottköves) vasúti pálya – jármű dinamikus modell Forrás: Esveld: Modern Railway Track

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A vasúti teherviselő rétegrendszer

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A vasúti teher megoszlása a szomszéd aljakon Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A vasúti teherből származó nyomás terjedése az alépítményi földműben, keresztirányban (közelítés)

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Megengedett feszültségek Alágyazaton Alépítménykoronán Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Nyomófeszültségek a rétegszerkezetben a keresztalj alatt Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Forrás: Göbel: Der Eisenbahnunterbau

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Nyomófeszültségek a rétegszerkezetben a szomszédos keresztaljak hatásának figyelembe vételével Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

Alépítményi benyomódások a keresztaljak alatt 3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Alépítményi benyomódások a keresztaljak alatt

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Kísérleti keretaljas vágány - ÖBB

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Merevlemezes (zúzottkő ágyazat nélküli) felépítmény - pontszerű (diszkrét) alátámasztás -- keresztaljas vágány -- keresztalj nélküli megoldás - folyamatos sínalátámasztási megoldások

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A Japán Vasutak injektált ágyazású, e. gy. betonlemezes pályaszerkezete pontszerű (diszkrét) alátámasztás, keresztalj nélküli vágány

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Rheda-rendszerű felépítmény pontszerű (diszkrét) alátámasztás, keresztaljas vágány

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Süderelbe híd ragasztott felépítménye (Hamburg)

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI DB nagysebességű pálya építése

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI Merevlemezes fejlesztések a DB-nél 1972-1995 között

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI PORR rendszerű betonlemezes vágány

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI A Roode Vaart híd ún. EDILON (kiöntött síncsatornás) rendszerű felépítménye (1973)

3. A VASÚTI VÁGÁNYOK MAI RENDSZEREI INFUNDO-rendszer folyamatos sínalátámasztás, rugalmas síncsatorna kiöntés

4. A FELÉPÍTMÉNYRE JUTÓ ERŐHATÁSOK 3.1. Függőleges erők statikus tengelyteher 225 kN dinamikus tengelyteher = f(sebesség, kialakítás, állapot) Qdin = (1+3·s) ·Qstat s = n ·  n = 0,1 … 0,3  = 1 + (v-60)/140

4. A FELÉPÍTMÉNYRE JUTÓ ERŐHATÁSOK 3.2. Oldalerők Nyomkarimáról és a kerék-sín érintkezési felületen adódik át - egyenes pályán kígyózásból és pályahibából ered - íves pályán a szabad oldalgyorsulásból. A terelőerő nagysága az ívsugár függvényében Forrás: Lichtberger: Handbuch Gleis

4. A FELÉPÍTMÉNYRE JUTÓ ERŐHATÁSOK Oldalerő számításának közelítő összefüggése nagysebességű pályákra: (daN) Z = kerékteher (daN) 3.3. Hosszirányú erők a) Vonatforgalom hatására: előre irányuló erők fékezés gördülő kerekek súrlódó hatása lejtőmenti komponens (völgymenet) terhelés alatti hullámmozgás sínvégre ütő hatás (hevederes vágányban) hátrafelé irányuló erők mozdony hajtott kerekeinél az adhéziós vonóerő nyomkarimák súrlódása lejtőmenti komponens (hegymenet) ellenállást ad súrlódás a sínszálak és az alátétlemezek / kiöntőanyag között ágyazat hosszirányú ellenállása

4. A FELÉPÍTMÉNYRE JUTÓ ERŐHATÁSOK b) Dilatációs erő (gátolt hőmérsékletváltozásból)  = 1,2x10-5 (1/C°) hőtágulási együttható E = 2,06 x 105 N/mm2 sínacél rug. modulus A = sínszál keresztmetszeti területe (mm2) t = hőmérsékletváltozás (oC)