Sínszál

Nagyvasúti szélestalpú (Vignoles) sínek

A sín a vasúti felépítmény legfontosabb eleme. A vasúti járművek hordozására, vezetésére és minél kisebb gördülési ellenállás mellett a terhelés átvitelére szolgáló rugalmasan alátámasztott tartó. A korunkbeli sín kialakulása 1767 óta tartó fejlődési folyamat eredménye. Ez idő alatt nemcsak a sín alakja, hanem gyártási eljárása is fejlődött. A síneket először a bányavasutaknál öntöttvasból, majd lágyacélból gyártották, ma már minden sín hengerelt acélból készül. Az idők során egyre hosszabb sínszálakat voltak képesek legyártani, így egyre kevesebb mennyiségben kellett hevederes sínillesztést, illetve később hegesztést alkalmazni.

Feladata

Elsődleges feladatok

• Tartószerkezet: a sín elsődleges feladata a rajta haladó járművek alátámasztása, az így rá háruló terhelés minél több aljon történő elosztása.
• Vezetőszerkezet: a sínek feladata, hogy folyamatosan vezesse a rajtuk haladó járműveket, az általuk meghatározott kényszerpályán. A vezetésből származó erőket a vasúti járművek kerekén található nyomkarima adja át a síneknek, amelyek azt továbbadják a lekötéseken keresztül az aljaknak.

Másodlagos feladatok

• Vonóerő-átadás biztosítása: adhéziós vontatás esetén átveszik a gyorsulás és fékezés során fellépő erőket, egyben sima felületet biztosítanak a kerekek számára.
• Elektromos vezető: villamosított vonalakon elektromos vezetőként játszik szerepet, és biztosító berendezések jeltovábbító közegeként is szolgál.

Története

A vasúti sín a fa nyompályákból fejlődött ki, amelyeket a XVI. században a bányákban létesítettek. A fa nyompálya fagerendákból kialakított pálya volt, amin a bányakocsikat (csilléket) jóval könnyebben lehetett kézi erővel mozgatni a bányavágatok sokszor felnedvesedett talaján. A járművek leesését a nyompályájáról a jármű aljára erősített vezetőszegek akadályozták meg.

A bányákból kitermelt szenet a XVI. századtól gyakran vízi úton szállították a felhasználás helyére, a vízi utakhoz lovaskocsikkal vitték a szenet. A bányavágatokban használt nyompálya előnyét hamar felismerték, így az utakon is fagerendákat fektettek, a lovaskocsik kerekeinek megfelelő nyomtávolságra. A kerekek vezetését a hosszgerendák külső széleire szegezett falécekkel oldották meg.

A bányák termelésének felfutásával a fa nyompályák elhasználódása is felgyorsult. 1767-ben Richard Reynolds, aki az egyik coalbrookdale-i vasmű tulajdonosa volt, a fa nyompályákra kétoldalt peremes, lapos vasakat erősített fel, süllyesztett szegekkel. A vaslemezek nemcsak a gerendák élettartamát növelték meg, hanem a mozgási ellenállás is lecsökkent, jóval nagyobb terheket tudtak vontatni ugyanazzal az erővel, nagyobb sebességgel.

Az alacsony peremmel ellátott vaslemezekről a kocsik kerekei gyakran leestek, ezért John Curr 1776-tól szögacél keresztmetszetű síneket alkalmazott, ahol a függőleges szár vezette meg a kerekeket. A még mindig hosszgerendás pályákban az elhasználódott gerendákat keresztaljakkal pótolták, így kialakult a keresztaljas vágány. A keresztaljas vágány nyomtávtartása biztosabb, illetve a vízelvezetés is hatásosabb lett.

A Curr-féle sínek keresztmetszete erőtani szempontból nem volt megfelelő a keresztaljas pályákra, ezért gyakran törtek. 1789-ben William Jessop kifejlesztette a kedvezőbb sínszelvényt, az úgynevezett gombafejű sínt. A Jessop-féle síneken már csak olyan jármű közlekedhetett, amelynek a kerekén nyomkarimát képeztek ki, innét vált szét külön pályára a közúti és vasúti közlekedés. A első Jessop-féle sínek végein tartófülek voltak, amivel a keresztaljakhoz erősíthették, később a fülek helyett a síneket saruk támasztották alá. A sarukat a keresztaljakhoz szögekkel, a 0,9-1,2 m hosszú síneket a sarukban ékekkel rögzítették.

Halhas alakú öntöttvas sínek

Benjamin Outram rájött, hogy a sín kéttámaszú tartóként viselkedik, a legnagyobb igénybevétele középen van. A középen, alul kiszélesedő, halhas alakú öntöttvas síneket 1799-től alkalmazták.

John Birkinshaw 1820-tól a síneket hengerléssel állította elő. A nagyobb szilárdságú, szívósabb síneket 4–5 m hosszúságban hengerelték. A síneket azonban, hosszú ideig, a régi gyakorlatot követve, kézi munkával halhas alakúra alakították, ezzel a gyakorlattal 1824-re hagytak fel.

Joseph Locke, George Stephenson üzlettársa 1835-ben a hengerelt sínt továbbfejlesztette, kettős fejű sínt képezett. Az új sínről azt gondolta, hogy az egyik fej kopása után megfordítva újra használható, a gyakorlatban azonban a saruknál az alsó sínfej berágódott. Az akkori sínszelvényekhez képest az új szelvény tehetetlenségi nyomatéka kiváló volt, azért az alsó sínfejet kisebbre kiképezve az 1850-es évekig alkalmazták.

William Henry Barlow 1849-ben kifejlesztette a keresztalj és kapcsolószer nélküli, közvetlenül az ágyazatba fektetett sínes pályát.

A mai napig általánosan használt, úgynevezett szélestalpú sínszelvényt az amerikai Robert Livingston Stevens fejlesztette ki 1830-ban, ám az Egyesült Államokban a hengerléshez nem volt megfelelő acélmű, ezért Angliában gyártatta le őket. A szélestalpú sínszelvényt azonban mégis inkább Charles Blacker Vignoleshoz kötik, ő 1836-ban javasolta, hogy a síneket szélesebb talppal gyártsák, hogy a forgalom kímélje az alátámasztó elemeket. A világ vasútjai szinte kizárólag a Charles B. Vignolesról elnevezett, szélestalpú sínt alkalmazzák.

Sínszelvénytípusok

Szélestalpú szelvény (Vignoles-sín)

A szélestalpú sín lényegében egy továbbfejlesztett I tartó, amelynek felső része speciális kiképzésű: sínfejjé van alakítva.

A vasúti jármű kereke a sínfej felső felületével, az úgynevezett futófelülettel érintkezik. A futófelületet úgy képezik ki, hogy jól illeszkedjen a kerékprofillal, vonala a természetes kopásnak megfelelő kosárgörbe legyen.

A síngerinc a sínfej és a síntalp összeköttetése, vastagsága alapvetően meghatározza a sín teherbírását és hajlítási merevségét. Vastagságának tartalékot kell tartalmaznia rozsdásodás esetén is. A napjainkban hengerelt sínek síngerince íves kialakítású a kedvezőbb erőátadás, fáradási ellenállás, valamint az előnyösebb hengerelhetőség miatt. A sínfej, a síngerinc és a síntalp közötti átmeneteket lekerekítő sugárral hengerlik a feszültségcsúcsok elkerülésére.

A sín alsó része a síntalp, szélessége biztosítja, hogy a sín stabilan álljon. Teherelosztó elemként a sínfej tetején keletkező igénybevételnek a töredékét adja át az alátétlemeznek, illetve az aljnak.

Nyomcsatornás szelvény (Phoenix sín)

Kerékprofil illeszkedése Vignoles, illetve Phoenix sínhez

Elsősorban városi vasutak, közúti vasutak (villamosok) burkolt vágányaiban alkalmazzák a Phoenix síneket, melyek nyomcsatornával vannak ellátva.

Speciális szelvények

Mindenekelőtt a vasúti pályák nem folyópálya jellegű részeiben fordulnak elő, mint például kitérők alkatrészei. Speciális szelvények a nem vasúti közlekedésben használt sínek, például darupályák sínjei. Különleges szelvény a hazai villamos vágányokban, az úgynevezett nagypaneles felépítményben korábban alkalmazott vályús tömbsín. Haarmann sín, Kiscsatorna sín, Fogaskerekű fogasléc, Metro 3. áramvezető sínszál.

Sínrendszerek

A sínrendszer a sínszelvények osztályba sorolása, régebben Osztrák császárság: római számmal, Magyar Királyság kisbetűk, nagybetűk, keskeny nyomtávolságú vasutak sínjei kg/fm.-ben voltak jelölve és megnevezve, napjainkban általában a folyóméter tömegükkel (kg/fm) jelölik. Az EU szabványosította a sínek jelölését EN 13674 számú szabványban. Pl.: 54E1 =UIC 54; 54 E2; 60 E1; 60 E2;

Egy-egy sínrendszer szabványa kitér a sínekhez alkalmazott hevederekre, ugyanis a síngerinc magassága és lekerekítő sugarai meghatározzák a heveder méreteit, alakját. Ezen felül a sínrendszer szabványa kitér az alkalmazott alátétlemezekre is, hiszen a síntalp szélessége megszabja az alátétlemez lyuktávolságát, amelybe az azt leerősítő síncsavarok kerülnek, illetve, ha van, az alátétlemez bordatávolságát.

A sínrendszer választását alapvetően az alkalmazni kívánt sebesség és a vonal terhelése határozza meg. Az elmúlt évtizedek során megfigyelhető volt, hogy a tengelyterhelés és a pályasebességek növekedésével egyre nehezebb sínek kerülnek a vasútvonalakba. A sínfej zömökebb, a síngerinc magasabb, a síntalp szélesebb lett.

A régebben fővonalinak számító sínrendszerek fokozatosan a mellékvonalakra kerültek. Felújítások során a fővonalakból kikerült, még használható síneket rendszerint mellékvonalakba építik be, a mellékvonalakból kikerülő sínek pedig átkerülhetnek kisvasutakba.

Hazai sínrendszerek

A magyarországi vasutaknál alkalmazott Vignoles-szelvényű sínrendszerek, amelyek jelentős hosszban fekszenek a hazai pályákban:

A MÁV vasúthálózatán leggyakrabban előforduló sínrendszerek szelvényei, balról jobbra haladva a hálózat legkorszerűbb sínrendszerétől a még nagyobb mennyiségben megtalálható régebbi sínrendszerig.

	UIC 60	UIC 54	MÁV 485	MÁV 48³	„I”	„c”	„i”
Folyóméter tömege [kg/fm]	60,34	54,43	48,50	48,30	42,80	34,50	23,60
Magassága [mm]	172	159	148	148	139	128	107,5
Sínfej szélessége [mm]	72	70	66,8	66,8	70	57	47
Síngerinc vastagsága [mm]	16,5	16	14	15	15	15	11
Síntalp szélessége [mm]	150	140	120	120	120	104	88
Keresztmetszeti területe [cm²]	76,86	69,34	61,78	61,56	54,87	44,08	30,26
Szabvány bevezetése [év]	1970 (itthon 1990)	1967	1969	1929	1894	1890	1886
Felhasználási terület	nemzetközi törzshálózatok	nemzetközi és belföldi törzshálózatok	egyéb belföldi vonalak, régebben fővonalak	egyéb belföldi vonalak, régebben fővonalak	egyéb mellékvonalak, régebben fővonalak	egyéb mellékvonalak, régebben fővonalak	kisvasutak, néhány mellékvonal

Keskeny nyomközű vasutak sínrendszerei

Keskeny nyomközű vasutakon jelentős mennyiségben találhatók mai is a fentieknél jóval kisebb keresztmetszetű sínek (3.9, 4.6, 5, 5.2, 5.25, 5.5, 6, 6.4, 6.5, 6.75, 7, 8, 9, 9.25, 9.3, 10, 10.3, 10.9, 11.7, 12, 12.3, 12.6, 12.3, 12.6, 12.75, 13, 13.75, 14, 14.25, 15, 15.2, 15.7, 15.8, 17.4, 17.6, 17.7, 18, 18.5, 20, 21.8, 22.1, 23.6, kg/fm tömegűek is), azonban a felújítások már zömmel nagyvasútról visszanyert "e", "eII", "i", "c", "I", "j", "k", "m", "n", 48-as sínekkel történnek.

• 
  Vignoles sínek Szobon, a kisvasút átépítése közben
• "I" rendszerben felújított 760 mm nyomközű vágány Kaszón
  "I" rendszerben felújított 760 mm nyomközű vágány Kaszón
• 
  9 kg/m rendszerű 600 mm nyomközű vágány Kemencén

Források

• Szamos Alfonz. Vasúti felépítményi szerkezetek és anyagok. Budapest: Közlekedési Dokumentációs Vállalat, 149–175. o. (1991) 
• MÁV. D.54. számú Építési és pályafenntartási műszaki adatok, előírások. Budapest: Közlekedési Dokumentációs Vállalat, 142–157. o. (1986) 
• Megyeri Jenő. Vasútépítéstan. Budapest: Műegyetemi Kiadó, 114–121. o. (1997). ISBN 9634205186 
• Bocz Péter: A BME Építőmérnöki Kar Vasútépítés tantárgyának jegyzete

Külső hivatkozások

Nézd meg a sínszál címszót a Wikiszótárban!

A Wikimédia Commons tartalmaz Sínszál témájú médiaállományokat.

• Az osztrák Voestalpine cég hivatalos honlapja (angolul)