Mazsola Tananyag 1. rész: A vasúti pálya
Alépítmény
Az első vasutak közvetlen a talajra helyezett pályát használták. Az alapozás mindössze a talaj egyenetlenségeinek eltüntetésére szorítkozott. Ha közútra telepítették a vaspályát, beérték a kátyúk megszüntetésével. Ma a talaj tömörítésével, legtöbbször feltöltésével kezdődik az építés. A jellegzetes vasúti töltés feladata, hogy biztosítsa egyrészt a stabil altalajt, másrészt a pálya sík felületét. Ez lehet vízszintes, de lehet enyhén döntött, amikor lejtős a terep, vagy két különböző magasságú sík terület szintkülönbségét kell áthidalni.
A töltés rézsűje biztosítja, hogy a csapadékvíz (eső vagy olvadt hó, jég) ne álljon meg a pályán.
Ha viszont a vasút egy dombot, hegyet átszelő bevágásban, vagy alagútban halad, akkor a csapadék elvezetéséről árkokkal kell gondoskodni. A vázlatos ábrán talán nem látszik tisztán, de tudnod kell, hogy az alépítmény felső felületét két oldalra enyhén lejtve képezik ki. (Kitalálod miért?) Gondolom az sem lep meg, hogy a szabványok a nyíltvonalon és állomásokon eltérőek, de a pálya jellege – fővonal, mellékvonal, iparvasút, keskeny nyomtávú vonal stb. – szerint is különböznek.
A Trainz vágányai és az építők ezt a fontos elvet figyelmen kívül hagyják. (Majd ha egyszer elázik a terepasztaluk, akkor… 🙂
Felépítmény
A megfelelően kialakított alépítményre kerül a kavicságy (ágyazat). Biztos láttad, hogy ezt gyakran tömörítik. Ez a nehéz pályafenntartási munka a krampácsolás. Ma már gépek végzik, de a géppel el nem érhető helyeken kézzel kell rásegíteni. A kavicságy vastagsága a pálya jellegétől függ: 80 km/ó sebességig 40 cm, nagyobb pályasebesség esetén és állomások fővágányain 50 cm. A vasútépítés hőskorában ennél vékonyabbak is készültek, s a kisvasút, iparvasút igényei is kisebbek. A felépítményhez tartoznak az aljak – a talpfák –, amelyekma többnyire vasbetonból vannak, (mint ahogy a sörösüvegek fémből -:). A betonaljak ugyanúgy, mint a talpfák, többféle méretűek, attól függően, hogy milyen terhelést kapnak, azaz milyen szerelvények és milyen sebességgel közlekednek az adott pályán. Az aljak sűrűsége is eszerint – általában 600-710 mm között – változhat. Talán elmondhatom, hogy a kezdet kezdetén, a 18. sz-ban hosszanti gerendákkal próbálkoztak, s csak később kezdték a keresztgerendás építést alkalmazni. Amint látod, ez már több mint 200 éve jól szuperál.
A Trainz vágányai általában csak a síneket, a talpfák és a kavicságy felületét jelenítik meg. (Lám ilyenek ezek a szimulánsok 🙂
Sínek
A felépítmény legtetején kapnak helyet a sínek. (Egyes számot kell használni e mondatban, ha egysínű vasutat építenek! De mi nem, sőt három- és többsínűekkel sem foglalkozunk.) A vasút nem létezne sínek nélkül. A vaspálya, mint minden fontos találmány, sok erőfeszítés eredménye. Az előzmény, az épített út és rajta a kerekes jármű nem természeti jelenség, emberi alkotás. Hogy az út ne csupán könnyű gördülést biztosítson, hanem vezesse is a kerekeket, sokkal későbbi gondolat. A 16.sz-ban német bányákban használták a fából készült nyompályát. Nem zárható ki, hogy a sziklás talajon közlekedő kocsik vájta keréknyomok adták az ötletet.
A feljegyzett legkorábbi adat szerint 1767-ben Reynolds használt Coldbrook melletti vasolvasztójának telephelyén hosszanti gerendákra fektetett síneket. Ezek méretéről is tudunk: 4 inch (~10 cm) széles és 1 inch (~2,5 cm) vastag homorú öntöttvas-lemezek voltak. Az ábrán az első vázlat mutatja az alakjukat és a rögzítésüket. Egy évtized múlva Curr változatott előbb a sínprofilon – öntött szögvasat alkalmazott -, majd a hosszgerendákat a talpfákkal cserélte ki. Ettől az 1777-es évtől számítjuk a keresztgerendás felépítmény történetét.
A sínprofil igazi forradalma sem sokáig váratott magára. 1789-ben Jesson nagyot változtatott akkor, amikor a vázlaton látható gombafejű sínprofilt alkalmazta, ami a kerék szerkezetén is lényeges változást igényelt: nyomkarima került a futófelület mellé. Ez a sínen maradást jobban biztosította, mint a Reynolds-féle vagy a Curr-féle sínek, amelyek – tegyük hozzá előnyükre – a közúti kocsik hordozására is alkalmasak voltak. Ezzel a Jesson-féle sínnel vált el a közúti és a vasúti közlekedés.
A ma is használt Vignoles-féle szélestalpú sínprofilt Stevens (USA) dolgozta ki 1832-ben. (Vignoles hozta Európába.) A régi öntési-kovácsolási technológiát 1820 óta a hengerelés váltotta fel (Berkinshaw). A profil az évek során némi módosításon ment keresztül, de a MÁV-nál jelenleg is használt ú.n. 48-as sínek (és a Trainz 49-es sínjei) lényegében ennek a leszármazottai. A keskeny nyomtávú kis-, erdei-, ipar- stb. vasutak természetesen kisebb keresztmetszetű síneken futnak.
A Trainz a modellvasutaknál gyakori kalap keresztmetszetű profilt használja. Ezzel a nagyvasútnál is kísérleteztek 1835-ben.
Nyomtáv
Stephenson első mozdonyai 4’ (feet) 8˝ (inch) = 1435 mm-es nyomtávval készültek – köztük az 1829. október 6-án Rainhillben (GB) rendezett verseny győztese, a „Rocket” -, és természetesen a pálya sínpárjai is ilyen távolságra kerültek egymástól. Hogy miért pont ennyi? Azért, mert a korszak legnagyobb forgalmát lebonyolító szekerek kerékpárjainak ez volt a szabványos (Anglia!) mérete. (A Magyar Királyi Honvédségnél és egy darabig még a Néphadseregnél is használt szekér – az „országos jármű” – is ezt a szabványt követte.) Mivel Európa legtöbb vasútjának járműveit angol cégek szállították, ez a nyomtáv vált általánossá és kapta a normál (szabványos) jelzőt 1889-től, amikor Bernben egy nemzetközi konferencia szentesítette. Ezt Európában majdnem mindenütt – Portugália, és Írország kivételével – megtalálhatjuk.
A Trainz vágányainál kerekítéssel adódik az 1400 mm-es normál nyomtáv.
Vannak ettől eltérő vasúti hálózatok:
- Keskeny nyomtávúak a csilléket hordozó 400 mm-es, az ipartelepek 500 mm-es és a kisvasutak 600-760-1000 mm-es pályái. Európa északi országaiban a „rendes” vasutak nagy része is ebbe a családba tartozik.
- Széles nyomtávú vasutak is sokfélék. A szovjet utódállamok hálózata 1524 mm-es és nálunk is vannak ilyen pályák a záhonyi átrakó körzetben. (A történelmi okokat nem kell részleteznem.) Európa délnyugati csücskében, a spanyol és a portugál vasutak használják a legszélesebb pályákat 1676 mm-es nyomtávval. Ugyanilyen síneken fut Dél-Amerika (az ok kitalálható) és a Távol-kelet sok vasútja.
Magyarország vasúti hálózata az I. Világháború előtt majdnem 23 000 km volt, s ebből 1600 km volt a keskeny nyomtávú pálya. A térkép trianoni átszabása után 8700 km ill. 270 km maradt, s ez a két háború között mindössze tízegynéhány km-es, főleg keskeny nyomtávú szakasszal bővült. Az 1970-es évektől kezdve – főként keskeny nyomtávú – vonalak szűntek meg, de a századforduló körül néhány megszűntetett vagy megszüntetni tervezett vonalat feltámasztottak.
Rak- és űrszelvények
A vasúti sínpár távolságától is függ a járművek szélessége. Annak érdekében, hogy a mozgó vonatok a pálya melletti tárgyakat, a szomszédos vágányon haladó járműveket ne sodorják el, szabályozták – országonként kissé eltérően – a járművek oldalirányú és magassági méreteit. A keskeny- és a széles nyomtávú vasutaknál természetesen mások a megengedett maximális méretek. E méreteket a járművek építőinek kell betartani. A járművek hosszát szabadon, más megfontolások alapján választják, az ábrán vázolt rakszelvény csak a pályára merőleges méreteket szabványosítja.
A terepasztal építőinek ennél fontosabb az a keresztmetszet, amelyet a vágányok környezetében – mint egy alagutat – üresen kell hagyni. Ez az űrszelvény. Nyílt vonalon semmi sem lóghat be az űrszelvénybe! Ipari-, rendező-, karbantartó stb. pályaudvarokon a szükség törvényt bont, de a rendbontó tárgy a valamivel soványabb rakszelvényig semmiképpen nem nyúlhat be. Ezeken a helyeken a tolatást végzők fokozott óvatosságára van szükség. A szelvényeket mutató vázlaton láthatod, hogy a villamosított vonalakon az áramszedőkre is gondoltak. A „száraz” vonalakon csak a szelvények alsó részére kell ügyelned, de azt is tudnod kell, hogy ívekben, 4000 m alatti ívsugárnál az űrszelvény kiszélesedik, sőt már az íves szakasz előtti–utáni egyenes szakaszon is figyelembe kell venni a hosszú járművek végének (külső íven) és közepének (belső íven) a „kilengését”. Ennek mértéke 100 m sugarú ívben már a 720 mm-t is eléri! A méret fele az ívsugár, másik fele a túlemelésből származó „kilengés” részére biztosít szabad helyet. (A külső oldalon így csak 360 mm bővítéssel kell számolni)
A Trainz járművei „ütközés biztosak”, a szimulációs program nem ismer akadályt! Egy igazi modellező nem lehet ilyen nagyvonalú, a szimuláns pedig legyen olyan jól nevelt, hogy a valósághoz igazodik, amikor a tereptárgyakat a pálya mentén elhelyezi 🙂 Néhány „mesterművet” mutatok (közkézen forgó terepekből).
A vágányok távolsága
A vonatok szabad, veszélytelen mozgásának biztosítása a traszirozásnál kezdődik.
GYIK: az meg mi?
Válasz: = pályakitűzés. ( Olyan szakmai kifejezés, mint a dózerolás, drehálás, stejgerolás stb. – a mószerolás az más szakma 🙂
Az egymás mellett futó vágányokat úgy fektetik le, hogy a vágányok űrszelvényei ne nyúljanak egymásba. Ez egyenesben akkor teljesül, ha a vágányok középvonalainak távolsága nem kisebb az űrszelvény szélességénél, ami 4000 mm. Állomásokon a biztonság növelésére a MÁV 5000 mm-ben szabja meg a vágánytengelyek minimális távolságát (régebben volt 4,75 m a norma és 4,50 m a minimum). A kanyarban az űrszelvény már említett öblösödését is figyelembe kell venni, amiben a mérnököket képletek és táblázatok segítik. A vágánytengelyek távolságának betartásánál egyetlen kivétel van: a szükség, pontosabban a szűkség (így, hosszú ű-vel). Ha ugyanis nagyon szűk a hely, akkor még össze is fonódhat a két vágány, amire természetesen csak üzemi környezetben kerülhet sor.
A Trainz tervezőasztalán a 10 m-es négyzetháló jelenti a kapaszkodót. Most jó és rossz példát mutatok:
Emelkedők, lejtők
A vasútépítők álmatlanságának egyik oka a hegyvidék. (A másik a „mocsár”.) Lehet meredek hegyoldalakon is vasutat építeni, de az a sík- és dombvidék vasutjaitól eltér. Egyik ilyen megoldás a fogaskerekű, a másik a sikló.
Mint tudod, Budapest városi közlekedése mindkettővel régóta büszkélkedhet. A baloldalon a Sváb-hegyre kapaszkodó első gőzőst, a jobboldalon a felújított Budavári-siklót láthatod. Ezeknél a fogasléc-fogaskerék illetve a lánc-kötél erőátvitel biztosítja a mozgást.
Ez meg Ausztria egyik nevezetes fogaskerekűje, a Schafbergbahn (Zahnradbahn). Alul pedig a tudomásom szerint legmeredekebb (48%-os, majdnem 30o-os) fogaskerekű Svájcban a Pilatusberg oldalán és egy kábelvasút (sikló) félúton a Mennyországba.
Az közönséges vasutaknál – mint a közúti járműveknél is – a kerék és a sín között fellépő adhéziós tapadás szolgálja a vonóerőt. Ez azonban csak akkor működik, ha a pálya emelkedési szöge elég kicsi, nem halad meg egy kritikus értéket. Az acél sínek és kerekek esetében a kritikus lejtőszög ~ 1°43’, esős-jeges pályán ennél kisebb. (A beton-gumi páros meredekebb emelkedő legyőzésére alkalmas.)
Vannak olyan vidékek – az Alpokban, a Himalájában, az Andokban -, ahol nagyon meredek hegyoldalakra kell felkapaszkodniuk a vonatoknak. Itt láthatók azok a kanyargós pályák, amik sok modellezőt megihletnek. Ezeknek a hegyi vasutaknak a vonalvezetése biztosítja, hogy a pálya emelkedési szöge elég kicsi legyen. Nálunk a terepviszonyok „mérsékeltebbek”, a MÁV fővonalain legfeljebb 25o/oo–es emelkedőkkel találkozunk. Itt a lejtőszög 1°26’ közel 1,5°. MEGLEPŐEN KICSI, de így van. Ezért (is) adják meg a lejtős pálya meredekségét a lejtőszög tangensével. (Ha már tanultál koordináta geometriát, akkor ez ugyanaz, mint az egyenes iránytényezője vagy más néven meredeksége az y = mx + balakú egyenletben.) Mivel ez az érték is kicsi – a kritikus lejtőszög esetében például tg (1°43’) = 0,0030 – az ezredekben kifejezhető meredekséget ezrelékben fejezik ki.
A trigonometria kihagyásával értelmezve pl. a 12o/oo -es meredekségű pályán 12 m a szintkülönbség 1 km-en (vagy: 12mm 1m-en). Pontosabban nem a pálya mentén kell az 1 km-t mérni, hanem a vízszintes vetületén (a térképen). A különbség nem lényeges, mert ilyen kis szögeknél a szinusz és tangens alig különbözik. (A példában a 0,0120 –hoz tartozó szögekre: sin 0° 41’ = tg 0° 41’ .) Eltérés 70°/oo-nél kezdődik, mindössze 1 ívperc a különbség: 0,0700=sin 4°1’ =tg 4<°0’. Ha még azt is felírod, hogy l = s.cos a, akkor a kis lejtőszögekre az is következik, hogy a lejtőalap (l) és a lejtőhossz (s) közel egyező, hiszen ezeknek a szögeknek a koszinusza közel 1.
A vonóerő szükséges emelésének mértékéről a mozdonyvezetőt a lejtős pályát jelző tábla tájékoztatta. Tájékoztatta: így, múlt időben, mert 1982-től a MÁV vonalairól eltűntek – na nem az emelkedők, csupán – a táblák a gőzösökkel együtt.
A villanymozdonyoknak, Szergejéknek ezek a meredélyek meg sem kottyannak. A Trainz gépei meg a hullámvasúton is megfelelnek.
