A terjedő globalizáció, a forgalom növekedése a nagyvárosokban és vonzáskörzetükben sok módon befolyásolja a mobilitást és a lakosok életminőségét. A megemelkedett szennyezés mellett mind hosszabb dugók alakulnak ki, és jelentősen megnövekednek a városon belüli utazási idők. Ennek a tendenciának az ellensúlyozására a városok új közlekedési koncepciókat fejlesztenek ki, hogy az emberek szívesebben használják a tömegközlekedést.
Az autókkal és a buszokkal szemben a sikeres alternatívának a kötöttpályás közlekedési eszközök – villamos, metró, vasút – bizonyultak. Egy rendszer sikerét vagy kudarcát azonban alapvetően a rendelkezésre állása és megbízhatósága dönti el. Ehhez a döntő hozzájárulást a pálya nyújtja.
Követelmények
A nagyvasúthoz képest kisebb tengelyterhelések és sebességek ellenére (1. ábra) a helyi közlekedés pályája gyakran sokkal költségesebb, és egyszerre számos követelményt kell kielégítenie.
Az alapvető követelményekhez az alábbiak tartoznak:
• Városi infrastruktúrába integrálhatóság
• Járművek kötöttpályás vezetése
• Egyszerű rendszerfelépítés
• Hosszú élettartam és tartós vágánystabilitás
• Minimális karbantartási igény
1. ábra: Vasúti közlekedési formák a tengelyterhelés és sebesség függvényében
Ezen felül a városi járművek sokfélesége további követelményeket támaszt. A városi közlekedés történelmi fejlődése és kialakítása során különféle sínprofilokat, sínbedöntéseket, nyomtávokat, tengelyterheléseket, forgóvázakat stb. alkalmaznak. A pálya kialakításánál a tisztán technikai követelményeken felül a környezeti szempontokat – zajok és rezgések csökkentése, újrahasznosított komponensek felhasználása – is számításba kell venni. Az építési terület időben és térben is korlátozottan áll rendelkezésre, és a nagy gépek alkalmazását egy sor további követelmény korlátozza.
Betonlemezes pályák a helyi közlekedésben
A RHEDA pályarendszerek családjából a RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® betonlemezes pályarendszerek kiválóan megfelelnek a helyi közlekedésben történő alkalmazásra (2. ábra). Mindkét rendszerre jellemző az integrált kétblokkos keresztaljakkal készülő, helyben öntött betonlemez. A németországi Rheda állomásán történt első alkalmazás – innen a név – óta a megoldást továbbfejlesztették, és később kiterjesztették a helyi közlekedésre szánt megoldásokra is. A rendszer méretezése a rugalmasan beágyazott lemezek elméletén alapul. Számításba veszik a várható jármű súlyát és a kerékdinamika, valamint az ívben haladás által megkövetelt erőpótlékokat, amelyek a pályalemezben fellépő nyomásokat adják. Ezután a pályalemezt úgy méretezik, hogy a meglévő erők a megengedett tartós szilárdságon belül maradjanak. Ehhez egy megfelelően felosztott merevségű alépítményt fektetnek, amely fagyvédő rétegből és földműből áll.
2. ábra: A betonlemezes pályatipológiák rendszerezése
RHEDA CITY
A RHEDA CITY rendszert 70-80 km/h maximális sebességgel közlekedő villamosok, városi vasutak részére tervezték. A rendszer különlegessége abban rejlik, hogy a városban előforduló valamennyi lehetséges burkolathoz integrálható. Emiatt a megoldások palettája a teherautóval is járható, utcába integrált aszfalt-, beton- vagy kockakő burkolatú vágánytól az elkülönített, füvesített vágányig terjed. Mint korábban leírtuk, a RHEDA CITY integrált, kétblokkos keresztaljakkal készülő pályalemezből áll (3. ábra). A pályalemez egy munkafázisban készül helyszíni öntéses technológiával, 25 cm vastagságú és 240 cm szélességű szabvány szerint. Statikai szempontból a folytonos hosszirányú megerősítés (vasalat) elhagyható. A betonozásnál rendszerint C30/37 szilárdsági osztályú betont használnak. A pályalemez betonjának további követelményeit projektspecifikusan határozzák meg.
3. ábra: RHEDA CITY –C rendszer keresztmetszete, ESU-ba ágyazva
A RHEDA CITY pályarendszer központi eleme egy előre elkészített TB/ZB típusú betonalj. A kétblokkos keresztalj kialakítása nagyon kis, kb. 80 kg tömeget eredményez. Ez megkönnyíti a kezelést a beépítés és a vágánygeometria (nyomtáv, túlemelés, sínkoronaszint) beállítása során. A keresztaljak egy önállóan formastabil megerősítési elrendezést mutatnak, amely lényegében két rácsos tartón alapul. Ezek félig vannak a keresztalj tömbökbe bebetonozva. Amellett, hogy a rácstartó biztosítja a két végen lévő betontömbök helyzetét egymáshoz képest, kiváló kötőhatást is biztosít a keresztaljak és a helyszínen öntött pályalemez között. A nyomtáv, sínleerősítés, síndöntés, sínfelfekvés stb. figyelembevételével a keresztaljakat projektspecifikusan módosítják.
A zárt burkolatú rendszerekben általában vályúsínes sínprofilt alkalmaznak, amelynek típusát a közlekedési üzem határozza meg. A füvesített vágányok területén jellemzően normál (ún. Vignol) síneket alkalmaznak. A követelmények és az ügyfél specifikációi alapján a sínek felfekvése lehet folyamatos vagy pontszerű. Minden fektetési mód a különböző követelmények figyelembevételével adódik.
A RHEDA CITY –C (= kontinuierliche Lagerung – folyamatos felfekvés) esetén a síntalp a keresztaljakra és az aljközökbe folyamatosan és rugalmasan fekszik fel az elasztikus síntalpborításban (ESU) (3. ábra). A sín által vezetett oldalerőket a síntalp oldalain a helyszíni öntésű beton, valamint a nyomásálló kamraelemeken keresztül a határoló burkolat veszi fel.
A RHEDA CITY –D (= diskrete Lagerung – pontszerű felfekvés) rendszerben a síneket kizárólag a rugalmas sínleerősítés tartja (4. ábra). Az aljközökben a sínek alá rugalmas közbetéteket erősítenek, amelyek a sínek függőleges mozgását nem korlátozzák. A RHEDA CITY –D rendszerben a keresztaljtávolság rendszerint 650-750 mm között van, a RHEDA CITY –C rendszerben ez 1500 mm. A rugalmasság és az általa elért sínelhajlás az elasztikus elemek megfelelő kiválasztásával szabályozható, és az ügyfélkövetelmények szerint meghatározható. Ezen felül a sínek beágyazása további pozitív hatást is gyakorol: a sínek elektromosan el vannak szigetelve a felépítménytől. A burkolat lehet többrétegű kiépítésben aszfaltból,betonból vagy kockakőből. A sínfej és a határoló burkolat között fugákat képeznek ki, ezeket rugalmas tömítőanyaggal zárják el.
4. ábra: RHEDA CITY –D rendszer keresztmetszete, Zw alátétlemezen
Azokon a területeken, ahol a helyi adottságok lehetővé teszik az autók és a villamos pályáinak szétválasztását, ott a RHEDA CITY –G (= Grün – Zöld) rendszer nyújt különösen vonzó variációt (5. ábra). Konstrukciós szempontból a füvesített vágányok megfelelnek a pontszerű felfekvésnek. A módosítások a vágányok vegetatív burkolatából adódó speciális követelményekkel függenek össze. A vegetációnak szükséges humusz- vagy szubsztrátréteg vastagságának elérése érdekében a keresztaljblokkok magasságát megfelelő mértékben megnövelték. A gyepkitöltési elemek egyrészt a földtől való elszigetelésére szolgálnak, másrészt azt akadályozzák meg, hogy a sín és a leerősítés területei a burkolórétegen keresztül elszennyeződjenek.
5. ábra: RHEDA CITY –G rendszer keresztmetszete: A keresztmetszet: aljközben; B keresztmetszet: keresztaljnál
A RHEDA CITY –C és –D rendszerektől eltérően az esővizet nem a burkolat, hanem a pályalemez vezeti el. Ebből kifolyólag a RHEDA CITY –G hordozólemezének kiegészítő, repedésgátló megerősítése (hosszanti vasalata) van. Az üzemi előnyök mellett, amelyek a közlekedési ágak szétválasztásából adódnak, a RHEDA CITY –G-nek környezetvédelmi szempontból is jelentős előnyei vannak. Zajkibocsátási szempontból a füvesített változat kisebb zajszintet mutat, mint a kemény burkolatúak. Továbbá a rendszer megengedi a városépítészeti szempontból nem feltűnő vágányvezetést a zöldfelületek elvesztése nélkül. Borításként megfelelő a gyep vagy egyéb lapos növényzet.
A RHEDA 2000® gyorsvasutakról
A gyorsvasutak vagy MRT rendszerek (= Mass Rapid Transit – gyors tömegközlekedés) más közlekedési koncepciót követnek, mint a villamos. A vonatok itt alapvetően egy elkülönített vágánytestet használnak, hogy a vonal átbocsátóképessége nagyobb legyen. Az ilyen vonalak építése a földfelszíni mellett gyakran föld feletti vagy alatti vágányvezetést követel meg. A RHEDA 2000® rendszert (6. ábra) eredetileg a nagysebességű közlekedéshez fejlesztették ki, és a 100-120 km/h sebességű és 12-15 tonnás tengelyterhelésű városi vasutak számára lefektetett követelményekhez igazították. Ezen túl a rendszer megfelel valamennyi felhasználási területnek: felszíni építés, alagút és magasvasút. Továbbá a rendszer a különleges helyszínekre is megoldást kínál, mint a váltók, dilatációs szerkezetek vagy egyéb rendszerekhez történő átmenetek, mint amilyen az ágyazatos felépítmény.
A RHEDA CITY rendszerhez hasonlóan a RHEDA 2000® építési mód is integrált, kétblokkos keresztaljakkal készülő betonpályalemezből áll. Az esetek többségében (felszíni építés és alagút) a pályalemez 22-24 cm vastagságot és 280 cm szélességet mutat, és az alkalmazási területnek megfelelő, C30/37 vagy C35/45 minőségű betonból készül. Továbbá repedésgátló hosszanti megerősítése (vasalat) is van. A nagyobb terhelés ellenére egy specifikus terhelésátadó megoldás segítségével a RHEDA CITY-nél alkalmazotthoz képest vékonyabb lemezvastagság is elegendő. A felszíni építésnél ez egy hidraulikusan kötött hordozórétegen (HGT) alapul, amely általában a pályalemezzel együtt a terhelést biztonságosan átadja az alsó talajrétegnek. Az alagutak alapzatának nagyon jó teherbíróképessége miatt a pályalemez közvetlenül, 22-24 cm vastagsággal kivitelezhető. Hidak esetén a kiépítési magasságot minden esetben külön, a híd tulajdonságait figyelembe véve kell meghatározni.
6. ábra: RHEDA 2000® rendszer alapelve alagútban
Az MRT területen általában ún. Vignol síneket alkalmaznak. Emellett a síneket pontszerűen rögzítik a 600 és 750 mm közötti távolságban elhelyezett betonaljakra. A RHEDA 2000® rendszerben szintén előre gyártott kétblokkos keresztaljakat alkalmaznak. A nyomtávtól, síntípustól, síndöntéstől és az alkalmazott sínleerősítéstől függően a B 355 vagy a ZB 07 keresztaljak különféle variációi szerepelhetnek. A keresztaljak kialakításával lehetséges valamennyi szokásos rugalmas sínleerősítés alkalmazása a Pandrol, Vossloh vagy egyéb gyártók termékeiből. Továbbá a keresztaljat elő lehet készíteni az áramvezető sín rögzítéséhez. Ez később lehetővé teszi az áramvezető sín nagyon egyszerű és pontos felszerelését költséges bemérés és beszabályozás nélkül. Mivel az MRT vonalakon a vonatok a pályát elkülönítve használják, így általában a vágányok burkolása elhagyható. Speciális esetekben (pl. a mentési terv követelményei miatt) ugyanakkor lehetséges a burkolat kialakítása.
RHEDA RX
A vonatok emelkedő sebessége és tengelyterhelése a vágányok növekvő terhelésével együtt a vágánykörnyezet egyre növekvő igénybevételéhez vezet. A gyorsvasutaknál ez különösen a vibrációkra és a rázkódásokra igaz. A földalatti vasutak a már eleve erősen megterhelt városközpontokban okozzák ezeket a hatásokat. A követelményektől függően a felépítményben végrehajtott beavatkozások (lágy leerősítések vagy rugalmasan fektetett betonlemezek) gyakran elégtelennek bizonyulnak, és ezért az ún. tömeg-rugó (Masse-Feder) rendszerek alkalmazása szükséges (7. ábra).
7. ábra: RHEDA RX, mint Masse-Feder rendszer (lapos fektetés)
A RHEDA RX valamennyi rendszerjellemző megtartásával a RHEDA rendszercsalád rázkódásra optimalizált
variációját nyújtja. Ennél a rendszer megvalósítása (lapméretek, anyagválasztás, leerősítések stb.) mindig a konkrét projekthez igazítva történik. Az elasztikus elem feletti tömeg szignifikáns növelése rendkívül megemeli a rendszerek rázkódáscsökkentési hatékonyságát, különösen a belvárosi környezetben fontos 50-125 Hz frekvenciatartományban (8. ábra). Az új RHEDA RX rendszerben a RHEDA pályalemez alá és mellé RockXolid típusú kőzetgyapot szőnyegeket helyeznek. Ezek a szőnyegek extrém élettartamot, egyszerű szerelést és kiváló testzajcsillapítást mutatnak. Ezen felül a szőnyegtípusok kiválasztásával egy világosan definiált vágányrugalmasságot érnek el. Ezért egyszerű és alacsony költségű sínleerősítési elemeket lehet alkalmazni, és egyidejűleg a problémás rezonanciák megjelenése is kizárható.
8. ábra: A felépítménybe illesztett és a felépítmény alá elhelyezett elasztikus rétegek csillapításainak összehasonlítása
A RHEDA RX a beépítésnél is egyértelmű előnyöket nyújt. A rendszer például lehetővé teszi a gyors és költséghatékony haladást az alagutakban. Továbbá a RHEDA RX különösen környezetkímélő, mivel az összes komponense újrahasznosítható [1].
Egységes beépítési elv
A RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® esetén a beépítés a felülről lefelé alapelv szerint történik. Itt a sínek szolgálnak geometriai referenciaként a vágányfektetéshez. A kétblokkos keresztaljak előnyeivel együtt a fontos vágánygeometriai méretek – pl. a nyomtáv és síndöntés – már nagyon egzakt módon vannak definiálva, így a beépítési folyamat nagyon pontos vágányvezetést eredményez. A kiválasztott építési módszer lehetővé teszi, hogy az alépítmény pontossági követelményei mérsékeltek legyenek. Itt az útépítésnél szokásos értékeket lehet alkalmazni. A beépítés a vágányrács előkészítésével kezdődik. Ez a keresztaljakból, sínekből, leerősítésekből és – amennyiben szükséges – a megerősítésekből (hosszirányú vasalat) áll.
A RHEDA RX esetében a szőnyegeket az alagutak padlózatán helyezik el. A szőnyegeken szabad járni és közlekedni, így az építési helyszín szokásos üzemét nem befolyásolják. A vágányok hozzávetőleges beigazítása után szerelik fel a szükséges vágánykomponenseket, mint a vízelvezetés vagy földelés. A RHEDA CITY esetében megtörténik a függőleges finom szabályozás a keresztaljakba integrált beállító csavarok segítségével. Vízszintes irányban ez állítható tartókkal történik, amelyeket megfelelő tartópontoknak támasztanak. A RHEDA 2000® és RHEDA RX esetében a síntalphoz erősített beállító csavarokat alkalmaznak. Ezek egyidejűleg lehetővé teszik a vágány függőleges és vízszintes beszabályozását. Mindkét beszabályozási eljárás megengedi a legkisebb, milliméter tartományba eső vágánybeállítási pontosságot. Ehhez közvetlenül kapcsolódva történik a pályalemez betonozása, amellyel a keresztaljakat a rácstartóikon keresztül tartósan és stabil pozícióban rögzítik.
A beton kezdeti megkötése után a beállító csavarokat eltávolítják, és a megmaradó nyílásokat lezárják. A kisebb utómunkálatoktól eltekintve ezzel a RHEDA 2000® és RHEDA RX vágányzata készen áll. A RHEDA CITY rendszerben még végül megtörténik a burkolat elkészítése a projekt előírásai szerint. A kiválasztott rendszervariánsok szerint beépítik a hozzájuk tartozó kamraelemeket, és elkészítik a burkolást. Mindkét rendszer beépítése a szokásos gépekkel, szerszámokkal és anyagokkal elvégezhető.
Rendszerillesztés
A RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® szilárd pályarendszerek kész és kiérlelt megoldást nyújtanak valamennyi városi kötöttpályás helyi közlekedési alkalmazásnál. Valamennyi tényezőt figyelembe véve – felhasznált járművek, terhelés, sebesség, sín, nyomtáv, áramellátás, vízelvezetés stb. – a rendszerek tovább módosíthatók az ügyfél specifikus igényeihez igazítva, hogy az ügyfelek részére egyrészt műszakilag optimális, másrészt üzletileg kedvező megoldást lehessen ajánlani. A megvalósított projektek tapasztalatai egyértelműen azt mutatják, hogy a tiszta rendszerkoncepció és a rugalmasság kombinációja optimális eredményekhez vezet.
A rendszer hosszú távú előnyei
A városi területek pályáira vonatkozó főbb követelmények a hosszú élettartam, a nagy vágánystabilitás és az alacsony karbantartási költségek. A jövőbeli projektek esetén nemcsak a pálya közvetlen – építési és karbantartási – költségeit veszik figyelembe, hanem a közvetett költségeket is, amilyen a pálya rendelkezésre állása, a bevételkiesés vagy akár az ügyfélelégedetlenség. Habár ezeket nehéz pénzügyileg számszerűsíteni, de a tömegközlekedési vállalat elfogadásához vagy elutasításához vezethetnek. Az üzemeltetés során mindkét pályarendszer rendkívül alacsony karbantartási igényűnek bizonyult. A tervszerű karbantartási munkáktól – sín- és fugaápolás vagy pályatisztítás – eltekintve nincs szükség további karbantartásra. A RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® rendszerek különböző variációit 1998 óta számos projektben alkalmazták Európában és világszerte. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a rendszerek maximálisan kielégítik a felmerülő követelményeket, és így a RHEDA CITY rendszert több helyen (pl. Berlin, Drezda) szabványos építési módként vezették be.
Összefoglalás
A RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® rendszerek moduláris felépítésük és univerzális rendszertechnikájuk miatt kiforrott és ügyfélbarát megoldást jelentenek valamennyi kötöttpályás helyi közlekedési mód számára. A kétblokkos keresztaljak alkalmazása a „felülről lefelé” építési elvvel együtt azt mutatja, hogy nehéz építési környezetekben is nagy építési teljesítményt és nagyon jó vágányminőséget lehet megcélozni. Ez többek között bizonyítást nyert a varsói Aleje Jerozolimskie vonal modernizálása során is. A napi üzemben a RHEDA CITY, RHEDA RX és RHEDA 2000® rendszerek különösen alacsony karbantartás-igényűnek mutatkoznak. Ez nagyon pozitív hatással van a rendszer rendelkezésre állására és teljes költségére.
Felhasznált irodalom
[1] Nawrat, W.; Gatzwiller Bo, Kevin: Wirksamer Schutz gegen Körperschall von U- und Stadtbahnen. Der Nahverkehr, Ausgabe Juli/August, 2012.
