Analizy

Szyna S49

Struktura i własności szyny kolejowej S49 po kilkuletnim okresie ekspozycji na wolnym powietrzu.

Pytanie, które stawiają sobie zarządcy dróg kolejowych, w tym przypadku bocznicy, brzmi: Czy można zamiast nowych szyn zastosować szyny, które były wcześniej użytkowane? Szczególnie jeśli istnieje możliwość kupna szyn, które były już raz położne na szlaku, ale w związku z tym, że ruch na szlaku został wstrzymany, praktycznie nie noszą śladów zużycia. Użycie takich szyn jest uzasadnione przede wszystkim ze względów ekonomicznych [3]. Jeśli uwzględnić przepisy i zalecenia zawarte w załączniku 2 [4], to okazuje się, że jeśli na bocznicy przewozi się rocznie 200 000 ton węgla, wskaźnik Tg=0,2 a nowe szyny zaleca się wykorzystywać do budowy torów o natężeniu przewozów Tg=16÷25 na rok.

W obszarze wydatków budowa 1 km toru przy zastosowaniu nowych szyn to wydatek około 450 tys. zł [3]. Oczywiście kilkuletnia ekspozycja szyn na wolnym powietrzu spowodowała, że pokryły się one warstwą rdzy. Dlatego też, przed podjęciem decyzji o zakupie takich szyn, należy sprawdzić, czy spełniają one warunki techniczne wykonywania i odbioru szyn kolejowych, zgodne z wymogami Biura Dróg Kolejowych PKP PLK [4].

Ponadto należy zwrócić uwagę, że Procedura Objęcia Certyfikatem Bezpieczeństwa Bocznicy Kolejowej wiąże się z wykonaniem opisu infrastruktury bocznic oraz określeniem wymagań, jakie powinny one spełniać, uwzględniając m.in. standardy konstrukcyjne nawierzchni torów i charakterystyki techniczne szyn; niezbędne jest również opracowanie wymagań odnośnie do zachowania właściwego stanu technicznego bocznicy (m.in. dopuszczalne wartości zużycia szyn) [5]. Przedstawioną w artykule analizę opracowano w oparciu o wyniki badań mikrostruktury, wykonane na mikroskopie świetlnym, wykorzystując technikę badania w polu jasnym na mikroskopie Leica z dedykowanym oprogramowaniem przetwarzania obrazu w zakresie powiększeń 50x-200x, a także pomiaru twardości szyny kolejowej S49 (rys. 1.) wykonanej ze stali szynowej R260, dostarczonej przez firmę Koltravel.

Skład chemiczny stali badanej szyny wg normy kolejowej [PN-EN 14811+A1:2009] podano w tabeli 1. Pomiar twardości wykonano na twardościomierzu Zwick zgodnie z zaleceniami [4] (rys. 2) zawartymi w normie EN ISO 10003-1 [6]. Powierzchnię próbek przed pomiarem odpowiednio przygotowano, wyrównując poprzez wyszlifowanie na papierze ściernym o gradacji 200- 1200 na mokro na szlifierko-polerce mechanicznej. Materiał do badań pobrano z przekroju poprzecznego szyny zgodnie z wymogami zaleceń Warunków Technicznych Wykonywania i Odbioru Szyn Kolejowych [4] (rys. 3). Pobrany materiał zainkludowano na gorąco w polimerze termoplastycznym a po wyszlifowaniu oraz wypolerowaniu przy użyciu dedykowanego programu na szlifierko-polerce mechanicznej z zastosowaniem ścierniwa o gradacji 1-6 μm oraz lubrikantu.

Po procesie polerowania próbki trawiono roztworem 5% Nitalu1 w temperaturze pokojowej w czasie 40 s. WYNIKI BADAŃ Zgodnie z wymogami zawartymi w Warunkach Technicznych Wykonywania i Odbioru Szyn Kolejowych [4] twardość na linii środkowej powierzchni tocznej główki szyny (w punkcie RS) powinna zawierać się w przedziale 260-300 HBS. Wyniki pomiaru wykazały, że twardość badanej szyny spełnia konieczne warunki zastosowania szyny do budowy torów (rys. 4, tabela 2). Warto także nadmienić, że odchylenie standardowe wartości uzyskanych pomiarów w wymaganych miejscach zawiera się w przedziale 2,0÷6,7, co stanowi 0,6÷2,2% wartości średniej. Świadczy to o tym, że różnica pomiędzy kolejnymi wynikami pomiarów znajduje się poniżej błędu statystycznego, oznacza to, że badana szyna na całym przekroju poprzecznym charakteryzuje się równomiernymi wartościami mierzonej twardości.