S rostoucí rychlostí vlaků a jejich zátěží začalo růst opotřebení kolejnic i hlučnost jízdy, a jejich častější výměna se začala nepříznivě promítat do provozních nákladů. Když si nové položené koleje po stavbě či rekonstrukci trati "sednou", bývá nutné je preventivně přebrousit nebo ofrézovat, zejména v úsecích, kde vlaky brzdí a v obloucích, výhybky nevyjímaje.
K pravidelnému opravnému broušení a později i kontrole ultrazvukem přistoupily evropské a americké železnice už v šedesátých letech dvacátého století. Postupně vyvíjené přívěsné nebo samojízdné frézky a brusky jsou schopné postupovat rychlostí nejvýše 10 km/h což si ale vynucuje úsekové provozní výluky, a práce jsou překládány obvykle do volnějších nočních hodin.
Z broušení se stala věda
Nová generace nasazovaných měřicích vozů vyhodnocuje nerovnosti kolejnic v řádu až setin milimetrů, a ultrazvukové detektory odhalí v jejich profilu i mikroskopické trhlinky.
Nově se zavádí tzv. oscilační broušení v místech kde se na nich tvoří vlnky nebo tzv. hotspoty. Pozice brusných kamenů se přizpůsobují poloměrům oblouků, oplachováním vodou z nádrží při pojíždění "tam a zpět" se dosahuje vyšší hladkosti a brání se úletu odbroušených žhavých zrn hrozících vyvoláním požáru v okolí tratě. Brusné kameny bývají přestavitelné tak aby zvládly broušení vlnkovitosti pojížděné plochy kolejnice v řádu 0,1 mm, i pojížděných hran jejího profilu v obloucích.
Studie únavy materiálu v důsledku smykového efektu na povrchu kolejnice ve směru opačném ke směru jízdy ukazuje na nebezpečí prostupu mikrotrhlinek šířících se pod hlavu kolejnice, což může vést až k lomu kolejnice. Zanedbání kontroly mělo na svědomí m.j. tragickou nehodu lomu kolejnice v říjnu 2000 pod expresem v anglickém Hatfieldu v rychlosti 190 km/h.
Dominující světoví výrobci kolejových brusek rakouský Plasser & Theurer, a německý Vossloh Rail Servis nejnověji vybavují vysokorychlostní kolejové brusky v modulárních sestavách brousících vlaků dokonce možností přenastavování brousících agregátů pro tzv. aktivní reprofilování horní hrany kolejnic vůči profilu jejich hlavy. O jejich výkonnosti dnes užívaných brousících vlaků svědčí už to, že ze 100 km dlouhé koleje za směnu odbrousí a do filtrů zachytí až 2 tuny ocelového prachu.
Vysokorychlostní brousící vlaky HSG
Mimořádnou pozornost evropských, a dnes již i čínských železnic budí první modulárně sestavitelné vysokorychlostní vlaky HSG (High-speed grinding), vyvíjené od roku 2011 společností Vossloh. V několika možných sestavách s dvěma až třemi vozy je používají zejména německé dráhy DB, a jejich druhou generaci HSG-2 od roku 2017 si nedávno pro vysokorychlostní trať Peking-Šanghaj jako první zakoupila Čína.
Lokomotivou tlačené brousící vozy mají po obou stranách vždy 4 brousicí agregáty s postranním systémem na odsávání a shromažďování prachu. Vložený nebo přípojný pomocný vůz se zdrojem energie, nádržemi a skladem výměnných brusných jednotek a brusných kamenů. Při pracovní rychlosti 50 až 80 km/h odbrušuje vlak z povrchu hlav kolejnic ztvrdlé vrstvy 0,5 mm rychlostí 50 až 80 km/h. Z každé kolejnice se při plné rychlosti tak odbrušuje až 30 cm3 materiálu za sekundu.
(Celý článek naleznete v příštím vydání Technického týdeníku.)