Επιλογή προδιαγραφών σιδηροτροχιάς και αντιστοίχιση ταχύτητας/φόρτωσης τροχιάς
Ποιες είναι οι διαφορές του βασικού σεναρίου εφαρμογής μεταξύ των εθνικών προτύπων σιδηροτροχιών 50kg/m και 60kg/m;
Η σιδηροδρομική γραμμή εθνικών προτύπων 50 kg/m χρησιμοποιείται κυρίως σε ειδικές γραμμές αστικών τραμ, τραμ και βιομηχανικών πάρκων λόγω του μέτριου βάρους και της εύκολης εγκατάστασης. Τέτοιες γραμμές έχουν συνήθως ταχύτητα κίνησης Μικρότερη ή ίση με 120 km/h και ελαφρύ φορτίο άξονα, με σχετικά ήπιες απαιτήσεις για αντοχή στη φθορά σιδηροτροχιών και αντοχή σε κρούση. Ο σιδηρόδρομος των 60 kg/m χρησιμοποιείται ευρέως σε συμβατικούς σιδηροδρόμους κύριας γραμμής και σε βαριές εμπορευματικές γραμμές-μεταφοράς. Το μεγαλύτερο-μέγεθος διατομής και η ισχυρότερη φέρουσα ικανότητα-του φορτίου μπορούν να προσαρμοστούν σε ταχύτητες λειτουργίας κάτω από 200 km/h και σε μεγαλύτερη πίεση φορτίου άξονα. Στην πραγματική επιλογή, προτιμάται η σιδηροδρομική γραμμή 50kg/m για τις γραμμές ελαφρών σιδηροδρομικών γραμμών για τον έλεγχο του κόστους κατασκευής, ενώ η σιδηροδρομική γραμμή 60kg/m απαιτείται για τους κύριους σιδηροδρόμους για να διασφαλιστεί μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία και οι δύο δεν μπορούν να αντικατασταθούν αυθαίρετα, διαφορετικά θα επηρεαστεί η ασφάλεια της γραμμής. Επιπλέον, η σιδηροτροχιά 50kg/m χρησιμοποιείται συχνά με αυλακωτή δομή σιδηροτροχιάς για ενσωματωμένες γραμμές, ενώ η σιδηροτροχιά 60kg/m είναι ως επί το πλείστον συνηθισμένη ράγα σχήματος I, κατάλληλη τόσο για κατασκευές τροχιάς με έρμα όσο και για έρμα.
Ποιες είναι οι κύριες διαφορές στις απαιτήσεις υλικού μεταξύ σιδηροτροχιών ξένων στάνταρ και εθνικών σιδηροτροχιών προτύπων;
Το κύριο υλικό των εθνικών προτύπων σιδηροτροχιών είναι το U71Mn. Η υψηλή περιεκτικότητά του σε μαγγάνιο του προσδίδει εξαιρετική αντοχή και αντοχή στη φθορά, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις μηχανικής απόδοσης των εγχώριων προτύπων όπως το GB/T2585. Οι σιδηροτροχιές ξένων προτύπων, όπως τα ευρωπαϊκά προϊόντα UIC 860V και τα αμερικανικά πρότυπα AREMA κατασκευάζονται ως επί το πλείστον από υλικά όπως το R260 και το Grade 65, τα οποία δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στην αντοχή σε χαμηλή-θερμοκρασία και στην απόδοση συγκόλλησης. Ορισμένα ξένα πρότυπα απαιτούν η ενέργεια κρούσης στις -20 μοίρες να είναι τουλάχιστον 40 J, υψηλότερη από τις απαιτήσεις ορισμένων εθνικών προδιαγραφών προτύπων. Οι ράγες εθνικών προτύπων είναι πιο κατάλληλες για οικιακές συνθήκες μεταφοράς βαριών-και υψηλής-πυκνότητας, και η φόρμουλα υλικού εστιάζει στην αντοχή στην κόπωση και στην αντοχή στη φθορά. Οι ράγες ξένων προτύπων πρέπει να πληρούν τις κλιματολογικές συνθήκες διαφορετικών χωρών, όπως οι σιδηροτροχιές ξένων προτύπων σε σκανδιναβικές περιοχές θα ενισχύσουν την αντοχή σε θραύση σε χαμηλή{18}}θερμοκρασία. Όσον αφορά τη χημική σύνθεση, οι ράγες ξένων προτύπων έχουν αυστηρότερο έλεγχο της περιεκτικότητας σε θείο και φώσφορο, συνήθως λιγότερο από ή ίσο με 0,03%, ενώ ορισμένες συνήθεις ράγες εθνικών προτύπων επιτρέπουν λιγότερο ή ίσο με 0,045% για τη βελτίωση της καθαρότητας και της σταθερότητας του υλικού. Επιπλέον, οι ράγες ξένων προτύπων έχουν υψηλότερες απαιτήσεις για τις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων αρμών, οι οποίες πρέπει να περάσουν πολλαπλούς γύρους μη καταστροφικών δοκιμών για να διασφαλιστεί η ποιότητα της άρθρωσης.
Γιατί προτιμώνται ράγες 75kg/m και άνω για βαριές-γραμμές;
Οι σιδηροτροχιές 75kg/m και άνω έχουν μεγαλύτερη ροπή αδράνειας-διατομής, η οποία μπορεί να διασκορπίσει αποτελεσματικά την πίεση φορτίου άξονα των βαρέων- αμαξοστοιχιών και να μειώσει την παραμόρφωση κάμψης της σιδηροτροχιάς και τη ζημιά από κόπωση. Το φορτίο άξονα των βαρέων-γραμμών έλξης συνήθως υπερβαίνει τους 25 τόνους και η συχνή διέλευση των τρένων θα δημιουργήσει τεράστιες δυναμικές δυνάμεις πρόσκρουσης. Η ράγα 75 kg/m έχει μεγαλύτερο πάχος και πλάτος, πιο παχύ-ανθεκτικό στη φθορά στρώμα, το οποίο μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής και να μειώσει τη συχνότητα συντήρησης και αντικατάστασης. Σε σύγκριση με τη σιδηροτροχιά 60kg/m, η σιδηροτροχιά 75kg/m έχει μικρότερη πίεση επαφής, η οποία μπορεί να μειώσει τη φθορά των τροχών{12}}και να αποφύγει την απώλεια των γεωμετρικών διαστάσεων της τροχιάς που προκαλείται από την υπερβολική φθορά της σιδηροτροχιάς. Τέτοιες ράγες κατασκευάζονται κυρίως από κράματα υψηλής{14} αντοχής, που υποβάλλονται σε ειδική θερμική επεξεργασία, με αντοχή εφελκυσμού μεγαλύτερη ή ίση με 980 MPa, πολύ υψηλότερη από τις συνηθισμένες ράγες και μπορούν να αντισταθούν στις τάσεις εφελκυσμού και διάτμησης που προκαλούνται από μεγάλα φορτία. Επιπλέον, η σιδηροτροχιά 75kg/m έχει ισχυρότερη σταθερότητα, η οποία μπορεί να διατηρήσει καλύτερα την ομαλότητα της γραμμής σε μεγάλες ράμπες και καμπύλες τομές, διασφαλίζοντας την ασφαλή λειτουργία των τρένων βαρέων{18}αποστάσεων.
Ποιες είναι οι ειδικές απαιτήσεις γεωμετρικής ακρίβειας για ράγες σε τροχιές χωρίς έρμα;
Οι ράγες χωρίς έρμα έχουν εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις επιπεδότητας με ανοχή σφάλματος σε επίπεδο χιλιοστού-, επομένως ο έλεγχος της ομαλότητας της κεφαλής ράγας, της απόκλισης του εύρους και της ευθύτητας είναι πιο αυστηρός. Η απόκλιση ευθύτητας του άκρου εργασίας της κεφαλής σιδηροτροχιάς πρέπει να είναι Μικρότερη ή ίση με 0,1 mm ανά μέτρο και η σωρευτική απόκλιση σε όλο το μήκος πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 3 mm για να διασφαλιστεί η ομοιόμορφη επαφή της σιδηροτροχιάς-και να μειωθούν οι κραδασμοί και ο θόρυβος. Η επιτρεπόμενη απόκλιση του εύρους είναι μόνο ± 1 mm, πολύ χαμηλότερη από ± 2 mm των τροχιών με έρμα, αποφεύγοντας τους κινδύνους ταλάντωσης αμαξοστοιχίας ή εκτροχιασμού που προκαλούνται από υπερβολικό περιτύπωμα. Η ακρίβεια της άρθρωσης συγκόλλησης των σιδηροτροχιών χωρίς έρμα είναι υψηλότερη και η ομαλότητα των συγκολλημένων αρμών πρέπει να αντιμετωπίζεται με λείανση, με την ανομοιομορφία της επάνω και της πλευρικής επιφάνειας Λιγότερη ή ίση με 0,2 mm/m για να εξασφαλιστεί ότι δεν υπάρχει πρόσκρουση όταν τα τρένα διέρχονται από τους αρμούς. Η ακρίβεια μήκους των σιδηροτροχιών πρέπει επίσης να ελέγχεται αυστηρά, με σταθερή{11}}απόκλιση μήκους Μικρότερη από ή ίση με 5 mm για να αποφευχθεί η συγκεντρωμένη διαστολή της τροχιάς και η τάση συστολής που προκαλούνται από σφάλματα μήκους. Επιπλέον, οι ράγες τροχιάς χωρίς έρμα πρέπει να έχουν καλύτερη αντίσταση παραμόρφωσης και ο γραμμικός συντελεστής διαστολής θα πρέπει να είναι σταθερός όταν αλλάζει η θερμοκρασία για να μειωθεί η σχετική μετατόπιση μεταξύ πλακών τροχιάς και σιδηροτροχιών.
Ποια είναι η αρχή αντιστοίχισης μεταξύ της σκληρότητας της ράγας και της σκληρότητας του πέλματος του τροχού;
Η αρχή αντιστοίχισης μεταξύ της σκληρότητας της ράγας και της σκληρότητας του πέλματος του τροχού θα πρέπει να ακολουθεί την αρχή "ελαφρώς υψηλότερη και συμβατή". Συνήθως, η σκληρότητα της ράγας είναι 10-20 HB υψηλότερη από τη σκληρότητα του πέλματος του τροχού, γεγονός που μπορεί να εξασφαλίσει αντοχή στη φθορά της ράγας χωρίς υπερβολική φθορά των τροχών. Εάν η σκληρότητα της ράγας είναι χαμηλότερη από τον τροχό, θα οδηγήσει σε υπερβολική φθορά της ράγας και θα αυξήσει το κόστος αντικατάστασης. Εάν η σκληρότητα είναι πολύ υψηλή, θα επιταχύνει τη φθορά του πέλματος του τροχού, θα προκαλέσει πολυγωνισμό των τροχών και θα επηρεάσει τη σταθερότητα οδήγησης. Τα πρότυπα αντιστοίχισης ποικίλλουν για διαφορετικές γραμμές. Η σκληρότητα της σιδηροτροχιάς των σιδηροδρομικών γραμμών υψηλής-ταχύτητας συνήθως ελέγχεται στα 280-320 HB και η σκληρότητα του πέλματος του τροχού είναι 260-290 HB, προσαρμοσμένη στις απαιτήσεις χαμηλής φθοράς σε λειτουργία υψηλής-ταχύτητας. η σκληρότητα της σιδηροτροχιάς των βαρέων-γραμμών μεταφοράς πρέπει να αυξηθεί στα 340-380 HB και η σκληρότητα του πέλματος του τροχού είναι 320-350 HB για να αντέχει στη φθορά σε κρούση μεγάλου φορτίου. Η αντιστοίχιση πρέπει να επαληθευτεί με ανάλυση μηχανικής επαφής τροχού-σιδηροτροχιάς για να διασφαλιστεί ότι ο συντελεστής τριβής μεταξύ των δύο είναι σταθερός μεταξύ 0,3-0,4, αποφεύγοντας τους κραδασμούς ολίσθησης. Επιπλέον, η ομοιομορφία σκληρότητας των σιδηροτροχιών και των τροχών είναι επίσης σημαντική και η απόκλιση σκληρότητας πρέπει να είναι μικρότερη ή ίση με 15 HB για να αποφευχθεί η συγκεντρωμένη φθορά που προκαλείται από τοπικά σκληρά σημεία.