Στη σύγχρονη σιδηροδρομική υποδομή, η διατήρηση της διαμήκους σταθερότητας της γραμμής είναι κρίσιμη για τη διασφάλιση της λειτουργικής ασφάλειας και τη μείωση του κόστους συντήρησης. Μεταξύ των τυπικών διαμορφώσεων πίστας στη Βόρεια Αμερική και διεθνώς, τοΣιδηροτροχιά 115REσε συνδυασμό με συμβατόΆγκυρες ράγας 115 lbαντιπροσωπεύει ένα ευρέως διαδεδομένο πρότυπο για γραμμές μεσαίας- έως-βαριάς-μεταφοράς, δικτύων συγκοινωνίας και βιομηχανικών τροχιών.
Αυτό το τεχνικό άρθρο εξετάζει τη σχέση διαστάσεων μεταξύ αγκυρίων ράγας 115RE και 115 lb, τις λειτουργικές τους λειτουργίες, την ταξινόμηση σύμφωνα με τις οδηγίες AREMA και ζητήματα εγκατάστασης.
1. Διαστάσεις και προδιαγραφές 115RE Rail
το "115RE" Η ονομασία υποδηλώνει ένα συγκεκριμένο τμήμα σιδηροδρομικής γραμμής τυποποιημένο από την American Railway Engineering and Maintenance-of-Way Association (AREMA). Το "115" αναφέρεται στο ονομαστικό βάρος του 115 λίβρες ανά γιάρδα (περίπου 56,9 kg/m).
Για να διασφαλιστεί ότι μια άγκυρα σιδηροτροχιάς λειτουργεί όπως προβλέπεται, οι κατασκευαστικές ανοχές της πρέπει να ταιριάζουν με το προφίλ βάσης της ράγας. Παρακάτω είναι οι τυπικές μηχανικές διαστάσεις του σιδηροδρομικού τμήματος 115RE:
| Παράμετρος | Τυπική μέτρηση (Imperial) | Τυπική μέτρηση (μετρική) |
|---|---|---|
| Ονομαστικό Βάρος | 114,7 λίβρες/υδ | 56,9 kg/m |
| Ύψος σιδηροτροχιάς | 6-5/8 ίντσες | 168,28 χλστ |
| Πλάτος βάσης (πόδι) | 5-1/2 ίντσες | 139,70 χλστ |
| Πλάτος κεφαλής | 2-11/16 ίντσες | 68,26 χλστ |
| Πάχος Ιστού | 5/8 ίντσες | 15,88 χλστ |
Επειδή οι άγκυρες σιδηροτροχιάς συσφίγγονται απευθείας στη βάση της ράγας, τοΠλάτος βάσης 5-1/2 ίντσες (139,70 mm)είναι η κρίσιμη διάσταση που καθορίζει τη σχεδίαση και την εφαρμογή μιας άγκυρας ράγας 115 lb.
2. Η Μηχανική Συνάρτηση Αγκυρίων Σιδηροδρόμων
Άγκυρες σιδηροτροχιώνείναι μονοκόμματοι-ατσάλινοι συνδετήρες ελατηρίου που εφαρμόζονται στην κάτω πλευρά της βάσης της ράγας. Είναι σχεδιασμένα για να εφαρμόζουν σφιχτά στα πλαϊνά των δεσμών της πίστας (sleepers) ή των πλακών γραβάτας. Οι κύριες λειτουργίες τους περιλαμβάνουν:
- Έλεγχος ερπυσμού σιδηροτροχιών:Η διαμήκης κίνηση της σιδηροτροχιάς-γνωστή ως "ερπυσμός"- προκαλείται από την ελκτική προσπάθεια των ατμομηχανών, τις δυνάμεις πέδησης των τρένων και τη θερμική διαστολή ή συστολή. Οι άγκυρες μεταφέρουν αυτές τις διαμήκεις δυνάμεις από τη σιδηροτροχιά στους δεσμούς και στην κλίνη έρματος.
- Διατήρηση κοινών κενών:Στις αρθρωμένες γραμμές, οι άγκυρες σιδηροτροχιάς βοηθούν στη διατήρηση ομοιόμορφων κενών διαστολής μεταξύ των άκρων της σιδηροτροχιάς, αποτρέποντας τη ζημιά των αρμών και το λυγισμό της τροχιάς.
- Ασφάλιση συνεχούς συγκολλημένης ράγας (CWR):Στα συστήματα CWR, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας εισάγουν σημαντικές εσωτερικές τάσεις. Οι άγκυρες, μαζί με το προφίλ έρματος, περιορίζουν τη ράγα για να αποτρέψουν τον πλευρικό λυγισμό σε ζεστό καιρό και τραβούν-με το κρύο.
3. Τύποι αγκυρίων ράγας 115 lb
Οι βιομηχανικές εφαρμογές συνήθως χρησιμοποιούν δύο βασικά σχέδια αγκυρώσεων σιδηροτροχιών για συστήματα σιδηροτροχιών 115 lb. Και οι δύο κατασκευάζονται από χάλυβες ελατηρίων υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα ή κράματος και έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία-για να διασφαλιστεί η σταθερή ισχύς συγκράτησης.
A. Drive-Σε άγκυρες (Fair Style)
Αυτή η άγκυρα αναφέρεται συχνά ως "Βελτιωμένη Έκθεση" ή{0}}με στυλ, αυτή η άγκυρα διαθέτει ένα βαρύ σχέδιο που μοιάζει με σαγόνι-. Τοποθετείται τοποθετώντας το ένα άκρο πάνω από τη βάση της σιδηροτροχιάς και οδηγώντας το άλλο άκρο στην αντίθετη πλευρά της βάσης χρησιμοποιώντας ένα maul ή ένα αυτόματο μηχάνημα εφαρμογής. Ο σχεδιασμός παρέχει μια ευρεία περιοχή εδράνου στην πλάκα και στην πρόσοψη της γραβάτας.
Β. Ελατήρια-Άγκυρες τύπου (μονάδα/στυλ καναλιού)
Οι αγκυρώσεις τύπου ελατηρίου- (όπως τα σχέδια Unit ή Channeloc) χρησιμοποιούν έναν ελαστικό βρόχο δράσης με ελατήριο-. Εφαρμόζονται κάτω από τη βάση της ράγας και κουμπώνουν στη θέση τους. Η τάνυση του ελατηρίου παρέχει αμφίδρομη{{4} επαφή, συγκρατώντας με ασφάλεια τη βάση της ράγας. Αυτές οι άγκυρες γενικά φιλοξενούν μικρές διακυμάνσεις στο πάχος της βάσης σιδηροτροχιάς λόγω φθοράς.
| Ονομα | Άγκυρες σιδηροτροχιών | ||
| Τύπος | Χρησιμοποιείται για ράγα 50Kg, 85Kg, 90/91LB, 115RE /136RE, UIC54 & UIC60 | ||
| Ή τον τύπο από τα σχέδια των πελατών | |||
| Υλικό | 60Si2MnA | 45# | QT500-7 |
| Χημική σύνθεση (%) | C: 0,56-0,64, Mn: 0,60-0,90, Si: 1,60-2,00, Cr: Μικρότερο ή ίσο με 0,35, P: Μικρότερο ή ίσο με 0,03, S: Μικρότερο ή ίσο με 0,03 | C: 0,42-0,50, Mn: 0,50-0,80, Si: 0,17-0,37, Cr: Μικρότερο ή ίσο με 0,25, P: Μικρότερο ή ίσο με 0,035, S: Μικρότερο ή ίσο με 0,035 | C:3,60-3,80, Mn: Μικρότερο ή ίσο με 0,6, Si: 2,50-2,90, P: Μικρότερο ή ίσο με 0,08, S: Μικρότερο ή ίσο με 0,025 |
| Επιφάνεια | απλό (λαδωμένο), έγχρωμη ζωγραφική | ||
4. Πρότυπα και κριτήρια απόδοσης AREMA
Σύμφωνα με το Εγχειρίδιο AREMA για Μηχανική Σιδηροδρόμων (Κεφάλαιο 4: Σιδηροτροχιές), οι αγκυρώσεις σιδηροτροχιών υψηλής ποιότητας-πρέπει να πληρούν αυστηρά κριτήρια μηχανικής απόδοσης για να διασφαλίζεται η ασφάλεια υπό φορτίο:
- Αντοχή στην ολίσθηση:Μια τυπική προσφάτως εφαρμοσμένη άγκυρα σιδηροτροχιάς συνήθως αναμένεται να αντέχει μια ελάχιστη διαμήκη δύναμη πριν γλιστρήσει κατά μήκος της βάσης της σιδηροτροχιάς.
Αντοχή σε θραύση:Ο χάλυβας πρέπει να έχει επαρκή ολκιμότητα και σκληρότητα (συχνά καθορίζεται εντός ορισμένου εύρους σκληρότητας Brinell ή Rockwell C) για να αποφευχθεί η ρωγμή κατά την εγκατάσταση ή κάτω από εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Επαναχρησιμοποίηση:Οι αγκυρώσεις σιδηροτροχιάς έχουν σχεδιαστεί για να διατηρούν σημαντικό ποσοστό της αρχικής τους δύναμης συγκράτησης όταν αφαιρούνται και εφαρμόζονται ξανά κατά τη διάρκεια των κύκλων συντήρησης, υπό την προϋπόθεση ότι δεν είναι υπερβολικά τεντωμένες{-.
5. Βέλτιστες πρακτικές εφαρμογής και εγκατάστασης
Η απόδοση ενός συστήματος αγκύρωσης ράγας 115 lb βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στα σωστά μοτίβα και τεχνικές εγκατάστασης:
- Πλήρες ρουλεμάν:Η άγκυρα πρέπει να εγκατασταθεί έτσι ώστε η κατακόρυφη όψη της να ακουμπά σφιχτά πάνω στο δέσιμο ή στην πλάκα δέματος. Τα κενά μεταξύ της άγκυρας και της γραβάτας μειώνουν την αποτελεσματικότητά της, επιτρέποντας στη σιδηροτροχιά να κινείται πριν την δέσμευση της άγκυρας.
- Συμμετρική αγκύρωση:Για τον έλεγχο της κίνησης και προς τις δύο κατευθύνσεις, οι άγκυρες εγκαθίστανται συνήθως σε ζευγάρια στις αντίθετες πλευρές της ίδιας γραβάτας (αναφέρεται ως "αγκύρωση κουτιού").
- Μοτίβα αγκύρωσης:Σε ενωμένες ράγες, οι τυπικές πρακτικές συχνά υπαγορεύουν την αγκύρωση του κιβωτίου ενός καθορισμένου αριθμού δεμάτων ανά μήκος σιδηροτροχιάς (π.χ. 8 έως 16 δεσίματα ανά σιδηροτροχιά 39 ποδιών), ανάλογα με την πυκνότητα κυκλοφορίας και τον βαθμό. Το Continuous Welded Rail (CWR) απαιτεί γενικά πιο ολοκληρωμένα μοτίβα αγκυρώσεως, μερικές φορές αγκυρώνοντας κάθε δέσιμο ή κάθε δεύτερο δέσιμο κοντά σε κρίσιμες περιοχές όπως οι στροφές και οι προσεγγίσεις γεφυρών.
Συχνές Ερωτήσεις (FAQ)
Ε1: Μπορεί να χρησιμοποιηθεί άγκυρα ράγας 115 lb σε τμήμα σιδηροτροχιάς 136RE;
Όχι. Μια τυπική ράγα 136RE έχει πλάτος βάσης 6 ίντσες (152,4 mm), ενώ μια ράγα 115RE έχει πλάτος βάσης 5-1/2 ίντσες (139,7 mm). Μια άγκυρα ράγας 115 lb δεν ταιριάζει σε βάση ράγας 136 lb. Η προσπάθεια τοποθέτησης μη συμβατών αγκυρίων με δύναμη μπορεί να προκαλέσει ζημιά στα εξαρτήματα ή αστοχία του συστήματος στερέωσης.
Ε2: Τι είναι η "αγκύρωση κουτιού" και γιατί χρησιμοποιείται;
Η αγκύρωση κουτιού είναι η πρακτική της τοποθέτησης δύο αγκυρίων ράγας στον ίδιο δέσιμο-ένας σε κάθε πλευρά του δέματος στην ίδια ράγα. Αυτό εμποδίζει τη σιδηροτροχιά να κινηθεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση (τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω). Παρέχει διαμήκη συγκράτηση αμφίδρομης-από θερμική διαστολή και αμφίδρομη κυκλοφορία.
Ε3: Πώς επηρεάζουν οι αλλαγές θερμοκρασίας την απόδοση των αγκυρίων ράγας 115 lb;
Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας προκαλούν διαστολή των σιδηροτροχιών το καλοκαίρι και συστολή το χειμώνα. Χωρίς επαρκείς και σωστά τοποθετημένες αγκυρώσεις σιδηροτροχιάς, αυτές οι δυνάμεις μπορεί να οδηγήσουν σε λυγισμό της σιδηροτροχιάς (συστροφή του ήλιου) ή έλξη σιδηροτροχιάς-. Οι άγκυρες μεταφέρουν αυτές τις θερμικές δυνάμεις μέσω των δεσμών και στο έρμα, όπου η αντίσταση της κλίνης έρματος σταθεροποιεί τη δομή της τροχιάς.
Ε4: Είναι καλύτερη η κίνηση-σε άγκυρες από τις αγκυρώσεις τύπου ελατηρίου για τις ράγες 115RE;
Και τα δύο στυλ έχουν αποδειχθεί αποτελεσματικά όταν κατασκευάζονται σύμφωνα με τα πρότυπα AREMA. Η κίνηση-σε άγκυρες προσφέρει μια μεγάλη, σταθερή περιοχή επαφής με τη γραβάτα και είναι εξαιρετικά ανθεκτική σε ζημιές από κρούση. Οι αγκυρώσεις τύπου ελατηρίου{3}}προτιμώνται συχνά για την ανθεκτικότητά τους και την ευκολία εγκατάστασης σε ορισμένες αυτοματοποιημένες ρυθμίσεις συντήρησης.