Функции, которые должна выполнять железнодорожная площадка
На железнодорожной площадке четыре рабочих места. Он обеспечивает вертикальную эластичность, придавая путям определенную жесткость, которая поглощает удары колес-рельсов и защищает шпалу, балласт и подвижной состав от высокочастотной-вибрации. Он распределяет нагрузку от колеса на спальное место, предотвращая локальное перенапряжение бетона или древесины. Он обеспечивает электрическую изоляцию между рельсом и шпалой при использовании рельсовых цепей и защищает посадочное место рельса от износа. Все четыре задачи зависят от материала колодки: жесткость зависит от полимера и его состава, демпфирование — от вязкоупругого поведения, изоляция — от электрических свойств, а срок службы — от устойчивости к старению. Поскольку накладка является мягким элементом в крепежной цепи, ее состояние определяет долгосрочное-поведение всей системы, поэтому выбор накладки является проектным решением, привязанным к стандарту системы крепления, а не выбором по каталогу.
Семейства материалов и их свойства
Ниже приводится краткое описание материалов колодок, используемых при обычном использовании.
| Материал | Типичные свойства | Наиболее подходящие-типы треков | Ограничения |
|---|---|---|---|
| Натуральный каучук | Хорошая эластичность и демпфирование, низкая стоимость. | Обычные линии, городская железная дорога | Умеренное старение под воздействием озона и тепла |
| EPDM резина | Хорошая эластичность, превосходное старение под воздействием озона, ультрафиолета и тепла. | Обычные и открытые линии, жаркий климат | Более высокая стоимость, чем NR |
| Полиуретан | Высокая эластичность и прочность, высокая износостойкость, стабильная жесткость. | Высокоскоростные-и тяжеловесные-магистральные линии | Более высокая стоимость, чувствительность к влаге в некоторых составах. |
| Ева | Высокая изоляция, низкая плотность, стабильность размеров | Отслеживать-зоны цепей, изолированные участки | Меньшая грузоподъемность, чем у резины и полиуретана. |
| Композитный, армированный волокном- | Сочетает в себе эластичность резины и способность выдерживать нагрузку на волокна. | Тяжелые-перевозки, зоны повышенного воздействия | Более высокая стоимость, ограниченное количество поставщиков |
Натуральный каучук обеспечивает лучшую эластичность на единицу стоимости и остается рабочей лошадкой среди традиционных лесок. EPDM повышает стойкость к озону и теплу по цене, что имеет значение в жарком климате,-подверженном воздействию ультрафиолета, где натуральный каучук затвердевает и трескается. Полиуретан сочетает в себе эластичность с прочностью и устойчивостью к истиранию, а его жесткость может быть задана с жесткими допусками, поэтому его предпочитают высокоскоростные-скоростные и тяжелые-транспортные системы. EVA превосходно обеспечивает изоляцию и используется там, где рельсовая цепь имеет критическое значение и нагрузка умеренная. Композитные колодки — это инженерное решение, когда необходимы одновременно высокая эластичность и высокая несущая способность.
Жесткость — параметр конструкции
Для системы крепления накладка определяется ее жесткостью, а не названием материала. Статическая жесткость, нагрузка на единицу прогиба при определенной предварительной нагрузке, определяет вертикальное поведение пути, а динамическая жесткость, измеренная при циклическом нагружении, всегда выше статического значения из-за вязкоупругой природы полимеров; соотношение динамической и статической жесткости обычно составляет от 1,3 до 1,8 для резиновых подушек и ниже для полиуретановых. Системный стандарт, например EN 13481-1 и EN 13481-2 для систем на бетонных шпалах, определяет диапазон жесткости, которому должно соответствовать крепление, а подкладка выбирается таким образом, чтобы собранная система (подушка плюс зажим плюс пластина) попадала в этот диапазон. На высокоскоростных-линиях требуется точная и постоянная жесткость от колодки к колодке, поскольку разброс жесткости проявляется как разброс геометрии гусеницы на скорости; на линиях большой грузоперевозок требованием является сохранение жесткости при высокой нагрузке, поскольку подушка, которая размягчается при ползучести, изменяет опору рельса и ускоряет повреждение балласта. Твердость, выраженная в IRHD, является показателем жесткости в цехах и является значением, которое чаще всего указывается в сертификатах.
Характеристики изоляции и рельсовые цепи
При использовании рельсовых цепей прокладка является частью электрической изоляции системы крепления: она должна изолировать рельс от шпалы, чтобы сигнальный ток следовал по рельсу, а не по земле. Сопротивление изоляции прокладки определяется полимером и такими добавками, как углеродная сажа, поэтому прокладки с высокой-изоляцией изготавливаются без проводящих наполнителей. Для изолированных систем крепления требования к сопротивлению подтверждаются методом испытаний EN 13146-5, а значение системы определяется стандартом крепления; на практике для секций рельсовых цепей используются прокладки с высокой-изоляцией из этиленвинилацетата или специально разработанного этилен-пропиленового каучука, сопротивление изоляции которых обычно превышает 10^9 Ом в сухом состоянии и остается достаточным под дождем. Распространенной неисправностью на местах является загрязнение колодки: балластная пыль, токопроводящий мусор и влага, попадающая на поверхность площадки, могут обойти изоляцию даже при идеальной прокладке, поэтому обслуживание изолированных участков включает в себя очистку посадочного места рельса и зоны площадки.
Толщина, регулировка высоты и штабелирование
Рельсовые накладки производятся различной толщины, обычно от 5 до 12 мм для рабочей накладки, с более тонкими прокладками, используемыми для регулировки высоты пути. Толщина служит двум целям: она определяет жесткость колодки, поскольку более толстая колодка из того же материала мягче, и регулирует высоту рельса для правильного уровня пути. Подушки регулировки высоты обычно поставляются из материалов-подходящей твердости, таких как полиэтилен высокой-плотности или нейлоновые прокладки, которые имеют стабильные размеры и не расползаются под нагрузкой. Важным является правило укладки: обычно под рабочую подкладку следует укладывать не более двух регулировочных прокладок, поскольку каждое сопряжение добавляет плоскость скольжения и неравномерность жесткости, а высокая стопка мягких материалов становится проблемой устойчивости рельса. Когда требуемая коррекция высоты превышает практический предел штабеля, коррекция принадлежит шпале или балласту, а не подушке. Толщина колодки и набор прокладок вместе также должны удерживать нагрузку на носок зажима в пределах рабочего диапазона, поскольку более толстый набор прокладок изменяет рабочее положение зажима.
Контрольный список выбора и распространенные ошибки
Контрольный список выбора колодок начинается с профиля рельса и системы крепления, затем нагрузки на ось и скорости, затем окружающей среды (горячей, холодной, прибрежной или пустынной), затем требований к путевой-цепи и, наконец, толщины и диапазона твердости, указанных на чертеже системы. Распространенные ошибки, которых следует избегать: выбор материала только по цене, в результате чего обычно получается колодка с неподходящей для системы жесткостью; игнорирование соотношения динамической-к-статической жесткости, поэтому гусеница оказывается более жесткой, чем рассчитано на скорости; использование EVA для тяжелых-перевозок грузов, когда его грузоподъемность недостаточна; и установку прокладки шире или уже основания рельса, которая либо загибается по краям, либо создает контакт с линией края. Поставляемую накладку следует проверить на твердость, размеры и качество поверхности, а в сертификате должен быть указан материал, твердость и жесткость или класс жесткости, чтобы можно было сверить стандарт системы крепления на бумаге перед установкой накладок.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос 1. Какой материал накладок лучше всего подходит для высокоскоростных-линей?
Полиуретан обычно предпочитают для работы на высоких-скоростях, поскольку его жесткость может поддерживаться в жестких пределах, а также он сочетает в себе эластичность и износостойкость, обеспечивая постоянную жесткость гусеницы на скорости.
Вопрос 2: В чем разница между статической и динамической жесткостью колодки?
Статическая жесткость – это коэффициент-прогиба при постоянной нагрузке; динамическая жесткость - это соотношение при циклическом нагружении. Динамическая жесткость выше, обычно в 1,3–1,8 раза выше статической для резины из-за вязкоупругих свойств.
Вопрос 3. Почему на участках трассы-путей нужны специальные площадки?
Потому что площадка должна электрически изолировать рельс от шпалы, чтобы сигнальный ток оставался в рельсе. Прокладки с высокой-изоляцией изготовлены без проводящих наполнителей и проверены испытанием изоляции EN 13146-5.
В4: Сколько подушечек или прокладок можно сложить для регулировки высоты?
Как правило, под рабочей колодкой не более двух регулировочных прокладок. Каждый интерфейс добавляет плоскость скольжения и неравномерность жесткости, а чрезмерное штабелирование дестабилизирует опору рельса.
Вопрос 5: Как указывается жесткость колодок в заказе на поставку?
По чертежу системы крепления: материал, твердость по IRHD, толщина и жесткость или класс жесткости, соответствующий системным требованиям EN 13481. В сертификате должны быть указаны эти значения для проверки.
Вопрос 6. Что больше всего сокращает срок службы колодок?
Перегрузка из-за жесткой, несоответствующей системы, краевая нагрузка из-за площадки, более узкой, чем основание рельса, загрязнение балластными частицами, а также старение озоном или ультрафиолетом в условиях жаркого климата. Всех четырех можно избежать при правильном выборе и обслуживании.