התאמה אלסטית והתאמת תרחיש של תת-שכבות המסלול
מהן פונקציות הליבה של רפידות תחת-מסילה?
הפונקציה המרכזית של רפידות מתחת ל-מסילה היא לחסום את עומס ההשפעה שנוצר על ידי הפעלת הרכבת, לפזר את הכוח המרוכז שמשדר המסילה לרדום ולהימנע מנזק לרדום עקב מתח מקומי מופרז. הוא סופג אנרגיית רטט באמצעות עיוות אלסטי משלו, מפחית ביעילות את רעשי המסלול ומשפר את נוחות הנוסעים. כאשר הטמפרטורה משתנה, גמישות הרפידה יכולה להסתגל להתרחבות והתכווצות התרמית של המסילה, להפחית את החיכוך הנוקשה בין המסילה לרדום ולהגן על פני המסילה. רפידות עם גמישות שונה יכולות גם לעזור להתאים את הממדים הגיאומטריים של המסילה, לפצות על סטיות גובה קטנות של משטח המסילה ולהבטיח חלקות המסילה. בנוסף, רפידות בידוד מתחת ל-מסילה יכולות לחסום את הזרם התועה של מעגל המסילה, למנוע קורוזיה אלקטרוכימית ולספק את הצרכים של מסילות ברזל מחושמלות.
מהם הסיווגים החומריים של רפידות -תת-מסילה והתרחישים הרלוונטיים שלהם?
רפידות תחת-מסילה מחולקות בעיקר לשלוש קטגוריות: רפידות גומי, רפידות פלסטיק ורפידות מרוכבות. לרפידות גומי יש גמישות מצוינת והשפעה טובה של בלימת זעזועים, מתאימות לרכבות- במהירות גבוהה ולמעבר רכבות עירוניות, ויכולות לענות על צורכי החציצה תחת רטט- בתדר גבוה; ביניהם, רפידות גומי טבעי מתאימות לאזורים חמים, ואילו רפידות גומי ניטריל מתאימות לרכבות בקרבת שדות נפט בשל עמידותן הטובה לשמן. רפידות פלסטיק (כגון פוליאתילן) בעלות עמידות בפני קורוזיה חזקה ומשקל קל, מתאימות למנהרות לחות או לקווי חוף, ויכולות למנוע בעיות חלודה. רפידות מרוכבות (כגון גומי-קומפוזיט מתכת) משלבות את היתרונות של חומרים שונים, עם קשיחות וגמישות מאוזנת, המתאימים למסילות רכבת- כבדות, שיכולות לשאת עומסים גדולים ולספק חציצה יציבה. בנוסף, קיימות רפידות בידוד קרמיות, המשמשות במיוחד בחלקי הבידוד של מסילות רכבת מחושמלות בשל ביצועי הבידוד הגבוהים-שלהן.
אילו גורמים יש לקחת בחשבון בעת בחירת מודול האלסטי של רפידות מתחת ל-מסילה?
הבחירה של מודול האלסטי של רפידות מתחת ל-מסילה לוקחת תחילה בחשבון את רמת העומס של הקו. מסילות רכבת-כבדות צריכות לבחור רפידות עם מודול אלסטי גבוה (כגון 1500-2000MPa) כדי למנוע עיוות מוגזם; רכבות מהירות קונבנציונליות יכולות לבחור רפידות עם מודול אלסטי בינוני ונמוך (500-1000MPa) כדי לאזן בין חציצה לעלות. מהירות פעולת הרכבת היא גם גורם מפתח. רכבות מהירות רצות במהירות ובעלות השפעה גדולה, ולכן יש צורך ברפידות עם מודול אלסטי גבוה כדי לשלוט בעיוות המסילה ולהבטיח פעולה יציבה. גם סוג הישן משפיע על הבחירה. אדני בטון הם בעלי קשיחות גבוהה וצריך להתאים אותם לרפידות עם גמישות טובה יותר; אדני עץ הם בעלי קשיחות נמוכה ויכולים לבחור רפידות עם מודול אלסטי מעט גבוה יותר. בנוסף, לא ניתן להתעלם מתנאי אקלים. באזורים קרים, יש לבחור רפידות עם גמישות יציבה בטמפרטורה נמוכה כדי למנוע את עלייה חדה של מודול האלסטי עקב טמפרטורה נמוכה ואיבוד אפקט החציצה.
מהם הסיכונים ותקני השיפוט של הזדקנות ונזק של רפידות מתחת ל-מסילה?
ההזדקנות והנזק של רפידות מתחת ל-מסילה יובילו להנחתה אלסטית ולקיבולת חציצה מופחתת, מה שהופך את פגיעת הרכבת למועברת ישירות לאדנים ולנטל, ומאיצה את השחיקה של רכיבי המסילה. רפידות פגומות אינן יכולות לפזר עומסים באופן שווה, דבר שקל לגרום לסדיקה של רדום ולבלאי לא אחיד של משטח המסילה, המשפיע על יציבות המידות הגיאומטריות של המסילה. רפידות בידוד מיושנות יאבדו את ביצועי הבידוד שלהן, יגרמו לכשלים במעגל המסילה ויאיימו על בטיחותן של מסילות ברזל מחושמלות. תקני השיפוט כוללים בעיקר: סדקים ברורים על משטח הרפידה, כאשר אורך הסדק עולה על 50 מ"מ או רוחב העולה על 2 מ"מ; כמות הבלאי של עובי הרפידה עולה על 20% מהעובי המקורי; יכולת ההתאוששות האלסטית פוחתת, והיא לא יכולה להתאושש במהירות לאחר הלחיצה; התנגדות הבידוד של רפידות בידוד נמוכה מ-10^6Ω. אם אחד מהתנאים לעיל מתרחש, יש להחליף את הרפידה בזמן.
כיצד להאריך את חיי השירות של רפידות מתחת ל-מסילה?
הארכת חיי השירות של רפידות מתחת ל-מסילה צריכה להתחיל משלושה היבטים: התקנה, תחזוקה ובחירה. במהלך ההתקנה, יש צורך לנקות את הזיהומים על משטח המגע של הרדום והמסילה, לוודא שהרפידה מונחת שטוחה ולהימנע מלחץ מקומי לא אחיד; בו זמנית, שלטו בלחץ ההתקנה כדי למנוע מהרפידה להידחס- יתר על המידה ולייצר עיוות קבוע. בתחזוקה יומיומית, יש צורך לבדוק באופן קבוע את מצב הרפידה, ולנקות בזמן את החצץ והשמן מסביב לרפידה כדי למנוע קורוזיה כימית ונזק פיזי. לקווי רטט-כבדים או-תדירות גבוהה, ניתן ליישם ציפויים עמידים לבלאי על המשטחים העליונים והתחתונים של הרפידה כדי להפחית בלאי חיכוך. במהלך הבחירה, יש צורך לבצע התאמה מדויקת בהתאם לתנאים בפועל של הקו כדי להימנע מ"מוכשר יתר" או "לא כשיר"; יש לתת עדיפות לחומרים עמידים-למזג האוויר בסביבות קורוזיביות, ולרפידות עמידות-לטמפרטורה נמוכה באזורים קרים. בנוסף, תיקון קבוע של פגמי נטל כדי להבטיח יציבות המסלול יכול גם להפחית נזקי מתח נוסף לרפידה.