מודול אלסטי וביצועי שיכוך רעידות של רפידות מסילה

מודול אלסטי וביצועי שיכוך רעידות של רפידות מסילה

כיצד משפיע מודול האלסטי של לוחות הבסיס מתחת ל-מסילה על נוחות תפעול הרכבת?

מודול האלסטי של לוחות הבסיס מתחת-הוא אינדיקטור מרכזי לביצועי בלימת זעזועים, המשפיע ישירות על החלקות והנוחות של תפעול הרכבת. כאשר מודול האלסטי נמוך מדי (<80MPa), the base plate is prone to excessive compressive deformation, leading to excessive rail settlement and obvious jolting when trains pass. When the elastic modulus is too high (>150MPa), לוחית הבסיס קשיחה מכדי לספוג ביעילות את רטט פגיעת המסילה-, והרעידות מועברות ישירות לכרכרה, ומשפיעות על חווית הרכיבה. מודול אלסטי מתאים (80-120MPa) מאפשר ללוחית הבסיס לייצר עיוות אלסטי מתון תחת עומס, ומפחית את תדירות הרטט לטווח הנוחות האנושית (10-20Hz). לרכבות מהירות יש דרישות גבוהות יותר לנוחות, בדרך כלל בוחרות לוחות בסיס עם מודול אלסטי של 90-110MPa, שיכולים להפחית את העברת הרטט ביותר מ-30% ולשפר את חווית הנוסע. האחידות של מודול האלסטי הוא גם מכריע; סטייה של פחות או שווה ל-±10% יכולה למנוע קשיחות מסלול מקומית לא אחידה ולהבטיח נוחות בטווח מלא.

מדוע לקווי הובלה-כבדים נדרשים לוחות בסיס מתחת ל-מסילה עם מודול אלסטי גבוה?

לקווי הובלה-כבדים יש עומסי סרנים גדולים (גדולים מ-25 ט' או שווה ל-25 ט') וכוחות פגיעת- גלגלים חזקים. לוחות בסיס מתחת ל-מסילה עם מודול אלסטי גבוה (120-150MPa) יכולות לספק קשיחות מיסבים מספקת כדי למנוע עיוות מוגזם. ללוחות בסיס עם מודול אלסטי גבוה יש חוזק לחיצה של יותר מ-25MPa או שווה ל-25MPa, שיכול לעמוד בדחיסה של עומסים כבדים לטווח ארוך ללא עיוות קבוע, מה שמבטיח את יציבות המיקום הגיאומטרי של המסילה. הנטל או לוחות המסילה של קווי הובלה-כבדים נושאים עומסים עצומים; לוחות בסיס עם מודול אלסטי גבוה יכולים להעביר באופן שווה את העומס אל הבסיס, להפחית את ריכוז המתח המקומי ולהגן על מבנה המסילה. אם נבחרים לוחות בסיס עם מודול אלסטי נמוך, הם מועדים להתמוטטות עייפות, מה שמוביל להגבהה לא אחידה של המסילה, להחרפת בלאי המסילה- של הגלגלים ועלויות תחזוקת הקו. ללוחות בסיס עם מודול אלסטי גבוה יש התנגדות גזירה חזקה יותר, שיכולה להתנגד לכוח האורך שנוצר כאשר רכבות כבדות מתחילות ובולמות, להימנע מהחלקה של לוח הבסיס ולהבטיח בטיחות קו.

מהם ההבדלים בעיצוב מודול אלסטי בין תקן זר לתקן לאומי מתחת ל-לוחות בסיס מסילה?

עיצוב המודול האלסטי של תקן לאומי תחת-לוחות בסיס מסילה מתמקד בהתאמה לצרכים המגוונים של קווים מקומיים: 80-100MPa עבור קווי מהירות קונבנציונליים, 90-120MPa עבור קווים מהירים- ו-120-קווים כבדים{12} לטווח רחב של 150MPa. תקנים זרים כגון לוחות הבסיס הגרמניים של Vossloh מתמקדים בתרחישי מהירות-גבוהים ותרחישים כבדים, עם טווח עיצוב מודול אלסטי מרוכז יותר (100-150MPa) ובקרת סטייה מחמירה יותר (פחות או שווה ל-±5%) כדי להבטיח עקביות בביצועים. לוחות הבסיס היפניים הסטנדרטיים של JR מיועדים לאזורים מועדים לרעידות אדמה עם מודול אלסטי מעט נמוך יותר (90-110MPa), המאזנים את בלימת זעזועים ועמידות בפני עיוותים כדי לשפר את הביצועים הסיסמיים של הקו. חלק מלוחות הבסיס האירופיים והאמריקאיים מאמצים עיצוב מודול אלסטי שיפוע: לשכבת פני השטח יש מודול אלסטי נמוך (80-90MPa) לספיגת זעזועים, ולשכבה התחתונה יש מודול אלסטי גבוה (130-150MPa) לנושא, מימוש יעוד פונקציונלי. לוחות בסיס סטנדרטיים לאומיים מקדישים יותר תשומת לב לאיזון בין עלות וביצועים, בעוד שלצלחות בסיס סטנדרטיות זר יש דרישות גבוהות יותר לניסוח החומר ולדיוק העיבוד, עם יציבות מודול אלסטי טובה יותר, תוך התאמה לצרכי קו גבוה.

האם מודול האלסטי של לוחות הבסיס מתחת-תתכלה עם חיי השירות? מהן הסיבות?

מודול האלסטי של לוחות בסיס מתחת ל-מסילה יתפוגג בהדרגה עם התארכות חיי השירות, שהיא תוצאה של ההשפעה המשולבת של הזדקנות החומר, נזקי עייפות וגורמים אחרים. בעומס-לטווח ארוך, השרשרות המולקולריות הגומי הפנימיות של לוחות בסיס גומי יישברו, יכולת ההתאוששות האלסטית תפחת, מה שיוביל לירידה של שנה-ב-שנה במודול האלסטי, עם שיעור הנחתה של כ-15-20% לאחר 5 שנים. ללוחות הבסיס של פוליאוריטן יש עמידות טובה יותר להזדקנות, אך חשיפה ארוכת טווח לאור שמש וחמצן תגרום גם היא להתקשות החומר, ומודול האלסטי יגדל מעט (פחות או שווה ל-10%). גורמים סביבתיים מאיצים את הנחתה: לוחות בסיס גומי באזורי -טמפרטורה ולחות גבוהה- מועדים לספיגת לחות ולהזדקנות, ושיעור הנחתה של מודול האלסטי גבוה ב-5-8% מזה שבאזורים יבשים; מדיה כימית באזורים מלוחים-אלקליים יחלידו את חומר לוחית הבסיס ויפגעו במבנה האלסטי. אם תחזוקת הקו אינה בזמן, בלאי פני השטח והצטברות פסולת של לוחית הבסיס יגרמו ללחץ מקומי לא אחיד, ולהאיץ את הנחתה של מודול האלסטי. החלפה רגילה (לוחות בסיס גומי כל 5-8 שנים, לוחות בסיס פוליאוריטן כל 10-15 שנים) יכולה למנוע את ההשפעה של הנחתה של מודול אלסטי על ביצועי הקו.

כיצד לזהות אם מודול האלסטי של לוחות הבסיס מתחת ל-מסילה עומד בתקן?

כדי לזהות את מודול האלסטיות של לוחות בסיס מתחת ל-מסילה, יש צורך במכונת בדיקת לחץ מיוחדת כדי לבצע בדיקות דחיסה בהתאם לתקני GB/T 18173.3-2019 או EN 13146. הכן 3 קבוצות של דוגמאות (100 מ"מ × 100 מ"מ × 10 מ"מ) ושמור אותן בטמפרטורה קבועה של 23 מעלות ± 2 מעלות למשך 24 שעות כדי למנוע השפעות הטמפרטורה. הנח את הדגימה על מכונת הבדיקה, הפעל עומס מראש של 0.5MPa, ואז טען אותה ל-5MPa בקצב של 1 מ"מ לדקה, רשום את כמות הדחיסה וחשב את מודול האלסטי (E=מתח/מתח). אם תוצאת הבדיקה נמצאת בטווח התכנון והסטייה של 3 קבוצות הדגימות היא פחות או שווה ל-±10%, היא תיחשב כשירה. באתר, ניתן לזהות את קשיחות המסלול על ידי רכב לבדיקת מסלול כדי להסיק בעקיפין את מודול האלסטיות של לוח הבסיס; אם סטיית קשיחות המסילה עולה על 15%, נדרשות בדיקות דגימה ופירוק. עבור קווים בפעולה, ניתן להשתמש בבדיקות קוליות כדי לשפוט את מצב המבנה הפנימי של לוח הבסיס באמצעות מהירות התפשטות גלי הקול ולהעריך את מידת הנחתה של מודול האלסטי. יש להחליף לוחות בסיס לא מוסמכים בזמן כדי למנוע פגיעה בבטיחות ובנוחות הקו.