בחירת מפרט מסילה והתאמת מהירות/עומס מסלול
מהם ההבדלים בתרחישי הליבה בין 50 ק"ג/מ"ר ל-60 ק"ג/מ' מסילות בתקן לאומי?
הרכבת הסטנדרטית הלאומית של 50 ק"ג/מ' משמשת בעיקר ברכבת קלה עירונית, חשמליות וקווים מיוחדים לפארקי תעשייה בשל משקלה המתון וההתקנה הקלה. לקווים כאלה יש בדרך כלל מהירות ריצה של פחות או שווה ל-120 קמ"ש ועומס סרן קל, עם דרישות מתונות יחסית להתנגדות לבלאי מסילה ועמידות בפני פגיעות. המסילה של 60 ק"ג/מ"ר נמצאת בשימוש נרחב במסילות רכבת קונבנציונליות ובקווי הובלה- כבדים. גודל החתך -הגדול יותר ויכולת נשיאת העומס- החזקה יותר שלו יכולים להסתגל למהירויות ריצה מתחת ל-200 קמ"ש וללחץ עומס סרן גדול יותר. בבחירה בפועל, רכבת של 50 ק"ג/מ"ר מועדפת לקווי רכבת קלה כדי לשלוט בעלויות הבנייה, בעוד שהרכבת של 60 ק"ג/מ"ר נדרשת עבור מסילות רכבת מרכזיות כדי להבטיח פעולה יציבה לטווח ארוך, ולא ניתן להחליף את השניים באופן שרירותי, אחרת בטיחות הקווים תיפגע. בנוסף, מסילה של 50 ק"ג/מ"ר משמשת לעתים קרובות עם מבנה מסילה מחורץ עבור מסילות משובצות, בעוד שמסילה של 60 ק"ג/מ"ר היא בעיקר מסילה רגילה בצורת I-, המתאימה למבני מסילה עם נטל וחסר נטל כאחד.
מהם ההבדלים העיקריים בדרישות החומר בין מסילות תקן זר למסילות סטנדרטיות לאומיות?
החומר המרכזי של מסילות תקן לאומיות הוא U71Mn. תכולת המנגן הגבוהה שלו מעניקה לו חוזק מעולה ועמידות בפני שחיקה, ועומדת בדרישות הביצועים המכאניות של תקנים מקומיים כגון GB/T2585. מסילות סטנדרטיות זרות כגון תקן אירופאי UIC 860V ומוצרי AREMA בתקן אמריקאי עשויים לרוב מחומרים כגון R260 ו- Grade 65, אשר מקדישים יותר תשומת לב לקשיחות-בטמפרטורה נמוכה וביצועי ריתוך. חלק מהתקנים הזרים דורשים שאנרגיית ההשפעה ב--20 מעלות תהיה לא פחות מ-40J, גבוהה מהדרישות של כמה מפרטי התקן הלאומי. מסילות סטנדרטיות לאומיות מתאימות יותר לתנאי הובלה-כבדים ובצפיפות-גבוהה ביתית, ונוסחת החומר מתמקדת בעמידות בפני עייפות ועמידות בפני שחיקה; מסילות סטנדרטיות זרות צריכות לעמוד בתנאי האקלים של מדינות שונות, כגון מסילות סטנדרטיות זרות באזורים נורדיים יחזקו עמידות לשברים שביר-בטמפרטורה נמוכה. במונחים של הרכב כימי, למסילות סטנדרטיות זרות יש שליטה מחמירה יותר על תכולת גופרית וזרחן, בדרך כלל פחות או שווה ל-0.03%, בעוד שכמה מסילות סטנדרטיות לאומיות רגילות מאפשרות לפחות או שווה ל-0.045% כדי לשפר את טוהר החומר ויציבותם. בנוסף, למסילות סטנדרטיות זרות יש דרישות גבוהות יותר לתכונות המכניות של מפרקים מרותכים, אשר צריכות לעבור סבבים מרובים של בדיקות לא הרסניות כדי להבטיח את איכות המפרק.
מדוע מועדפות מסילות של 75 ק"ג/מ' ומעלה עבור קווי הובלה-כבדים?
למסילות של 75 ק"ג/מ' ומעלה יש מומנט אינרציה- גדול יותר, שיכול לפזר ביעילות את לחץ עומס הציר של רכבות הובלה כבדות- ולהפחית את עיוות כיפוף המסילה ונזקי עייפות. עומס הסרן של קווי הובלה-כבדים בדרך כלל עולה על 25ט, והמעבר התכוף של רכבות ייצור כוחות פגיעה דינמיים עצומים. למסילה של 75 ק"ג/מ"ר עובי ורוחב גדולים יותר, שכבה עבה יותר-שעמידה בפני שחיקה, שיכולה להאריך את חיי השירות ולהפחית את תדירות התחזוקה וההחלפה. בהשוואה למסילה של 60 ק"ג/מ"ר, למסילה של 75 ק"ג/מ"ר יש מתח מגע קטן יותר, מה שיכול להפחית את בלאי המסילה- של הגלגלים ולמנוע אובדן ממדים גיאומטריים של המסילה הנגרמים משחיקה מוגזמת של המסילה. מסילות כאלה עשויות לרוב מסגסוגות חוזק- גבוה, הנתונות לטיפול בחום מיוחד, עם חוזק מתיחה של יותר מ-980MPa או שווה ל-980MPa, גבוה בהרבה ממסילות רגילות, ויכולות לעמוד בפני מתחי המתיחה והגזירה הנגרמים על ידי עומסים כבדים. בנוסף, למסילה של 75 ק"ג/מ"ר יש יציבות חזקה יותר, שיכולה לשמור טוב יותר על חלקות המסילה ברמפות ארוכות וקטעים מעוקלים, מה שמבטיח את הפעולה הבטוחה של רכבות{18}}כבדות.
מהן דרישות הדיוק הגיאומטרי המיוחדות למסילות במסילות ללא נטל?
למסילות ללא נטל יש דרישות שטוחות גבוהות במיוחד עם סובלנות שגיאה של מילימטר-, כך שהשליטה על חלקות ראש המסילה, סטיית המידות והישר היא מחמירה יותר. סטיית הישר של קצה העבודה של ראש המסילה צריכה להיות פחות או שווה ל-0.1 מ"מ למטר, והסטייה המצטברת לכל האורך צריכה להיות קטנה או שווה ל-3 מ"מ כדי להבטיח מגע אחיד של הגלגלים - עם המסילה ולהפחית רעידות ורעש. סטיית המדידה המותרת היא רק ±1 מ"מ, נמוכה בהרבה מ-±2 מ"מ של פסים בנטל, תוך הימנעות מסיכונים של נדנוד רכבת או ירידת מסילה הנגרמים כתוצאה ממד יתר. דיוק חיבורי הריתוך של מסילות מסילות ללא נטל גבוה יותר, ויש לטפל בחלקות החיבורים המרותכים על ידי השחזה, כאשר חוסר האחידות של המשטחים העליונים והצדדיים פחות או שווה ל-0.2 מ"מ/מ' כדי להבטיח שאין פגיעה כאשר רכבות עוברות דרך החיבורים. יש גם לשלוט בקפדנות על דיוק האורך של המסילות, כאשר סטיית האורך-הקבועה קטנה מ-5 מ"מ או שווה ל-5 מ"מ כדי למנוע התרחבות מרוכזת של מסילה ומתח התכווצות הנגרמים משגיאות אורך. בנוסף, מסילות מסילה ללא נטל צריכות להיות בעלי עמידות טובה יותר לדפורמציה, ומקדם ההתפשטות הליניארי צריך להיות יציב כאשר הטמפרטורה משתנה כדי להפחית את התזוזה היחסית בין לוחות המסילה למסילות.
מהו עקרון ההתאמה בין קשיות מסילה לקשיות דריכת גלגל?
עקרון ההתאמה בין קשיות המסילה לקשיות דריכת הגלגלים צריך לפעול לפי עקרון "קצת גבוה יותר ותואם". בדרך כלל, קשיות המסילה גבוהה ב-10-20HB מקשיות דריכת הגלגל, מה שיכול להבטיח עמידות בפני שחיקה של המסילה ללא בלאי יתר של הגלגלים. אם קשיות המסילה נמוכה מהגלגל, הדבר יוביל לבלאי מסילה מופרז ויגדיל את עלויות ההחלפה; אם הקשיות גבוהה מדי, זה יאיץ את שחיקת משטח הגלגלים, יגרום למצולעים של הגלגלים וישפיע על יציבות הנסיעה. תקני ההתאמה משתנים עבור קווים שונים. קשיות המסילה של קווי רכבת מהירים- נשלטת בדרך כלל על 280-320HB, וקשיות דריכת הגלגלים היא 260-290HB, תוך התאמה לדרישות הבלאי הנמוך בפעולה במהירות גבוהה-; יש להגדיל את קשיות המסילה של קווי הובלה כבדים- ל-340-380HB, וקשיות הדריכה של הגלגלים היא 320-350HB כדי להתנגד לבלאי בפגיעה בעומס כבד. יש לאמת את ההתאמה על ידי ניתוח מכניקת מגע גלגל-מסילה כדי להבטיח שמקדם החיכוך בין השניים יציב בין 0.3-0.4, תוך הימנעות רטט מחליק. בנוסף, חשובה גם אחידות הקשיות של מסילות וגלגלים, וסטיית הקשיות צריכה להיות פחות או שווה ל-15HB כדי למנוע בלאי מרוכז שנגרם על ידי נקודות קשות מקומיות.