הקשר בין התנגדות ההזדקנות של רפידות מסילה לבין עלות מחזור החיים הכוללת של קווי מסילה
אילו תופעות טיפוסיות של כשל מוקדם נגרמות עקב עמידות לא מספקת להזדקנות האוזון של רפידות מתחת ל-מסילה?
הזדקנות האוזון תגרום לשבירת השרשראות המולקולריות של חומר הרפידה, וכתוצאה מכך "פיצוח", שהוא מאפיין הכשל המוקדם האופייני ביותר. סדקים ראשוניים מרוכזים בעיקר באזורי ריכוז הקצה והמתח של הרפידה, מופצים ברשת. עם התעצמות ההזדקנות, הסדקים יתרחבו למרכז, בעומק של יותר מ-50% מעובי הרפידה. פיצוח יגרום לירידה חדה במודול האלסטי של הרפידה, אובדן ביצועי הפחתת רעידות. במקביל, סדקים יהפכו לערוצים למים ולזיהומים, ויאיצו את ההידרוליזה והקורוזיה של הרפידה. תחת עומסי רכבת, ריכוז מתח נוטה להתרחש בחלקים הסדוקים, מה שמוביל לשבר ונפילה מהרפידה ואובדן תמיכה אלסטית למסילה.
מה הם ההבדלים בהשפעות ההזדקנות של קרינה אולטרה סגולה על רפידות מתחת ל-מסילה של חומרים שונים?
לקרינה אולטרה סגולה מנגנוני הזדקנות שונים על רפידות גומי ורפידות פוליאוריטן, עם הבדלים משמעותיים. שרשראות הגומי המולקולריות ברפידות הגומי מופעלות בקלות על ידי קרניים אולטרה סגולות, עוברות פיצוח חמצוני. פני השטח יראו במהירות תופעות של גיר ודעיכה, וכישלון הזדקנות ברור יתרחש לאחר 5-8 שנים. המבנה המולקולרי של רפידות פוליאוריטן מכיל קשרי אורטן; קרניים אולטרה סגולות יגרמו להצהבה, אך לא יגרמו ישירות לשבירה של השרשרת המולקולרית. שיעור הגיר פני השטח שלו הוא רק 1/5 מזה של רפידות גומי. רפידות פוליאוריטן ששונו עם חומרים אנטי אולטרה סגולים לא מציגות כמעט סימני הזדקנות ברורים בתוך 15 שנים בחשיפה חיצונית, עם יכולת הסתגלות טובה בהרבה מאשר רפידות גומי.
כיצד כשל בהזדקנות מוקדמת של רפידות מתחת ל-מסילה מעלה את כל-עלות מחזור החיים של הקו?
כשל בטרם עת של רפידות מגדיל את כל-עלות מחזור החיים בשלושה היבטים. ראשית, עלויות החלפה, לרבות עלויות רכישת רפידות, עלויות פירוק והתקנה ידני, והפסדי הפסקת הובלה שנגרמו מחסימת קו. עלות ההחלפה הבודדת היא פי 2- מזו של הנחת קו חדש. שנית, עלויות תחזוקה. רפידות מזדקנות יחמירו את בלאי המסילה-והנזק למסילה, יגדילו את תדירות השחזה וההחלפה של המסילה, ויעלו את עלויות התחזוקה ביותר מ-40%. שלישית, עלויות עקיפות. הירידה בהחלקות הקו הנגרמת כתוצאה מכשל בכרית תאיץ את הבלאי של גלגלי הרכבת, ויגדיל את עלויות תחזוקת הרכב של מפעילי הרכבת. חישובים מקיפים מראים כי רפידות עם עמידות לא מספקת להזדקנות יעלו את עלות מחזור החיים של הקו ב-50%-80%.
על אילו עקרונות הליבה יש לפעול בבחירה-עמידה להזדקנות של רפידות מתחת ל-מסילה באזורים אלפיניים ובאזורים גבוהים-אולטרה סגול?
עיקרון הליבה הוא "עמידה כפולה של קשיחות-בטמפרטורה נמוכה ועמידות להזדקנות", ויש להעדיף רפידות פוליאוריטן מתוקנות או רפידות גומי אתילן פרופילן דין מונומר (EPDM). רפידות פוליאוריטן שעברו שינוי צריכות להוסיף חומרים נוגדי-אולטרה-סגול וחומרי התקשות בטמפרטורה-נמוכה כדי להבטיח שאין שבירה ב--40 מעלות, ודרגת ההזדקנות האנטי--אולטרה-סגולה מגיעה לרמה 8 ומעלה. לרפידות גומי EPDM יש מטבען עמידות מצוינת לאוזון ולאולטרה סגול, יותר משלושה מזו של רפידות גומי טבעי מסורתיות, והן מתאימות לקווי-מהירות רגילים באזורים אלפיניים ובאזורים-אולטרה סגולים גבוהים. יחד עם זאת, יש להימנע מרפידות גומי ניאופרן רגילות; קצב ההזדקנות שלהם יאיץ יותר מפי 5 בסביבות אולטרה סגול חזקות בטמפרטורה נמוכה.
כיצד להעריך במהירות את מידת ההזדקנות של רפידות מתחת ל-מסילה באמצעות מאפייני המראה באתר?
ניתן להשתמש ב"ארבע-שיטת הבדיקה" להערכה מהירה: ראשית, בדוק סדקים. אם מופיעים סדקים ברשת, כאשר אורך הסדק עולה על 50 מ"מ או עומק העולה על 2 מ"מ, זה מצביע על הזדקנות חמורה. שנית, בדוק את הגיר. נגב את משטח הכרית בידיים; אם מופיעה כמות גדולה של אבקה לבנה, זה מצביע על הזדקנות אולטרה סגולה חמורה. שלישית, בדוק דפורמציה. אם הרפידה מראה השטחה קבועה או סלסול קצה, זה מצביע על כך שהזדקנות חמצן תרמית גרמה לירידה בחוזק החומר. רביעית, בדוק את הצבע. אם כרית הגומי דוהה מאוד, או שכרית הפוליאוריתן נראית מצהיבה עמוקה מלווה בהתקשות פני השטח, זה מצביע על כך שההזדקנות השפיעה על התכונות המכניות. רפידות העומדות בתקן ההזדקנות החמורה חייבות להיות מוחלפות מיד כדי להימנע ממחלות.