Funkcje, jakie musi spełniać podkładka szynowa
Podkładka kolejowa ma cztery zadania. Zapewnia elastyczność pionową, nadając torowi określoną sztywność, która pochłania uderzenie koła-szyny i chroni podkład, podsypkę i tabor przed wibracjami o wysokiej-częstotliwości. Rozkłada obciążenie koła na siedzisko podkładu, zapobiegając miejscowym nadmiernym naprężeniom betonu lub drewna. Zapewnia izolację elektryczną pomiędzy szyną a podkładem w przypadku stosowania obwodów torowych oraz chroni gniazdo szyny przed zużyciem. Wszystkie cztery zadania zależą od materiału podkładki: sztywność wynika z polimeru i jego składu, tłumienie z zachowania lepkosprężystego, izolacja z właściwości elektrycznych, a żywotność z odporności na starzenie. Ponieważ nakładka jest miękkim elementem łańcucha mocującego, jej stan wpływa na-długoterminowe zachowanie całego systemu, dlatego też wybór podkładki jest decyzją projektową związaną ze standardem systemu mocowania, a nie wyborem katalogowym.
Rodziny materiałów i ich właściwości
Poniżej podsumowano powszechnie stosowane materiały podkładek.
| Tworzywo | Typowe właściwości | Najlepiej-dopasowane typy torów | Ograniczenia |
|---|---|---|---|
| Kauczuk naturalny | Dobra elastyczność i tłumienie, niski koszt | Linie konwencjonalne, kolej miejska | Umiarkowane starzenie ozonowe i cieplne |
| Guma EPDM | Dobra elastyczność, doskonałe starzenie się ozonem, promieniowaniem UV i ciepłem | Linie konwencjonalne i odsłonięte, gorący klimat | Wyższy koszt niż NR |
| Poliuretan | Wysoka elastyczność i wytrzymałość, wysoka odporność na zużycie, stabilna sztywność | Linie-o dużych prędkościach i-do transportu ciężkiego | Wyższy koszt, wrażliwość na wilgoć w niektórych preparatach |
| EWA | Wysoka izolacja, niska gęstość, stabilność wymiarowa | Śledź-obszary obwodów, izolowane sekcje | Niższa nośność niż guma i PU |
| Kompozyt,-wzmocniony włóknem | Łączy elastyczność gumy z obciążalnością włókien | Ciężki-transport, strefy dużego uderzenia | Wyższe koszty, ograniczona liczba dostawców |
Kauczuk naturalny zapewnia najlepszą elastyczność w przeliczeniu na koszt jednostkowy i pozostaje podstawą konwencjonalnych linii. EPDM zwiększa odporność na ozon i ciepło za przystępną cenę, która ma znaczenie w gorącym i narażonym na promieniowanie UV-klimacie, gdzie naturalny kauczuk twardnieje i pęka. Poliuretan łączy w sobie elastyczność z wytrzymałością i odpornością na ścieranie, a jego sztywność można sformułować w wąskiej tolerancji, dlatego preferują go systemy do-szybkiego i ciężkiego-przewozu. EVA doskonale izoluje i jest stosowana tam, gdzie obwód toru ma krytyczne znaczenie, a obciążenie jest umiarkowane. Klocki kompozytowe są odpowiedzią inżynieryjną tam, gdzie wymagana jest jednocześnie wysoka elastyczność i duża nośność.
Sztywność jest parametrem projektowym
W przypadku systemu mocowania podkładkę określa się na podstawie jej sztywności, a nie nazwy materiału. Sztywność statyczna, obciążenie na jednostkę ugięcia przy określonym napięciu wstępnym, określa pionowe zachowanie toru, a sztywność dynamiczna, mierzona pod obciążeniem cyklicznym, jest zawsze wyższa niż wartość statyczna ze względu na lepkosprężysty charakter polimerów; stosunek sztywności dynamicznej do statycznej wynosi zazwyczaj 1,3 do 1,8 dla podkładek gumowych i niższy dla poliuretanów. Normy systemowe, na przykład EN 13481-1 i EN 13481-2 dla systemów na podkładach betonowych, określają zakres sztywności, jaki musi spełniać mocowanie, a podkładkę dobiera się tak, aby zmontowany system, podkładka plus zacisk plus płyta, mieścił się w tym zakresie. Na-liniach dużych prędkości wymagana jest precyzyjna, stała sztywność od podkładki do podkładki, ponieważ rozproszenie sztywności objawia się rozproszeniem geometrii toru przy dużej prędkości; na liniach transportu ciężkiego wymaga się zachowania sztywności pod dużym obciążeniem, ponieważ podkładka mięknąca pod wpływem pełzania zmienia podporę szyny i przyspiesza uszkodzenie podsypki. Twardość wyrażona w IRHD jest wskaźnikiem sztywności stosowanym w hali produkcyjnej i jest wartością najczęściej odnotowaną w certyfikatach.
Wydajność izolacji i obwody torowe
W przypadku stosowania obwodów torowych podkładka stanowi część izolacji elektrycznej systemu przytwierdzeń: musi izolować szynę od podkładu, tak aby prąd sygnałowy płynął po szynie, a nie po ziemi. Opór izolacji podkładki jest ustalany przez polimer i dodatki, takie jak sadza, dlatego też podkładki o wysokiej-izolacji są formułowane bez wypełniaczy przewodzących. W przypadku izolowanych systemów mocowania wymagania dotyczące wytrzymałości są sprawdzane metodą testową EN 13146-5, a wartość systemu jest zdefiniowana w normie dotyczącej mocowania; w praktyce do odcinków obwodu torowego stosowane są wysoko-podkładki izolacyjne z pianki EVA lub specjalnie opracowanego EPDM, przy czym rezystancja izolacji jest zwykle wymagana powyżej 10^9 omów w stanie suchym i nadal wystarczająca w czasie deszczu. Częstą awarią w miejscu pracy jest zanieczyszczenie podkładki: pył balastowy, cząstki przewodzące i wilgoć gromadząca się na powierzchni podkładki mogą ominąć izolację nawet w przypadku doskonałej podkładki, dlatego też konserwacja izolowanych sekcji obejmuje czyszczenie gniazda szyny i obszaru podkładki.
Grubość, regulacja wysokości i układanie w stosy
Nakładki podszynowe produkowane są w różnych grubościach, zwykle od 5 do 12 mm dla podkładki roboczej, z cieńszymi podkładkami stosowanymi do regulacji wysokości toru. Grubość służy dwóm celom: określa sztywność podkładki, ponieważ grubsza podkładka z tego samego materiału jest bardziej miękka, oraz dostosowuje wysokość szyny do prawidłowego poziomu toru. Podkładki do regulacji wysokości są zazwyczaj dostarczane z materiałów-o dopasowanej twardości, takich jak podkładki z polietylenu-o dużej gęstości lub nylonu, które są stabilne wymiarowo i nie pełzają pod obciążeniem. Ważna jest zasada układania w stosy: zgodnie z ogólną praktyką pod podkładką roboczą nie należy układać więcej niż dwóch podkładek regulacyjnych, ponieważ każdy interfejs dodaje płaszczyznę poślizgu i nieregularność sztywności, a wysoki stos miękkich materiałów staje się problemem dla stabilności szyny. Jeżeli wymagana korekta wysokości przekracza praktyczny limit stosu, korekta należy do podkładu lub podsypki, a nie do podkładki. Grubość podkładki i stos podkładek muszą także utrzymywać obciążenie palca zacisku w zakresie roboczym, ponieważ grubszy stos zmienia położenie robocze zacisku.
Lista kontrolna wyboru i typowe błędy
Lista kontrolna wyboru podkładek zaczyna się od profilu szyny i systemu mocowania, następnie nacisku osi i prędkości, następnie środowiska (gorącego, zimnego, przybrzeżnego lub pustynnego), następnie wymagań-obwodu toru, a na koniec zakresu grubości i twardości na rysunku systemu. Typowe błędy, których należy unikać: wybór materiału wyłącznie pod kątem ceny, która zazwyczaj zapewnia podkładkę o niewłaściwej dla systemu sztywności; ignorowanie stosunku sztywności dynamicznej-do-statycznej, przez co tor jest sztywniejszy niż obliczono przy prędkości; używanie EVA do-ciężkich ładunków, gdzie jego nośność jest niewystarczająca; oraz zainstalowanie podkładki szerszej lub węższej niż podstawa szyny, która albo zawija się na krawędziach, albo tworzy kontakt z linią krawędzi. Dostarczoną podkładkę należy sprawdzić pod kątem twardości, wymiarów i jakości powierzchni, a w certyfikacie należy podać materiał, twardość oraz sztywność lub klasę sztywności, tak aby przed montażem podkładek można było dopasować na papierze standard systemu mocowania.
Często zadawane pytania
P1: Który materiał podkładek jest najlepszy dla-linii dużych prędkości?
Poliuretan jest powszechnie preferowany w przypadku-pracy z dużą prędkością, ponieważ jego sztywność można utrzymać w wąskiej tolerancji, a łączy w sobie elastyczność z odpornością na zużycie, zapewniając stałą sztywność gąsienicy przy dużej prędkości.
P2: Jaka jest różnica pomiędzy sztywnością statyczną i dynamiczną podkładki?
Sztywność statyczna to współczynnik ugięcia-pod obciążeniem stałym; sztywność dynamiczna to stosunek pod obciążeniem cyklicznym. Sztywność dynamiczna jest wyższa, zwykle 1,3 do 1,8 razy statyczna w przypadku gumy, ze względu na zachowanie lepkosprężyste.
P3: Dlaczego obszary-obwodów torowych wymagają specjalnych podkładek?
Ponieważ podkładka musi elektrycznie izolować szynę od podkładu, aby prąd sygnałowy pozostał w szynie. Podkładki izolacyjne o wysokiej-izolacji nie zawierają wypełniaczy przewodzących i są weryfikowane za pomocą testu izolacji EN 13146-5.
P4: Ile podkładek lub podkładek można ułożyć w stos w celu regulacji wysokości?
Z reguły pod podkładką roboczą nie umieszcza się więcej niż dwóch podkładek regulacyjnych. Każdy interfejs dodaje płaszczyznę poślizgu i nieregularność sztywności, a nadmierne układanie w stosy destabilizuje gniazdo szyny.
P5: W jaki sposób sztywność klocków jest określana w zamówieniu?
Według rysunku systemu mocowania: materiał, twardość w IRHD, grubość i sztywność lub klasa sztywności, dopasowane do wymagań systemowych EN 13481. Certyfikat powinien podawać te wartości w celu weryfikacji.
P6: Co najbardziej skraca żywotność podkładek?
Przeciążenie spowodowane sztywnym, niedopasowanym systemem, obciążenie krawędzi od podkładki węższej niż podstawa szyny, zanieczyszczenie drobnymi balastami oraz starzenie się ozonem lub promieniowaniem UV w narażonych na działanie gorącego klimatu. Wszystkich czterech można uniknąć przy właściwym wyborze i konserwacji.