ما الذي تفعله لوحة السمكة؟
صفيحة السمك عبارة عن شريط فولاذي مثبت بمسامير عبر كلتا الشبكتين من طرفي السكة المتجاورتين، وتشكل مع مسامير السمكة وصلة السكة. المفصل هو أضعف نقطة في المسار المفصل: يتم قطع السكة، وتقل صلابة الانحناء، ويحدث كل مرور للعجلة تأثيرًا على الفجوة. تقوم لوحة السمكة باستعادة الاتصال عن طريق القيام بثلاث وظائف. إنه ينقل لحظة الانحناء والقص عبر المفصل، وبالتالي فإن القضبان تعمل كعارضة واحدة مستمرة بدرجة مفيدة. إنه يحمل نهايات السكة في محاذاة رأسية وجانبية، مما يحافظ على مستوى سطح الجري والمقياس صحيحًا. ويقوم بنقل قوى السكة الطولية، بحيث لا يفتح المفصل تحت الانكماش الحراري أو ينغلق تحت الضغط خارج نطاق التصميم الخاص به. ولذلك يجب أن تتطابق لوحة السمك مع قسم السكة، وأن تكون قوية بما يكفي لحمل المحور، وأن يتم تثبيتها بمسامير مع تحميل مسبق محدد، ويجب ضبط فجوة المفصل بشكل صحيح لدرجة حرارة السكة عند التثبيت.
اختيار المواد
تتبع مادة صفيحة السمك السكة والواجب. بالنسبة للخطوط التقليدية، يعتبر الفولاذ الكربوني المتوسط هو القاعدة: فهو قابل للحام وقابل للتشكيل ورخيص الثمن، مع قوة شد تتطابق مع المهام المشتركة لدرجات السكك الحديدية القياسية. بالنسبة إلى خطوط المرور الثقيلة- والمسافات العالية-، يتم استخدام الفولاذ-السبائكي العالي القوة- المنخفض، مع قوة شد تصل إلى 800 ميجا باسكال أو أكثر ومقاومة جيدة للكلال، لذلك يمكن للوحة أن تتحمل لحظات الانحناء الأعلى لأحمال المحور من 25 إلى 35 طنًا دون حدوث تشققات في فتحات المسامير. يتم الاحتفاظ بشكل عام بصلابة لوحة السمكة تحت صلابة السكة، لأن اللوحة يجب ألا تقطع شبكة السكة؛ إن الصلابة القريبة من السكة، في نطاق 260 إلى 300 HBW للسكك الحديدية القياسية، هي هدف التصميم الشائع. تعد الحماية من التآكل جزءًا من المواصفات: تتم حماية ألواح السمك الخارجية عن طريق الجلفنة بالغمس الساخن وفقًا لمعيار ISO 10684 أو عن طريق الطلاء، وفي البيئات الساحلية أو الأنفاق القاسية، يتم وضع طلاء رقائق الألومنيوم -من الزنك أو الفولاذ المقاوم للعوامل الجوية في الاعتبار. يتم تشكيل اللوحة أو دحرجتها إلى ملف تعريف شبكة السكة، بحيث تتزاوج أسطح التلامس بشكل وثيق على ارتفاع الشبكة بالكامل.
الفجوة المشتركة والحركة الحرارية
فجوة المفصل هي فجوة العمل بين طرفي السكة، ويجب أن تمتص الحركة الحرارية للسكة. يتمدد الفولاذ بحوالي 0.115 مم لكل متر لكل 10 درجات مئوية، وبالتالي فإن السكة التي يبلغ طولها 25 مترًا مع تأرجح موسمي تبلغ 50 درجة مئوية يتغير طولها بحوالي 14 مم، والسكة التي يبلغ طولها 12.5 مترًا بحوالي 7 مم؛ يتم ضبط الفجوة عند التثبيت بحيث في فصل الشتاء، عندما تتقلص السكة، لا يتم فتح المفصل بما يتجاوز سعة الترباس ولوحة السمك، وفي الصيف، عندما تتوسع السكة، لا تقترب الفجوة من الصفر وتخلق ضغطًا نهائيًا. عمليًا، يتم ضبط الفجوة وفقًا لدرجة حرارة السكة عند التركيب وطول القسم، مع اتباع قواعد الصيانة الخاصة بالسكة الحديدية المالكة؛ تتراوح الفجوة المثبتة النموذجية على المسار المفصلي التقليدي من 2 إلى 6 مم اعتمادًا على طول السكة ونطاق درجة الحرارة المحلية. يجب أيضًا محاذاة طرفي السكة عموديًا وأفقيًا: فرق الارتفاع بين الطرفين، والذي يُطلق عليه غالبًا المفصل المغمس، هو الخطأ الأكثر ضررًا، لأن كل ممر للعجلة يطرق الطرف السفلي ويضرب المفصل. لا تستخدم الخطوط الرئيسية عالية السرعة -وصلات موصولة بألواح السمك على الإطلاق: فهي ملحومة في سكك حديدية ملحومة بشكل مستمر، ولا تظهر ألواح السمك على تلك الشبكات إلا في الإصلاحات المؤقتة أو الطارئة وفي مجموعات الوصلات المعزولة.
مسامير السمك: التخطيط والشد
يتم تثبيت المفصل بواسطة مسامير سمكية، وعادة ما تكون أربعة مسامير لمقاطع السكك الحديدية الخفيفة والمتوسطة وستة للمقاطع الثقيلة، مرتبة بشكل متماثل في صفين عموديين. حجم الترباس وتباعد الفتحات يتبعان معيار صفيحة السمك لقسم السكة. الحجم الشائع هو M22 أو M24 مع درجة محددة. يتم الشد على مراحل من المسامير المركزية إلى الخارج، بالتناوب بين الجانبين، أولاً إلى حوالي ثلث عزم الدوران المستهدف، ثم إلى القيمة الكاملة، بحيث يتم سحب اللوحة بالتساوي على الشبكة دون الانحناء. يعتمد عزم الدوران المستهدف على درجة الترباس ومواصفات الصيانة؛ بالنسبة لمسامير السمكة M22 في الدرجات من 4.8 إلى 5.6، يبلغ النطاق المشترك حوالي 150 إلى 250 نيوتن متر، ويتم ربط درجات القوة الأعلى- بعزم دوران محسوب من تصميم المفصل، T=K x F xd، مع معامل عزم الدوران K عادة من 0.15 إلى 0.25. بعد الربط، يجب أن يظهر الصمولة خيطًا أو خيطين بعد نهاية المسمار، ويجب إعادة ربط الوصلة-بعد التسوية الأولية ومرة أخرى قبل الشتاء، لأن تغيرات درجة الحرارة وخليط المفصل يخففان التحميل المسبق للمسمار. لا يعد مسمار السمكة المفكوك خطأً بسيطًا: فهو يسمح للوحة السمكة بالتحرك، والمطارق المفصلية، وتتشقق اللوحة عند فتحات المسامير.
أوضاع الضرر والتفتيش
تفشل صفائح السمك في أربع طرق مميزة. الشقوق، التي تبدأ عادة عند فتحات المسامير أو حافة منطقة الاتصال بالشبكة بسبب التعب تحت خليط المفاصل المتكرر، هي الأكثر خطورة: يمكن للوحة السمكة المتشققة أن تسمح للمفصل بالفتح تحت قطار عابر، وبالتالي فإن قاعدة الفحص هي أن صدعًا بطول كبير، عادة أي صدع مرئي في فتحة الترباس أو يمتد عبر اللوحة، يعني الاستبدال الفوري، وتقييد السرعة حتى يتم ذلك، حيثما تقتضي قواعد السلامة ذلك. يتم اكتشاف التشوه، وهو عبارة عن صفيحة منحنية أو منحنية لم تعد تتزاوج مع شبكة السكة، من خلال الفجوة بين اللوحة والشبكة؛ يتم استبدال لوحة السمك التي لا تكون مسطحة، لأن استقامة لوحة الحمل-في الحقل لا تؤدي إلى استعادة القوة أو الملاءمة. يؤدي تآكل وجوه الاتصال بالويب إلى تقليل قسم التثبيت ويسمح للمفصل بالارتخاء، كما تتم إدارة التآكل والتنقر وفقدان القسم عن طريق معالجة السطح وعن طريق الاستبدال عندما يصبح فقدان القسم قابلاً للقياس. وبالتالي، يتضمن فحص المفصل عزم دوران الترباس، والفجوة المشتركة، والارتفاع والمحاذاة الجانبية لأطراف السكة، والحالة المرئية للوحة السمكة، على تردد تحدده حركة المرور وتاريخ المفصل.
وصلات النقل الثقيلة-والمعزولة
حالتان خاصتان تكملان الصورة. تستخدم وصلات النقل الثقيلة-ألواح سمك أكثر سمكًا من الخطوط التقليدية، وعادة ما تكون أكثر سمكًا بعدة ملليمترات، مع قسم مقوى حول فتحات المسامير لمقاومة الانحناء العالي والطرق لأحمال محورية تبلغ 30 طنًا؛ الفولاذ منخفض-سبيكة عالية-قوة، والمسامير ذات درجة أعلى، وعزم الدوران المشدود أعلى، وكل ذلك للحفاظ على صلابة الوصلة تحت الأحمال التي من شأنها أن تضرب اللوحة التقليدية. وصلات السكة المعزولة، المستخدمة عند حدود دائرة المسار-، هي وصلات مطلية بطبقة عازلة بين صفيحة السمك والسكة، بحيث يتم فصل السكة كهربائيًا بينما لا يزال المفصل يحمل الحمل الميكانيكي؛ يتم التحقق من العزل عن طريق اختبار المقاومة، وتركز صيانة الوصلات المعزولة على الحفاظ على نظافة المواد العازلة وخالية من التلوث التوصيلي، لأن العزل المجسور يهزم دائرة المسار. في كلتا الحالتين، تنطبق قواعد التثبيت الواردة في القسم السابق بتفاوتات أكثر صرامة: المحاذاة وتسلسل عزم الدوران والتحكم في الفجوة هي الفرق بين المفصل الذي يدوم والمفصل الذي يتعطل خلال أشهر.
الأسئلة المتداولة
س1: ما وظيفة السمكة؟
تقوم لوحة السمكة بربط طرفي السكة عن طريق نقل الثني والقص عبر المفصل، والحفاظ على محاذاة الأطراف، ونقل القوى الطولية، بحيث يتصرف المفصل كسكة حديدية مستمرة إلى درجة مفيدة.
س2: كيف يتم تحديد الفجوة المشتركة؟
تمتص الفجوة الحركة الحرارية: يتحرك الفولاذ حوالي 0.115 مم لكل متر لكل 10 درجة مئوية. يتم ضبط الفجوة المثبتة لطول السكة ونطاق درجة الحرارة المحلية، عادةً من 2 إلى 6 مم على المسار المفصلي التقليدي.
س3: ما هو عزم الدوران الذي يجب ربط مسامير السمك به؟
بالنسبة لمسامير السمكة M22 في الدرجات من 4.8 إلى 5.6، يتراوح النطاق المشترك حوالي 150 إلى 250 نيوتن متر، ويتم تشديدها على مراحل من المركز إلى الخارج. تتبع البراغي ذات القوة الأعلى - عزم الدوران المحسوب من تصميم المفصل، T=K x F x d.
س4: هل تستخدم الخطوط عالية السرعة-ألواح السمك؟
لا. تستخدم الخطوط الرئيسية عالية السرعة سككًا ملحومة بشكل مستمر، لذلك تظهر الوصلات المسطحة فقط في الإصلاحات المؤقتة وتجميعات الوصلات المعزولة. لا ينطبق الافتراض الأصلي بوجود فجوات صغيرة في المفاصل على الخطوط عالية السرعة-على تشغيل الخط الرئيسي.
س5: ما هو أخطر عيب في لوحة السمكة؟
شرخ، يبدأ عادة عند ثقب الترباس بسبب التعب. يتم استبدال صفيحة السمك المتشققة على الفور، مع تطبيق قيود على السرعة حيثما تتطلب قواعد السلامة ذلك.
س6: لماذا تكون صفائح السمك-الثقيلة أكثر سمكًا؟
لتحمل عزم الانحناء العالي وتأثير الأحمال المحورية الثقيلة دون التشقق. تتميز ألواح السحب الثقيلة- بأنها أكثر سمكًا، وتستخدم فولاذًا ذا قوة أعلى- ومسامير ذات درجة أعلى-، ويتم ربطها بعزم دوران أعلى.