مواد وسادة السكك الحديدية: التصنيف والاختيار

الوظائف التي يجب أن توفرها لوحة السكك الحديدية

لوحة السكك الحديدية لديها أربع وظائف. إنه يوفر مرونة رأسية، مما يمنح المسار صلابة محددة تمتص تأثير سكك العجلة-وتحمي النائمة والصابورة والعربة من الاهتزازات ذات التردد العالي-. فهو يوزع حمل العجلة على مقعد النوم، مما يمنع الضغط الزائد على الخرسانة أو الخشب. إنه يوفر عزلًا كهربائيًا بين السكة والسرير حيث يتم استخدام دوائر الجنزير، ويحمي مقعد السكة من التآكل. تعتمد جميع الوظائف الأربع على مادة الوسادة: الصلابة تأتي من البوليمر وتركيبته، والتخميد من السلوك اللزج المرن، والعزل من الخواص الكهربائية، والحياة من مقاومة الشيخوخة. نظرًا لأن الوسادة هي العنصر الناعم في سلسلة التثبيت، فإن حالتها تتحكم في سلوك النظام بأكمله على المدى الطويل-، وبالتالي فإن اختيار الوسادة هو قرار تصميم مرتبط بمعيار نظام التثبيت، وليس اختيارًا للكتالوج.

العائلات المادية وخصائصها

يتم تلخيص مواد الوسادة في الخدمة المشتركة أدناه.

يوفر المطاط الطبيعي أفضل مرونة لكل وحدة تكلفة ويظل العمود الفقري للخطوط التقليدية. يضيف EPDM مقاومة للأوزون والحرارة بسعر، وهو أمر مهم في المناخات الساخنة والمعرضة للأشعة فوق البنفسجية-حيث يتصلب المطاط الطبيعي ويتشقق. يجمع البولي يوريثين بين المرونة والقوة ومقاومة التآكل، ويمكن صياغة صلابته بحيث تتحمل بشدة، ولهذا السبب تفضله أنظمة النقل عالية السرعة-والثقيلة-. تتفوق مادة EVA في العزل وتستخدم عندما تكون دائرة المسار حرجة ويكون الحمل معتدلاً. الوسادات المركبة هي الحل الهندسي حيث تكون هناك حاجة إلى مرونة عالية وقدرة تحميل عالية في وقت واحد.

الصلابة هي معلمة التصميم

بالنسبة لنظام التثبيت، يتم تحديد الوسادة من خلال صلابتها، وليس من خلال اسمها المادي. الصلابة الساكنة، الحمولة لكل وحدة انحراف عند تحميل مسبق محدد، تحدد السلوك الرأسي للمسار، والصلابة الديناميكية، التي يتم قياسها تحت التحميل الدوري، تكون دائمًا أعلى من القيمة الثابتة بسبب الطبيعة اللزجة المرنة للبوليمرات؛ عادة ما تكون نسبة الصلابة الديناميكية إلى الساكنة من 1.3 إلى 1.8 بالنسبة للوسادات المطاطية وأقل بالنسبة للبولي يوريثين. يحدد معيار النظام، على سبيل المثال EN 13481-1 وEN 13481-2 للأنظمة الموجودة على العوارض الخرسانية، نطاق الصلابة الذي يجب أن يفي به التثبيت، ويتم تحديد البطانة بحيث يقع النظام المجمع، واللوحة بالإضافة إلى المشبك واللوحة، في هذا النطاق. في الخطوط عالية السرعة-، يكون المتطلب هو صلابة دقيقة ومتسقة من لوحة إلى أخرى، لأن تشتت الصلابة يظهر كتشتت هندسة المسار عند السرعة؛ في خطوط النقل الثقيل، يكون المتطلب هو الاحتفاظ بالصلابة تحت الحمل العالي، لأن الوسادة التي تصبح أكثر ليونة تحت الزحف تغير دعم السكة وتسرع من تلف الصابورة. الصلابة، المعبر عنها بـ IRHD، هي مؤشر الصلابة في المتجر وهي القيمة الأكثر تسجيلًا في الشهادات.

أداء العزل ودوائر المسار

عند استخدام دوائر المسار، تكون الوسادة جزءًا من العزل الكهربائي لنظام التثبيت: يجب أن تحافظ على السكة معزولة عن النائم بحيث يتبع تيار الإشارة السكة وليس الأرض. يتم تحديد مقاومة العزل للوسادة بواسطة البوليمر والمواد المضافة مثل أسود الكربون، ولهذا السبب يتم تصنيع وسادات العزل العالية-بدون حشوات موصلة للكهرباء. بالنسبة لأنظمة التثبيت المعزولة، يتم التحقق من متطلبات المقاومة من خلال طريقة اختبار EN 13146-5 ويتم تحديد قيمة النظام في معيار التثبيت؛ من الناحية العملية، يتم تحديد -وسادات عزل عالية من مادة EVA أو EPDM مُصممة خصيصًا لمقاطع دائرة المسار، مع مقاومة العزل المطلوبة عادةً بما يزيد عن 10^9 أوم في الحالة الجافة ولا تزال كافية تحت المطر. أحد الأعطال الميدانية الشائعة هو تلوث الوسادة: يمكن لغبار الصابورة والحطام الموصل والرطوبة التي تربط سطح الوسادة أن تتجاوز العزل حتى مع وجود وسادة مثالية، ولهذا السبب تتضمن صيانة المقاطع المعزولة تنظيف مقعد السكة ومنطقة الوسادة.

السُمك وتعديل الارتفاع والتراص

يتم إنتاج وسادات السكك الحديدية بمجموعة من السماكات، عادةً من 5 إلى 12 مم للوحة العمل، مع استخدام ألواح رقيقة رقيقة لضبط ارتفاع المسار. يخدم السُمك غرضين: فهو يضبط صلابة الوسادة، نظرًا لأن الوسادة الأكثر سمكًا من نفس المادة تكون أكثر ليونة، كما أنها تضبط ارتفاع السكة لتصحيح مستوى المسار. يتم توفير وسادات ضبط الارتفاع عادةً بمواد مطابقة للصلابة-مثل البولي إيثيلين عالي الكثافة- أو حشوات النايلون، والتي تكون ثابتة الأبعاد ولا تزحف تحت الحمل. تعتبر قاعدة التراص مهمة: كممارسة عامة، لا ينبغي تكديس أكثر من حشوتين قابلتين للضبط تحت لوحة العمل، لأن كل واجهة تضيف مستوى انزلاقًا وعدم انتظام الصلابة، وتصبح كومة طويلة من المواد الناعمة مشكلة استقرار للسكة. عندما يتجاوز تصحيح الارتفاع المطلوب الحد العملي للمكدس، فإن التصحيح يعود إلى النائم أو الصابورة، وليس إلى الوسادة. يجب أيضًا أن يحافظ سمك الوسادة ومجموعة الرقائق معًا على حمل إصبع المشبك ضمن نطاق العمل الخاص به، نظرًا لأن الكومة الأكثر سمكًا تغير موضع عمل المشبك.

قائمة التحقق من الاختيار والأخطاء الشائعة

تبدأ قائمة التحقق الخاصة باختيار ترتيب الوسادة بملف تعريف السكة ونظام التثبيت، ثم حمل المحور وسرعته، ثم البيئة، سواء كانت ساخنة أو باردة أو ساحلية أو صحراوية، ثم متطلبات دائرة المسار-، وأخيرًا نطاق السُمك والصلابة لرسم النظام. الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها: اختيار المادة حسب السعر وحده، والذي عادةً ما يوفر وسادة ذات صلابة خاطئة للنظام؛ تجاهل نسبة الصلابة الديناميكية-إلى-الثابتة، وبالتالي يكون المسار أكثر صلابة من المحسوب عند السرعة؛ استخدام EVA لأحمال النقل الثقيلة-حيث تكون سعة الحمولة غير كافية؛ وتثبيت وسادة أوسع أو أضيق من قاعدة السكة، والتي إما تتجعد عند الحواف أو تخلق اتصالاً بخط الحافة. يجب فحص البطانة المسلمة للتأكد من صلابتها وأبعادها وجودة سطحها، ويجب أن توضح الشهادة المادة والصلابة والصلابة أو فئة الصلابة، بحيث يمكن مطابقة معيار نظام التثبيت على الورق قبل تركيب الوسادات.

الأسئلة المتداولة

س1: ما هي مادة الوسادة الأفضل للخطوط-عالية السرعة؟

يُفضل استخدام مادة البولي يوريثين بشكل شائع في الأعمال ذات السرعة العالية-لأن صلابته يمكن تحملها بدرجة تحمل شديدة كما أنه يجمع بين المرونة ومقاومة التآكل، مما يوفر صلابة ثابتة للمسار عند السرعة.

س2: ما الفرق بين الصلابة الساكنة والديناميكية للوسادة؟

الصلابة الثابتة هي نسبة انحراف الحمل-في ظل الحمل الثابت؛ الصلابة الديناميكية هي النسبة تحت التحميل الدوري. تكون الصلابة الديناميكية أعلى، عادةً ما تكون 1.3 إلى 1.8 مرة ثابتة بالنسبة للمطاط، بسبب السلوك اللزج المرن.

س3: لماذا تحتاج مناطق دائرة المسار- إلى منصات خاصة؟

لأن اللوحة يجب أن تعزل السكة كهربائيًا عن النائم حتى يبقى تيار الإشارة في السكة. يتم تصنيع وسادات العزل العالي- بدون مواد حشو موصلة ويتم التحقق منها من خلال اختبار العزل EN 13146-5.

س 4: كم عدد الوسائد أو الحشوات التي يمكن تكديسها لضبط الارتفاع؟

كقاعدة عامة، لا يوجد أكثر من حشوتين قابلتين للضبط أسفل لوحة العمل. تضيف كل واجهة مستوى انزلاقًا وعدم انتظام في الصلابة، كما يؤدي التراص المفرط إلى زعزعة استقرار مقعد السكة.

س5: كيف يتم تحديد صلابة الوسادة في أمر الشراء؟

من خلال رسم نظام التثبيت: المادة، والصلابة في IRHD، والسمك والصلابة أو فئة الصلابة، المطابقة لمتطلبات النظام EN 13481. يجب أن تشير الشهادة إلى هذه القيم للتحقق منها.

س6: ما الذي يقصر عمر الوسادة أكثر في الخدمة؟

التحميل الزائد من نظام صلب وغير متطابق، وتحميل الحافة من وسادة أضيق من قاعدة السكة، والتلوث بدقائق الصابورة، وشيخوخة الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية في المناخات الحارة المكشوفة. يمكن تجنب كل أربعة مع الاختيار والصيانة الصحيحة.