Modul pružnosti podložek kolejnice a přizpůsobení tlumení vibracím
Jaký je návrhový základ pro modul pružnosti pod-základních desek kolejnice?
Návrh modulu pružnosti pod-základních desek je třeba kombinovat s typem vedení, stupněm zatížení a požadavky na tlumení nárazů, s jasným a různorodým základem. U konvenčních rychlostních železnic s rychlostí menší nebo rovnou 160 km/h a zatížením nápravy menším nebo rovným 21 t je požadavek na tlumení nárazů mírný, takže modul pružnosti pryžových základových desek je navržen na 80-100 MPa, vyvažující únosnost a základní tlumení nárazů. U vysokorychlostních železnic s rychlostí vyšší nebo rovnou 250 km/h a vysokou frekvencí nárazů kol{12}}kolejnice je k zajištění stability trati vyžadován vysoký modul pružnosti. Modul základových desek z polyuretanu je nastaven na 120-150MPa a tlumení nárazů je zlepšeno optimalizací složení. U těžkých-železničních tratí s nápravovým zatížením větším nebo rovným 25 t a velkým rázem zatížení potřebuje základní deska silnou únosnost, takže modul pružnosti musí být větší nebo roven 100 MPa a útlum modulu při zatížení musí být menší nebo roven 5 %. Městská železniční doprava má vysoké požadavky na kontrolu hluku, takže jsou zapotřebí nízkomodulové základní desky s modulem pružnosti řízeným na 60-80MPa pro posílení nízkofrekvenční absorpce vibrací. Kromě toho je nutné upravit podle typu pražce a odchylka modulu bezštěrkových základových desek kolejí je menší nebo rovna ±5 %, aby byla zajištěna stabilita geometrie koleje.
Jaké výhody má polyuretanová základní deska oproti gumové základní desce ve stabilitě modulu pružnosti?
Polyuretanové základní desky jsou mnohem lepší než pryžové základní desky ve stabilitě modulu pružnosti a přizpůsobují se dlouhodobým -potřebám provozu vysoce-řad. Modul pružnosti polyuretanových základních desek se mění o méně než nebo rovných 5 % v prostředí -40 stupňů až 80 stupňů, zatímco kolísání modulu pryžových základních desek v prostředí s vysokou a nízkou teplotou může dosáhnout 15 %, což se snadno vytvrzuje při nízkých teplotách a měkne při vysokých teplotách. Při dlouhodobém-cyklickém zatížení je modulový útlum polyuretanových základových desek po 1 milionu zatížení menší nebo roven 3 %, zatímco u pryžových základových desek je větší nebo roven 8 %, což může udržet stabilní tlumení nárazů po dlouhou dobu. Polyuretanový materiál má lepší vlastnosti proti stárnutí; po 3000 hodinách testu odolnosti vůči povětrnostním vlivům je změna modulu menší nebo rovna 4 %, zatímco pryžové základní desky zaznamenají náhlý pokles modulu v důsledku stárnutí. Polyuretanové základní desky mají navíc silnou odolnost proti únavě a nejsou náchylné k trvalé deformaci při vysokofrekvenčních vibracích, zatímco pryžové základní desky jsou náchylné k trvalé deformaci při stlačení po dlouhodobém používání, což vede k porušení modulu. Tato výhoda dělá z polyuretanových základových desek první volbu pro vysokorychlostní železniční a těžké{22}}traťové linky, což zajišťuje dlouhodobou účinnost tlumení nárazů na trati.
Proč jsou u městských železničních linek upřednostňovány-základní desky s nízkým modulem pružnosti?
Provozní scénáře a potřeby městské železniční dopravy určují, že preferuje nízký modul pružnosti pod-základními deskami kolejnice. Vlaky městské železniční dopravy mají vysokou provozní frekvenci, časté rozjíždění a zastavování a většinou projíždějí hlavními městskými oblastmi s přísnými požadavky na kontrolu hluku a vibrací. Nízko{3}}modulové základní desky (60-80MPa) dokážou účinně absorbovat nízkofrekvenční-vibrace, regulovat hluk pod 65 dB a splňují standardy městské ochrany životního prostředí. Základní desky s nízkým modulem pružnosti mají větší deformaci, která může tlumit podélný náraz při rozjezdu a zastavení vlaku a zlepšit jízdní komfort cestujících. Většina linek městské železniční dopravy jsou podzemní nebo vyvýšené stavby; základové desky s nízkým{11}}modulem mohou snížit přenos vibrací do okolních budov a vyhnout se tak strukturální rezonanci a rušení obyvatel. Ve srovnání se základními deskami s vysokým-modulem mají základní desky s nízkým{13}}modulem lepší přizpůsobivost, mohou se hodit se speciálními pražci pro městskou železniční dopravu, snižují namáhání kontaktu kolo-kolejnice a prodlužují životnost kolejnic a kol. Zároveň má vyšší pohodlí při instalaci a dokáže se rychle přizpůsobit hustým stanicím a složitým pracovním podmínkám městských železničních tratí.
Jaká jsou opatření pro kontrolu modulu pružnosti pro pod-základní desky kolejnic v alpských oblastech?
Extrémně nízké teploty v alpských oblastech poškodí stabilitu modulu pružnosti základní desky, takže k zajištění výkonu jsou zapotřebí cílená kontrolní opatření. Pokud jde o materiál, je vybrán polyuretan odolný proti chladu nebo modifikovaná pryž a do vzorce jsou přidána změkčovadla odolná proti chladu, takže modul pružnosti základní desky může stále udržovat více než 90 % konstrukční hodnoty při -50 stupních, čímž se zabrání křehnutí při nízkých-teplotách. Ve výrobním procesu se používá technologie nízkoteplotní vulkanizace, která zlepšuje přizpůsobivost vnitřní struktury základní desky nízkým teplotám a snižuje náhlou změnu modulu při nízkých teplotách. Základní desky jsou předchlazeny a ponechány při teplotě -40 stupňů po dobu 24 hodin před opuštěním továrny, aby se vyloučily produkty s nadměrným kolísáním modulu, čímž se zajistí, že základní desky uvedené do provozu mají stabilní výkon. Během instalace je mezi základovou desku a pražec instalován tepelně izolační polštář, který snižuje přímý dopad nízké teploty na základovou desku a udržuje její pracovní teplotu nad -20 stupňů. Modul základové desky je pravidelně sledován s kontrolou vzorků každé čtvrtletí. Pokud odchylka modulu překročí 10 %, je včas vyměněna, aby se zajistilo tlumení nárazů a nosnost alpských vlasců.
Jaký vliv má útlum modulu pružnosti pod-základních desek kolejnice na provoz linky?
Útlum modulu pružnosti pod-základních desek kolejnice přímo poškodí systém tlumení nárazů a nosný systém vedení a vyvolá řadu provozních problémů. Modulový útlum sníží schopnost tlumení nárazů základovou deskou, vibrace kol{2}}kolejnic nemohou být účinně absorbovány a zvýší se hluk z provozu vlaku. Tratě městské železniční dopravy pravděpodobně překročí normy ochrany životního prostředí a způsobí stížnosti obyvatel. Nedostatečný modul sníží nosnost základové desky, což povede k nadměrné deformaci při zatížení vlaku, což vede k vertikální nepravidelnosti trati, zhoršujícímu se opotřebení kol-kolejnic a zkrácení životnosti kolejnic a kol. Dlouhodobý-útlum modulu způsobí zhoršení geometrie koleje, překročení normy rozchodu a horizontální odchylky, čímž se zvýší frekvence a náklady na údržbu trati. Silné-traťové linky mohou také způsobit posunutí kolejnice v důsledku selhání modulu. V závažných případech způsobí útlum modulu prasknutí základní desky, ztrátu tlumení nárazů a funkce ložisek. Při průjezdu vlaku dojde k silnému nárazu, který ohrozí bezpečnost jízdy a dokonce způsobí velké nehody, jako je vykolejení.