מהי המטרה של מסילת פלדה? פונקציות, עומסים ותקנים

מסילת פלדה היא פרופיל פלדה מגולגל במדויק, חם-, שיוצר את משטח הריצה הרציף שעליו נעים גלגלי הרכבת. זהו הרכיב היחיד של המסלול שמתקשר ישירות עם המלאי המתגלגל, וזו הסיבה שהגיאומטריה והמטלורגיה שלו קובעות את איכות הנסיעה, חיי הבלאי והבטיחות. במילים פשוטות, למסילה יש ארבע תפקידים: לשאת את ההגה, להנחות את הגלגל, לפזר את העומס ולשרוד מיליוני מחזורי עומס מבלי להיכשל.

מה בעצם עושה רכבת?

המטרה העיקרית של מסילה היא לספק משטח חלק, רציף ומפולס לתנועת גלגלים, ולהנחות את הגלגלים לכיוון הרוחב. בכך הוא מבצע ארבע פונקציות הנדסיות שונות:

1. נושא עומס.ראש המסילה נושא את עומס הגלגל האנכי בכל נקודה לאורך הקו. עומס ציר ראשי טיפוסי הוא 22.5 עד 30 טון, ונקודת המגע בין הגלגל לראש המסילה הוא רק כ-100 עד 200 מ"מ, כך שמתח המגע עולה בדרך כלל על 800 MPa. המסילה חייבת לפזר את הלחץ הזה על הרשת והרגל לתוך תמיכת השינה למטה.

2. הנחייה לרוחב.פרופיל הראש, בשילוב עם אוגן הגלגל והקוניסטיות של משטח הגלגל, שומר על מרכז הרכבים על המסילה. בעיקולים האוגן מעביר כוחות רוחביים לתוך ראש המסילה, אשר מועברים לאחר מכן אל האדומים והנטל.

3. העברת עומסים.מסילות מעבירות את עומס הציר לאדנים (קשרים), שמפיצות אותו לנטל ולמבנה. שרשרת זו שומרת על מסלול יישוב אחיד וצפוי.

4. מנשא פונקציונלי.בקווים מחושמלים ובקטעי בלוקים אוטומטיים, המסילה פועלת גם כמוליך מעגל מסילה, הנושא את זרם האיתות המזהה תפוסה ברכבת. זה מציב דרישה נוספת למפרק המסילה ולמערכת ההידוק: יש לשמור על רצף חשמלי.

באילו נכסים חייבים פלדת מסילה לעמוד?

מכיוון שהמסילה נלחצת בדחיסה, כיפוף ועייפות בו זמנית, פלדת המסילה מוגדרת בצורה קפדנית הרבה יותר מפלדה מבנית רגילה. שבע הדרישות הקלאסיות הן:

(i) עמידות גבוהה בפני שחיקה של הראש; (ii) עמידות גבוהה לעיוות דחיסה; (iii) חוזק עייפות גבוה תחת מעברי גלגלים חוזרים; (iv) חוזק תנובה גבוה, קשיחות, חוזק מתיחה וקשיות; (v) עמידות גבוהה לשבר שביר, במיוחד בטמפרטורות נמוכות; (vi) יכולת ריתוך טובה עבור ריתוך אלומינוטרמי וריתוך-בזק של מסילות ארוכות; (vii) רמה גבוהה של טוהר פלדה ומרקם עדין- אחיד, מאומת על ידי בדיקות אולטרסאונד.

דרישות אלה מושגות עם פלדה פרליטית גבוהה-פחמן, בדרך כלל 0.60 עד 0.85 אחוז פחמן עם 0.7 עד 1.4 אחוז מנגן, ורמות מבוקרות של סיליקון, כרום ונדיום בדרגות פרימיום. דרגות מוקשות-בראש כגון R350HT או U75V מוסיפות טיפול בחום כדי להעלות את קשיות פני השטח לכ-350 עד 400 HB, בערך ב-30 עד 50 אחוז חיי שירות ארוכים יותר מדרגה סטנדרטית בעיקולים.

כיצד מוגדרות מסילות?

פרופילי מסילה וציוני פלדה מוגדרים בסטנדרטים אזוריים, ואותו משקל נומינלי אינו ניתן להחלפה ביניהם. ההתייחסויות הנפוצות ביותר ברכש בינלאומי הן:

כאשר מציינים, אשר תמיד את התקן המלא והציון ביחד. מסילה של 60 ק"ג/מ"ר תוצרת EN 13674-1 (פרופיל 60E1, דרגת R260) אינה זהה בממדים למסילה של GB 60 ק"ג/מ"ר למרות ששניהם שוקלים כ-60 ק"ג/מ"ר, כך שעירובם במסלול אחד ללא בדיקה הנדסית אינו בטוח.

שאלות נפוצות

ש: מדוע מסילות עשויות מפלדה ולא מחומר אחר?

מגע פלדה-על-מעניק את התנגדות הגלגול הנמוכה ביותר מכל מערכת הובלה מודרכת מעשית, נמוכה בערך פי חמישה עד עשרה מצמיגי גומי על אספלט. פלדת פחמן גבוהה- מציעה גם את השילוב של קשיות, קשיחות ועמידות בפני עייפות הדרושים כדי לשרוד מאות מיליוני מעברי גלגלים בעלות מקובלת.

ש: איך מסילה נושאת רכבת בלי להתכופף?

מסילה מתנהגת כקורה רציפה על תומכים אלסטיים. מרווחים בין האדנים הם בערך 600 עד 700 מ"מ, והמסילה מתכופפת רק מעט ביניהם; מתח הכיפוף נספג בקטע המסילה עצמו בעוד העומס האנכי מועבר לרדום ולנטל.

ש: מה ההבדל בין מסילה למסילה?

המסילה היא רק פרופיל הריצה מפלדה. המסילה היא המערכת השלמה: שתי מסילות, אדני, חיבורים, רפידות מסילה, נטל או לוח, והתצורה. החלפת מסילה היא עבודת תחזוקה; חידוש מסלול כולל את כל המבנה.

ש: מדוע ראש המסילה רחב יותר מהרגל?

זה לא נכון לגבי מסילות תחתונות שטוחות-: כף הרגל (הבסיס) רחבה יותר מהראש. כף הרגל הרחבה מפזרת את העומס על הישן או לוח הבסיס ומייצבת את המסילה מפני התהפכות, בעוד שצורת הראש מכווננת למגע ובלאי של הגלגל.

ש: האם מסילות זקוקות לבדיקה מיוחדת?

כֵּן. מסילות נבדקות באמצעות בדיקות אולטרסאונד ו-זרם מערבולת הן במפעל והן בשירות, מכיוון שפגמים פנימיים וסדקי עייפות מגע מתגלגלים עלולים לגדול לכישלון אם לא יתגלו. תקנים כמו EN 13674-1 ו-AREMA מגדירים את קריטריוני הקבלה לתקינות פנימית.

ש: האם ניתן לרתך מסילה לאורכים רציפים?

כֵּן. ריתוך בזק-במחסנים וריתוך אלונותרמי באתר מייצרים מסילה מרותכת רציפה (CWR) של מספר קילומטרים, ומבטלים חיבורים הגורמים לפגיעה ובלאי. זו הסיבה שריתוך היא אחת משבע הדרישות הבסיסיות של פלדת מסילה.