Selecció d'especificacions del carril i concordança de velocitat/càrrega de la via
Quines són les diferències bàsiques de l'escenari d'aplicació entre els rails estàndard nacionals de 50 kg/m i 60 kg/m?
El ferrocarril estàndard nacional de 50 kg/m s'utilitza principalment en línies especials de tren lleuger urbà, tramvies i parcs industrials a causa del seu pes moderat i fàcil instal·lació. Aquestes línies solen tenir una velocitat de funcionament inferior o igual a 120 km/h i una càrrega lleugera per eix, amb requisits relativament suaus per a la resistència al desgast del carril i la resistència a l'impacte. El ferrocarril de 60 kg/m s'utilitza àmpliament en els ferrocarrils de línies principals convencionals i les línies de mercaderies de transport pesat-. La seva secció transversal més gran-i la seva capacitat de suport de càrrega- més forta poden adaptar-se a velocitats de circulació inferiors a 200 km/h i a una pressió de càrrega a l'eix més gran. En la selecció real, es prefereix un ferrocarril de 50 kg/m per a les línies de ferrocarril lleuger per controlar els costos de construcció, mentre que es requereix un ferrocarril de 60 kg/m per als ferrocarrils de línia principal per garantir un funcionament estable a llarg termini-, i els dos no es poden substituir arbitràriament, en cas contrari la seguretat de la línia es veurà afectada. A més, el carril de 50 kg/m s'utilitza sovint amb una estructura de carril acanalat per a vies incrustades, mentre que el carril de 60 kg/m és majoritàriament un carril normal en forma de I-, adequat tant per a estructures de vies amb llast com per a vies sense llast.
Quines són les principals diferències en els requisits de materials entre els rails estàndard estrangers i els rails estàndard nacionals?
El material principal dels rails estàndard nacionals és U71Mn. El seu alt contingut en manganès li confereix una excel·lent força i resistència al desgast, complint els requisits de rendiment mecànic dels estàndards nacionals com GB/T2585. Els rails estàndard estrangers, com ara l'estàndard europeu UIC 860V i els productes estàndard nord-americans AREMA, estan fets majoritàriament amb materials com R260 i Grau 65, que presten més atenció a la resistència a baixa-temperatura i al rendiment de la soldadura. Alguns estàndards estrangers requereixen que l'energia d'impacte a -20 graus no sigui inferior a 40 J, superior als requisits d'algunes especificacions estàndard nacionals. Els rails estàndard nacionals són més adequats per a transports pesats-domèstics i condicions de transport d'alta-densitat, i la fórmula del material se centra en la resistència a la fatiga i la resistència al desgast; Els rails estàndard estrangers han de complir les condicions climàtiques de diferents països, com ara els rails estàndard estrangers a les regions nòrdiques, reforçaran la resistència a la fractura fràgil a baixa-temperatura. Pel que fa a la composició química, els rails estàndard estrangers tenen un control més estricte sobre el contingut de sofre i fòsfor, generalment inferior o igual al 0,03%, mentre que alguns rails estàndard nacionals ordinaris permeten que sigui inferior o igual al 0,045% per millorar la puresa i l'estabilitat del material. A més, els rails estàndard estrangers tenen requisits més alts per a les propietats mecàniques de les juntes soldades, que han de passar diverses rondes de proves no destructives per garantir la qualitat de les juntes.
Per què es prefereixen els rails de 75 kg/m o més per a línies de transport pesats-?
Els carrils de 75 kg/m o superiors tenen un moment d'inèrcia de secció transversal més gran, que pot dispersar eficaçment la pressió de càrrega per eix dels trens de transport pesats-i reduir la deformació de la flexió del carril i els danys per fatiga. La càrrega per eix de les línies de transport pesats-acostuma a superar les 25 t i el pas freqüent de trens generarà forces d'impacte dinàmiques enormes. El rail de 75 kg/m té un gruix i una amplada més grans, una capa resistent al desgast-més gruixuda, que pot allargar la vida útil i reduir la freqüència de manteniment i substitució. En comparació amb el carril de 60 kg/m, el carril de 75 kg/m té una tensió de contacte menor, cosa que pot reduir el desgast de les rodes-i evitar la pèrdua de dimensions geomètriques de la via causada per un desgast excessiu del carril. Aquests rails estan fets majoritàriament d'aliatges-d'alta resistència, sotmesos a un tractament tèrmic especial, amb una resistència a la tracció superior o igual a 980 MPa, molt més alta que els rails normals, i poden resistir les tensions de tracció i cisalla provocades per càrregues pesades. A més, el carril de 75 kg/m té una estabilitat més forta, que pot mantenir millor la suavitat de la via en rampes llargues i trams corbes, garantint el funcionament segur dels trens de transport pesat-.
Quins són els requisits especials de precisió geomètrica per als rails en vies sense llast?
Les vies sense llast tenen uns requisits de planitud extremadament elevats amb una tolerància d'error de nivell mil·límetre-, de manera que el control de la suavitat del capçal del rail, la desviació de l'ample i la rectitud és més estricte. La desviació de rectitud de la vora de treball del capçal del rail ha de ser inferior o igual a 0,1 mm per metre, i la desviació acumulada en tota la longitud ha de ser inferior o igual a 3 mm per garantir un contacte uniforme de la -roda i reduir la vibració i el soroll. La desviació de l'ample permesa és només de ± 1 mm, molt inferior a ± 2 mm de vies llastrades, evitant els riscos de balanceig o descarrilament del tren causats per un ample excessiu. La precisió de la junta de soldadura dels rails de via sense llast és més alta i la suavitat de les juntes soldades s'ha de tractar mitjançant la mòlta, amb la irregularitat de les superfícies superior i lateral inferior o igual a 0,2 mm/m per garantir cap impacte quan els trens passen per les juntes. La precisió de la longitud dels rails també s'ha de controlar estrictament, amb la desviació de longitud fixa-inferior o igual a 5 mm per evitar l'expansió concentrada de la via i l'esforç de contracció causat per errors de longitud. A més, els carrils de via sense llast han de tenir una millor resistència a la deformació i el coeficient d'expansió lineal ha de ser estable quan la temperatura canvia per reduir el desplaçament relatiu entre les lloses de la via i els rails.
Quin és el principi de concordança entre la duresa del carril i la duresa de la banda de rodament de la roda?
El principi de concordança entre la duresa del carril i la duresa de la banda de rodament de la roda hauria de seguir el principi "lleugerament superior i compatible". En general, la duresa del carril és 10-20HB superior a la duresa de la banda de rodament de la roda, cosa que pot garantir la resistència al desgast del carril sense un desgast excessiu de les rodes. Si la duresa del carril és inferior a la de la roda, provocarà un desgast excessiu del carril i augmentarà els costos de substitució; si la duresa és massa alta, accelerarà el desgast de la banda de rodament de les rodes, provocarà la poligonització de les rodes i afectarà l'estabilitat de la conducció. Els estàndards de concordança varien per a diferents línies. La duresa del ferrocarril de les línies de ferrocarril d'alta-velocitat es controla normalment a 280-320HB, i la duresa de la banda de rodament de la roda és de 260-290HB, adaptant-se als requisits de baix desgast en operacions d'alta-velocitat; la duresa del carril de les línies de transport pesats-s'ha d'augmentar a 340-380HB, i la duresa de la banda de rodament de la roda és de 320-350HB per resistir el desgast sota un impacte de càrrega pesada. La concordança s'ha de verificar mitjançant l'anàlisi de la mecànica de contacte entre la roda i el carril per assegurar-se que el coeficient de fricció entre els dos és estable entre 0,3 i 0,4, evitant la vibració antilliscant. A més, la uniformitat de la duresa dels rails i les rodes també és important, i la desviació de la duresa ha de ser inferior o igual a 15HB per evitar el desgast concentrat causat per punts durs locals.