La funció principal: connexió segura i controlada
La funció principal d'un sistema de fixació del ferrocarril és connectar el rail amb la travessa o la llosa de manera que el rail no es pugui moure lateralment o longitudinalment sota el trànsit, alhora que permet les petites deflexions verticals que mantenen acceptables les forces de la roda-. La fixació ha de mantenir l'ample - la distància entre els dos rails - dins de la tolerància, perquè l'eixamplament de l'ample és un dels factors més comuns que contribueixen al descarrilament. Distribueix la càrrega de les rodes des del peu del rail a través d'una placa base cap a la travessa i el llast, absorbint l'impacte dinàmic del pas de les rodes i amortint la vibració. També s'adapta a la dilatació i contracció tèrmica del rail: a la via articulada, el rail es mou per les articulacions, i en el rail soldat continu la subjecció controla les forces generades pel canvi de temperatura sense deixar que el carril s'enfonsi.
Components principals i les seves funcions
Un sistema de subjecció típic és un conjunt de components coordinats, cadascun amb una funció definida:
Clips elàstics:subjecteu el peu del rail cap avall a la placa base o a la travessa amb una càrrega de punta definida. La seva acció de molla manté la força de subjecció a mesura que el rail vibra i s'expandeix, de manera que la força no disminueix amb el temps.
Coixinets de rail:seure sota el peu del rail per humitejar la vibració, repartir la càrrega i proporcionar aïllament elèctric entre el rail i la travessa.
Plaques base:repartiu la càrrega concentrada de les rodes per una zona més àmplia i proporcioneu la superfície de seient i les espatlles que localitzen el clip.
Cargols o cargols:Assegureu la placa base i els components a la travessa, amb les volanderes de molla que mantenen la tensió.
Aïllants:peces de niló o compostes que impedeixen la conducció elèctrica entre el rail, el clip i la travessa, mantenint els circuits de la via fiables i controlat el corrent dispers.
Clips elàstics vs fixacions rígides
L'elecció fonamental del disseny és entre la subjecció elàstica i rígida. Els clips elàstics són elements de molla: es desvien quan s'instal·len i mantenen una força de subjecció gairebé constant durant tota la vida útil, absorbint els micro-moviments del rail sota càrrega i canvi de temperatura. Com que la força es manté alta, la subjecció resisteix l'afluixament, motiu pel qual s'especifiquen sistemes elàstics per a línies de transport d'alta-velocitat i pesats-. Les fixacions rígides - pinces cargolades i similars - proporcionen una forta adherència inicial, però la força de subjecció depèn de la tensió del cargol, que es relaxa sota vibracions i càrregues repetides. Els sistemes rígids són més senzills i econòmics i segueixen sent adequats per a vies industrials de baix-trànsit, però necessiten un nou estrènyer-freqüent i no són adequats quan l'estabilitat de l'ample i un manteniment baix són essencials.
Què determina l'elecció del material del coixinet del carril
Els coixinets de rail estan fets de cautxú, EPDM o poliuretà, cadascun amb un perfil de rigidesa i amortiment diferent. El cautxú i l'EPDM excel·lent a l'hora d'amortir les vibracions i el soroll, cosa que els converteix en els elements predeterminats per al trànsit urbà i les seccions-sensibles al soroll. El poliuretà ofereix una major resistència al desgast i una major capacitat de càrrega, adaptant-se a les línies de mercaderies pesades-. Tots els materials dels coixinets no són-conductors, de manera que el coixinet contribueix a l'aïllament elèctric fins i tot abans que es comptin els aïllants dedicats. La rigidesa del coixinet és un valor de disseny: es selecciona de manera que la rigidesa de la pista es mantingui dins del rang per al qual es van dissenyar la travessa, el llast i el material mòbil.
Requisits de fixació d'alta-velocitat
Els sistemes de subjecció per a línies de 300+ km/h han de fer tot el que fa una subjecció convencional, però amb límits de rendiment més estrictes. La força de tancament ha de ser alta - normalment 20-30kN per clip - per evitar l'aixecament del carril a velocitat i per mantenir l'ample contra grans forces laterals. Els components elàstics han de tenir una rigidesa definida amb precisió perquè el comportament dinàmic de la pista sigui previsible i es mantingui la comoditat dels passatgers. L'aïllament està integrat en el disseny perquè la senyalització d'interferències dels corrents de tracció és inacceptable a les línies d'alta velocitat. I com que el temps de possessió a les línies ocupades és limitat, els components estan dissenyats per a un manteniment mínim: la instal·lació i eliminació del clip es fa amb una eina senzilla i la fixació sobreviu anys sense atenció. Aquests requisits estan escrits en estàndards de rendiment que els sistemes de fixació han de complir mitjançant proves, no només mitjançant càlculs de disseny.
Concepcions errònies habituals sobre els sistemes de fixació
El clip és tota la fixació.El clip genera la força de subjecció, però la retenció del calibre, la propagació de la càrrega i l'aïllament depenen del coixinet, la placa base, l'espatlla i els aïllants que treballen junts. Si canvieu un component per un tipus que no-coincideix, es degrada tot el sistema.
Una força de tancament més alta sempre és millor.La càrrega excessiva de la punta del peu sobrecarrega el peu del rail i la travessa i pot provocar fatiga del peu del rail; la força de tancament s'especifica per a la càrrega de l'eix i el disseny de la via.
Les fixacions de les travesses de formigó i de fusta són intercanviables.La placa base, el cargol i la geometria de l'espatlla difereixen completament; un conjunt de fixació s'adapta al tipus de travessa i a la secció del carril.
Preguntes freqüents
Què impedeix que una fixació s'afluixi sota el trànsit?
Els clips elàstics mantenen la força mitjançant l'acció de la molla, i les volanderes de molla mantenen la tensió dels cargols als sistemes cargolats. El parell d'instal·lació correcte i la inspecció periòdica completen la imatge.
Per què l'aïllament elèctric forma part d'un sistema de fixació?
Els circuits de via detecten els trens fent passar corrent pels rails; si la fixació condueix el corrent del carril al travessa i a la terra, el circuit esdevé poc fiable. Els aïllants i els-coixinets no conductors conserven la integritat del senyal.
Amb quina freqüència necessiten manteniment els sistemes de fixació?
Els sistemes elàstics de les línies principals s'inspeccionen regularment, però normalment només necessiten atenció durant els cicles de compactació o després d'esdeveniments excepcionals. Els sistemes cargolats rígids necessiten un re-parell més freqüent.
Un sistema de fixació pot servir tant per travesses de fusta com de formigó?
No. L'ancoratge difereix completament - puntes de cargol per a travesses de fusta respecte a les espatlles-dins o pre-instal·lades i els cargols d'ancoratge per a travesses de formigó. Cada tipus de travessa té la seva pròpia família de fixació.
Com es verifica la força de tancament d'un clip?
La càrrega de la punta del clip es mesura amb un mesurador de força durant la instal·lació i es mostra a la fàbrica amb el valor de disseny, i el rendiment de fatiga del clip es verifica mitjançant proves de laboratori de l'acer de la molla.