Mistä yhteinen melu tulee
Kiskojen nivelet ovat tavanomaisen radan äänekkäin erillinen ominaisuus, koska ne muuttavat vierintäkosketuksen iskuksi. Kun pyörä ylittää nivelen, se vierii pois kiskon yhdestä päästä, putoaa raon yli ja iskee ulompaan päähän; kiskon kahden pään välinen pystyaskelma, jopa millimetrin murto-osa, plus itse rako, saa aikaan iskun, joka kiihottaa kiskoa, kalalevyä ja pyörää laajalla taajuusalueella. Klassinen napsahdus{2}} on tämä toistuva isku, kaksi tapahtumaa pyörää kohti liitosta kohti. Melutasoa säätelee pudotuskorkeus, kallistuskulma ja rako sekä se, kuinka tiukasti kalalevy puristaa liitoksen: löysä liitos toimii kuormituksen alaisena, kiskon päät pumppaavat ja sekä isku että rakennesäteily pahenevat. Pyörän kunto on yhtä tärkeä, sillä pyörän tasainen tai kulunut kulutuspinta lisää oman iskunmerkin nivelen päälle.
Nivelmelun mittaus
Liitosmelu mitataan samalla tavalla kuin koko rautatien ohi{0}}melu mitataan: tienvarsimikrofonilla määritetyllä etäisyydellä ja korkeudella, joka tallentaa äänenpainetason junan ohittaessa EN ISO 3095 -standardin mukaisesti. Liitososuuden läpikulkua tasoittain verrataan vastaavaan hitsattuun osaan samalla nopeudella ja samalla liikkuvalla kalustolla. Iskuenergia leviää laajalla kaistalla, tyypillisesti muutamasta sadasta hertsistä useisiin kilohertseihin, minkä vuoksi liitokset kuullaan enemmän terävänä kolinana kuin tonaalina huminana. Kun melurajat ovat voimassa, kuten EU-YTE:n melurajat uusille ja parannetuille radoille, nivelosat ovat yleensä niitä, jotka eivät läpäise arviointia, ja niiden ympärille rakennetaan lievennyssuunnitelma. Kiskon pään karheus, joka ohjaa vierintämelukomponenttia, mitataan EN 15610 -standardin mukaisella karheuskärryllä, joten hiontatarve voidaan mitata erikseen liitostörmäyksestä.
Suunnittelu- ja huoltotekijät, jotka lisäävät tai vähentävät melua
Liitoksen geometria hallitsee. Leveämpi rako, suurempi kallistuskulma liitoksessa tai pystysuora epäsuhta kiskon päiden välillä lisää pudotusta ja iskua. Tiukat kiinnityspultit vähentävät liitoksen toimintaa kuormituksen alaisena; oikein kiristetty liitos pitää kiskon päät kohdakkain ja kalalevyn kosketuksessa vähentäen sekä iskua että itse levyn säteilemää rakenteellista melua. Kompromissiliitokset, jotka yhdistävät eri painoisia tai -profiilisia kiskoja, lisäävät askelman osuuden vaihdossa, joten vaaditaan mukautettuja kalalevyjä ja huolellista kohdistusta, jotta siirtyminen pysyy hiljaisena, ja siirtymävyöhykkeet, joissa on asteittainen jäykkyyden muutos, on suunniteltu välttämään kovaa askelta. Kaareilla sivuttaisvoimat lisäävät liitoksen kulumista, kohdistus heikkenee nopeammin ja huoltotiheys nousee; Kaarevissa osissa käytetään vahvistettuja kalalevymalleja juuri siksi, että liitos heikkenee samanaikaisesti akustisesti ja mekaanisesti.
Toimivat lievennystoimenpiteet
Lopullinen korjaus on liitoksen poistaminen: jatkuva hitsauskisko (CWR) eliminoi raon ja iskun kokonaan, minkä vuoksi hitsausrata on hiljainen standardi ja miksi uusien linjojen akustiset arvioinnit edellyttävät hitsausta. Jos saumojen on jäätävä, eristetyissä liitoksissa, liikuntasaumoissa ja olemassa olevissa saumalinjoissa mitat ovat kerroksittain. Kisko{2}}pään hionta palauttaa liitoksen geometrian ja poistaa putoamisen aiheuttavat askelmat ja notkahdukset. Kimmoisat kiskopehmusteet ja pohjalevyt irrottavat kiskon ratapölkystä leikkaaen värähtelyradan raiteen rakenteeseen. Kiskon vaimentimet, kiskon uumaan kiinnitetyt viritetyt massat, absorboivat muuten äänenä säteilevää värähtelyenergiaa ja ovat erityisen tehokkaita niillä taajuuksilla, joille niveliskut keskittyvät. Radan viereen sijoitetut akustiset esteet katkaisevat etenemispolun läheisiin reseptoreihin. Myös lämpövaikutuksella on merkitystä: kuumalla säällä kisko laajenee ja liitosraot sulkeutuvat, kun taas kylmä avaa ne, joten kausittainen rakosäätö on osa liitosmelun pitämistä rajoissa nivellinjoilla.
Materiaalit ja yhteissuunnittelun tulevaisuus
Komposiittilevyjä käytetään yhä useammin paikoissa, joissa korroosio on hallitseva liitosongelma: ne kestävät korroosiota paremmin kuin teräs, vähentävät painoa ja niiden eristysominaisuudet hyödyttävät sähköistettyjä ja telaketjuisia{0}}osia. Niiden akustinen käyttäytyminen eroaa teräslevyistä, joten kiinnitys- ja kohdistusjärjestelmä on asetettu komposiittirakenteen mukaan. Nivelgeometrian, vaimennuskäsittelyjen ja nivelen löystymisen ensimmäiset merkit havaitsevien upotettujen sensorien tutkimus jatkuu, sillä nivelen akustinen tunnus on myös sen terveyssignaali: kovemmin naksahtava nivel on huoltoa vaativa nivel. Käytännön sääntö insinööreille on, että nivelen melu on geometria plus tiiviys ja pyörän kunto, ja jokainen näistä kolmesta on hallittavissa.
Usein kysytyt kysymykset
Miksi hitsausliitokset ovat hiljaisempia kuin ruuviliitokset?
Hitsatussa liitoksessa ei ole rakoa eikä askelmaa, joten pyörä ei koskaan putoa tai iske; vierintämelukomponentti säilyy, mutta nivelissä hallitseva törmäyskomponentti eliminoituu.
Voiko pelkkä hionta korjata meluisan liitoksen?
Vain jos melu johtuu geometriavirheistä, notkoista ja askelmista, se hionta poistaa. Löysä kalalevy tai kulunut pyörä lisää melua, jota hionta ei pysty korjaamaan; diagnoosi tulee ensin.
Miksi nivelistä tulee meluisampia kylmällä säällä?
Kylmä supistaa kiskon ja avaa liitosraon, mikä lisää pyörän pudotusta risteyksessä; kausivaihtelukorjaus sulkee eron takaisin suunnitteluarvoon ennen pahinta talvea.
Pitääkö eristettyjen liitosten olla äänekkäitä?
Ei. Eristetty liitos tiukoilla pulteilla, kohdistetuilla kiskon päillä ja hyvin-asennetulla liimaliitossarjalla käyttäytyy lähellä hitsausliitosta; meluongelma ilmenee, kun eristysrako levenee ja liitos toimii kuormitettuna.
Mikä on nopein tapa vähentää yhteismelua live-linjalla?
Kiristä kiinnityslevyn pultit ohjeiden mukaan, hio liitoskohdat poistaaksesi upotteet ja askelmat ja asenna joustavat tyynyt nivelten ratapölkkyjen alle; yhdistelmä käsittelee iskua, geometriaa ja värähtelypolkua yhdessä hallussa.