Rautatien kumityyny on pieni mutta ratkaiseva osa kiskon kiinnitysjärjestelmää. Kiinnitettynä kiskon jalan ja betonipölkkyjen, puupölkkyjen tai pohjalevyn väliin se kuljettaa pyörän kuorman tukirakenteeseen, vaimentaa tärinää, eristää ratapiirin ja suojaa sekä kiskon jalkaa että ratapölkkyä hankaukselta. Koska pehmusteiden odotetaan kestävän monia puristusjaksoja, niiden seoksen laatu ja mittasuhteet määräävät, kuinka kauan koko kiinnityskokoonpano pysyy toleranssin sisällä.
Mitä rautatien kumityyny tekee radan rakenteessa
Kiskojen kiinnitysjärjestelmä on joustavien ja jäykkien elementtien ketju, ja pehmuste on elementti, joka ohjaa kuinka suuri osa pyörän kuormasta saavuttaa ratapölkyn pitäen samalla kiskon istuimen suojattuna. Pehmusteen on suoritettava useita toimintoja samanaikaisesti, ja ne toiminnot asettavat vaatimukset seokselle, geometrialle ja pinnan viimeistelyylle.
Kuorman jakautuminen: keskitetyn kiskon jalan paineen levittäminen leveämmän makuuistuimen päälle, jotta betoni ei murskaudu tai halkeile.
Tärinä- ja melunvaimennus: osa ohikulkevan pyörän dynaamisesta energiasta muunnetaan lämmöksi sen sijaan, että se siirrettäisiin rakenteeseen ja maahan.
Sähköeristys: määritellyn resistanssipolun tarjoaminen siten, että raidepiirit pysyvät erillään kiskosta toiseen.
Kiskon istuimen suojaus: rajoittaa hankausta, kulumista ja korroosiota teräksen ja betonin rajapinnassa.
Ulotteen ja kaltevuuden säilyttäminen: auttaa kiskoa pitämään suunnitellun kaltevuuden ja sivuttaisasennon tiivistyksen ja{0}}uudelleenkaiteen välillä.
Tyhjennys- ja likaantuminen: pitää istuimen puhtaana jääneestä vedestä ja hienoista aineista, jotka nopeuttavat istuimen kulumista.
Kysyntäprofiili ei ole sama kaikkialla verkossa. Nopea linja, raskas rahti, metroasemat, jyrkät kaarteet, sillat ja tasoristeykset kuormittavat tyynyä eri tavalla. Vaihteet ja risteykset ovat vaikein tapaus, koska pehmusteiden geometria muuttuu vaihteessa ja risteyksessä, kiskon kaltevuus voi muuttua, tarkistuskiskot tuovat ylimääräisiä kosketuspisteitä ja vaihtoon pääsy on rajoitettua. Pehmuste, joka toimii hyvin tavallisella radalla, voi silti epäonnistua käännöksen alussa, jos yhdistelmää ja geometriaa ei ole valittu kyseiseen tehtävään.
Materiaalin valinta ja sovellettavuus
Lähtökohtana on pikemminkin palveluympäristö kuin yksi universaali yhdiste. Laajaa raaka-aine- ja muottitietokantaa ylläpitävä toimittaja voi sovittaa elastomeerin ilmastoon, akselipainoon ja kiinnitystyyppiin sen sijaan, että pakottaisi jokaiseen projektiin yhtä formulaatiota.
| Sovellus | Elastomeeriperhe | Miksi se sopii |
|---|---|---|
| Yleinen tasainen rata, kohtalainen ilmasto | Luonnonkumi ja luonnonkumin sekoitukset | Korkea kimmoisuus ja alhainen puristussarja toistuvassa kuormituksessa |
| Korkea ultravioletti-, otson- ja sääaltistus | EPDM-pohjaiset yhdisteet | Kestää otsonin halkeilua ja pitkäaikaista vanhenemista ulkona |
| Öljyn, rasvan tai polttoaineen epäpuhtaudet | NBR- tai kloropreenipohjaiset yhdisteet | Turvotuskestävyys, jos hiilivetykontakti on odotettavissa |
| Kylmät alueet ja suuret lämpötilanvaihtelut | Matalissa lämpötiloissa modifioidut seokset | Joustavuuden säilyttäminen alhaisessa ympäristön lämpötilassa |
| Vaihteet, risteykset ja erikoisradat | Yhdiste valittu käyttöjaksoa kohti | Jäykkyys ja geometria sovitettu paikalliseen kuormitusrataan |
Seossuunnittelu kattaa myös täytejärjestelmän, kovetusjärjestelmän ja anti-ageing-paketin. Nämä valinnat säätelevät kovuutta, jäykkyyttä, vaimennus- ja ikääntymiskäyttäytymistä, joten ne korjataan vasta, kun tyynyn vaadittu staattinen ja dynaaminen käyttäytyminen on tiedossa.
Suunnittelu- ja valmistuskyky
Pehmusteen kehitys alkaa kiinnitysrajapinnasta, ei kumista. Kiskon osa, ratapölky- tai pohjalevyprofiili, pidikkeen tyyppi, vaadittu kiskon kaltevuus ja käytettävissä oleva istuinsyvyys rajoittavat kaikki pehmusteen ääriviivaa, paksuutta ja paikannusulokkeiden tai rakojen sijaintia.
Valmistus noudattaa sitten valvottua järjestystä:
Yhdisteiden formulointi ja sekoitus, erätiedot jokaisesta raaka-aineerästä.
Seoksen kalanterointi tai ekstruusio aihioiksi, jotka on sovitettu tyynyn geometriaan.
Puristusmuovaus ja vulkanointi yhteensopivissa muoteissa, kovettumisaika ja lämpötila prosessin hallinnassa.
Trimmaus,{0}}vilkkumisen poisto ja tarvittaessa pintakäsittely tai uritus.
Mittatarkastus hyväksyttyä piirustusta vasten, sitten pakkaus jäljitettävällä erätunnisteella.
Muottien saatavuus on tämän tuoteperheen käytännöllinen pullonkaula, sillä jokainen kisko-osa, ratapölkkytyyppi ja asiakkaan spesifikaatio tarvitsee oman ontelonsa. Yli 20 000 raaka-aineen ja muottisarjan toimiva kirjasto mahdollistaa monissa tapauksissa uuden tyynyn valmistamisen olemassa olevasta ontelosta, mikä lyhentää läpimenoaikaa ja pitää työkalukustannukset poissa yksikköhinnasta.
Laadunvalvonta yhdisteestä valmiiseen tyynyyn
Laadunvalvonta kiskotyynyllä on sarja portteja, joista jokainen voi pysäyttää erän. Ainoastaan valmiin tyynyn tarkistaminen jättäisi prosessin sokeaksi ajautuvalle seokselle, ja vain seoksen tarkistaminen jättäisi pois muovausvirheet.
| Vaihe | Mitä tarkistetaan | Miksi sillä on väliä |
|---|---|---|
| Tuleva materiaali | Elastomeerin, täyteaineiden ja lisäaineiden sertifikaatit ja tunnistetiedot | Estää testaamattoman laadun pääsyn seokseen |
| Yhdiste | Mooney-viskositeetti, kovettumiskäyttäytyminen, ominaispaino | Vahvistaa eräprosessin yhdenmukaisuuden |
| Valmisteilla- | Kovettumisaika, lämpötila, muotin paine, esimuotin massa | Säätelee vulkanointiastetta ja tyhjiöpitoisuutta |
| Valmis tyyny | Paksuus, pituus, leveys, reiän sijainti, kovuus | Varmistaa istuvuuden kiinnityskokoonpanossa |
| Suorituskykynäyte | Vetoominaisuudet, puristussarja, vanheneminen, otsoni, käyttäytyminen alhaisessa lämpötilassa | Vahvistaa, että seos täyttää edelleen määritykset |
| Sähkötarkastus | Eristysresistanssi, jossa raidepiirin eristäminen vaaditaan | Suojaa signaalin eheyttä |
Suorituskykyvaatimukset ja vahvistus
Useimmissa elastomeeristen kiskotyynyjen eritelmissä yhdistyvät mekaaniset, lämpö-, vanhenemis- ja sähkövaatimukset. Alla olevat arvot ovat suuntaa-antavia alueita, joita käytetään yleiskäyttöisille pehmusteille; hyväksytyt arvot ovat aina projektispesifikaatioon kirjoitetut ja toimitetun erän testiraportin vahvistamat arvot.
| Omaisuus | Ohjeellinen vaatimus | Tyypillinen testiviittaus |
|---|---|---|
| Vetolujuus | 10 MPa ja enemmän yleiskäyttöisille tyynyille | GB/T 528 / ISO 37 |
| Venymä murtokohdassa | 250 prosenttia ja enemmän | GB/T 528 / ISO 37 |
| Kovuus | 60 - 80 Shore A jäykkyysluokasta riippuen | GB/T 531.1 / ISO 868 |
| Kompressiosarja | Ohjattu 24 tunnin kuluttua 70 celsiusasteessa | GB/T 7759 / ISO 815 |
| Lämpövanheneminen | Vetolujuuden ja venymän säilyminen nopeutetun ikääntymisen jälkeen | GB/T 3512 / ISO 188 |
| Otsonin kestävyys | Ei halkeilua määritellyllä otsonipitoisuudella ja altistusajalla | GB/T 7762 / ISO 1431 |
| Matala lämpötila | Ei hauraushäiriötä alimmassa suunnittelun käyttölämpötilassa | GB/T 1682 |
| Sähkövastus | Signalointivaatimuksen mukainen arvo | Hankkeen erittely |
Staattinen jäykkyys ja dynaaminen jäykkyys määritellään yleensä erikseen, koska tyyny voi olla riittävän pehmeä hitaalla kuormituksella ja silti siirtää korkeataajuista energiaa. Jos kiinnityskokoonpanolla on tavoitepoikkeama-alue, pehmuste valitaan yhdessä pidikkeen ja aluskatteen kanssa eikä erikseen.
Usein kysytyt kysymykset
K: Mikä elastomeeri on paras rautateiden kumityynyille?
Ei ole olemassa yhtä parasta yhdistettä. Luonnonkumi ja sen sekoitukset sopivat yleiselle raiteelle kimmoisuutensa ja alhaisen puristussarjansa ansiosta. EPDM-pohjaisia yhdisteitä valitaan siellä, missä otsoni ja säänkesto hallitsevat, ja NBR- tai kloropreenilaatuja käytetään siellä, missä öljyn tai polttoaineen saastuminen on odotettavissa. Oikea valinta seuraa palveluympäristöä ja vaadittua jäykkyyttä.
K: Miten tyynyn paksuus päätetään?
Paksuus määräytyy kiinnityskokoonpanon mukaan: kiskon kaltevuus, pidikkeen työskentelyalue, käytettävissä oleva istuinsyvyys ja tavoitepoikkeama kuormitettuna. Paksumpi pehmuste lisää taipumista ja vaimennusta, mutta muuttaa myös kiskon tasoa, joten se valitaan yhdessä muun kiinnitysjärjestelmän kanssa eikä yksinään.
K: Voidaanko käännöksille ja risteyksille tehdä tyynyjä?
Kyllä. Vaihteen ja risteyksen tyynyt on valettu paikallisen geometrian mukaan vaihteen ja risteyksen varrella, ja seos sovitetaan korkeampaan ja vaihtelevampaan kuormitukseen. Niiden valmistaminen olemassa olevasta muottipesästä on suositeltavaa, jos geometria sen sallii, koska näin vältetään uudet työkalukustannukset.
K: Kuinka kauan rautatien kumityyny kestää?
Käyttöikä riippuu akselipainosta, kaarteen säteestä, ilmastosta ja huoltokäytännöistä. Lämpövanheneminen, otsonille altistuminen ja puristussarja ovat tärkeimmät hajoamismekanismit, joten tyynyt arvioidaan nopeutetuilla ikääntymistokeilla ennen kuin tietyn reitin käyttöikä ilmoitetaan.
K: Mikä vaikuttaa tyynyn jäykkyyteen?
Jäykkyyttä säätelevät seos, kovuus, paksuus ja kuormitusalue, mukaan lukien pinnassa olevat raot, urat tai nastat. Staattinen jäykkyys mitataan hitaalla kuormituksella, kun taas dynaaminen jäykkyys mitataan raidan todellisuudessa näkemällä taajuusalueella.
K: Mitä tietoja tarvitaan tyynyn määrittämiseen?
Kiskon osa, ratapölky tai pohjalevytyyppi, kiinnitys- ja pidikejärjestelmä, tarvittava kiskon kaltevuus, tyynyn ääriviivapiirros, tavoitejäykkyys tai taipuma, käyttölämpötila-alue ja mahdolliset merkinantoeristysvaatimukset. Näillä tuloilla olemassa oleva muotti voidaan usein sovittaa projektiin.