De funktioner en rälsplatta måste leverera
Rälsplattan har fyra jobb. Det ger vertikal elasticitet, vilket ger spåret en definierad styvhet som absorberar hjul-rälspåverkan och skyddar slipern, ballasten och den rullande materielen från hög-vibrationer. Den fördelar hjulbelastningen över sovsätet och förhindrar lokal överbelastning av betong eller timmer. Det ger elektrisk isolering mellan skenan och slipern där spårkretsar används, och det skyddar rälssätet från slitage. Alla fyra jobben beror på dynmaterialet: styvheten kommer från polymeren och dess sammansättning, dämpningen från det viskoelastiska beteendet, isoleringen från de elektriska egenskaperna och livslängden från åldringsmotståndet. Eftersom dynan är det mjuka elementet i fästkedjan, styr dess skick det långsiktiga-beteendet för hela systemet, och valet av dynan är därför ett designbeslut kopplat till fästsystemstandarden, inte ett katalogval.
Materialfamiljer och deras egenskaper
Dynmaterialen som används allmänt sammanfattas nedan.
| Material | Typiska egenskaper | Spårtyper som passar bäst- | Begränsningar |
|---|---|---|---|
| Naturgummi | Bra elasticitet och dämpning, låg kostnad | Konventionella linjer, stadsbanor | Måttlig ozon- och värmeåldring |
| EPDM gummi | Bra elasticitet, utmärkt ozon, UV och värmeåldring | Konventionella och exponerade linjer, varma klimat | Högre kostnad än NR |
| Polyuretan | Hög elasticitet och styrka, hög slitstyrka, stabil styvhet | Hög-hastighet och tunga-linjer | Högre kostnad, fuktkänslighet i vissa formuleringar |
| EVA | Hög isolering, låg densitet, formstabil | Spåra-kretsområden, isolerade sektioner | Lägre lastkapacitet än gummi och PU |
| Komposit, fiber-förstärkt | Kombinerar gummielasticitet med fiberlastkapacitet | Tungt-drag, områden med hög påverkan | Högre kostnad, begränsade leverantörer |
Naturgummi ger den bästa elasticiteten per enhetskostnad och förblir arbetshästen för konventionella linjer. EPDM tillför ozon- och värmebeständighet till ett pris som spelar roll i varma och UV--exponerade klimat där naturgummi härdar och spricker. Polyuretan kombinerar elasticitet med styrka och nötningsbeständighet, och dess styvhet kan formuleras till en snäv tolerans, vilket är anledningen till att hög-hastighet och tunga-dragsystem föredrar det. EVA utmärker sig vid isolering och används där spårkretsen är kritisk och belastningen är måttlig. Kompositkuddar är det tekniska svaret där både hög elasticitet och hög belastningskapacitet behövs på en gång.
Styvhet är designparametern
För fästsystemet specificeras dynan av dess styvhet, inte av dess materialnamn. Den statiska styvheten, belastningen per enhetsnedböjning vid en definierad förspänning, ställer in det vertikala beteendet för banan, och den dynamiska styvheten, mätt under cyklisk belastning, är alltid högre än det statiska värdet på grund av polymerernas viskoelastiska natur; förhållandet mellan dynamisk och statisk styvhet är vanligtvis 1,3 till 1,8 för gummikuddar och lägre för polyuretan. Systemstandarden, till exempel EN 13481-1 och EN 13481-2 för system på betongslipers, definierar styvhetsintervallet som fästet måste uppfylla, och dynan väljs så att det sammansatta systemet, dyna plus klämma plus plåt, hamnar i det intervallet. På höghastighetslinjer är kravet en exakt, konsekvent styvhet från pad till pad, eftersom styvhetsspridning visas som spårgeometrispridning vid hastighet; på tunga linjer är kravet att bibehålla styvheten vid hög belastning, eftersom en dyna som mjuknar under krypning förändrar rälsstödet och påskyndar ballastskador. Hårdhet, uttryckt i IRHD, är verkstadsgolvets proxy för styvhet och är det värde som oftast registreras på certifikat.
Isoleringsprestanda och spårkretsar
Där spårkretsar används är dynan en del av den elektriska isoleringen av fästsystemet: den måste hålla skenan isolerad från slipern så att signalströmmen följer skenan och inte marken. Isolationsresistansen hos en dyna ställs in av polymeren och av tillsatser som kimrök, varför hög-isoleringsdynor är formulerade utan ledande fyllmedel. För isolerade fästsystem verifieras motståndskravet med EN 13146-5 testmetoden och systemvärdet definieras i fäststandarden; i praktiken specificeras hög-isoleringskuddar i EVA eller speciellt formulerad EPDM för spårkretssektioner, med isolationsresistans som vanligtvis krävs över 10^9 ohm i torrt tillstånd och fortfarande tillräckligt under regn. Ett vanligt fältfel är nedsmutsning av dynan: ballastdamm, ledande skräp och fukt som överbryggar dynans yta kan kringgå isoleringen även med en perfekt dyna, vilket är anledningen till att underhållet av isolerade sektioner inkluderar rengöring av rälssätet och dynområdet.
Tjocklek, höjdjustering och stapling
Rälsplattor tillverkas i en rad tjocklekar, vanligtvis från 5 till 12 mm för arbetsplattan, med tunnare mellanläggsplattor som används för att justera spårhöjden. Tjockleken tjänar två syften: den ställer in dynans styvhet, eftersom en tjockare dyna av samma material är mjukare, och den justerar rälshöjden till rätt spårnivå. Höjdjusteringsdynor levereras vanligtvis i hårdhetsmatchade-material som polyeten med hög-densitet eller nylonshims, som är formstabila och inte kryper under belastning. Staplingsregeln är viktig: som en allmän praxis bör inte mer än två justeringsshims staplas under en arbetsdyna, eftersom varje gränssnitt lägger till ett glidplan och en oregelbundenhet i styvheten, och en hög stapel av mjuka material blir ett stabilitetsproblem för skenan. När den erforderliga höjdkorrigeringen överskrider den praktiska stapelgränsen, tillhör korrigeringen slipern eller ballasten, inte till dynan. Kuddtjockleken och mellanläggsstapeln tillsammans måste också hålla klämmans tåbelastning inom sitt arbetsområde, eftersom en tjockare stapel ändrar klämmans arbetsposition.
Urvalschecklista och vanliga misstag
Valchecklistan för en beställning av pads börjar med rälsprofilen och fästsystemet, sedan axellasten och hastigheten, sedan miljön, varmt, kallt, kustnära eller öken, sedan spår-kretskravet och slutligen tjockleken och hårdhetsintervallet för systemritningen. Vanliga misstag att undvika: att välja material enbart efter pris, vilket vanligtvis ger en dyna med fel styvhet för systemet; ignorerar det dynamiska-till-statiska styvhetsförhållandet, så spåret är styvare än beräknat vid hastighet; använda EVA för tunga-draglaster där dess lastkapacitet är otillräcklig; och installera en kudde bredare eller smalare än rälsbasen, som antingen krullar sig vid kanterna eller skapar kantlinjekontakt. Den levererade dynan bör kontrolleras med avseende på hårdhet, dimensioner och ytkvalitet och certifikatet ska innehålla material, hårdhet och styvhet eller styvhetsklass, så att fästsystemstandarden kan matchas på papper innan dynorna monteras.
Vanliga frågor
F1: Vilket underlagsmaterial är bäst för-höghastighetslinjer?
Polyuretan är vanligtvis att föredra för användning i hög-hastighet eftersom dess styvhet kan hållas till en snäv tolerans och den kombinerar elasticitet med slitstyrka, vilket ger konsekvent spårstyvhet vid hastighet.
F2: Vad är skillnaden mellan statisk och dynamisk styvhet hos en pad?
Statisk styvhet är belastnings-avböjningsförhållandet under konstant belastning; dynamisk styvhet är förhållandet under cyklisk belastning. Dynamisk styvhet är högre, vanligtvis 1,3 till 1,8 gånger statisk för gummi, på grund av viskoelastiskt beteende.
F3: Varför behöver spår-kretsområden speciella kuddar?
Eftersom dynan måste elektriskt isolera skenan från slipern så att signalströmmen stannar i skenan. Hög-isoleringsdynor är formulerade utan ledande fyllmedel och verifierade av EN 13146-5 isoleringstest.
F4: Hur många kuddar eller shims kan staplas för höjdjustering?
Som en generell regel inte mer än två justeringsshims under arbetsplattan. Varje gränssnitt lägger till ett glidplan och oregelbundenhet i styvhet, och överdriven stapling destabiliserar rälsätet.
F5: Hur specificeras dynans styvhet på en inköpsorder?
Av fästsystemritningen: material, hårdhet i IRHD, tjocklek och styvhet eller styvhetsklass, matchat med EN 13481 systemkravet. Certifikatet bör ange dessa värden för verifiering.
F6: Vad förkortar dynans livslängd mest under drift?
Överbelastning från ett styvt, felaktigt system, kantbelastning från en pad som är smalare än rälsbasen, kontaminering med ballastpartiklar och ozon- eller UV-åldring i utsatta varma klimat. Alla fyra kan undvikas med korrekt val och underhåll.