Ottimizzazione-della sezione trasversale e criteri di adattamento delle condizioni del binario per rotaie standard nazionali/internazionali
Quali sono le principali differenze di progettazione trasversale-tra le rotaie standard nazionali e quelle internazionali?
Le principali differenze di progettazione della sezione trasversale-tra le rotaie standard nazionali (GB) e quelle standard internazionali sono concentrate in quattro dimensioni: dimensione della testata della rotaia, spessore dell'anima, larghezza della base della rotaia e momento di inerzia della sezione trasversale-e il progetto di ciascuna dimensione è sviluppato in base ai requisiti delle condizioni di lavoro della propria linea. La rotaia GB da 60 kg/m adotta un design ad arco composito per l'arco della testata della rotaia con una larghezza della testata della rotaia di 73 mm, che si adatta alle caratteristiche di contatto della ruota-rotaia delle linee nazionali di trasporto pesante-e riduce l'usura della testata della rotaia; mentre le rotaie standard internazionali come UIC60 hanno un singolo arco per la testa della rotaia con una larghezza di 71 mm, che è più adatto per la curva della coppia di ruote dei treni ad alta-velocità e migliora la scorrevolezza. In termini di spessore della rete, la rete delle rotaie GB è più spessa, con la rotaia da 60 kg/m che ha uno spessore della rete di 16,5 mm, che migliora la capacità di carico verticale-e si adatta alla domanda interna di carichi di grandi dimensioni per asse; lo spessore del nastro della maggior parte delle rotaie standard internazionali è di 15,5 mm, il che riduce il-peso proprio della rotaia garantendo al contempo il carico-portante, adattandosi ai requisiti di leggerezza delle linee ad alta-velocità. In termini di larghezza della base della rotaia, la rotaia GB 60kg/m ha una larghezza della base della rotaia di 150 mm, che aumenta l'area di contatto con le traversine e distribuisce la pressione; anche la guida standard internazionale UIC60 ha una larghezza della base della guida di 150 mm ma uno spessore della base della guida più uniforme, migliorando la stabilità laterale. In termini di momento d'inerzia trasversale-della sezione, le guide GB si concentrano sull'ottimizzazione del momento d'inerzia verticale, mentre le guide standard internazionali tengono conto sia del momento d'inerzia verticale che di quello orizzontale per adattarsi alle diverse caratteristiche di vibrazione della linea. Queste differenze non rappresentano vantaggi e svantaggi assoluti, ma progetti mirati secondo vari standard nazionali combinati con le rispettive caratteristiche di esercizio ferroviario.
Per quali scenari di linea sono adatti i binari GB da 50 kg/m e 60 kg/m in termini di sezione trasversale?
I parametri trasversali-della sezione delle rotaie GB da 50 kg/m e 60 kg/m determinano il loro preciso adattamento ai diversi scenari della linea, con la base principale costituita dal carico per asse, dalla velocità operativa e dalla funzione di trasporto della linea. La rotaia da 50 kg/m ha un piccolo-momento di inerzia della sezione e una moderata capacità di carico verticale-, che è adatta principalmente per scenari come la linea principale delle ferrovie a velocità ordinaria-, stazioni ferroviarie e linee speciali. Queste linee sono per lo più trasporto misto di passeggeri e merci con un carico per asse inferiore o uguale a 25 t e una velocità operativa inferiore o uguale a 160 km/h e la domanda di portata-della linea è altamente corrispondente alle prestazioni trasversali-della sezione ferroviaria da 50 kg/m. Allo stesso tempo, la rotaia da 50 kg/m ha un peso proprio-più leggero e costi di costruzione e manutenzione inferiori, rendendola adatta per l'uso su larga-scala nelle ferrovie secondarie e nelle ferrovie speciali minerarie. La rotaia da 60 kg/m ha una sezione trasversale maggiore-, un momento di inerzia più elevato e una maggiore capacità di carico verticale e orizzontale-, che è adatta principalmente per linee principali come le linee ferroviarie principali ad alta-velocità, le ferrovie merci-a trasporto pesante e le ferrovie interurbane. Queste linee hanno un carico per asse maggiore o uguale a 30 t o una velocità operativa maggiore o uguale a 200 km/h, con severi requisiti per la capacità anti-deformazione e anti-usura della rotaia. Inoltre, nelle linee terrestri e sopraelevate del trasporto ferroviario urbano, a causa delle frequenti partenze e fermate dei treni e delle ripetute interazioni tra ruota e rotaia, anche la rotaia da 60 kg/m è ampiamente utilizzata per migliorare la durata. Gli scenari di adattamento dei due non sono fissi e anche alcune ferrovie a velocità ordinaria-con un grande volume di traffico verranno aggiornate per utilizzare la ferrovia da 60 kg/m per migliorare la durabilità della linea.
Per quali paesi e regioni sono adatte le guide standard internazionali UIC60 e BS113A nella progettazione in sezione trasversale?
I progetti in sezione trasversale- delle rotaie standard internazionali UIC60 e BS113A sono rispettivamente adatti a diversi paesi e regioni, con la base principale costituita dalle specifiche dell'Unione internazionale delle ferrovie (UIC) e dagli standard ferroviari locali britannici, e si irradiano verso i paesi cooperativi circostanti. La rotaia UIC60 è la rotaia standard dell'UIC, adatta principalmente alla maggior parte dei paesi europei come Germania, Francia e Italia. Lo scartamento ferroviario in questi paesi è quello standard da 1435 mm e si concentrano sul trasporto passeggeri ad alta-velocità e sul trasporto merci con carichi medi e leggeri. Il design trasversale-dell'UIC60 si adatta perfettamente alla fluidità dell'alta velocità e alle esigenze operative standardizzate. Allo stesso tempo, anche paesi asiatici come il Giappone e la Corea del Sud adottano ampiamente le rotaie UIC60 perché la loro costruzione ferroviaria fa riferimento agli standard europei. La rotaia BS113A è una rotaia standard locale britannica, adatta principalmente per il Regno Unito e i paesi e le regioni del Commonwealth come Australia, Nuova Zelanda e Malesia. Alcune di queste regioni mantengono le caratteristiche dello scartamento imperiale britannico e le linee sono per lo più trasporto misto passeggeri e merci. Il design in sezione trasversale di BS113A tiene conto sia della capacità di carico che dell'adattabilità della linea. Inoltre, alcuni paesi africani utilizzano ancora le rotaie BS113A perché le loro prime ferrovie furono costruite con l'aiuto britannico. Con l'integrazione internazionale degli standard ferroviari, alcuni paesi effettueranno anche perfezionamenti localizzati-sulla base dell'UIC60 per formare esclusivi modelli ferroviari standard internazionali.
Qual è l'impatto dell'ottimizzazione dell'arco della testata della sezione trasversale della rotaia-sul contatto della ruota-rotaia?
L'ottimizzazione dell'arco della testa della rotaia della sezione trasversale- della rotaia è un metodo di progettazione fondamentale per migliorare le prestazioni di contatto della ruota-rotaia, che influisce direttamente sullo stress da contatto della ruota-rotaia, sul grado di usura e sulla scorrevolezza, e diversi design dell'arco sono adatti a diversi tipi di coppie di ruote. Un design ragionevole dell'arco della testata della rotaia può massimizzare l'area di contatto della ruota-della rotaia, disperdere lo stress da contatto ed evitare malattie come la scheggiatura e la scheggiatura della testata della rotaia causate dalla concentrazione locale dello stress. Il design ad arco composito delle rotaie GB controlla la sollecitazione di contatto della ruota-della rotaia entro 800 MPa, molto inferiore alla resistenza allo snervamento dei materiali delle rotaie. Allo stesso tempo, la curvatura dell'arco della testata della rotaia corrisponde alla curva del battistrada della coppia di ruote, il che può ridurre l'attrito radente tra la ruota e la rotaia, abbassare il tasso di usura della testata della rotaia e della coppia di ruote e prolungare la durata di entrambi. Per le linee ad alta-velocità, la testa della rotaia ad arco singolo delle rotaie standard internazionali può garantire la stabilità del punto di contatto della ruota-della rotaia quando il treno è in funzione, ridurre le vibrazioni e il rumore causati dallo spostamento del punto di contatto e migliorare la fluidità dell'alta-velocità. Per le linee di trasporto pesante-, la testa ad arco composito delle rotaie GB può adattarsi al cambiamento di usura della coppia di ruote e, anche se il battistrada della coppia di ruote presenta un certo grado di usura, può comunque mantenere un buono stato di contatto per garantire la stabilità di marcia dei treni di trasporto pesante-. Al contrario, un design irragionevole dell'arco della testa della rotaia porterà a un eccessivo stress da contatto della ruota-rotaia, a una maggiore usura e persino a potenziali rischi per la sicurezza derivanti dal deragliamento della coppia di ruote.
Qual è la relazione tra la progettazione dello spessore della rete ferroviaria e la capacità di carico verticale-della linea?
Lo spessore dell'anima della rotaia è il parametro strutturale principale che ne determina la capacità di carico verticale-ed esiste una correlazione positiva tra loro. Inoltre, la progettazione dello spessore dell'anima deve tenere conto sia della capacità di carico-che della rigidità complessiva della rotaia. Essendo la parte centrale che collega la testata e la base della rotaia, la rete svolge il compito di trasmissione verticale del carico su ruota-rotaia. Una rete più spessa può sopportare maggiori sollecitazioni di flessione e migliorare la capacità anti-deformazione verticale della rotaia. Il binario GB da 60 kg/m ispessisce la struttura fino a 16,5 mm, aumentandone la capacità di carico verticale-di oltre il 30% rispetto al binario da 50 kg/m e può adattarsi a grandi carichi per asse di 30 t e superiori. Allo stesso tempo, uno spessore adeguato del nastro può garantire la rigidità complessiva della rotaia, evitare un'eccessiva deformazione verticale della rotaia quando passa il treno e impedire che la levigatezza della linea superi lo standard. Se lo spessore della rete è troppo sottile, la resistenza alla flessione verticale della rotaia è insufficiente ed è soggetta a flessione e fessurazione della rete sotto carichi pesanti-di trasporto e può persino portare a malattie gravi come il cedimento della testata della rotaia; se lo spessore della rete è troppo spesso, aumenterà notevolmente il peso proprio-della rotaia, il che non solo aumenta i costi di costruzione e trasporto, ma aumenta anche la pressione di carico sulle traversine e sui letti di zavorra, causando malattie della struttura della catenaria. Pertanto, la progettazione dello spessore della rete ferroviaria deve essere calcolata accuratamente in base al carico assiale di progetto e alla velocità operativa della linea per raggiungere un equilibrio tra capacità portante-e razionalità strutturale.