I tre percorsi di forza che un fissaggio deve controllare
Un sistema di fissaggio è l'interfaccia tra la rotaia e la traversina e deve gestire tre direzioni di carico: carichi verticali delle ruote che premono la rotaia verso il basso, forze laterali su curve e scambi che spingono la rotaia lateralmente e forze longitudinali derivanti dalla frenata e dall'espansione termica che fanno strisciare la rotaia. Ciascuna direzione è gestita da una diversa combinazione di componenti e il meccanismo di funzionamento si comprende meglio seguendo questi tre percorsi.
Percorso verticale: clip e pad
Il carico verticale comprime il cuscinetto sotto-guida e flette la clip elastica. La clip genera forza di bloccaggio attraverso la deformazione elastica, premendo il piede del binario verso il basso in modo che il binario non possa sollevarsi o inclinarsi. Il pad assorbe gran parte dell'energia d'impatto e controlla la rigidità del binario: un pad più morbido migliora l'isolamento delle vibrazioni ma aumenta la deflessione del binario, quindi la rigidità del pad è adatta alla categoria della linea. Ad esempio, un fissaggio a clip di Tipo I è adatto alle linee zavorrate generali, mentre i sistemi di forza-più elevati vengono utilizzati dove i carichi sugli assi sono maggiori.
Percorso laterale: piastra di misura e spalla dormiente
Nelle curve, la flangia della ruota spinge il binario verso l'esterno. La piastra di sagoma trasferisce questa forza laterale dal piede della rotaia alla spalla della traversina e la spalla resiste attraverso il cemento o attraverso i chiodi a vite. La piastra dello scartamento posiziona anche il piede del binario e imposta lo scartamento; se la piastra si usura o le viti si allentano, la rotaia può spostarsi verso l'esterno e allargare lo scartamento. Le piastre di sagomatura isolate separano inoltre elettricamente la rotaia dalla traversina sulle linee -circuitate dai binari.
Percorso longitudinale: bullone, clip e ancoraggio
Le forze frenanti e termiche cercano di spostare la rotaia lungo il binario. L'attrito generato dalla forza di serraggio della clip e dal precarico del bullone resiste a questo movimento e le punte delle viti ancorano l'intero assieme alla traversina. Sul binario con massicciata, la traversina stessa è trattenuta dall'attrito della massicciata; su binario senza zavorra il fissaggio è gettato o tassellato nella soletta. Per questo motivo il picchetto ancora il fissaggio alla traversina, mentre la traversina viene stabilizzata dal letto di zavorra o dalla struttura della soletta.
Selezione dei componenti per tipo di linea
| Categoria di linea | Fissaggio tipico | Focus sul design |
|---|---|---|
| Linea zavorrata a traffico misto-ordinario | Chiusura a clip Tipo I / Tipo II | Equilibrio dei costi, forza di serraggio adeguata, facile manutenzione |
| Linea-per trasporto pesante | Clip di tipo III o chiusura-per carichi pesanti | Elevata forza di serraggio, clip anti-fatica, imbottitura rigida |
| Linea ad alta-velocità senza zavorra | Sistema WJ-7 / WJ-8 | Controllo stretto del calibro, elevata stabilità, regolazione precisa della rotaia |
Le clip di tipo II sono progettate per linee ordinarie con carichi assiali moderati; non devono essere sostituiti su binari per trasporto pesante-, dove è richiesta la maggiore forza di bloccaggio di una clip di Tipo III.
Punti di installazione e manutenzione
Serrare il bullone di fissaggio con una chiave dinamometrica calibrata; ricontrollare dopo la prima settimana di traffico perché il rilassamento iniziale è normale.
Sulle traversine di cemento i picchetti a vite devono essere ancorati con un ancorante qualificato; un ancoraggio inadeguato si stacca sotto i carichi di sollevamento e provoca l'allargamento della sagoma.
Mantenere il pad centrato sotto la guida; una pastiglia spostata modifica localmente la rigidità del cingolo e accelera l'usura della pastiglia.
In ambienti umidi o chimicamente inquinati, verificare lo spessore del rivestimento di bulloni e piastre e sostituire le parti corrose prima che si guastino.
Durante la rincalzatura o la molatura delle rotaie, proteggere le punte delle clip e gli isolanti da eventuali danni; un isolante danneggiato interrompe il circuito di binario.
Domande frequenti
Perché la coppia dei bulloni controlla direttamente le prestazioni di fissaggio?
Perché la coppia devia la clip nella posizione prevista. Una coppia troppo bassa lascia la forza di serraggio al di sotto delle specifiche; troppo-sottolinea la punta della clip. La coppia di traino è l'unico valore corretto.
Cosa succede se manca il sotto-ringhiera?
La traversina subisce l'impatto della ruota intera, le traversine di cemento si rompono sotto il sedile della rotaia e la rigidità del binario aumenta, accelerando l'ondulazione della rotaia e la rottura della zavorra.
In che modo la piastra di riscontro resiste alla forza laterale?
Collega il piede della rotaia e la spalla della traversina. La forza laterale entra nella piastra, si trasferisce alla spalla e viene assorbita dalla traversina e dalla zavorra; su binario in lastre, presso la base in cemento.
I fermagli di tipo II possono essere utilizzati su una linea-per trasporto pesante?
No. La forza di serraggio e la resistenza alla fatica sono insufficienti; la clip si allenta, il calibro si allarga e il fissaggio fallisce presto. Le linee per il trasporto pesante-richiedono la classe di fissaggio di Tipo III.
Cosa causa il guasto dei sistemi di fissaggio durante il servizio?
Le cause più comuni sono la deformazione da compressione delle pastiglie, la deformazione residua della clip e la rottura per fatica, l'allentamento dei bulloni dovuto a una coppia inadeguata, il guasto dell'ancoraggio delle punte e la corrosione in ambienti aggressivi. Un regime di manutenzione di re-serraggio, ispezione delle pastiglie e riparazione del rivestimento previene la maggior parte dei guasti.