Cosa fanno i temporali ai bulloni delle ferrovie
Un bullone nel fissaggio del binario è una piccola parte di un grande sistema e le tempeste lo attaccano indirettamente. La pioggia battente accelera la ruggine, in modo più aggressivo sui bulloni di rivestimento-non rivestiti o danneggiati, perché il dispositivo di fissaggio si trova in una trappola d'acqua alla base della rotaia. I forti venti trasportano detriti come rami sulla pista e un impatto su un bullone o sulla sua piastra di base piega il bullone o rompe la spalla. Il fulmine raramente danneggia direttamente un bullone, ma un colpo vicino alla linea può interrompere il circuito del binario; i treni possono fermarsi improvvisamente o ripartire, aggiungendo carichi dinamici agli elementi di fissaggio che non sono stati progettati per la frenata di emergenza in quel punto. L’effetto finale è corrosione, danni da impatto e cicli di carico aggiuntivi, motivo per cui le contromisure sono distribuite su materiali, gestione della vegetazione e ispezione.
Precauzioni per le linee soggette a tempesta-
Utilizzare bulloni-zincati a caldo o in acciaio inossidabile su linee in cui pioggia e umidità sono i principali fattori di corrosione; il criterio di accettazione è lo spessore dello strato di zinco, non l'aspetto del rivestimento.
Controllare la vegetazione all'interno del corridoio del binario in modo che i venti tempestosi non possano depositare detriti di grandi dimensioni sui fissaggi.
Pianifica un'ispezione post-tempesta dopo ogni evento grave, concentrandosi sui bulloni in corrispondenza dei giunti, dei passaggi a livello e nelle sezioni in cui si accumulano detriti.
Proteggere il sistema di segnalamento con protezione contro i fulmini e messa a terra; i bulloni non necessitano di protezione antifulmine individuale, ma il circuito di binario di cui fanno parte sì.
Specificare bulloni rivestiti con il rivestimento applicato dopo la formazione della filettatura, in modo che le filettature, la superficie-più critica contro la corrosione, siano protette.
Perché i bulloni ferroviari si piegano e come prevenirlo
La flessione è causata dalla forza laterale o verticale che supera la resistenza allo snervamento del bullone, che si verifica in tre situazioni. Innanzitutto, un deragliamento o un impatto, in cui il binario sopporta un carico per il quale non è mai stato progettato. In secondo luogo, un foro del bullone disallineato, che costringe il bullone a sopportare sia il taglio che la tensione; il bullone poi si piega nel corso dei mesi anche in condizioni di traffico normale. Terzo, il serraggio eccessivo-, in cui la coppia allunga e distorce il metallo. Anche un bullone sottodimensionato, ad esempio un bullone da 16 mm su una linea di trasporto pesante-che richiede 20 mm o 22 mm, è incline a piegarsi. La prevenzione è semplice: allineare i fori prima della guida, utilizzare il diametro e la qualità del bullone specificati per la categoria della linea, serrare alla coppia specificata e includere un controllo della piega nell'ispezione visiva, poiché una leggera curvatura è il preavviso prima del guasto.
Dadi quadrati contro dadi esagonali
I dadi quadrati hanno quattro lati mentre i dadi esagonali ne hanno sei. I dadi quadrati danno alla chiave piatta un maggiore contatto superficiale, motivo per cui sopravvivono su linee storiche dove gli utensili piatti sono ancora standard; sono, tuttavia, più difficili da afferrare con le chiavi a bussola e hanno maggiori probabilità di arrotondarsi con una coppia elevata. I dadi esagonali si adattano direttamente alle chiavi a bussola, consentono un'applicazione di coppia più elevata e hanno meno probabilità di scivolare, motivo per cui sono lo standard per i binari moderni. Sulle infrastrutture del patrimonio esistente, i dadi quadrati rimangono in uso per corrispondere ai componenti originali, ma la nuova costruzione specifica i dadi esagonali e la conversione viene effettuata al momento del rinnovo delle traversine.
Rondelle composite: metallo più gomma
Le rondelle composite combinano un'anima metallica con uno strato esterno in gomma. L'anima in metallo sostiene la forza di serraggio senza deformarsi, mentre la gomma ammortizza la pressione del dado, riduce il rumore da metallo-a-metallo e aggiunge resistenza alle vibrazioni che rallenta l'allentamento del dado. Sono ampiamente utilizzati nelle linee urbane e ad alta-velocità dove il rumore è un problema e le vibrazioni sono intense, ad esempio su strutture elevate e nei tunnel vicino ad aree residenziali. Non sono specificati per le linee di trasporto pesante-, dove il carico sull'asse è troppo elevato per lo strato di gomma e dove una rondella semplice temprata con funzione di bloccaggio rappresenta la soluzione standard. La regola di selezione è adattare la rondella al carico di bloccaggio, non aggiungere smorzamento indiscriminatamente.
Come viene determinata la spaziatura dei bulloni
La spaziatura dei bulloni controlla il modo in cui la rotaia viene fissata alla traversina e il modo in cui i carichi vengono trasferiti nella traversina. Una spaziatura troppo ampia lascia la rotaia sotto-vincolata, con movimento dello scartamento e flessione della rotaia; una spaziatura troppo stretta spreca gli elementi di fissaggio e concentra lo stress su ciascun foro. La spaziatura corretta è stabilita dalla progettazione del sistema di fissaggio e dipende dal peso della rotaia, dal carico sull'asse e dal materiale della traversa: rotaie più pesanti e carichi sull'asse più elevati richiedono una spaziatura più ravvicinata e le traversine in legno reggono meno bene del cemento, quindi utilizzano una spaziatura più ravvicinata a parità di carico. I valori tipici su binari con zavorra sono 400-600 mm, serrati a 300-400 mm in corrispondenza dei giunti delle rotaie e di altre sezioni critiche. Lo standard del sistema di fissaggio, ad esempio l'UIC o lo standard nazionale, specifica i valori per ciascuna categoria di linea e la pratica sul campo dovrebbe seguire il disegno, non il giudizio della pattuglia.
Idee sbagliate comuni
A volte si presume che la protezione contro i fulmini debba essere applicata a ciascun bullone; infatti il catenaccio è un percorso elettrico minore e la protezione si applica al segnalamento e al circuito ferroviario nel suo insieme. Un altro malinteso è che i bulloni in acciaio inossidabile siano sempre la risposta nelle regioni tempestose; l'acciaio al carbonio zincato è spesso la soluzione specifica per costo e resistenza, mentre l'acciaio inossidabile è riservato agli ambienti contenenti cloruro più aggressivi. Infine, a volte vengono installate rondelle composite sui binari per il trasporto pesante-per ridurre il rumore; non sono classificati per quel carico e dovrebbero essere limitati alle applicazioni per le quali sono stati progettati.
Domande frequenti
D: I fulmini danneggiano direttamente i bulloni ferroviari?R: Raramente. I principali rischi legati alle tempeste per i bulloni sono la corrosione dovuta alla pioggia e i detriti-portati dal vento; i fulmini colpiscono il binario attraverso il sistema di segnalamento, motivo per cui la protezione viene applicata a livello del circuito.
D: Come è possibile rilevare tempestivamente la flessione dei bulloni?R: Mediante ispezione visiva per individuare leggere curvature, in particolare sui bulloni in corrispondenza delle giunzioni e nelle sezioni in cui esiste una storia di deragliamento o impatto; un bullone piegato viene sostituito, non raddrizzato.
D: Vengono ancora utilizzati i dadi quadrati?R: Sì, principalmente su linee storiche e più vecchie per abbinarle ai componenti originali; la nuova costruzione utilizza dadi esagonali per la loro compatibilità con le chiavi a bussola e una maggiore capacità di coppia.
D: Quando dovrebbero essere utilizzate le rondelle composite?R: Nelle applicazioni urbane e ad alta-velocità dove sono richiesti la riduzione del rumore e lo smorzamento delle vibrazioni; non su linee-di trasporto pesante, dove il carico sull'asse supera la capacità dello strato di gomma.
D: Cosa determina la spaziatura dei bulloni?A: Peso della rotaia, carico sull'asse e materiale della traversina; il tipico binario con zavorra utilizza 400-600 mm con 300-400 mm in corrispondenza dei giunti e delle sezioni critiche, secondo lo standard del sistema di fissaggio.