Che cos'è l'usura laterale della rotaia e perché è importante?
L'usura laterale - comunemente chiamata usura laterale o usura dello scartamento-usura degli angoli - è la perdita di metallo sul lato dello scartamento della testa della rotaia dove la flangia della ruota sfrega durante la curvatura. Una piccola quantità di usura laterale è normale ed è consentita nei limiti di manutenzione, ma quando l'usura supera il limite, il profilo dell'arco del lato della testata della rotaia viene distrutto. L'area di contatto tra la flangia della ruota e la rotaia si riduce di oltre il 30%, quindi la sollecitazione da contatto aumenta notevolmente e la forza di guida tra ruota e rotaia diminuisce. Nelle curve la forza centrifuga del treno non può più essere bilanciata, aumentando il rischio di salita e deragliamento del bordo della ruota. Il lato usurato forma anche un bordo affilato che accelera l'usura della flangia, assottigliando la flangia della ruota e creando un ciclo auto-rinforzante di usura della rotaia, usura della flangia e cedimento della guida.
Perché il limite è 17 mm sulle linee semplici e 10 mm sulle linee ad alta-velocità
La differenza è determinata dalla velocità del treno e dalla risposta dinamica della ruota-rotaia. I treni ad alta-velocità sviluppano grandi forze centrifughe nelle curve e dipendono dalla precisa guida delle ruote-rotaie; anche una piccola usura laterale riduce sensibilmente la sicurezza della guida. Anche la precisione di abbinamento tra la flangia della ruota e il profilo della testa della rotaia è più stretta su materiale ad alta-velocità, quindi una volta che l'usura supera circa 10 mm, lo spazio di accoppiamento viene danneggiato e l'impatto della ruota-rotaia si intensifica. Le linee semplici funzionano a velocità inferiori con forze centrifughe minori e i profili delle ruote tollerano una maggiore usura, quindi il limite consentito è fissato a 17 mm. In entrambi i casi i limiti sono scritti nelle norme di manutenzione dei binari e costituiscono il confine tra la rettifica programmata e la sostituzione immediata delle rotaie.
Agire all'80% del limite: la zona di avvertimento
Quando l'usura laterale raggiunge l'80% del limite - 13.6mm sulle linee piane e 8 mm sulle linee ad alta-velocità - la rotaia è entrata nella zona di avvertenza di pericolo e deve iniziare un'azione preventiva anche se il valore è ancora entro lo standard. Quattro misure sono una pratica standard:
Misurazione dell'usura settimanaleper monitorare il tasso di sviluppo dell’usura e prevedere quando verrà raggiunto il limite.
Regolazione del calibro della curva- restringendo lo scartamento nella curva all'interno della fascia di tolleranza standard per spostare il punto di contatto sulla parte non usurata della testa della rotaia.
Lubrificazione delle ruote-rotaiedella faccia del calibro per abbassare il coefficiente di attrito e rallentare il tasso di usura.
Rettifica lateraledella rotaia per ripristinare parte del profilo della testata e prolungare la vita residua della rotaia.
Il pericolo nascosto dell'usura laterale irregolare
L'usura irregolare - grave su una rotaia della coppia e lieve sull'altra - è più pericolosa dell'usura uniforme perché distorce la geometria del binario. La linea centrale della rotaia usurata si sposta, producendo una sagoma fluttuante e la probabilità che la deviazione della sagoma superi il limite aumenta di oltre il 50%. Inoltre, il binario fortemente usurato si inclina leggermente sotto carico, il che può spingere il livello del binario fuori tolleranza e creare un cigolio delle ruote e il rischio di ondulazioni. L'asimmetria modifica la rigidità laterale della pista, altera l'effettiva sopraelevazione in curva e degrada la qualità di guida. L'usura irregolare a lungo termine-distorce la rotaia e aumenta i costi di manutenzione, quindi una coppia di rotaie con livelli di usura fortemente diversi dovrebbe essere trattata come un caso urgente di rettifica o sostituzione, non solo come un caso di-tasso di usura.
Come misurare correttamente l'usura laterale in cantiere
L'usura laterale deve essere misurata con un apposito misuratore di usura delle rotaie, non con un nastro d'acciaio o un calibro improvvisato. Il calibro è posizionato con le sue facce di posizionamento contro la parte superiore e il lato calibro della testa della rotaia, e la sonda di misurazione è posizionata nella posizione di usura più profonda, solitamente sulla ganascia della testa della rotaia. Le letture vengono effettuate sia sui binari interni che su quelli esterni della curva in tre posizioni chiave - il vertice della curva, l'inizio della curva e la fine della curva - e il valore peggiore governa la decisione. Un misuratore adeguato risolve 0,1 mm e utilizza un dato di riferimento fisso, che un metro a nastro non può fornire. L'errore di misurazione al valore limite è inaccettabile perché consente a una rotaia non sicura di rimanere sul binario o costringe alla sostituzione prematura di una rotaia insonorizzata.
Domande frequenti
È possibile riparare l'usura laterale senza sostituire la guida?
L'usura laterale entro il limite può essere risolta mediante la rettifica del profilo e la lubrificazione-della faccia del calibro per rallentare l'ulteriore usura. Una volta superato il limite, su alcune pendenze è possibile riparare la saldatura dell'angolo dello scartamento, ma è necessaria una procedura di riparazione della rotaia qualificata; nella maggior parte dei casi la rotaia viene sostituita.
Con quale frequenza deve essere misurata l'usura laterale su binari curvi?
Sulle linee merci molto curve, la misurazione è tipicamente parte del normale ciclo di ispezione dei binari; nella zona di allarme dell'80% la frequenza diventa settimanale e i veicoli automatizzati per la registrazione delle tracce integrano le letture manuali.
Perché i binari ad alta-velocità utilizzano un limite di usura inferiore rispetto alle linee merci?
Il materiale ad alta-velocità ha uno spazio tra le ruote-più stretto e una maggiore richiesta di guida, mentre piccole modifiche al profilo causano grandi effetti dinamici a 250-350 km/h. Le linee merci tollerano una maggiore usura perché le velocità e le richieste di guida sono inferiori.
Qual è la differenza tra usura laterale e usura verticale della testa?
L'usura laterale rimuove il metallo dalla faccia di riferimento della testa e viene misurata orizzontalmente in corrispondenza della mascella della testa; l'usura verticale della testa è misurata verso il basso a partire dalla corona. Entrambi vengono monitorati separatamente e ciascuno ha il proprio limite nelle regole di manutenzione.
La maschera di lubrificazione delle ruote-rotaie si usura seriamente?
La lubrificazione riduce il coefficiente di attrito e rallenta l'usura, ma non ripristina il profilo usurato. Deve essere utilizzato insieme alla misurazione e alla rettifica - mai in sostituzione del rispetto del limite di usura.