Background: il cuscinetto fa parte del sistema di fissaggio
Un fissaggio su binario non funziona solo con la clip. Tra il piede della rotaia e la traversina o piastra di base, il cuscinetto della rotaia è l'elemento elastico e isolante che definisce il comportamento del binario sotto carico. È il cuscinetto che converte il carico concentrato della ruota in una pressione distribuita, conferisce al binario la sua resilienza verticale, blocca il percorso della corrente di ritorno tra le rotaie e smorza le vibrazioni che altrimenti verrebbero trasmesse alla struttura. Scegliere una pastiglia significa bilanciare queste funzioni, perché una pastiglia ottimizzata per la rigidità può avere scarso smorzamento, e una pastiglia isolante deve comunque sopravvivere ad anni di carichi delle ruote senza deformazioni permanenti.
Le funzioni principali di un binario
Distribuzione del carico: il cuscinetto distribuisce il carico della ruota sull'area portante della traversa e previene la concentrazione delle sollecitazioni sotto il piede della rotaia.
Elasticità: il cuscinetto aggiunge resilienza verticale al binario, ammorbidendo l'impatto dei piatti delle ruote e dei giunti delle rotaie e riducendo le forze dinamiche.
Isolamento elettrico: sulle linee -circuitate del binario il pad blocca il flusso di corrente tra le rotaie, con la resistenza di isolamento specificata dal progetto di segnalamento.
Smorzamento: i cuscinetti in elastomero dissipano l'energia delle vibrazioni e riducono il rumore trasmesso dalla struttura-a traversine, ponti ed edifici adiacenti.
Protezione superficiale: il materassino protegge la seduta della cuccetta da abrasioni, acqua e attacchi chimici, allungando la vita della cuccetta stessa.
Confronto dei materiali
| Proprietà | Tampone in HDPE | Cuscinetto in EVA | Tampone in gomma |
|---|---|---|---|
| Densità | 0,95-0,98 g/cm3 | 0,93-0,96 g/cm3 (tipico) | 1,1-1,3 g/cm3 (tipico) |
| Resistenza alla trazione | Almeno 19 MPa | Almeno 15MPa | Almeno 12,5 MPa prima dell'invecchiamento |
| Allungamento a rottura | Superiore all'80% | Maggiore del 500% | Superiore al 250% prima dell'invecchiamento |
| Punto di fusione | 170-190 C (grado HDPE) | 70-90 C (grado EVA) | Non applicabile, elastomero vulcanizzato |
| Resistenza di isolamento | Almeno 1 x 10 al 10 ohm | Alto, adatto per progetti isolati | Almeno 1 x 10 al 6o ohm |
| Durezza | Almeno 98 Shore A | Morbido, alta flessibilità | 72-80 Riva A |
| Rigidità statica | Deflessione rigida e bassa | Da basso a medio | 90-130 kN/mm per modello |
I valori sopra riportati combinano i dati pubblicati con le schede di prova dei fornitori. I cuscinetti in HDPE forniscono un supporto solido e stabile con eccellente isolamento e resistenza agli agenti atmosferici; I cuscinetti in EVA sono morbidi, flessibili e si inumidiscono bene, ma si ammorbidiscono a temperature relativamente basse; i cuscinetti in gomma offrono la migliore combinazione di elasticità, smorzamento e resistenza alla fatica per i servizi impegnativi della linea principale-, con la resistenza all'invecchiamento verificata mediante test di trazione e allungamento dopo l'invecchiamento artificiale.
Selezione per tipo di traccia
Binario senza zavorra per trasporto pesante e ad alta velocità: pattini in gomma o EPDM con una rigidità statica definita, in genere da 50 a 100 kN/mm, abbinati al sistema di clip e al design della soletta.
Linee metropolitane e sensibili al rumore-: cuscinetti in gomma morbida o EVA combinati con fissaggi resilienti per ridurre le vibrazioni; la resistenza di isolamento è obbligatoria per le linee-circuitate su binario.
Binario zavorrato con traversine in cemento: i cuscinetti in HDPE sono comuni laddove è necessario un cuscinetto rigido e resistente all'acqua-e le vibrazioni sono secondarie.
Scambi e giunti coibentati: tamponi con elevata resistenza di isolamento e stabilità dimensionale, perché il tamponi fa parte della catena degli isolamenti di segnalazione.
Ispezione e manutenzione
Le pastiglie si deteriorano a causa di invecchiamento permanente, screpolature, contaminazione di olio e indurimento. Un materassino che ha perso la sua elasticità trasferisce più carico alla traversina e aumenta il rumore e l'usura degli elementi di fissaggio, mentre un materassino contaminato può perdere silenziosamente la sua funzione isolante. Gli intervalli di sostituzione sono legati ai cicli di rinnovo delle traverse e dei fissaggi, ma un controllo visivo ad ogni campagna di rincalzatura o macinazione delle rotaie, insieme ai periodici test di isolamento sulle linee elettrificate, individua la maggior parte dei problemi prima che incidano sul comportamento del binario.
Idee sbagliate comuni
Un cuscinetto più morbido è sempre meglio. Un cuscinetto troppo morbido aumenta la deflessione della rotaia, l'allargamento dello scartamento e l'affaticamento della clip; la rigidità deve essere adattata al progetto del binario.
Tutti i cuscinetti in plastica isolano allo stesso modo. La resistenza dell'isolamento dipende dal materiale e dal contenuto del riempitivo; solo i pad testati soddisfano i requisiti di segnalazione.
La durezza della pastiglia è uguale alla rigidità della pastiglia. La durezza Shore e la rigidità statica sono correlate ma diverse; un cuscinetto morbido e spesso può comunque essere rigido come insieme.
I cuscinetti non si consumano. L'indurimento permanente e la contaminazione riducono le prestazioni nel corso degli anni di servizio, pertanto i vecchi cuscinetti dovrebbero essere sostituiti anziché riutilizzati nei rinnovi.
Domande frequenti
Q1: Qual è la funzione principale di un binario?
Il cuscinetto distribuisce il carico della ruota sull'area portante della traversina, aggiunge elasticità, smorza le vibrazioni e fornisce isolamento elettrico, proteggendo sia la traversina che il sistema di segnalamento.
Q2: Quale materiale del cuscinetto è migliore per la riduzione del rumore?
I cuscinetti in gomma ed EVA hanno uno smorzamento maggiore rispetto all'HDPE; i cuscinetti in gomma sono generalmente preferiti sulle linee metropolitane e principali-sensibili al rumore se combinati con fissaggi resilienti.
Q3: Perché il pad necessita di isolamento elettrico?
Sulle linee -circuitate dei binari, il pad blocca il flusso di corrente tra i due binari, mantenendo funzionale il circuito di segnalazione e prevenendo danni alle strutture da corrente vagante.
Q4: Con quale frequenza è necessario sostituire i cuscinetti delle guide?
I tamponi vengono solitamente sostituiti durante i cicli di rinnovo della traversa o del fissaggio, o prima quando l'ispezione rileva segni permanenti, fessurazioni, contaminazione da olio o perdita di resistenza dell'isolamento.
Q5: È possibile riutilizzare un pad dopo la manutenzione del binario?
Il riutilizzo non è raccomandato. I cuscinetti si deformano permanentemente sotto carico e un cuscinetto rimosso dal servizio non ripristinerà la rigidità originale o le prestazioni di isolamento.
Q6: Cosa succede se il pad è troppo rigido?
Il binario diventa rigido: le forze dinamiche, le rotture delle traversine e il rumore aumentano, e le clip di fissaggio subiscono maggiori sollecitazioni, riducendo la loro durata a fatica.