الوضع الراهن لتطوير المعدات الرئيسية لطحن السكك الحديدية

في الوقت الحاضر، يُعد نظام السكك الحديدية الأكثر استخدامًا، وتتمتع تقنيات الطحن النشطة، والطحن السلبي عالي السرعة، وطحن وطحن المركبات بحصة سوقية كبيرة نسبيًا. فيما يلي ملخص لثلاثة نماذج نموذجية لتطور معدات طحن السكك الحديدية.

1.3.1 معدات مفتاح الطحن النشط للسكك الحديدية

تُعد تقنية الطحن النشط الأكثر استخدامًا حاليًا، وتستحوذ على أكبر حصة سوقية في هذا المجال، وتُعد طُرز السيارات أكثر تنوعًا. وتُعتبر الولايات المتحدة الأمريكية هي المُصنّع الرئيسي لسيارات الطحن الأجنبية.هارسكووحزامشركة وشركة SPENO السويسرية وما إلى ذلك. بدأت تقنية طحن السكك الحديدية المحلية في وقت متأخر، وبعد عقود من التطوير، فإن مصنعي سيارات الطحن المحليين الحاليين هم بشكل أساسي شركة Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry)، وشركة CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi)، وشركة Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric)، وشركة China Railway Construction High-tech Equipment Company Limited وما إلى ذلك. طورت شركة Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) وشركة CNR Erqi بشكل مستقل مركبات الصنفرة GMC-96X وGMC-96B من خلال إدخال التكنولوجيا من HARSCO (الولايات المتحدة الأمريكية) وSPENO (سويسرا)، على التوالي، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2. تمت الموافقة على تشغيل مركبة الصنفرة GMC-48JS، التي طورتها شركة TIME ELECTRIC بشكل مستقل، في مارس 2020 [1].

تين.1جي ام سي-96 اكس

تين.2GMC-96B[2]

في الوقت الحاضر، يتم استخدام خط نماذج GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry) و GMC-96B (China Railway Erqi) و PGM-48 (HARSCO، الولايات المتحدة الأمريكية) بشكل شائع وخط نماذج GMC-48JS (Times Electric) الجديد، وتظهر معلمات التشغيل الرئيسية ومتطلبات التشغيل في الجدول 1. تُظهر البيانات أن سرعة تشغيل سيارة الطحن تبلغ حوالي 3 ~ 24 كم / ساعة، وقد يؤدي انخفاضها عن سرعة التشغيل الحرجة إلى حدوث طحن مفرط في المناطق المحلية، كما أن حرارة الطحن المحلية للسكك الحديدية عند السرعات المنخفضة معرضة بشكل نشط لحرق السكك الحديدية [3]؛ إذا كانت سرعة التشغيل عالية جدًا، فلا يمكن ضمان كفاءة الإزالة المثالية. يمكن لسيارة الطحن المصممة لأقصى تدرج تشغيل يبلغ 30 ‰ التعامل مع الغالبية العظمى من صيانة طحن الخطوط. ومع ذلك، بالنسبة لبعض خطوط التدرج الطويلة (التدرج أكبر من 30 ‰)، وخاصة خط سكة حديد سيتشوان-التبت قيد الإنشاء، فإن تنسيق أداء تشغيل عربة الطحن ومشاكل الجر سيكون أحد التحديات المهمة.

فاتورة غير مدفوعة1.معلمات تشغيل قطار طحن السكك الحديدية النموذجي[2]

1.3.2 المعدات الرئيسية لطحن السكك الحديدية السلبية عالية السرعة

يتم إنتاج سيارة الطحن السلبية عالية السرعة بشكل أساسي من قبل شركة VOSSLOH HSG الألمانية لطحن السكك الحديدية، والتي تتكون بشكل أساسي من سيارة الطحن وسيارة مساعدة، الشكل 3. تتطلب عمليات الطحن جر قاطرة، وسرعة تشغيل تصل إلى 60 ~ 80 كم / ساعة؛ تحتوي السيارة بأكملها على 4 مجموعات من وحدة الطحن بإجمالي 96 حجر طحن في نفس الوقت في حالة التشغيل وبسرعة دوران عالية تبلغ حوالي 6000 دورة في الدقيقة، كما هو موضح في الشكل 4؛ تم تجهيز كل مجموعة من وحدات الطحن بمجموعتين من إطار الطحن، ويمكن تحقيق عملية تشغيل حجر الطحن دون إيقاف المجموعة بأكملها من الدوران السريع والمستمر، أي أن تحميل حجر الطحن الواحد يمكن أن يكون طحنًا مستمرًا حوالي 70 كم [4]، كما هو موضح في الشكل 5. أثناء عملية الطحن، يمكن مراقبة كمية شرارات الطحن وتآكل عجلة الطحن وضغط الطحن في الوقت الفعلي. بعد الطحن، يتم اختبار ملف تعريف السكك الحديدية للتحقق من تأثير الطحن. تعتمد مركبة الطحن عالية السرعة فقط على مقاومة قطار الطحن لإزالة مادة رأس السكة، حيث لا تحتوي عجلة الطحن على محرك. لذلك، فإن سرعة العمل لها تأثير كبير على تأثير عمل مركبة الطحن. عندما تقوم مركبة الطحن عالية السرعة بعملية الطحن في خط بين المحطات: في مرحلة التسارع لمغادرة المحطة، عندما تكون السرعة أعلى من 30 كم/ساعة، يتم خفض إطار الطحن وتبدأ عملية الطحن؛ في مرحلة التباطؤ لدخول المحطة، عندما تكون السرعة أقل من 15 كم/ساعة، يتم رفع إطار الطحن وتنتهي عملية الطحن. لذلك، في المنطقة المقابلة لتسارع وتباطؤ مركبة الصنفرة، يتم تقليل تأثير الصنفرة بسبب انخفاض سرعة المركبة؛ يجب تغطية جزء من المنطقة التي لا يمكن صنفرتها بسبب رفع إطار الصنفرة بواسطة مركبة الصنفرة في المحطة أثناء العملية التالية.

تين.3سيارة طحن عالية السرعة HSG

تين.4وحدة الطحن

تين.5هيكل إطار الطحن

خلال العقد الماضي، انخرطت العديد من المؤسسات المحلية في البحث والتطوير لعربات الطحن عالية السرعة. في 18 يونيو 2021، خرج أول نموذج أولي محلي لاختبار عربات الطحن الذكية عالية السرعة لقطار بكين-شنغهاي فائق السرعة، والذي طُوّر بالتعاون بين جامعة جنوب غرب جياوتونغ، وسكة حديد بكين-شنغهاي فائقة السرعة، وشركة تطوير السكك الحديدية التابعة لجامعة جنوب غرب جياوتونغ المحدودة، من خط الإنتاج، محققًا بذلك الابتكار الأصلي "من الصفر إلى واحد" [5] كما هو موضح في الشكل 6. في 22 يوليو 2021، اجتازت عربة طحن السكك الحديدية KGM-80II، التي بحثت وطوّرتها شركة الصين لمعدات بناء السكك الحديدية عالية التقنية بشكل مستقل، التقييم، وحصلت على الموافقة للتشغيل التجريبي [6]، كما هو موضح في الشكل 7. يُعدّ طرح عربة طحن السكك الحديدية عالية السرعة المُطوّرة ذاتيًا ذا أهمية كبيرة للصين لتحقيق الاستقلالية الكاملة لمعدات نظام السكك الحديدية.

تين.6نموذج أولي لسيارة اختبار طحن السكك الحديدية السريعة الذكية لخط السكة الحديدية فائق السرعة بين بكين وشنغهاي[5]

تين.7KGM-80II. عربة طحن سريعة للسكك الحديدية[6]

1.3.3 معدات رئيسية لطحن وطحن السكك الحديدية وطحن المركبات

في الوقت الحاضر، تُستخدم عربات طحن وطحن السكك الحديدية على نطاق واسع في خطوط السكك الحديدية الثقيلة المحلية والأجنبية. شركة GMB الألمانية، بالإضافة إلى شركة LINSINGER النمساوية وشركة MFL، وما إلى ذلك، هي الشركات المصنعة الرئيسية لعربات الطحن والطحن في الخارج [4،7]. الشكل 8 لسيارة الطحن والطحن SF03 من شركة LINSINGER، يبلغ الطول الإجمالي للسيارة 25 مترًا، ووزن السيارة 120 طنًا، ومجهزة بعربتين ثلاثيتي المحاور، وسرعة ذاتية الدفع تصل إلى 100 كم / ساعة، وأقصى سرعة تشغيل تتراوح من 0.36 إلى 1.20 كم / ساعة، وقد تم تجهيز السيارة بأكملها بمجموعتين من أقراص الطحن ومجموعتين من عجلات الطحن [7،8،9]. تشمل الشركات المصنعة المحلية بشكل رئيسي شركة China Railway Times Construction Machinery Co. في باوجي وشركة China Railway Construction High-Tech Equipment Co.. يوضح الشكل 9 مركبة الطحن والطحن XM-1800 التي تنتجها شركة China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation، والتي تتميز بكفاءة تشغيلية عالية، ومرونة في الطحن، وحماية البيئة، وتقليل تناثر الشرر أثناء تشذيب شكل السكة الداخلية وطحن مقاطع السكة الخاصة [10]. يقارن الجدول 2 معايير الأداء التشغيلي الرئيسية لمركبة الطحن والطحن SF03 ومركبة الطحن والطحن XM-1800، مما يوضح أن مركبة الطحن والطحن XM-1800، المطورة في الصين، قد وصلت إلى المستوى التقني المتقدم عالميًا من حيث كفاءة إزالة المواد ودقة التشغيل.

تين.8سيارة الطحن SF03

الشكل 9 سيارة الطحن XM-1800[10]

الجدول 2: مقارنات الأداء التشغيلي بين قطاري ميل السكك الحديدية SF03 وXM-1800

1.3.4 مقارنة شاملة لأداء معدات طحن السكك الحديدية الرئيسية

مقارنة أداء ثلاثة معدات نموذجية لطحن السكك الحديدية، مثل الجدول 3، تشمل الطحن النشط، والطحن السلبي عالي السرعة، والطحن المركب. إزالة مواد الطحن النشط، ومحيط غلاف حزام الطحن الخفيف جيد، وسرعة تشغيل عالية، وهي حاليًا أكبر حصة سوقية. بالنسبة للطحن النشط، فإن النقطة الأساسية هي حل مشكلة احتراق سكة الطحن، وذلك لتحسين جودة سطح السكة بعد الطحن. أظهرت الدراسات أن تحسين معلمات الطحن [11،3،12] وهيكل عجلة الطحن [13] يمكن أن يحسن الاحتراق بشكل فعال، ويركز البحث المستقبلي على تطوير عجلة طحن نشطة عالية الأداء.

يمكن نظريًا تشغيل الطحن السلبي عالي السرعة مع الركاب/الشاحنات العادية دون الحاجة إلى "فتحة سقف"، مما لا يؤثر على السير العادي للخط. بالإضافة إلى ذلك، يُقترح الطحن السلبي عالي السرعة، القائم على استراتيجية الطحن الوقائي للسكك الحديدية، لإطالة عمر خدمة السكك الحديدية بمزايا كبيرة. لذلك، يتمتع الطحن عالي السرعة بقدرة تنافسية مهمة في التطوير المستقبلي. يُعدّ العمل في ظروف السرعات العالية والأحمال العالية والاهتزازات القوية وغيرها من الظروف القاسية، مع تلبية متطلبات الكفاءة والجودة العالية وغيرها من متطلبات التشغيل، أحد أهم التحديات المستقبلية.

تتميز عملية الطحن المركب بمزايا كبيرة في كفاءة إزالة المواد، وتشطيب الخطوط، وجودة السطح، وغيرها. ومع ذلك، فإن سرعة تشغيلها بطيئة. في المستقبل، ومع تطور الاقتصاد، سيصبح وقت الطحن مضغوطًا للغاية، وتتزايد متطلبات كفاءة عملية الطحن، وسيكون تنسيق سعة خط الإنتاج المستقبلي وطول وقت الطحن محور الاهتمام. في الوقت نفسه، ولضمان دقة تصحيح شكل السكك الحديدية وكفاءة التشغيل، يُعد تطوير عملية طحن السكك الحديدية لتحمل ظروف التشغيل القاسية وأدوات القطع المصنوعة من الكربيد عالية المقاومة للتآكل أحد محاور البحث المستقبلية.

فاتورة غير مدفوعة.3مقارنات بين الأنواع الثلاثة من معدات طحن السكك الحديدية النموذجية

• يانغ تشانغجيان، وانغ جيانهونغ، تشو هونغجون، وآخرون. تطوير سكة طحن حجرية مزدوجة الطاقة 48، هندسة ميكانيكية صينية، 2019، 3(30): 356-371.
• وزارة الصناعة والكهرباء، شركة مجموعة السكك الحديدية الوطنية الصينية المحدودة. دليل صقل السكك الحديدية[M]. بكين: دار نشر السكك الحديدية الصينية المحدودة، 2020، 1-73.
• تشو كون، دينغ هاوهاو، ستينبيرجين مايكل، وآخرون. مجال درجة الحرارة واستجابة المادة كدالة لمعلمات طحن السكك الحديدية [مجلة]. المجلة الدولية لانتقال الحرارة والكتلة، ٢٠٢١، ١٧٥: ١٢٣٦٦.
• فان وينغانغ، ليو يوي مينغ، لي جيانيونغ. حالة وآفاق تطوير تقنية طحن السكك الحديدية للسكك الحديدية عالية السرعة [مجلة]. مجلة الهندسة الميكانيكية، ٢٠١٨، ٥٤(٢٢): ١٨٤-١٩٣.
• https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [قاعدة البيانات/OL]. [2021-08-13]
• http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [قاعدة بيانات/OL]. [2021-08-15]
• ليو تشنبين. تصميم معدات طحن قطارات السكك الحديدية وأبحاث التحكم في قوة الطحن [د]. تشانغشا: جامعة سنترال ساوث، ٢٠١٣.
• يو نياندونج، تشانغ منغ. تطبيق عربة طحن وطحن السكك الحديدية SF03-FFS [مجلة]. الابتكار التقني للسكك الحديدية، 1: 37-38.
• تشين هويبو. تطبيق عربة طحن وطحن السكك الحديدية SF03-FFS على خط سكة حديد شوزو-هوانغهوا [مجلة]. السكك الحديدية الصينية، 2013، (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [قاعدة بيانات/OL]. [2021-08-16]
• تشو كون، دينغ هاوهاو، تشانغ شويو، وآخرون. نمذجة ومحاكاة قوة الطحن في طحن السكك الحديدية مع مراعاة زاوية تأرجح حجر الطحن [مجلة]. مجلة تريبيولوجي الدولية، 2019، 137: 274-288.
• تشو كون، دينغ هاوهاو، وانغ وينجيان، وآخرون. تأثير ضغط الطحن على سلوكيات إزالة مواد السكك الحديدية [مجلة]. مجلة تريبيولوجي الدولية، 2019، 134: 417-426.
• يوان يونغجي، زانغ وولين، زانغ بينغفي، وآخرون. عجلات الطحن المسامية لتخفيف الإجهاد المسبق وزيادة كفاءة إزالة المواد لطحن السكك الحديدية [مجلة]. مجلة تريبيولوجي الدولية، ٢٠٢١، ١٥٤: ١٠٦٦٩٢
• تشو كون، وانغ وينجيان، ليو تشيويه، وآخرون. تطورات أبحاث آلية طحن السكك الحديدية [مجلة]. الهندسة الميكانيكية الصينية، 2019، 30(03): 284-294.
• تشو كون، دينغ هاوهاو، وانغ رويشيانغ، وآخرون. دراسة تجريبية حول آلية إزالة المواد أثناء طحن السكك الحديدية بسرعات أمامية مختلفة [J]. مجلة تريبيولوجي الدولية، 2020، 143: 106040.
• فان وينغانغ، ليو يوي مينغ، لي جيانيونغ. حالة وآفاق تطوير تقنية طحن السكك الحديدية للسكك الحديدية عالية السرعة [مجلة]. مجلة الهندسة الميكانيكية، ٢٠١٨، ٥٤(٢٢): ١٨٤-١٩٣.
• شو شياوتانغ. دراسة حول آلية طحن السكك الحديدية عالية السرعة[D]. تشنغدو: جامعة جياوتونغ الجنوبية الغربية، ٢٠١٦.
• ويلهلم كوبين، ديفيس فيرنر، تحليل ستوك لطحن السكك الحديدية كعملية صيانة للسكك الحديدية: محاكاة وتجارب [مجلة]. وير، 2019، 438-439: 203029.