Hír
0102030405
A síncsiszolási stratégiák
2024-10-28
A rendszeres síncsiszolás csökkenti vagy eltávolítja a sínek sérülését és meghosszabbítja azok élettartamát, ami széles körben elismert a vasúti tranzitrendszerek egyik hatékony karbantartási módszere. A vasúti károk viselkedése alapján és a vasúti szállítási kapacitás szükségleteivel együtt a síncsiszolási technológia és berendezések többszintű és szerteágazóan fejlődnek. A sínköszörülés fő stratégiái közé tartozik az előköszörülés, a megelőző köszörülés és a javító köszörülés.
Előőrlés. A sínek meleghengerlése során a magas hőmérséklet felerősíti a szén és vas elemek oxidációját a sínek felületén. Ha a szén oxidációs sebessége nagyobb, mint a vasé, a perlitben lévő cementit egy része ferritté alakul, ami egy dekarbonizáló réteg kialakulásához vezet, amint az 1. ábrán látható. A sínen lévő dekarbonizáló réteg keménysége, szilárdsága és kopásállósága alacsonyabb, mint az aljzaté [1]. Szerviz közben a repedések főleg a ferrit mentén terjednek, ami nagyobb valószínűséggel okoz komoly károkat a sínben [2]. Az új vonal építése során az építőipari járművek gyakori indítása/leállása könnyen sínkarcolásokat és egyéb problémákat okozhat. A sínek karcolásait az ellenőrző személyzet nem könnyen észleli a korai szakaszban, de a kerék és a sín közötti súrlódási hő metallográfiai átalakulást okoz a sín karcos területén, ami a későbbi szervizelés során gyorsan súlyos károsodásokká fejlődhet [3]. Ezért az új vonalak építésénél és az új sínek szakaszonkénti lefektetésekor az üzembe helyezést követően és az üzembe helyezés előtt előcsiszolást kell végezni a felületen lévő kb. 0,2 mm-es széntelenítő réteg és az építési folyamat okozta károk eltávolítására. A már üzembe helyezett vezetékeknél 10 Mt össztömeg áthaladása előtt előköszörülést kell végezni.
1. ábra.A dekarbonizáló réteg a sínfejen.
Megelőző köszörülés. Súlyos hibák, például hullámosodás, rétegvesztés, oldalsó kopás és zúzódás esetén nagyobb csiszolási mélység alkalmazása szükséges a hibák eltávolításához, és ezzel egyidejűleg a sínprofil korrekciója és javítása. Ezen a ponton az eltávolított sínanyag mennyisége és az őrlési mélység nagy, és ezt az őrlési stratégiát reparatív köszörülésnek nevezik. A síntető tervezési kopástűrésének köszönhetően a javítócsiszolás során megnőtt a síncsere gyakorisága, ami rossz csiszolási gazdaságosságot eredményez.
Kína egyértelmű szabályozást hozott a vasúti tranzitvonalak javítási köszörülési műveletére vonatkozóan: (a) A javítási köszörülésnek a sínhibák jellemzői alapján kell kiválasztania a megfelelő csiszolóberendezést és működési paramétereket, el kell távolítania a sínhibákat, és meg kell javítania a sínprofilokat; (b) A normál vonalakban olyan hibák esetén, mint a hullámcsiszolási mélység vagy a 0,3 mm-t meghaladó zsírélszélesség, időben meg kell szervezni a javítási csiszolást; (c) Gyorsvasúti vonalakon nagysebességű vonat rázkódása, keresztváz oldalgyorsulási riasztása, szakaszonként gyenge fénysáv, 0,5 mm-t elérő kitérősín halpikkelymélysége, a kezelési értéket meghaladó vágányütési válaszmutató, vagy a kármentesítési határértéket elérő sínhibák esetén a sín időben történő javítását, csiszolását kell megszervezni.
Köszörülés javítása. A sínt időszakos terhelés éri a kerekek részéről, és a sín felületén a "racsnis effektus" következtében kialakul a gördülő érintkezési fáradtságréteg (RCF) [4,5]. A gördülő érintkezési kifáradási rétegben a sín anyagának keménysége és ridegsége jelentősen megnő, a mikrostruktúra pedig a diszlokációs sűrűség és a mikrorepedés keletkezésének növekedését mutatja[5]. A mikrorepedések oldalirányú és hosszirányú terjedése olyan károsodásokat okozhat, mint pl. rétegvesztés és síntörés [1]. A repedésfejlődési ciklusban (magképződés, iniciáció és terjedés) a magképződés és a beindulási idő nagy részét teszi ki. A köszörülést általában akkor végezzük, ha a repedés terjedésének mélysége nem haladja meg a 0,2 mm-t, ami a legjobb idő a sínrepedések továbbterjedésének megakadályozására és a sín további károsodásának elkerülésére, ahogy az a 2. ábrán látható. A sínek felületén kialakuló gördülési érintkezési kifáradás mechanizmusa és a repedések terjedésének törvénye alapján egy megelőző csiszolási stratégia javasolt, amely a sínek felületén lévő gördülési érintkezési fáradtság réteg rendszeres eltávolítását jelenti. A megelőző köszörülésnek kisebb az őrlési mélysége, ami jobban elősegíti a sínek élettartamának meghosszabbítását, és jobb csiszolási gazdaságosságot biztosít a javítócsiszoláshoz képest.
A China Railway Corporation egyértelmű követelményeket támasztott a vasúti sínek megelőző csiszolásának végrehajtására. a) A nagysebességű vasutak esetében 30-50 Mt össztömegenként megelőző köszörülést kell végezni, legfeljebb 2 év köszörülési időközzel. b) A közönséges sebességű vezetékek egyenes és nagy sugarú íves szakaszainál (>1200 m) a köszörülési eljárást általában egyszer kell elvégezni 100 Mt össztömeggel; kis sugarú szakaszoknál ( 
A 2. ábrán látható a sínek élettartamának fejlődési törvénye különböző köszörülési stratégiák mellett, és az eredmények azt mutatják, hogy a csiszolással hatékonyan meghosszabbítható a sínek élettartama. A jelentések szerint a sínek felületén a nem köszörülés, a javítócsiszolás és a megelőző csiszolás után 15%, 8%, illetve 4% a hibák előfordulásának valószínűsége [6], ami azt jelzi, hogy a megelőző csiszolás jelentős előnyt jelent a sínhibák valószínűségének csökkentésében. Ezenkívül a megelőző csiszolóanyagok kisebb eltávolítási vastagsággal rendelkeznek, ami jelentősen meghosszabbíthatja a sínek élettartamát a javítócsiszoláshoz képest. A gyors gazdasági fejlődés és a kínai vasúti tranzit szállítási kapacitása iránti sürgős kereslet súlyos helyzetében a megelőző köszörülés alkalmazása hatékonyan meghosszabbíthatja a síncsere ciklusát, és magasabb csiszolási gazdaságot eredményezhet. A prediktív megelőző köszörülés a jövő sínköszörülési technológiájának fő fejlesztési iránya.
2. ábra.A gördülő érintkezési fáradási repedések terjedési viselkedése
3. ábra.A köszörülési stratégiák és a sínek élettartama közötti kapcsolat
[1] ZHAO Xiangji, GUO Jun, WANG Hengyu és társai. A dekarbonizáció hatása az érintkezési fáradtságnak kitett sínek kopásállóságára és károsodási mechanizmusaira[J]. Wear, 2016, 364-365:130-143.
[2] ZHAO Xiangji, WANG Hengyu, Guo Jun és társai. A szénmentesített réteg hatása a sínanyagok gördülési érintkezési fáradására száraz-nedves körülmények között[J]. Mérnöki hibaelemzés, 2018, 91: 58-71.
[3] LIU Fengshou, LI Chuang, TIAN Changhai. Kutatás a kínai nagysebességű vasúti sínek korai károsodásáról. Vasútmérnöki, 2018, 58(1): 138-140.
[4] Reza Masoudi Nejad, Shariati Mahmoud, Farhangdoost Khalil. A kopás hatása a gördülő érintkezők kifáradására, repedések növekedésére a síneken[J]. Tribology International, 2016, 94: 118-13.
[5] HU Yue, ZHOU Lang, DING Haohao et al. A vasúti perlitkerekek mikroszerkezetének alakulása gördülő-csúszó érintkező terhelés alatt[J]. Tribology International, 2021, 154: 106685.
[6] ZAREMBSKI Allan M., PALESE Joseph. Csökkenti-e a síncsiszolás a sínhibákat[J]. Railway Track&Structure, 2011, 107(2): 32-35.