Kerosakan Common Rail

Rel adalah salah satu bahagian galas yang paling penting dalam sistem kereta api. Daya tarikan dan brek kereta api direalisasikan oleh geseran antara roda dan rel. Oleh itu, keadaan rel yang baik adalah prasyarat untuk memastikan perjalanan kereta api yang selamat dan lancar. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh tekanan sentuhan berselang-seli, bahan rel sering mengalami kerosakan haus atau keletihan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, jenis utama kerosakan rel termasuk: retak keletihan, pengelupasan, haus beralun, penghancuran dan haus sisi rel, yang menyumbang lebih daripada 80% daripada semua kerosakan rel. Dengan peningkatan kelajuan larian kereta api dan beban gandar, masalah keletihan dan kehausan rel menjadi semakin serius, yang menyebabkan permintaan untuk teknologi pengisaran rel meningkat dengan mendadak.

1. Retak keletihan sentuhan bergolek.Retak keletihan sentuhan bergolek adalah salah satu bentuk kerosakan yang paling biasa pada rel kereta api berkelajuan tinggi [1], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Secara amnya, retakan tidak akan memanjang ke bawah, tetapi memanjang ke permukaan rel dalam arka untuk membentuk rupa mengelupas rel, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 Permukaan atas rel tertekan dan apabila hentakan kereta terkelupas, dan apabila hentakan kereta terkelupas, getaran dan bunyi. Dalam sesetengah kes, rekahan dahan di lubang pengelupasan boleh mengembang di bawah rel dan membawa kepada keretakan rel, yang boleh menyebabkan kemalangan keselamatan utama [2].

2. Kehausan beralun rel. Haus beralun rel merujuk kepada fenomena permukaan haus berkala yang tidak rata pada rel dalam julat membujur tertentu [3, 4], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3. Haus beralun akan meningkatkan getaran dan bunyi kereta api, menjejaskan keselesaan perjalanan, dan mengurangkan hayat keletihan bahagian lokomotif dan kenderaan. Mengikut panjang gelombang haus korugasi, ia dibahagikan kepada gelombang pendek (panjang gelombang 25 ~ 80 mm) dan gelombang panjang (panjang gelombang lebih daripada 100 mm) korugasi. Penyebab utama korugasi termasuk teori dinamik dan tidak dinamik. Teori dinamik percaya bahawa getaran sistem rel roda membawa kepada korugasi, termasuk getaran teruja sendiri, resonans dan getaran maklum balas [5]. Teori bukan dinamik bahawa pembentukan korugasi terutamanya berkaitan dengan bahan rel dan proses peleburan, dsb.; dan walaupun interforce rel roda adalah malar, rel juga akan berlaku korugasi kerana aliran plastik yang tidak sekata [6,7].

3. Rel menghancurkan.Penghancuran rel adalah fenomena bahawa bahan atas rel kelihatan ubah bentuk plastik dan bunga rel menjadi rata, yang biasanya diperhatikan pada rel di bahagian melengkung kereta api tugas berat [8], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Penghancuran rel mengubah bentuk kepala rel, daya sentuhan rel roda berubah, yang akan memburukkan lagi larian. Di samping itu, penghancuran rel sering disertai dengan pelucutan atau kerosakan retak keletihan. Had kestabilan sering digunakan sebagai kriteria untuk menilai sama ada kerosakan penghancuran berlaku dalam rel, dan peningkatan had hasil bahan boleh menghalang atau melambatkan jenis kerosakan ini.

4. Kehausan sebelah rel.Haus sisi rel ialah bentuk kerosakan utama rel dengan lengkung jejari kecil [9], seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Dalam kereta api China, 98% daripada rel lengkung jejari kecil dilupuskan kerana haus sisi yang berlebihan. Apabila lokomotif dan kenderaan memasuki bahagian lengkung, kereta api bergerak ke hadapan kerana inersia, tetapi landasan memaksa badan kereta api untuk membelok. Dalam kes ini, roda akan memberi kesan kepada rel dan kehausan sisi yang serius akan berlaku. Terutamanya, apabila daya emparan dan daya sentripetal kereta api tidak seimbang, beban rel dalam dan luar akan menjadi berat sebelah, yang sangat memburukkan haus sisi [10, 11]. Secara meluas dipercayai bahawa keausan bahagian rel memendekkan hayat perkhidmatan rel, dan perubahan profil rel menjadikan interaksi roda/rel lebih teruk, menjejaskan kestabilan kereta api yang melepasi selekoh.

Rajah 1 Retak keletihan.

Rajah 2 Pengelupasan rel.

Rajah 3 Haus korugasi rel.

Rajah 4 Penghancuran rel.

Rajah 5 Haus sisi rel.

Rujukan

1. K. Zhou. Penyelidikan tentang Peraturan dan Mekanisme Penyingkiran Bahan semasa Pengisaran Rel [D]. Chengdu: Disertasi kedoktoran Universiti Jiaotong Barat Daya, 2020.
2. X. Zhao, ZL Li. Penyelesaian unsur terhingga tiga dimensi bagi sesentuh gelek roda-rel geseran dalam keplastikan elasto [J]. Prosiding Institusi Jurutera Mekanikal, Bahagian J: Jurnal Tribologi Kejuruteraan, 2015, 229(1): 86-100.
3. W. Zhong, J. Hu, P. Shen, et al. Penyiasatan eksperimen antara kelesuan sentuhan bergolek dan haus kereta api berkelajuan tinggi dan pengangkutan berat serta pemilihan bahan rel [J]. Pakai, 2011, 271(9-10): 2485-2493.
4. S. Grassie, J. Kalousek. Korugasi rel: ciri, punca dan rawatan [J]. Prosiding Institusi Jurutera Mekanikal, Bahagian F: Journal of Rail and Rapid Transit, 1993, 207(1): 57-68.
5. Y. Gu. Kajian mengenai mekanisme korugasi rel pada landasan tanpa balas kereta api berkelajuan tinggi [D]. Beijing: Disertasi kedoktoran Universiti Jiaotong Beijing, 2017.
6. X. Jin, X. Li, W. Li, et al. Semakan kemajuan korugasi rel [J]. Jurnal Universiti Jiaotong Barat Daya, 2016, 51(2-3): 264-273.
7. S. Li, D. Liu, P. Liu, et al. Pembentukan beralun dan evolusi struktur mikro keluli rel U75V [J]. Jurnal Universiti Dalian Jiaotong, 2019, 40(5): 66-71.
8. Z. Li, Z. Yan, S. Li. Pengaruh korugasi rel terhadap prestasi dinamik sistem kenderaan keluar mengundi berkelajuan tinggi [J]. Journal of Central South University (Sains dan Teknologi), 2003, 25(1): 104-108.
9. W. Wang, H. Guo, X. Du, et al. Penyiasatan mengenai mekanisme kerosakan dan pencegahan rel kereta api jarak jauh [J]. Analisis Kegagalan Kejuruteraan, 2013, 35: 206-218.
10. Y. Zhou, S. Wang, T. Wang, et al. Penyiasatan lapangan dan makmal tentang hubungan antara pemeriksaan kepala rel dan kehausan dalam landasan kereta api pengangkutan berat [J]. Pakai, 2014, 315(1-2): 68-77.
11. I. Povilaitiene, I. Kamaitis, I. Podagelis. Pengaruh lebar tolok pada haus sisi rel pada lengkung trek [J]. Jurnal Kejuruteraan Awam dan Pengurusan, 2006, 12(3): 255-260.
12. W. Zhai, J. Gao, P. Liu, et al. Mengurangkan haus sisi rel pada selekoh kereta api jarak jauh berdasarkan interaksi dinamik rel roda [J]. Dinamik Sistem Kenderaan, 2014, 52(sup1): 440-454.