Status quo do desenvolvimento do equipamento-chave de moagem ferroviária

Atualmente, o sistema ferroviário é o mais utilizado, com uma participação de mercado relativamente grande em métodos de retificação para tecnologia de retificação ativa, tecnologia de retificação passiva de alta velocidade e tecnologia de moagem e retificação de compostos. A seguir, são resumidos os três estágios típicos de desenvolvimento de equipamentos de retificação ferroviária.

1.3.1 Equipamento chave de moagem ativa de trilhos

A tecnologia de retificação ativa é atualmente a mais utilizada, com a maior participação de mercado no método de retificação, e a retificação de modelos de automóveis é ainda mais importante. Os fabricantes estrangeiros de veículos de retificação são principalmente os Estados Unidos.HARSCOeCORREIAempresa e a empresa suíça SPENO e assim por diante. A tecnologia doméstica de retificação ferroviária começou tarde, após décadas de desenvolvimento, os atuais fabricantes nacionais de carros de retificação são principalmente Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry), CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi), Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric), China Railway Construction High-tech Equipment Company Limited e assim por diante. A Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) e a CNR Erqi desenvolveram independentemente os veículos de lixamento GMC-96X e GMC-96B, introduzindo tecnologia da HARSCO (EUA) e SPENO (Suíça), respectivamente, conforme mostrado na Figura 1 e Figura 2. O veículo de lixamento GMC-48JS, desenvolvido independentemente pela TIME ELECTRIC, foi aprovado para operação em março de 2020 [1].

Figo.1GMC-96X

Figo.2GMC-96B[2]

Atualmente, a linha comumente usada GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (China Railway Erqi), PGM-48 (HARSCO, EUA) modelos e a nova linha de modelos GMC-48JS (Times Electric), os principais parâmetros operacionais e requisitos operacionais são mostrados na Tabela 1. Os dados mostram que a velocidade operacional do carro de moagem é de cerca de 3 ~ 24 km / h, abaixo da velocidade operacional crítica pode resultar no trilho Abaixo da velocidade operacional crítica pode causar moagem excessiva em áreas locais, e o calor de moagem local do trilho em baixas velocidades é ativamente propenso a queimar o trilho [3]; se a velocidade operacional for muito alta, a eficiência de remoção ideal não pode ser garantida. Um carro de moagem projetado para o gradiente operacional máximo de 30 ‰ pode lidar com a grande maioria da manutenção de moagem de linha. No entanto, para algumas linhas de longo gradiente (gradiente maior que 30 ‰), especialmente a Ferrovia Sichuan-Tibete em construção, a coordenação do desempenho operacional do carro de moagem e problemas de tração será um dos desafios importantes.

Aba1.Os parâmetros de operação do trem de moagem de trilhos típico[2]

1.3.2 Equipamentos-chave para retificação passiva de trilhos de alta velocidade

O carro de moagem passiva de alta velocidade é produzido principalmente pela empresa alemã VOSSLOH HSG, que é composta principalmente por um carro de moagem e um carro auxiliar, Figura 3. As operações de moagem exigem tração da locomotiva, com velocidades de operação de até 60 a 80 km/h; todo o veículo possui 4 grupos de unidades de moagem, totalizando 96 pedras de moagem simultaneamente em estado operacional e a uma velocidade de rotação de alta velocidade de cerca de 6.000 rpm, conforme mostrado na Figura 4; cada grupo de unidades de moagem é equipado com 2 conjuntos de estruturas de moagem, e o processo operacional da pedra de moagem pode ser alcançado sem parar todo o grupo com rotação rápida e contínua, ou seja, uma única carga de pedra de moagem pode moer continuamente por cerca de 70 km [4], conforme mostrado na Figura 5. Durante o processo de moagem, a quantidade de faíscas de moagem, o desgaste da roda de moagem e a pressão de moagem podem ser monitorados em tempo real. Após a moagem, o perfil do trilho é testado para verificar o efeito de moagem. O veículo de retificação de alta velocidade depende exclusivamente da resistência do trem de retificação para remover o material da cabeça do trilho, já que a roda de retificação não tem acionamento. Portanto, a velocidade de trabalho tem um impacto significativo no efeito de trabalho do veículo de retificação. Quando o carro de retificação de alta velocidade realiza a operação de retificação na linha entre estações: na fase de aceleração de saída da estação, quando a velocidade é superior a 30 km/h, a estrutura de retificação é abaixada e a operação de retificação é iniciada; na fase de desaceleração de entrada na estação, quando a velocidade é inferior a 15 km/h, a estrutura de retificação é levantada e a operação de retificação é concluída. Portanto, na área correspondente à aceleração e desaceleração do veículo de lixamento, o efeito de lixamento é reduzido devido à redução da velocidade do veículo; parte da área que não pode ser lixada devido ao levantamento da estrutura de lixamento deve ser coberta pelo veículo de lixamento de desvio na estação durante a operação seguinte.

Figo.3Carro de moagem de alta velocidade HSG

Figo.4Unidade de moagem

Figo.5Estrutura da estrutura de moagem

Na última década, muitas instituições nacionais se dedicaram à pesquisa e ao desenvolvimento de veículos de retificação de alta velocidade. Em 18 de junho de 2021, o primeiro protótipo de teste de veículo de retificação de alta velocidade inteligente para ferrovias de alta velocidade Pequim-Xangai, desenvolvido em conjunto pela Southwest Jiaotong University, pela Beijing-Xangai High-Speed ​​Railway e pela Southwest Jiaotong University Railway Development Co. Ltd., saiu da linha de produção, concretizando a inovação original de "zero a um" [5], conforme mostrado na Figura 6. Em 22 de julho de 2021, o veículo de retificação de trilhos KGM-80II, pesquisado e desenvolvido de forma independente pela China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd., passou na avaliação e foi aprovado para operação experimental [6], conforme mostrado na Figura 7. A introdução do veículo de retificação de trilhos de alta velocidade desenvolvido internamente é de grande importância para a China alcançar a autonomia completa dos equipamentos do sistema ferroviário.

Figo.6Carro de teste de protótipo de trilho rápido inteligente de alta velocidade Pequim-Xangai[5]

Figo.7KGM-80II. Carro de trituração rápida de trilhos[6]

1.3.3 Equipamentos-chave para moagem e retificação de trilhos

Atualmente, vagões de fresagem e retificação de trilhos são amplamente utilizados em linhas ferroviárias nacionais e estrangeiras de carga pesada. A empresa alemã GMB, bem como as empresas austríacas LINSINGER e MFL, entre outras, são as principais fabricantes de vagões de fresagem e retificação no exterior [4,7]. A Figura 8 mostra o vagão de fresagem e retificação SF03 da LINSINGER, com comprimento total de 25 m e peso de 120 t, equipado com dois truques de três eixos, velocidade autopropelida de até 100 km/h e velocidade máxima de operação de 0,36 a 1,20 km/h. Todo o vagão é equipado com um total de dois conjuntos de discos de fresagem e dois conjuntos de rebolos [7,8,9]. Os fabricantes nacionais incluem principalmente a China Railway Times Construction Machinery Co. em Baoji e a China Railway Construction High-Tech Equipment Co. A Figura 9 mostra o veículo de fresagem e retificação XM-1800 produzido pela China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation, que apresenta as vantagens de alta eficiência operacional, retificação flexível, proteção ambiental e menos respingos de faíscas no acabamento interno do trilho e retificação de perfis especiais de trilho [10]. A Tabela 2 compara os principais parâmetros de desempenho operacional do veículo de fresagem e retificação SF03 e do veículo de fresagem e retificação XM-1800, o que mostra que o veículo de fresagem e retificação XM-1800 desenvolvido na China atingiu o nível técnico avançado mundial em termos de eficiência de remoção de material e precisão operacional.

Figo.8Carro de fresagem SF03

Fig.9 Carro de fresagem XM-1800[10]

Tab.2 Comparações do desempenho operacional entre o trem de milhagem SF03 e o XM-1800

1.3.4 Comparação abrangente do desempenho do equipamento de retificação de trilhos principais

Retificação ativa, retificação passiva de alta velocidade e fresamento e retificação de compostos. A comparação de desempenho de três equipamentos típicos de retificação de trilhos é feita conforme a Tabela 3. A remoção de material de retificação ativa, o contorno do envelope da correia de retificação leve e a alta velocidade de operação representam atualmente a maior fatia do mercado. Para a retificação ativa, o ponto-chave é resolver o problema de queima de trilhos de retificação, de modo a melhorar a qualidade da superfície do trilho após a retificação. Estudos demonstraram que a otimização dos parâmetros de retificação [11, 3, 12] e da estrutura do rebolo [13] podem melhorar efetivamente as queimas, sendo o desenvolvimento de rebolos ativos de alto desempenho o foco de pesquisas futuras.

A operação de retificação passiva de alta velocidade, teoricamente, pode ser intermodal com veículos de passageiros/caminhões comuns, sem a necessidade de "teto solar", sem afetar a passagem normal da linha. Além disso, a retificação passiva de alta velocidade, baseada na estratégia de retificação preventiva ferroviária, propõe estender a vida útil dos trilhos com vantagens significativas. Portanto, a retificação de alta velocidade tem uma importante competitividade no desenvolvimento futuro. Atender a altas velocidades, altas cargas, fortes vibrações e outras condições adversas, atendendo a requisitos de alta eficiência, alta qualidade e outros requisitos operacionais, garantir que o rebolo tenha excelentes propriedades mecânicas (resistência/tenacidade) e desempenho de serviço (desempenho de corte, resistência ao desgaste, etc.) é um dos desafios importantes no futuro.

A retificação de compósitos apresenta vantagens significativas em termos de eficiência de remoção de material, acabamento de contornos, qualidade de superfície, etc. No entanto, sua velocidade de operação é lenta. No futuro, com o desenvolvimento da economia, o tempo de retificação será extremamente reduzido, os requisitos de eficiência da operação de retificação aumentarão e a coordenação da futura capacidade da linha e o tempo de retificação serão o foco da atenção. Ao mesmo tempo, para garantir a precisão da correção do perfil do trilho e a eficiência operacional, o desenvolvimento de retificação de trilhos que resistam às duras condições operacionais e ferramentas de corte de metal duro altamente resistentes ao desgaste também é um dos focos de pesquisa futuros.

Guia.3As comparações dos três tipos de equipamentos típicos de retificação de trilhos

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