Demiryolu taşlama anahtar ekipman geliştirme statükosu

Şu anda, demiryolu sistemi en yaygın kullanılan, aktif taşlama teknolojisi, yüksek hızlı pasif taşlama teknolojisi ve öğütme ve taşlama kompozit taşlama teknolojisi için nispeten büyük taşlama yönteminin pazar payıdır. Aşağıdaki üç tipik ray taşlama ekipmanı geliştirme durumu özetlenmiştir.

1.3.1 Ray aktif taşlama anahtar ekipmanı

Aktif taşlama teknolojisi şu anda en yaygın kullanılan, taşlama yönteminin en büyük pazar payına sahip olanıdır, taşlama arabası modelleri daha fazladır. Yabancı taşlama arabası üreticileri çoğunlukla Amerika Birleşik Devletleri'dirHARSKOVeKAYIŞşirketi ve İsviçreli SPENO şirketi vb. Yerli ray taşlama teknolojisi geç başladı, onlarca yıllık geliştirmeden sonra, mevcut yerli taşlama arabası üreticileri esas olarak 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 vb.'dir. Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) ve CNR Erqi, Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi, sırasıyla HARSCO (ABD) ve SPENO'dan (İsviçre) teknoloji tanıtarak bağımsız olarak GMC-96X ve GMC-96B zımparalama araçlarını geliştirdiler. TIME ELECTRIC tarafından bağımsız olarak geliştirilen GMC-48JS zımparalama aracı, Mart 2020'de çalışmaya onaylandı [1].

İncir.1GMC-96X

İncir.2GMC-96B[2]

Şu anda, hat genelinde yaygın olarak kullanılan GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (China Railway Erqi), PGM-48 (HARSCO, ABD) modelleri ve yeni hat GMC-48JS modelleri (Times Electric), ana çalışma parametreleri ve çalışma gereksinimleri Tablo 1'de gösterilmiştir. Veriler, taşlama arabasının çalışma hızının yaklaşık 3~24 km/s olduğunu, kritik çalışma hızından daha düşük hızların rayda aşırı taşlamaya neden olabileceğini ve düşük hızlarda rayın yerel taşlama ısısının rayı aktif olarak yakmaya meyilli olduğunu göstermektedir [3]; çalışma hızı çok yüksekse, ideal çıkarma verimliliği sağlanamaz. 30 ‰'lik maksimum çalışma eğimi için tasarlanmış bir taşlama arabası, hat taşlama bakımının büyük çoğunluğunu halledebilir. Ancak bazı uzun eğimli hatlarda (eğim ‰30'dan fazla), özellikle de inşa halindeki Sichuan-Tibet Demiryolu'nda, taşlama vagonu çalışma performansı ile çekiş sorunlarının koordinasyonu önemli zorluklardan biri olacaktır.

Sekme1.Tipik ray taşlama treninin çalışma parametreleri[2]

1.3.2 Yüksek hızlı pasif ray taşlama için temel ekipman

Yüksek hızlı pasif taşlama arabası esas olarak Alman şirketi VOSSLOH HSG ray taşlama arabası tarafından üretilir ve esas olarak taşlama arabası ve yardımcı arabadan oluşur, Şekil 3. Taşlama işlemleri lokomotif çekişi, 60 ~ 80 km / saate kadar çalışma hızı gerektirir; tüm araç 4 grup taşlama ünitesi toplam 96 taşlama taşı aynı anda çalışma durumunda ve yaklaşık 6000 rpm yüksek hızlı dönüş hızında, Şekil 4'te gösterildiği gibi; her taşlama ünitesi grubu 2 set taşlama çerçevesi ile donatılmıştır, taşlama taşının çalışma süreci tüm grubun hızlı, sürekli dönmesini durdurmadan elde edilebilir, yani tek bir taşlama taşı yüklemesi yaklaşık 70 km [4] sürekli taşlama olabilir, Şekil 5'te gösterildiği gibi. Taşlama işlemi sırasında, taşlama kıvılcımlarının miktarı, taşlama tekerleği aşınması ve taşlama basıncı gerçek zamanlı olarak izlenebilir. Taşlamadan sonra, taşlama etkisini kontrol etmek için ray profili test edilir. Yüksek hızlı taşlama aracı, taşlama çarkının tahriki olmadığından, ray başı malzemesini çıkarmak için yalnızca taşlama treninin direncine güvenir. Bu nedenle, çalışma hızı, taşlama aracının çalışma etkisi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Yüksek hızlı taşlama arabası, istasyonlar arası hatta taşlama işlemini gerçekleştirdiğinde: istasyondan ayrılmanın hızlanma aşamasında, hız 30 km/saatten yüksek olduğunda, taşlama çerçevesi alçaltılır ve taşlama işlemi başlatılır; istasyona girmenin yavaşlama aşamasında, hız 15 km/saatten düşük olduğunda, taşlama çerçevesi yükseltilir ve taşlama işlemi tamamlanır. Bu nedenle, zımparalama aracının hızlanmasına ve yavaşlamasına karşılık gelen alanda, araç hızındaki azalma nedeniyle zımparalama etkisi azalır; zımparalama çerçevesinin kaldırılması nedeniyle zımparalanamayan alanın bir kısmı, sonraki işlem sırasında istasyondaki çıkış zımparalama aracı tarafından örtülmelidir.

İncir.3HSG yüksek hızlı taşlama arabası

İncir.4Öğütme ünitesi

İncir.5Taşlama çerçeve yapısı

Geçtiğimiz on yılda, birçok yerli kurum yüksek hızlı taşlama aracının araştırma ve geliştirmesine kendini adamıştır. 18 Haziran 2021'de, Güneybatı Jiaotong Üniversitesi, Pekin-Şanghay Yüksek Hızlı Demiryolu ve Güneybatı Jiaotong Üniversitesi Demiryolu Geliştirme Co Ltd tarafından ortaklaşa geliştirilen ilk yerli Pekin-Şanghay yüksek hızlı demiryolu akıllı yüksek hızlı demiryolu taşlama prototip test prototipi üretim hattından çıktı ve Şekil 6'da gösterildiği gibi "sıfırdan bire" [5] orijinal yeniliğini gerçekleştirdi. 22 Temmuz 2021'de, Çin Demiryolu İnşaatı Yüksek Teknoloji Ekipman Co., Ltd. tarafından bağımsız olarak araştırılan ve geliştirilen KGM-80II ray taşlama aracı değerlendirmeyi geçti ve Şekil 7'de gösterildiği gibi deneme operasyonu için onaylandı [6]. Kendi geliştirdiği yüksek hızlı ray taşlama aracının tanıtımı, Çin'in demiryolu sistemi ekipmanlarının tam özerkliğini gerçekleştirmesi için büyük önem taşımaktadır.

İncir.6Pekin-Şanghay yüksek hızlı demir yolu akıllı hızlı ray taşlama prototip test arabası[5]

İncir.7KGM-80II. Ray Hızlı Taşlama Arabası[6]

1.3.3 Ray frezeleme ve taşlama kompozit taşlama temel ekipmanları

Günümüzde ray frezeleme ve taşlama vagonları, yurt içi ve yurt dışı ağır yük demiryollarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Almanya'nın GMB şirketi ve Avusturya'nın LINSINGER şirketi, MFL şirketi vb., yurtdışı frezeleme ve taşlama vagonlarının ana üreticileridir [4,7]. Şekil 8'de LINSINGER şirketinin SF03 frezeleme ve taşlama vagonu için, vagonun toplam uzunluğu 25 m, vagonun ağırlığı 120 t, iki adet üç dingilli bogi ile donatılmış, 100 km/saate kadar kendi kendine hareket hızı, 0,36 ~ 1,20 km/saatlik maksimum çalışma hızı, tüm vagon toplam iki takım freze diski ve iki takım taşlama tekerleği ile donatılmıştır [7,8,9]. Yurt içi üreticiler arasında çoğunlukla Baoji'deki China Railway Times Construction Machinery Co. ve China Railway Construction High-Tech Equipment Co. yer almaktadır. Şekil 9, China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation tarafından üretilen ve yüksek operasyonel verimlilik, esnek taşlama, çevre koruma ve dahili ray şekli düzeltme ve özel ray profili taşlamada daha az kıvılcım sıçraması avantajlarına sahip olan XM-1800 frezeleme ve taşlama aracını göstermektedir [10]. Tablo 2, SF03 frezeleme ve taşlama aracının ve XM-1800 frezeleme ve taşlama aracının ana operasyonel performans parametrelerini karşılaştırmaktadır; bu, Çin'de geliştirilen XM-1800 frezeleme ve taşlama aracının, malzeme çıkarma verimliliği ve operasyonel hassasiyet açısından dünyanın ileri teknik seviyesine ulaştığını göstermektedir.

İncir.8SF03 freze arabası

Şekil 9 XM-1800 Frezeleme Arabası[10]

Tablo 2 SF03 ve XM-1800 ray frezeleme treninin operasyonel performansının karşılaştırılması

1.3.4 Ana ray taşlama ekipmanı performansının kapsamlı karşılaştırması

Aktif taşlama, yüksek hızlı pasif taşlama ve frezeleme ve taşlama kompozit taşlama üç tipik ray taşlama ekipmanı performans karşılaştırması, Tablo 3 gibi. aktif taşlama malzeme giderme, taşlama hafif bant zarf konturu iyi, hızlı çalışma hızı, şu anda operasyonun pazar payının en büyük payıdır. Aktif taşlama için, kilit nokta, taşlamadan sonra rayın yüzey kalitesini iyileştirmek için taşlama rayı yanıkları sorununu çözmektir. Çalışmalar, taşlama parametrelerinin [11,3,12], taşlama tekerleği yapısının [13] optimizasyonunun yanıkları etkili bir şekilde iyileştirebileceğini göstermiştir; bunların arasında yüksek performanslı aktif taşlama tekerleğinin geliştirilmesi gelecekteki araştırmaların odak noktasıdır.

Yüksek hızlı pasif taşlama çalışma hızı, teorik olarak sıradan yolcu/kamyon ile intermodal olabilir, "sunroof"a ihtiyaç duymaz, hattın normal geçişini etkilemez. Ayrıca, ray önleyici taşlama stratejisine dayanan yüksek hızlı pasif taşlama, rayın hizmet ömrünü önemli avantajlarla uzatmak için önerildi. Bu nedenle, yüksek hızlı taşlama gelecekteki gelişimde önemli rekabet gücüne sahiptir. Yüksek hızda, yüksek yükte, güçlü titreşimde ve diğer zorlu koşullarda hizmet verirken, yüksek verimlilik, yüksek kalite ve diğer operasyonel gereksinimleri karşılayarak, taşlama çarkının mükemmel mekanik özelliklere (dayanıklılık/tokluk), hizmet performansına (kesme performansı, aşınma direnci vb.) sahip olmasını sağlamak gelecekteki önemli zorluklardan biridir.

Kompozit taşlama, malzeme çıkarma verimliliği, kontur bitirme, yüzey kalitesi vb. açılardan önemli avantajlara sahiptir. Ancak, çalışma hızı yavaştır, gelecekte ekonominin gelişmesiyle birlikte taşlama süresi aşırı derecede sıkıştırılır, taşlama çalışma verimliliği gereksinimleri artar, gelecekteki hat kapasitesinin koordinasyonu ve taşlama süresinin uzunluğu dikkat odağı olacaktır. Aynı zamanda, ray profili düzeltme doğruluğunu ve operasyonel verimliliği sağlamak için, zorlu çalışma koşullarına ve yüksek aşınma dirençli karbür kesici takımlara dayanacak ray taşlamanın geliştirilmesi de gelecekteki araştırma odaklarından biridir.

Sekme.3Üç tip tipik ray taşlama ekipmanının karşılaştırmaları

• YANG Changjian, WANG Jianhong, ZHU Hongjun ve diğerleri. Çift Güçlü 48 Taşlama Taşı Ray Taşlama T'nin Geliştirilmesi Çin Makine Mühendisliği, 2019, 3(30): 356-371.
• Çin Sanayi ve Elektrik Bakanlığı Ulusal Demiryolu Grubu A.Ş. Ray Taşlama El Kitabı[M]. Pekin: Çin Demiryolu Yayın Evi A.Ş., 2020, 1-73.
• ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël ve diğerleri. Sıcaklık Alanı ve Ray Taşlama Parametrelerinin Bir Fonksiyonu Olarak Malzeme Tepkisi[J]. Uluslararası Isı ve Kütle Transferi Dergisi, 2021, 175: 12366.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Yüksek Hızlı Demiryolu için Ray Taşlama Teknolojisinin Gelişim Durumu ve Beklentisi[J]. Makine Mühendisliği Dergisi, 2018, 54(22): 184-193.
• https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [DB/OL]. [2021-08-13]
• http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [DB/OL]. [2021-08-15]
• LIU Zhenbin. Ray Frezeleme Tren Taşlama Ekipmanının Tasarımı ve Taşlama Kuvveti Kontrolünün Araştırılması [D]. Changsha: Central South University, 2013.
• YU Niandong, ZHANG Meng. SF03-FFS Ray Frezeleme ve Taşlama Arabasının Uygulanması[J]. Demiryolu Teknik Yeniliği, 1: 37-38.
• CHEN Huibo. Shuozhou-Huanghua Demiryolunda SF03-FFS Ray Frezeleme ve Taşlama Arabasının Uygulanması[J]. Çin Demiryolları, 2013, (12): 85-88.
• http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [2021-08-16]
• ZHOU Kun, DING Haohao, Zhang Shuyue ve diğerleri. Taşlama Taşının Salınım Açısını Göz Önünde Bulunduran Ray Taşlamada Taşlama Kuvvetinin Modellenmesi ve Simülasyonu[J]. Tribology International, 2019, 137: 274-288.
• ZHOU Kun, DINGHaohao, WANG Wenjian ve diğerleri. Taşlama Basıncının Ray Malzemesinin Çıkarma Davranışları Üzerindeki Etkisi[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
• YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei ve diğerleri. Gözenekli Taşlama Tekerlekleri, Ray Taşlama için Ön Yorgunluğu Azaltma ve Malzeme Çıkarma Verimliliğini Artırma Yolunda [J]. Tribology International, 2021, 154: 106692
• ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue ve diğerleri. Ray Taşlama Mekanizmasının Araştırma İlerlemeleri[J]. Çin Makine Mühendisliği, 2019, 30(03): 284-294.
• ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang ve diğerleri. Farklı İleri Hızlarda Ray Taşlama Sırasında Malzeme Çıkarma Mekanizması Üzerine Deneysel Araştırma[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
• FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Yüksek Hızlı Demiryolu için Ray Taşlama Teknolojisinin Gelişim Durumu ve Beklentisi[J]. Makine Mühendisliği Dergisi, 2018, 54(22): 184-193.
• XU Xiaotang. Yüksek Hızlı Ray Taşlama Mekanizması Üzerine Çalışma[D]. Chengdu: Güneybatı Jiaotong Üniversitesi, 2016.
• WILHELMKubin, DAVES Werner, Ray Bakım Süreci Olarak Ray Frezelemenin STOK Analizi: Simülasyonlar ve Deneyler[J]. Wear, 2019, 438-439: 203029.