Phân tích hệ thống cố định ray

Hệ thống cố định ray là gì?

• Hệ thống cố định ray, còn được gọi là chốt ray, là thành phần kết nối ray thép và tà vẹt đường sắt. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy của đường ray.
• Hiện tại, 90% nền móng dưới đường ray của đường ray chính của đường sắt Trung Quốc là kết cấu bê tông. Với sự phát triển của các tuyến chuyên dụng chở khách và vận tải hạng nặng, các yêu cầu về hiệu suất của chốt ray đã được cải thiện.
• Đồng thời, các quốc gia trên thế giới sử dụng các chốt ray tiêu chuẩn khác nhau, chẳng hạn như vossloh của Đức, Pandrol của Anh, v.v.

Lý do chúng tôi phân tích hệ thống cố định ray?

• Là nhà cung cấp chốt ray chuyên nghiệp, chúng tôi sẽ phân tích toàn diện tình hình hiện tại của hệ thống cố định ray và các vấn đề chính, giải thích các yêu cầu cơ bản của hệ thống cố định ray và giới thiệu các đặc điểm kỹ thuật của chốt ray ở nhiều quốc gia khác nhau.
• Để thuận tiện, chúng tôi sẽ chia thành hai phần để giới thiệu các chốt ray bao gồm các tiêu chuẩn của Trung Quốc và các hệ thống cố định đường sắt tiêu chuẩn quốc tế khác. Hôm nay chúng ta sẽ nghiên cứu các chốt ray tiêu chuẩn của Trung Quốc trước.

Hệ thống cố định ray tiêu chuẩn Trung Quốc

Hệ thống cố định ray

• Hệ thống cố định ray chủ yếu bao gồm kẹp ray, đệm ray, tấm giằng, đinh vít, chốt nhựa, vai ray, v.v. Hệ thống cố định ray của Trung Quốc chủ yếu bao gồm loại I, loại II và loại III. Chốt loại I và loại II được bắt bu lông bằng vai.
• Trong quá trình sử dụng hệ thống cố định ray, hệ thống cố định ray loại I có độ bền và dự trữ an toàn nhỏ, áp lực khóa tương đối không đủ và kẹp ray bị hỏng. Hệ thống cố định ray loại I được thay thế bằng loại II.
• Hệ thống cố định ray loại II hiện được sử dụng rộng rãi trên tuyến đường sắt. Chốt ray loại II được phát triển từ chốt ray loại I, ngoại trừ việc chốt ray được thiết kế lại bằng vật liệu mới và các thành phần còn lại giống với chốt ray loại I.

Hệ thống cố định kẹp ray

• Hệ thống cố định kẹp ray loại III là loại chốt không bu lông và không có vai và hiện đang được lắp đặt với số lượng lớn.
• Tuy nhiên, chốt ray loại III về cơ bản không có chức năng điều chỉnh khổ ray và chiều cao của mặt ray, và nó bị hạn chế trong sử dụng.
• Hiện nay, tất cả các loại tà vẹt bê tông đều phải được đặt trong phần tăng tốc. Do có các chốt khác nhau nên chúng được chia thành tà vẹt III a và III b, tà vẹt bê tông III a được trang bị chốt ray loại II và tà vẹt bê tông III b được sử dụng với chốt ray loại III. .
• Dưới tải trọng lặp đi lặp lại của toa xe, đường cơ sở dưới nền đường ray bê tông sẽ phải chịu tác động và rung động lớn.
• Do nền đường ray bê tông có độ cứng cao, mô men uốn tải quá mức sẽ gây hư hỏng cho nền móng dưới đường ray. Để hấp thụ và giảm rung động, phải đặt đệm đàn hồi giữa đường ray và nền móng.
• Đệm đàn hồi có thể phân phối hợp lý năng lượng rung động tác động đến các chốt khác nhau của đường ray và có thể cải thiện tình trạng làm việc của chốt ray.
• Đồng thời, lớp đệm đàn hồi có thể làm cho đường ray có đặc tính cách điện trên đường ray.

Các vấn đề thường gặp của chốt ray

Nghiên cứu cơ bản chưa đầy đủ

• Mối quan hệ giữa bánh xe và đường ray phức tạp và ngẫu nhiên quyết định các yêu cầu nghiêm ngặt đối với kết cấu đường ray.
• Cấu trúc đường ray bao gồm ray thép và móng ray phụ, và chúng được cố định bằng hệ thống cố định ray. Do đó, hiệu suất của từng thành phần của hệ thống cố định ray có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc đường ray.
• Chốt ray của Trung Quốc tập trung vào nghiên cứu từng thành phần, nhưng không phải là toàn bộ cấu trúc.
• Ví dụ, chốt của Đức, Pháp, Anh và các nước khác được coi là một hệ thống, hiệu suất của từng thành phần của chốt ray được phối hợp và khớp với nhau, để thích ứng với các yêu cầu động của ray bánh xe.

Cấu trúc không hợp lý của hệ thống cố định ray

• Cấu trúc của hệ thống cố định ray phải đáp ứng các yêu cầu về động lực học của ray bánh xe theo quan điểm của các thành phần cấu trúc đường ray.
• Mỗi thành phần của chốt ray phải có cấu trúc hợp lý và kích thước chính xác. Việc lắp ráp phải nhỏ gọn, lực hợp lý.

Chốt ray loại III

• Lấy chốt ray loại III hiện đang được thiết kế tại Trung Quốc làm ví dụ, cấu trúc của phần nhúng dày, tiết diện đột ngột, ứng suất tập trung, cấu trúc rõ ràng là không hợp lý và chất lượng cố định của phần nhúng không đáng tin cậy, ảnh hưởng đến chất lượng lắp ráp.
• Các chốt ray của tà vẹt bê tông được chôn sẵn bằng ống nhựa ray. Kết quả cho thấy sự kết hợp giữa ống nylon và bu lông ray có hiệu suất kém.

Chất lượng sản xuất sản phẩm kém

Chất lượng sản phẩm kém chủ yếu do các khía cạnh sau:

• Thứ nhất, tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, ý tưởng thiết kế lạc hậu và dung sai kích thước quá lớn.
• Thứ hai, lắp ráp và hợp tác không đáp ứng được yêu cầu sử dụng, chẳng hạn như phương pháp nhúng các bộ phận nhúng ảnh hưởng đến độ chính xác lắp ráp.
• Thứ ba là cung cấp kém chất lượng và giả mạo.

Ví dụ, thiết kế kết cấu của chốt ray loại III không hợp lý và vật liệu nhúng trước không sử dụng gang dẻo theo tiêu chuẩn ban đầu, số lượng lớn chốt bị lỏng và áp lực khóa không đủ. 

Một số loại chốt

• Các kết cấu đường ray khác nhau sử dụng chốt ray phù hợp với hiệu suất của chúng. Nên sử dụng các hệ thống chốt ray khác nhau cho đường ray chính, đường ray có đá dăm và đường ray không có đá dăm, đường ray trên nền đường và đường ray trên cầu.
• Tuy nhiên, chủng loại ốc vít ray tiêu chuẩn của Trung Quốc rất đơn điệu và không thể đáp ứng được nhu cầu của các kết cấu đường ray khác nhau.

Tiêu chuẩn Nhật Bản

• Vào đầu những năm 1960, Nhật Bản đã giới thiệu các loại chốt RN của Pháp và được quảng bá và sử dụng trong Tokaido Shinkansen, được gọi là chốt ray loại 102.
• Với phát minh ra đường ray bản, Nhật Bản đã phát triển các loại chốt thẳng loại 4, loại 5 và loại 8 cho đường ray bản, tất cả đều sử dụng kẹp làm chốt cho đường ray.
• Khi kẹp ray đàn hồi được ép, tính chất uốn của vật liệu chủ yếu được tận dụng, quá trình gia công tương đối đơn giản và chi phí thường thấp.
• Tuy nhiên, vì lỗ được gia công để đáp ứng yêu cầu siết chặt bu lông nên có khả năng xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất tại một phần và mômen uốn tối đa chính xác là phần yếu nhất của phần đó, do đó có khả năng xảy ra hư hỏng và áp suất khóa và độ đàn hồi của chốt không đủ.
• Khi chốt kẹp đàn hồi hoạt động, cả tính chất biến dạng uốn và tính chất biến dạng xoắn của vật liệu đều được tận dụng, do đó độ đàn hồi nói chung tốt hơn và về cơ bản không có phần nào bị yếu đi, do đó hiệu quả sử dụng vật liệu cao. Các loại chốt Pandrol nổi tiếng và chốt Vossl oh đều sử dụng kẹp ray.

Tiêu chuẩn Anh

Chốt Pandrol của Anh

• Chốt Pandrol của Anh là loại chốt ray nổi tiếng và có ảnh hưởng nhất trên thế giới. Chúng được ứng dụng ở hàng chục quốc gia và khu vực. Tất cả các tuyến đường sắt cao tốc ở Bỉ, Tây Ban Nha, Ý, Hàn Quốc và Hoa Kỳ đều sử dụng hoàn toàn hoặc một phần chốt Pandrol.
• Chốt Pandrol hiện cũng được sử dụng rộng rãi trong các tuyến đường sắt cao tốc ở Nhật Bản và Pháp. Chốt Pandrol là loại chốt không có vai, không có bu lông, với ưu điểm là áp suất uốn cong cao (không dưới 11 kN) và độ đàn hồi tốt (biến dạng đàn hồi không dưới 12 mm)
• đặc biệt là do loại bỏ được vai bê tông, do đó loại bỏ khả năng tăng khổ ray do độ nghiêng của ray trượt dưới tác động của lực bên, do đó khả năng duy trì khổ ray rất mạnh.
• Ngoài ra, cách bắt bu lông cũng được loại bỏ, giúp giảm khối lượng công việc bảo trì chốt ray. Chốt ray loại III tiêu chuẩn Trung Quốc tương tự như chốt Pandrol e-clip.
• Do phạm vi điều chỉnh nhỏ của chiều cao ray và khổ ray của chốt e-clip, nên phạm vi sử dụng bị ảnh hưởng. Để giải quyết hai vấn đề này, Pandrol đã phát triển chốt Fast clip dựa trên những ưu điểm của chốt e-clip.

Chốt Fast clip

• Chốt Fast clip vẫn là loại chốt không có vai, không có bu lông và ít cần bảo dưỡng hơn.
• Chốt Fast bao gồm một tấm giằng đáy, bu lông ray và ống lót ray, khối đo, đệm ray và kẹp ray.
• Tấm đáy được cố định trên tà vẹt đường sắt bằng một ống lót ray được nhúng trong tà vẹt và các bu lông ray tương ứng, và bề mặt trên của tấm đáy là cấu trúc để cố định chốt kẹp đàn hồi và là hệ thống cố định tự khóa. Chỉ cần lắp chốt ray vào đúng vị trí trên tấm đáy, áp suất khóa được thiết kế sẽ đạt được.
• Kẹp đàn hồi tương tự như hình dạng ω và áp suất của kẹp đàn hồi đơn là 12,5 kN, được lắp vuông góc với hướng ray và khó rơi ra.
• Ống lót nhựa ray là ống lót composite “nhựa/kim loại” được thiết kế, được nhúng vào tà vẹt và được sử dụng để vặn chốt bu lông neo cùng với tà vẹt.
• Chốt được lắp sẵn trên tà vẹt tại nhà máy. Chỉ cần đẩy các kẹp được lắp sẵn theo hướng của ray để các kẹp được cố định và dễ lắp đặt. Tất cả các chốt kẹp nhanh đều có thể được lắp bằng cơ học.
• Chốt điều chỉnh chiều cao của ray bằng cách chèn miếng đệm dưới tấm đáy và chiều cao tối đa là 27 mm. Việc điều chỉnh cỡ ray là nới lỏng bu lông neo đúng cách, sau đó di chuyển tấm đáy theo chiều ngang dọc theo khe của lỗ vít, rồi siết chặt bu lông. Điều chỉnh tối đa là ± 12 mm.

Tiêu chuẩn Đức

Chốt ray Vossl

Đường sắt cao tốc Đức sử dụng chốt ray Vossloh có vai và bu lông. Chốt ray Vossl oh bao gồm năm bộ phận: kẹp ray, khối đo, bu lông ray, ống nhựa ray và đệm đàn hồi.

Đệm ray đàn hồi

• Một miếng đệm ray đàn hồi được đặt giữa ray và rãnh ổ trục tà vẹt, và vị trí ngang của ray được cố định bằng khối đo.

Kẹp đàn hồi

• Kẹp đàn hồi được ép vào khối đo, và kẹp đàn hồi có dạng hình chữ ω loại SKL14, được bu lông và nhúng vào tà vẹt.

Ống nhựa

• Ống nhựa ray được kết hợp với kẹp đàn hồi cố định, và vật liệu khối đo là nhựa kỹ thuật, không chỉ duy trì khổ ray mà còn đóng vai trò cách nhiệt.

Đặc điểm kỹ thuật

• Thiết kế kẹp ray có áp suất khóa là 11 kN, phạm vi lò xo là 14 m và độ cứng tĩnh của đệm là 70 kN/mm.

Phương pháp điều chỉnh

• Cách điều chỉnh độ cao của ray là nới lỏng bu lông, lắp tấm điều chỉnh độ cao dưới ray, sau đó siết chặt bu lông với độ điều chỉnh độ cao tối đa là 26 mm; thước đo điều chỉnh là ± 10.

Thông tin chi tiết về sản phẩm , vui lòng liên hệ E-mail : anvinh@anvinhnewtech.com