Părți ale unui tren și cale ferată: nume, funcții și piese turnate

Cum se numesc părțile unui tren? Răspunsul rapid

Un tren este compus din două mari categorii de piese: componente de material rulant (vehiculul însuși) și părți ale infrastructurii feroviare (sistemul de cale fixă pe care rulează). Materialul rulant include locomotiva, boghiurile, seturile de roți, cuplele, sistemele de frânare și structurile caroseriei mașinii. Infrastructura feroviară include șine, traverse (legături), elemente de fixare, comutatoare și balast. Multe dintre piesele cele mai critice din punct de vedere structural din ambele categorii - inclusiv cadrele boghiului, centrele roților, blocurile de frână și ancorele șinei - sunt fabricate prin procese de turnare a metalelor folosind fier, oțel sau aliaje de aluminiu.

Piața mondială a echipamentelor feroviare a fost evaluată la peste 180 de miliarde de dolari în 2023 , reflectând volumul și complexitatea componentelor necesare pentru construirea și întreținerea rețelelor feroviare la nivel mondial. Înțelegerea cum se numește fiecare parte și a ceea ce face este esențială pentru achiziții, ingineria de întreținere și planificarea producției.

Părți principale ale unui tren: locomotivă și material rulant

Locomotiva este unitatea motorizată care trage sau împinge trenul. Fie diesel, electrice sau hibride, toate locomotivele au în comun un set de componente structurale și mecanice de bază.

Caroseria mașinii (Caroserie)

Caroseria vagonului este carcasa structurală exterioară a locomotivei sau vagonului de pasageri/marfă. Este de obicei fabricat din oțel de înaltă rezistență sau aliaj de aluminiu și trebuie să reziste la forțe longitudinale de compresiune de până la 3.500 kN (787.000 lbf) în aplicații de transport greu de marfă. Caroseria găzduiește toate sistemele interioare - echipamente de tracțiune, cazare pentru pasageri sau spațiu de marfă - și este montată direct pe cadrele boghiului.

boghiu (camion)

Boghiul – numit „camion” în America de Nord – este ansamblul cadru pe roți care se află sub fiecare capăt al unui vagon. Acesta transportă caroseria mașinii, ghidează vehiculul de-a lungul pistei și absoarbe șocul prin sistemul său de suspensie. Un boghiu standard conține:

• Cadru boghiu — turnarea sau fabricația structurală principală, de obicei în formă de H în vedere în plan
• Suspensie primară — arcuri elicoidale sau plăcuțe de cauciuc între cutiile de osie ale setului de roți și cadrul boghiului
• Suspensie secundară — arcuri pneumatice sau arcuri elicoidale între cadrul boghiului și caroseria mașinii
• Cutii de osie (cutii de jurnal) — carcase turnate care susțin rulmenții roții și transferă sarcina de la ax la cadru
• Echipament de frânare — cilindri de frână, dispozitive de frână și blocuri sau discuri de frână

Majoritatea trenurilor de pasageri folosesc două boghiuri per vagon; vagoanele grele de marfă pot folosi trei sau mai multe sub vagoane foarte lungi. Cadrele boghiului pentru aplicații de transport de marfă sunt adesea fabricate de turnare de oțel pentru a face față sarcinilor statice care depășesc 25 de tone pe axă.

Set de roți

Un set de roți este format din două roți presate pe o osie comună. Roțile sunt modele monobloc (solide) sau anvelope pe centru , cu un profil conic al benzii de rulare care oferă auto-direcție pasivă pe măsură ce trenul face curbe. Ecartamentul feroviar standard în cea mai mare parte a lumii este 1.435 mm (4 ft 8½ in) , iar dimensiunile setului de roți trebuie să se conformeze exact cu acest ecartament pentru a preveni deraierea. Roțile vagoanelor de marfă sunt de obicei turnate din oțel de clasă C sau de clasă D conform specificațiilor AAR și trebuie să reziste la ciclurile termice repetate de la frânare - temperaturile suprafeței pot depăși 500°C (930°F) în timpul frânărilor puternice.

Cuplaj (cuplaj)

Cuplajele conectează vagoane individuale într-un format de tren. Cele două modele de cuplare dominante la nivel global sunt:

• Cuplaj articulat AAR — folosit în toată America de Nord; turnat din oțel înalt aliat; proiectat pentru a face față forțelor de umplere (de compresie) de până la 4.448 kN (1.000.000 lbf)
• Cuplaj cu șurub UIC cu tampon — folosit în Europa; constă dintr-un lanț central/un șurub și două tampoane laterale; mai puțin eficient pentru trenuri foarte grele, dar permite cuplarea cu flote mixte

Corpurile de cuplare, articulațiile și jugul sunt produse aproape universal de turnare de oțel datorită geometriei tridimensionale complexe și solicitărilor extreme de impact și tracțiune pe care trebuie să le suporte.

Componentăăele sistemului de frânare

Sistemele de frânare feroviare utilizează mai multe părți cheie numite:

• Cilindru de frana — actuator pneumatic care transformă presiunea aerului în forță mecanică
• Bloc de frână (saboți de frână) — element de frecare apăsat pe banda de rulare a roții; Blocurile de fontă sunt încă utilizate pe scară largă în transportul de mărfuri datorită proprietăților lor de autocurățare
• Disc de frana si etrier — utilizat pe trenurile de pasageri de mare viteză; discurile sunt montate pe axă sau roată și prinse cu etriere din fontă sau aluminiu
• Supapă triplă / supapă distribuitoare — dispozitiv de comandă pneumatică care gestionează aplicarea și eliberarea frânei ca răspuns la modificările presiunii din trenul

Componente de cale ferată: componente ale infrastructurii și denumirile acestora

Sistemul de cale este infrastructura fixă care ghidează și sprijină trenul. Fiecare componentă are un nume și o funcție specifice în cadrul sistemului de cale permanentă (P-way).

șină

Șina este bara de oțel pe care rulează roțile. Are trei secțiuni: cel cap (suprafața de rulare), the web (conectorul vertical) și picior (flansa de baza) care stă pe dormitor. Sinele moderne de transport greu cântăresc 60–77 kg pe metru (profil UIC 60 sau 136 RE) și sunt laminate din oțel mangan cu conținut ridicat de carbon. Lungimile șinelor s-au extins dramatic - șina sudată continuă (CWR) elimină îmbinările tradiționale, reducând întreținerea șinelor cu până la 40% comparativ cu calea articulată.

Traversă (Legătură de cale ferată / Traversare)

Traversele sunt elementele transversale care țin cele două șine la ecartamentul corect. Ei distribuie sarcina de la șină la patul de balast de dedesubt. Materialele pentru dormitor includ:

• Beton (pretensionat) — dominantă în pista modernă; durata de viață de 40-50 de ani; mai greu (250–350 kg fiecare), dar foarte stabil
• Cherestea de esenta tare — material tradițional; încă folosit în comutatoare și pe curbe; durata de viață 20-30 de ani
• Oțel — folosit în unele căi ferate industriale grele; rezistent la foc si termite
• Compozit/plastic — formulări din plastic reciclate care câștigă adoptare; proprietăți similare cu cheresteaua cu durată de viață mai lungă

șină Fastening System

Elementele de fixare fixează șina de traversă și rezistă forțelor verticale, laterale și longitudinale. Componentele cheie includ:

• șină clip (elastic clip) — cleme din oțel cu arc (de exemplu, Pandrol e-clip, Vossloh Skl) care prind piciorul șinei; oferi aproximativ 10–14 kN de sarcină la picior
• șină pad — tampon de cauciuc sau polimer între piciorul șinei și traversă care atenuează vibrațiile și protejează suprafața traversei
• Placă de bază — tablă din fontă sau oțel care distribuie sarcina șinei pe suprafața traversei
• Spike sau șurub vârf — folosit pe traversele din lemn pentru fixarea plăcilor de bază

Balast

Balast is the crushed stone layer beneath and around the sleepers. It distributes loads to the subgrade, provides drainage, and allows for track geometry adjustment. Granite and limestone aggregate sized 25–50 mm sunt cele mai comune. Adâncimea balastului standard variază de la 150 mm (înălțime ușoară) până la 350 mm (linii principale de transport greu de marfă) .

Comutare și trecere (Prezență)

Un turnout (comutator) permite trenurilor să se deplaseze de la o cale la alta. Părțile sale numite includ:

• Sine comutatoare (șine punctiforme) — șine mobile conice care pivotează pentru a direcționa trenul la stânga sau la dreapta
• Sine de stoc — șinele fixe față de care se închid șinele comutatorului
• traversare (broasca) — componenta din oțel turnat cu mangan în care două șine se intersectează; supus unei încărcări intense de impact și, de obicei, turnat ca o singură unitate din Oțel mangan al lui Hadfield (12–14% Mn) pentru rezistență extremă la uzură
• Verificați șine (baine de protecție) — șine suplimentare poziționate în interiorul șinei de rulare pentru a ghida flanșele roților prin golul de broaște
• Mașină de comutare (motor punct) — actuator electric sau hidraulic care deplasează șinele comutatorului; carcasele turnate protejează mecanismul de intemperii și impact

șinăway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

Turnarea este metoda dominantă de producție pentru componentele feroviare care necesită forme complexe, masă mare și rezistență excepțională. Industria feroviară utilizează trei procese primare de turnare - turnare cu nisip, turnare cu investiții și turnare cu spumă pierdută — în funcție de geometria componentei, cerințele de toleranță dimensională și volumul de producție.

Următorul tabel rezumă cele mai importante piese de turnare a căii ferate, materialele acestora și metodele lor de turnare:

De ce este preferată castingul șinăway Parts

Turnarea este metoda de producție aleasă pentru industria feroviară din mai multe motive de inginerie și economice:

• Geometrie complexă dintr-o singură bucată — cadrele boghiului, corpurile de cuplare și cadrele laterale au forme tridimensionale cu goluri interne și grosime variabilă a peretelui care ar necesita zeci de îmbinări de sudură dacă ar fi fabricate din tablă de oțel. Turnarea le produce ca o singură parte integrantă, eliminând punctele de eșec la oboseală ale sudurii.
• Masă mare cu proprietăți controlate — componentele feroviare trebuie să fie suficient de grele pentru a menține rigiditatea structurală la sarcini dinamice extreme. Turnarea permite controlul precis al compoziției aliajului și al vitezei de răcire pentru a obține simultan duritatea, tenacitatea și rezistența la oboseală necesare.
• Eficient din punct de vedere al costurilor pentru producția de mare volum — matrițele de turnare cu nisip pentru componentele vagoanelor de marfă standard (cadre laterale, suporturi) pot fi refolosite de mii de ori, făcând costurile pe unitate competitive la volumele cerute de căile ferate de clasa I, care pot comanda 10.000–50.000 de vagoane turnate pe an .
• Călirea prin lucru din oțel mangan — broaștele care traversează din oțel mangan al lui Hadfield devin de fapt mai greu la impact. Această proprietate este realizabilă numai în condiția turnării; aliajul nu poate fi sudat sau prelucrat în formă fără a-și pierde capacitatea de întărire.

Componente cheie ale căii ferate după sistem: un tabel complet de referință

Standarde de calitate și certificare pentru piese de turnare feroviare

șinăway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• AAR M-201 — Specificația Asociației Căilor Ferate Americane pentru cadrele și suporturile laterale ale camioanelor de marfă (America de Nord). Necesită compoziție chimică specifică, proprietăți mecanice și testare nedistructivă (NDT) la fiecare turnare.
• EN 13262 — Standard european pentru roțile de cale ferată, care acoperă gradele materialelor, toleranțele dimensionale și cerințele de testare cu ultrasunete.
• EN 13749 — standard european care specifică cerințele structurale pentru cadrele boghiului, inclusiv testarea la oboseală sub sarcini de serviciu simulate pentru minimum 10 milioane de cicluri de încărcare .
• UIC 860 — Specificația tehnică a Uniunii Internaționale a Căilor Ferate pentru piese turnate din oțel utilizate în construcția vehiculelor feroviare.
• Standarde GB/T (China) — Suita proprie a China Railway de standarde de turnare și materiale, aplicată unuia dintre cele mai mari sectoare de producție feroviară din lume, care a produs peste 4.000 de locomotive și 50.000 de vagoane de marfă numai în 2022.

Toate piesele turnate critice pentru siguranță sunt supuse NDT obligatorii, inclusiv inspecția particulelor magnetice (MPI), testarea cu ultrasunete (UT) și testarea radiografică (RT) pentru a detecta porozitatea internă, fisurile sau incluziunile înainte ca piesa să intre în funcțiune. Multe specificații necesită, de asemenea testarea cupoanelor distructive din fiecare căldură de oțel pentru a verifica rezistența la tracțiune, forța de curgere, alungirea și valorile impactului Charpy la temperaturi de funcționare.

Cicluri de întreținere pentru piese cheie de tren și cale ferată

Înțelegerea intervalelor de întreținere ajută echipele de achiziții să planifice inventarul de piese de schimb și comenzile de turnare. Mai jos sunt intervalele tipice de inspecție și înlocuire pentru componentele cele mai critice: