Фланцевая крестовина - Flange-bearing frog

Односторонний, низкоскоростной (OWLS) алмаз в Шампейн, Иллинойс. Это пример крестовин с фланцевыми опорами, используемых на грузовых железнодорожных линиях Северной Америки.

А крестовина с фланцем, часто сокращенно FBF, это тип лягушка в которой фланец из колесо на Железнодорожный средство передвижения выдерживает вес автомобиля. В обычной практике протектор колеса опирается на головку колеса. рельс и выдерживает вес автомобиля, в то время как фланец используется для удержания автомобиля в измерять из отслеживать. Современные крестовины с фланцевыми опорами для использования на грузовых железных дорогах - относительно недавняя разработка в качестве средства снижения затрат на техническое обслуживание, связанных с стрелки и бриллианты, где рельсы должны пересекать друг друга.

Дизайн

Фланец опорный крестовик (внизу, в центре), применяемый в железнодорожных путях в г. Либерец, Чехия. Обратите внимание на полировку фланца, указывающую на контакт с фланцем колеса.

Фланцевые крестовины использовались уличные железные дороги более 200 лет как средство снижения шумового загрязнения в густонаселенных городских районах.[1] В 1995 году Роберт Уиллоу подал патент в Соединенные Штаты адаптировать эту концепцию для использования в магистральных грузовых и пассажирских перевозках. В патенте эта технология описывается как «спроектированная для поддержки железнодорожного колеса, позволяющего катиться через крестовину на его фланце, вместо того, чтобы требовать, чтобы его ступенька прыгала через зазор фланца». Пандусы размещаются по обе стороны от крестовины для постепенного перехода нагрузки на колесо от протектора (известного как режим нагрузки на подшипник протектора) на фланец (известного как режим нагрузки на подшипник протектора) и для подъема колеса таким образом, чтобы протектор полностью был в стороне от рельса.[2]

Преимущества перед обычными лягушками

Обычные крестовины требуют зазора около 2 дюймов (51 мм) на беговой поверхности рельса, чтобы обеспечить достаточный зазор для фланца железнодорожного колеса. Когда колесо в режиме подшипника протектора сталкивается с этим зазором на высокой скорости, оно создает высокий динамическая загрузка (особенно влияние нагрузка) на край рельса в зазоре.[1][3] Повторное применение этого удара приводит к значительной усталости металла и возможному выходу из строя компонентов стрелы, что напрямую приводит к увеличению затрат на техническое обслуживание, задержкам поездов для ремонта и общему сокращению срока службы стрелы и конструкции пути.[4]

Поскольку фланец едет на непрерывную поверхность в режиме полного Фланцевого подшипника, ударные нагрузки, генерируемые flangeway зазора обычных лягушек устраняются. Это сокращает техническое обслуживание и продлевает срок службы лягушки, что приводит к экономии эксплуатационных расходов, которая превышает увеличение первоначальных затрат по сравнению с обычными лягушками.[1] Как уже упоминалось ранее, крестовины с фланцевыми подшипниками работают тише обычных крестовин - опять же, из-за меньших ударных нагрузок - что дает потенциальную выгоду при установке вблизи жилых районов.

Типы применения фланцевых подшипников

Для конкретных применений на железных дорогах Северной Америки было разработано несколько типов крестовин с фланцевыми подшипниками. Эти крестовины могут иметь фланцевую опору в одной или обеих ногах лягушки и могут использоваться либо как часть стрелочного перевода, либо как часть ромба.

Поднимите или прыгните лягушкой

Подъемные крестовины используются в стрелочных переводах, где интенсивно используется сквозной (прямой) маршрут, а расходящийся (изогнутый) маршрут используется только от случая к случаю и на низкой скорости. Стержень имеет ступенчатую опору с нормальной поверхностью рельса на сквозном пути и фланцевый подшипник на расходящемся пути. Название происходит от колеса на расходящемся рельсе, которое поднимается над сквозным рельсом. Нет ограждение требуется на сквозном маршруте, но имеет решающее значение на расходящемся маршруте, чтобы железнодорожные транспортные средства оставались в пределах колеи. Обычными приложениями являются проложенные дорожки или малоиспользуемые отраслевые дорожки (оба являются особыми типами подъездные пути расходящийся с высокоскоростной, многотоннажный основные направления.[4])

Комбинированная крестовина на протекторном и фланцевом подшипниках

Комбинированные крестовины с подшипниками протектора и фланца используются в стрелочных переводах и предназначены для учета различных стадий износа колеса (при котором протектор колеса изнашивается, что эффективно увеличивает высоту фланца):

  • Когда крестовина новая, все колеса будут пересекать крестовину полностью с фланцевым подшипником, без контакта между протектором и крестовиной.
  • При использовании крестовины фланцевый канал будет истираться о фланцы колеса и углубляться. В этом случае новые колеса (с более короткими фланцами) будут соприкасаться между протектором и крестовиной, создавая на крестовину комбинированную нагрузку подшипников протектора и фланца. Между тем, изношенные колеса (с более высокими фланцами) будут продолжать передавать на крестовину нагрузку, полностью опирающуюся на фланец.
  • По мере того, как крестовина продолжает использоваться, фланцевый канал будет углубляться, пока новые колеса не пересекут крестовину в режиме полного подшипника протектора, в то время как изношенные колеса будут пересекать крестовину в режиме комбинированного подшипника протектора и фланца.

Стоит отметить, что по мере того, как начинают проявляться нагрузки на подшипник протектора, возвращаются те же ударные нагрузки, которые вызывают проблемы с обычными крестовинами. Они почти исключительно встречаются в железнодорожные станции, где рельсовые транспортные средства работают со скоростью 10 миль в час (16 км / ч) или ниже из-за уменьшения наведения, удерживающего транспортные средства в ширине колеи во время стрелочного перевода.[4]

Односторонние низкоскоростные алмазы

Односторонние тихоходные алмазные крестовины используются в алмазные переходы, часто называемые бриллиантами OWLS. Эти типы крестовин аналогичны подъемным крестовинам в стрелочных переводах: линия с большим движением пересекает ромб на нормальной поверхности рельса в режиме протектора, а линия с меньшим движением пересекает линию с большим движением в режиме с фланцевым подшипником. Поскольку на линии с большей проходимостью нет зазора между фланцами, транспортные средства, использующие эту линию, могут пересекать ромбики с максимальной скоростью, разрешенной конструкцией пути. Поскольку линия с меньшим движением транспорта находится в ситуации, когда ограничение ширины колеи уменьшается и потому что она должна пересекать зазор фланца для линии с большим движением, транспортные средства, использующие эту линию, ограничиваются скоростью не более 10 миль в час (16 км /час). Ромбы OWLS обычно используются там, где железнодорожная линия с очень малым движением, работающая на низкой скорости, пересекает железнодорожную линию со значительно большим движением, работающим на более высоких скоростях.[4][5]

Полностью фланцевые алмазы

Алмазные крестовины с полным фланцем также используются в алмазные переходы. Эти крестовины имеют фланцевые опоры для обеих линий через ромб. Поскольку обе линии являются фланцевыми, нет необходимости поднимать фланцы транспортных средств с помощью одной линии, как в случае с алмазными крестовинами OWLS, что позволяет более ограничивать размеры. Следовательно, транспортные средства могут пересекать эти лягушки на максимальной скорости, разрешенной конструкцией гусеницы; независимо от того, на какой линии они пересекают ромб. Хотя сегодня их очень мало, алмазы со сплошным фланцевым подшипником можно найти там, где две высокоскоростные или высокотоннажные магистрали должны пересекаться друг с другом на уровне уклона.[4][5]

Нормативный ландшафт

Пытаясь отрегулировать глубину фланцевых проходов в крестовине, США Федеральное управление железных дорог (FRA) создали правила, которые по определению запрещали использование крестовин с фланцевыми опорами на трассе с ограничениями скорости более 10 миль в час (16 км / ч).[6] Из-за этого FRA отказ требуется для установки полных фланцевых алмазов. После установки проводится обширная серия проверок как самого алмаза, так и железнодорожных транспортных средств, пересекающих алмаз, чтобы гарантировать, что установка такого алмаза не снизит безопасность.[7] Это может измениться в будущем, поскольку FBF станет проверенной технологией, но в настоящее время строгие проверки являются сдерживающим фактором для повсеместной установки алмазов с полным фланцевым подшипником.[5]

Выполнение

  • По состоянию на весну 2010 г. BNSF Железная дорога установили более 100 подъемников в своей системе и планируют установить еще много.[4]
  • В сентябре 2009 года компания BNSF установила три комбинированные крестовины с подшипниками протектора и фланца в свои Лафайет, Луизиана площадка. С момента установки крестовины изношены, как описано выше, и есть свидетельства того, что некоторые колеса уже пересекают крестовину в режиме комбинированного подшипника протектора и фланца.[4]
  • По состоянию на весну 2010 г. BNSF установил в своей системе 22 бриллианта OWLS; по состоянию на декабрь 2008 г. CSX установил 13.[4][5]
  • В 2006 году компания CSX установила алмазный алмаз с полной фланцевой опорой на Шелби, Огайо, первое применение этой технологии на грузовой железной дороге в Северной Америке. В 2008 г. компания BNSF Railway установила два таких алмаза на Мурхед, Миннесота. Обе установки проходят инспекцию в соответствии с требованиями FRA, как описано выше.[4][5]

Полученные результаты

Хотя испытания все еще продолжаются, результаты как в контролируемой среде, так и в коммерческой службе являются многообещающими. В Центр транспортных технологий в Пуэбло, Колорадо, установила алмаз OWLS на своей территории, где они проводят исследования для различных железнодорожных компаний. Их результаты показывают, что динамические нагрузки от поезда, пересекающего алмаз OWLS, составляют половину нагрузок от того же поезда, пересекающего обычный ромб на половине скорости, с которой он пересекает алмаз OWLS.[8] Проверки гусениц и транспортных средств, проведенные BNSF и CSX на наличие алмазов на полных фланцах, не показали неожиданного износа и позволяют предположить, что такие алмазы можно использовать в более крупных масштабах.[4][5]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Баркан, доктор Кристофер. CEE 408 - Инженерия железнодорожного транспорта, Примечания к классу. Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне, 2011. Печать.
  2. ^ Уиллоу, Р. (1996). Патент США № 5,531,409. Вашингтон, округ Колумбия: США
  3. ^ Судья, Том. «Концепция фланцевых крестовин для тяжелых железнодорожных грузовых перевозок - железнодорожные переезды - информационный бюллетень по системам автомобильных путей» Железнодорожный век. Июнь 1995 г. Печать, Интернет.
  4. ^ а б c d е ж грамм час я j Армстронг, М. (14 мая 2010 г.). Обзор лямок фланцевых подшипников. Презентация на еженедельном семинаре Уильяма У. Хэя по железнодорожной инженерии, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс.
  5. ^ а б c d е ж Кларк, Д., О'Коннор, Т., и Дэвис, Д. (2008). Обновленная информация об использовании технологии фланцевых подшипников в специальных путевых полотнах. Ежегодная конференция американских инженеров железнодорожного транспорта и ассоциации по ремонту пути. Получено 17 ноября 2011 г. из http://www.arema.org/files/library/2008_Conference_Proceedings/Update_on_the_Use_of_Flange_Bearing_Technology_in_Special_Trackwork_2008.pdf
  6. ^ Руководство по соблюдению норм безопасности. Федеральное управление железных дорог, 2009. Печать, Интернет. Руководство по соблюдению норм безопасности В архиве 2009-07-02 в Wayback Machine
  7. ^ Черни, Луи. «Новый отказ Федерального управления железных дорог позволяет устанавливать неограниченное количество ромбов, пересекающих крестовину с фланцевым подшипником». В архиве 2012-04-19 в Wayback Machine Железнодорожные пути и сооружения. 12 января 2011 г. Печать, Интернет.
  8. ^ Дэвис, Д. (2009). Исследование специальных путевых работ с низким уровнем воздействия в Transportation Technology Center, Inc.. Презентация на ежегодной конференции Транспортного исследовательского совета, Вашингтон, округ Колумбия.

внешняя ссылка