Krawat kolejowy - Railroad tie

Drewniane krawaty są używane na wielu tradycyjnych liniach kolejowych. W tle tor z betonowymi wiązaniami.

Tie kolejowe , crosstie ( American English ), tie kolejowej ( Canadian English ) lub Podkład kolejowy ( australijski i British English ) jest prostokątny wsparcie dla szyn w torach kolejowych . Ogólnie określone prostopadle do szyn, krawaty przenosić ładunki do podsypki toru i podtorza , przytrzymaj szyny pionowo i zachować je rozstawione do właściwego miernika .

Kotwy kolejowe są tradycyjnie wykonane z drewna , ale beton sprężony jest obecnie również szeroko stosowany, zwłaszcza w Europie i Azji. Opaski stalowe są powszechne na liniach drugorzędnych w Wielkiej Brytanii; stosowane są również plastikowe opaski kompozytowe , chociaż znacznie mniej niż drewno lub beton. W styczniu 2008 r. przybliżony udział w rynku w Ameryce Północnej dla łączników tradycyjnych i drewnianych wyniósł 91,5%, a pozostałą część stanowiły beton, stal, azobé (czerwone drewno żelazne) i kompozyt z tworzywa sztucznego.

Rozstaw poprzeczek linii głównej wynosi około 19 do 19,5 cali (48 do 50 cm) w przypadku drewnianych podkładów lub 24 cale (61 cm) w przypadku podkładów betonowych. Liczba wiązań wynosi 3250 drewnianych wiązań na milę (2019 wiązań/km lub 40 wiązań na 65 stóp) w przypadku wiązań drewnianych lub 2640 wiązań na milę w przypadku wiązań betonowych. Szyny w USA mogą być mocowane do krawata za pomocą kolca kolejowego ; żelazne/stalowe płyty bazowe przykręcone do opaski i przymocowane do szyny za pomocą zastrzeżonego systemu mocowania, takiego jak Vossloh lub Pandrol, które są powszechnie stosowane w Europie.

Rodzaje

Kamienny blok

Kamienny blok z Kilmarnock i Troon Railway

Rodzaj wiązań stosowanych w poprzednikach pierwszej prawdziwej kolei ( Liverpool i Manchester Railway ) składał się z pary kamiennych bloków wbitych w ziemię, z krzesłami przytrzymującymi szyny przymocowane do tych bloków. Jedną z zalet tej metody konstrukcji było to, że pozwalała koniom kroczyć środkową ścieżką bez ryzyka potknięcia się. W kolejnictwie z coraz cięższymi lokomotywami okazało się, że trudno jest utrzymać prawidłową rozstaw kół . Kamienne bloki i tak nie nadawały się na miękkim podłożu, takim jak Chat Moss , gdzie trzeba było używać drewnianych wiązań. Dwu-blokowych związki z cięgna są nieco podobne.

Drewniany

Wariant mocowania szyn do drewnianych podkładek

Historycznie drewniane opaski szynowe były wykonywane przez rąbanie siekierą, zwanych opasami siekierowymi , lub piłowane w celu uzyskania co najmniej dwóch płaskich boków. Jako podkłady stosuje się różne rodzaje drewna iglastego i twardego , dąb , jarrah i karri są popularnymi rodzajami drewna twardego, chociaż coraz trudniejsze do uzyskania, zwłaszcza ze zrównoważonych źródeł. Niektóre linie wykorzystują drewno iglaste , w tym daglezję ; chociaż mają tę zaletę , że łatwiej akceptują leczenie , są bardziej podatne na zużycie, ale są tańsze, lżejsze (a zatem łatwiejsze w obsłudze) i łatwiej dostępne. Drewno iglaste jest poddawane obróbce, podczas gdy kreozot jest najczęstszym środkiem konserwującym do połączeń kolejowych, czasami stosuje się również konserwanty, takie jak pentachlorofenol , chromianowany arsenian miedzi i kilka innych środków konserwujących. Czasami stosuje się nietoksyczne środki konserwujące, takie jak azol miedzi lub miedź mikronizowana . Nowa technologia konserwacji drewna na bazie boru jest stosowana przez główne amerykańskie linie kolejowe w procesie podwójnej obróbki w celu przedłużenia żywotności łączników do drewna w mokrych obszarach. Niektóre rodzaje drewna (takie jak sal , mora , jarrah lub azobé ) są na tyle trwałe, że mogą być używane bez obróbki.

Problemy z drewnianymi krawatami obejmują gnicie, rozszczepianie, insekty, cięcie płyt, znane również jako tasowanie krzesła w Wielkiej Brytanii (uszkodzenie krawata przez ścieranie spowodowane bocznym ruchem płyty krawata) i wyrywanie kolca (gdzie kolec jest stopniowo poluzowany z krawata). Drewniane krawaty mogą się zapalić; w miarę starzenia się rozwijają pęknięcia, które umożliwiają osadzanie się iskier i łatwiejsze wzniecanie pożarów.

Beton

Więzy betonowe na linii BNSF na północ od Yakima w stanie Waszyngton

Opaski betonowe są tańsze i łatwiejsze do zdobycia niż drewniane i lepiej przenoszą większy nacisk na oś i wytrzymują większe prędkości. Ich większa waga zapewnia lepsze zachowanie geometrii toru , zwłaszcza w przypadku montażu z szyną spawaną na całej długości . Opaski betonowe mają dłuższą żywotność i wymagają mniej konserwacji niż drewniane ze względu na ich większą wagę, co pomaga im dłużej pozostawać w prawidłowej pozycji. Aby zapewnić dobre działanie, ściągi betonowe muszą być zainstalowane na dobrze przygotowanym podłożu o odpowiedniej głębokości na balastu swobodnie drenującym. Opaski betonowe wzmacniają hałas kół, dlatego też opaski drewniane są często używane w gęsto zaludnionych obszarach.

Na najwyższych kategoriach linii w Wielkiej Brytanii (tych o najwyższych prędkościach i tonażach), strunobetonowe ściągi są jedynymi dozwolonymi przez normy Network Rail .

Większość europejskich kolei używa obecnie również betonowych belek nośnych w rozjazdach i układach skrzyżowań ze względu na dłuższą żywotność i niższy koszt betonowych belek nośnych w porównaniu z drewnem, którego pozyskiwanie w wystarczającej ilości i jakości jest coraz trudniejsze i bardziej kosztowne.

Stal

Krawaty stalowe

Ściągi stalowe są formowane z prasowanej stali i mają przekrój w kształcie koryta. Końce opaski ukształtowane są w „szpic”, który zwiększa boczny opór opaski. Obudowy do mocowania systemu mocowania są przyspawane do górnej powierzchni opaski. Opaski stalowe są obecnie szeroko stosowane na liniach drugorzędnych lub na liniach o niższej prędkości w Wielkiej Brytanii, gdzie uznano, że ich montaż jest ekonomiczny, ponieważ można je zainstalować na istniejącym łożu balastowym. Opaski stalowe są lżejsze niż beton i mogą być układane w zwarte wiązki w przeciwieństwie do drewna. Opaski stalowe mogą być instalowane na istniejącym balastu, w przeciwieństwie do opasek betonowych, które wymagają nowego balastu o pełnej głębokości. Opaski stalowe nadają się w 100% do recyklingu i wymagają do 60% mniej balastu niż ściągi betonowe i do 45% mniej niż opaski drewniane.

W przeszłości opaski stalowe cierpiały z powodu złej konstrukcji i zwiększonego obciążenia ruchem w ciągu ich zwykle długiego okresu użytkowania. Te przestarzałe i często przestarzałe konstrukcje ograniczają nośność i prędkość, ale nadal można je znaleźć w wielu lokalizacjach na całym świecie i działają odpowiednio pomimo dziesięcioleci pracy. Istnieje wiele opasek stalowych z ponad 50-letnim stażem, a w niektórych przypadkach można je zrehabilitować i nadal dobrze sobie radzą. Stalowe krawaty były również używane w specjalnych sytuacjach, takich jak kolej Hejaz na Półwyspie Arabskim , która miała ciągły problem z Beduinami, którzy kradli drewniane krawaty do ognisk.

Nowoczesne opaski stalowe radzą sobie z dużymi obciążeniami, sprawdzają się na torze z sygnalizacją i radzą sobie z niekorzystnymi warunkami na torze. Duże znaczenie dla przedsiębiorstw kolejowych ma fakt, że opaski stalowe są bardziej ekonomiczne w montażu w nowych konstrukcjach niż opaski drewniane i opaski betonowe poddane obróbce kreozotem. Opaski stalowe są stosowane w prawie wszystkich sektorach światowych systemów kolejowych, w tym w transporcie ciężkim, klasy 1s, regionalnym, krótkodystansowym, górniczym, zelektryfikowanych liniach pasażerskich (OHLE) i we wszystkich gałęziach przemysłu. Warto zauważyć, że ściągi stalowe (podpory) sprawdziły się w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat jako korzystne w rozjazdach (rozjazdach/rozjazdach) i stanowią rozwiązanie stale rosnącego problemu długich wiązań drewnianych do takiego zastosowania.

Po zaizolowaniu, aby zapobiec przewodzeniu przez opaski, opaski stalowe mogą być używane z systemami wykrywania pociągów i integralności torów opartych na obwodach torowych. Opaski stalowe bez izolacji mogą być stosowane tylko na liniach bez sygnalizacji blokowej i przejazdów kolejowych lub na liniach, które wykorzystują inne formy wykrywania pociągów, takie jak liczniki osi .

Tworzywa sztuczne

Hybrydowy plastikowy krawat kolejowy KLP
Układacz krawatów w Hyannis, Massachusetts

W ostatnich czasach wiele firm sprzedaje kompozytowe opaski kolejowe wyprodukowane z przetworzonych żywic z tworzyw sztucznych i gumy z recyklingu . Producenci deklarują trwałość użytkową dłuższą niż opaski drewniane o przewidywanej żywotności w zakresie 30–80 lat, że opaski są odporne na gnicie i atak owadów oraz że można je modyfikować za pomocą specjalnego reliefu na spodzie, aby zapewnić dodatkowe boczne stabilność. W niektórych głównych zastosowaniach torowych hybrydowy łącznik z tworzywa sztucznego ma konstrukcję zagłębioną, dzięki czemu jest całkowicie otoczony balastem.

Oprócz korzyści dla środowiska wynikających z używania materiału z recyklingu, plastikowe opaski zwykle zastępują drewniane opaski nasączone kreozotem, który jest toksycznym środkiem chemicznym i sam nadaje się do recyklingu. Hybrydowe opaski kolejowe z tworzywa sztucznego i opaski kompozytowe są wykorzystywane w innych zastosowaniach kolejowych, takich jak kopalnie podziemne, strefy przemysłowe, środowiska wilgotne i obszary gęsto zaludnione. Hybrydowe podkłady kolejowe są również używane do częściowej wymiany na spróchniałe podkładki drewniane, co powoduje ciągłą sztywność toru. Hybrydowe ściągi z tworzywa sztucznego i opaski kompozytowe oferują również korzyści na mostach i wiaduktach, ponieważ prowadzą do lepszego rozłożenia sił i redukcji drgań na odpowiednio dźwigary mostu lub balast. Wynika to z lepszych właściwości tłumiących hybrydowych podkładek plastikowych i podkładów kompozytowych, co zmniejszy intensywność drgań oraz emisję dźwięku. W 2009 roku Network Rail ogłosiła, że ​​zacznie zastępować drewniane krawaty plastikiem z recyklingu. ale I-Plas ogłosił upadłość w październiku 2012 roku.

W 2012 roku Nowa Zelandia zamówiła w firmie Axion próbną partię kompozytowych opasek z recyklingu marki „EcoTrax” do użytku na rozjazdach i mostach, a kolejne 3-letnie zamówienie w 2015 roku, ale w grudniu 2015 roku firma Axion złożyła wniosek o upadłość, choć nadal handel. Te więzi zostały opracowane przez dr Noskera z Rutgers University.

Kompozytowe, podkłady wykonane z różnych tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu, zostały wprowadzone w Wiltshire , Wielka Brytania w 2021 roku zostały one zainstalowane jako alternatywa dla podkładów drewnianych, na moście, gdzie betonowe podkłady byłby zbyt ciężki. Chociaż był to pierwszy przypadek montażu podkładów plastikowych na torach głównych w kraju, były one wcześniej stosowane na kolejach wąskotorowych .

Krawaty mogą być również wykonane z włókna szklanego .

Niekonwencjonalne formy krawata

Krawaty w kształcie litery Y

Ścieżka Y obok konwencjonalnej ścieżki

Niezwykłą formą wiązania jest opaska w kształcie litery Y, opracowana po raz pierwszy w 1983 roku. W porównaniu do wiązań konwencjonalnych wymagana objętość balastu jest zmniejszona ze względu na właściwości rozłożenia obciążenia wiązania Y. Poziom hałasu jest wysoki, ale odporność na ruch gąsienic jest bardzo dobra. W przypadku krzywych trzypunktowy kontakt stalowego ściągu Y oznacza, że ​​nie można zaobserwować dokładnego dopasowania geometrycznego przy stałym punkcie mocowania.

Przekrój wiązań to dwuteownik .

Do 2006 roku zbudowano mniej niż 1000 km (621 mil) torów typu Y, z czego około 90 procent znajduje się w Niemczech .

Bliźniacze krawaty

Ściąg ZSX Twin jest produkowany przez Leonhard Moll Betonwerke GmbH & Co KG i jest parą dwóch ściągu ze sprężonego betonu połączonych wzdłużnie czterema stalowymi prętami. Mówi się, że projekt jest odpowiedni dla torów o ostrych zakrętach, torów poddanych obciążeniom temperaturowym, takich jak pociągi z hamulcami wirowymi i mostów oraz jako tor przejściowy między tradycyjnym torem a torami płytowymi lub mostami.

Szerokie krawaty

Betonowe ściągi monoblokowe zostały również wyprodukowane w szerszej formie (np. 57 cm lub 22+12  in) w taki sposób, aby między wiązaniami nie było balastu; ta szeroka opaska zwiększa opór boczny i zmniejsza ciśnienie balastu. System był stosowany w Niemczech, gdzie szerokie ściągi zostały również zastosowane w połączeniu z bezpodsypkowymi systemami szynowymi GETRAC A3.

Krawaty dwublokowe

Podkład z dwoma blokami

Ściągi dwublokowe (lub dwublokowe) składają się z dwóch wsporników szyn betonowych połączonych stalowym prętem. Zalety to zwiększona wytrzymałość boczna i mniejsza masa niż monoblokowe ściągi betonowe, a także eliminacja uszkodzeń spowodowanych siłami skręcającymi na środku ściągu dzięki bardziej elastycznym połączeniom stalowym. Ten typ opaski jest powszechnie używany we Francji i jest używany na liniach dużych prędkości TGV . Opaski dwublokowe są również stosowane w bezpodsypkowych systemach torowych. Miernik można zmienić poprzez cięcie pręta i spawanie dodatkowego pręta, aby pasował do nowego miernika.


Krawaty ramowe

Ściągi ramowe (niem. Rahmenschwelle ) składają się z podłużnic i podłużnych elementów w jednym monolitycznym betonie. Ten system jest używany w Austrii ; w systemie austriackim tor jest mocowany w czterech rogach ramy i jest również podparty w połowie ramy. Sąsiednie opaski ramowe są blisko siebie przylegające. Przewaga tego systemu nad konwencjonalnym krzyżem zwiększona podpora toru. Ponadto metody budowy stosowane do tego typu torów są podobne do tych stosowanych w przypadku torów konwencjonalnych.

Drabina torowa

W torze drabinkowym ściągi ułożone są równolegle do szyn i mają kilka metrów długości. Struktura jest podobna do toru baulcowego Brunela ; te ściągi wzdłużne mogą być stosowane z balastem lub z podporami elastomerowymi na solidnym podporze bez balastu .

Mocowanie szyn do podkładów kolejowych

Istnieją różne metody mocowania szyny do podkładów kolejowych. Historycznie kolce ustąpiły miejsca żeliwnym krzesłom przymocowanym do krawata, ostatnio sprężyny (takie jak klipsy Pandrol ) są używane do mocowania szyny do krawata.

Inne zastosowania

Drewniane krawaty poddane recyklingowi jako rzeźby na stacji kolejowej Northfield
Kamienny blok z torów kolejowych Ardrossan Railway użyty do budowy rampy załadunkowej

W ostatnich latach drewniane podkłady kolejowe stały się również popularne w ogrodnictwie i architekturze krajobrazu , zarówno w tworzeniu murów oporowych i ogrodów z podwyższonymi łóżkami, a czasem również w budowaniu schodów. Tradycyjnie opaski sprzedawane w tym celu to opaski wycofane z eksploatacji, pobierane z linii kolejowych po wymianie na nowe, a ich żywotność jest często ograniczona z powodu zgnilizny. Niektórzy przedsiębiorcy sprzedają nowe krawaty. Ze względu na obecność drewna konserwantów , takich jak smoły węglowej , kreozotem lub sole z metalami ciężkimi , podkłady kolejowe wprowadzają dodatkowy element gleby zanieczyszczenia w ogrodach i unika wielu właścicieli nieruchomości. W Wielkiej Brytanii dostępne są teraz nowe belki dębowe lub sosnowe o tej samej długości (2,4 m) co standardowe podkłady kolejowe, ale nie poddane działaniu niebezpiecznych chemikaliów, przeznaczone specjalnie do budowy ogrodów. Są około dwa razy droższe od produktu z recyklingu. W niektórych miejscach podkłady kolejowe były używane do budowy domów, szczególnie wśród osób o niższych dochodach, zwłaszcza w pobliżu torów kolejowych, w tym pracowników kolei. Wykorzystywane są również jako łóżeczka dla doków i hangarów dla łodzi .

Hiszpański artysta Agustín Ibarrola wykorzystał w kilku projektach krawaty z recyklingu Renfe .

W Niemczech stosowanie drewnianych podkładów kolejowych jako materiału budowlanego (mianowicie w ogrodach, domach i we wszystkich miejscach, w których prawdopodobny byłby regularny kontakt ze skórą ludzką, we wszystkich obszarach uczęszczanych przez dzieci oraz we wszystkich obszarach związanych z produkcją lub obróbką żywności w w jakikolwiek sposób) jest prawnie zabroniony od 1991 r., ponieważ stanowią poważne zagrożenie dla zdrowia i środowiska. Od 1991 do 2002 r. było to regulowane przez Teerölverordnung ( rozporządzenie dotyczące karbolineum ), a od 2002 r. regulowane przez Chemikalien-Verbotsverordnung ( rozporządzenie w sprawie zakazu chemikaliów), §1 i załącznik, części 10 i 17.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Multimedia związane z więziami kolejowymi w Wikimedia Commons