Żabka z kołnierzem - Flange-bearing frog

Jednokierunkowy diament o niskiej prędkości (OWLS) w Champaign w stanie Illinois . To jest przykład krzyżownic z kołnierzem używanych na liniach towarowych w Ameryce Północnej.

Żaba kołnierzem łożyska , w skrócie FBF jest rodzajem żaby , w którym kołnierz z kołem na kolejowych pojazdów podtrzymujące ciężar pojazdu. W konwencjonalnej praktyce toczną kół opiera się na głowicy szyny i utrzymuje ciężar pojazdu, przy czym kołnierz jest wykorzystywany do utrzymania pojazdu w mierniku z toru . Nowoczesne krzyżownice z kołnierzem do zastosowań w kolejnictwie towarowym są stosunkowo nowym rozwiązaniem jako sposób na zmniejszenie kosztów utrzymania związanych z rozjazdami i diamentami , w których szyny muszą się krzyżować.

Projekt

Żaba kołnierza łożyska (dolny, środkowy) wykorzystywane w ulicy torowiska kolejowego w Libercu , Czechy . Zwróć uwagę na polerowanie w rowku kołnierza wskazujące na kontakt z kołnierzem koła.

Żaby z kołnierzem są używane w kolejach ulicznych od ponad 200 lat jako sposób na zmniejszenie zanieczyszczenia hałasem w zaludnionych obszarach miejskich. W 1995 roku Robert Willow złożył patent w Stanach Zjednoczonych, dostosowując tę ​​koncepcję do użytku w głównych przewozach towarowych i pasażerskich. Patent opisuje tę technologię jako „przeznaczoną do podpierania koła kolejowego w celu przetoczenia się przez krzyżownicę na jego kołnierzu, zamiast wymagać, aby jego bieżnik przeskakiwał przez szczelinę kołnierza”. Rampy są umieszczane po obu stronach krzyżownicy, aby stopniowo przenosić obciążenie koła z bieżnika (znanego jako tryb obciążenia łożyska bieżnika) na kołnierz (znany jako tryb obciążenia łożyska kołnierza) i w celu podniesienia koła, aby bieżnik był całkowicie z dala od szyny.

Zalety w stosunku do konwencjonalnych żab

Konwencjonalne krzyżaki wymagają odstępu około 2 cali (51 mm) w powierzchni tocznej szyny, aby zapewnić odpowiedni prześwit na kołnierz koła kolejowego. Kiedy koło w trybie łożyska bieżnika napotyka tę szczelinę przy dużej prędkości, generuje duże obciążenie dynamiczne (szczególnie obciążenie udarowe ) na krawędzi szyny w szczelinie. Wielokrotne stosowanie tego uderzenia prowadzi do znacznego zmęczenia metalu i ostatecznego uszkodzenia elementów krzyżownicy, co przekłada się bezpośrednio na zwiększone koszty utrzymania, opóźnienia pociągów umożliwiające naprawy oraz ogólną skróconą żywotność krzyżownicy i konstrukcji toru.

Ponieważ kołnierz porusza się po ciągłej powierzchni w trybie pełnego łożyska kołnierzowego, obciążenia udarowe generowane przez szczelinę kołnierza konwencjonalnych krzyżownic są wyeliminowane. Zmniejsza to konserwację i wydłuża żywotność żabki, co prowadzi do oszczędności kosztów operacyjnych przewyższających wzrost kosztów początkowych w porównaniu z konwencjonalnymi żabkami. Jak wspomniano wcześniej, żabki z kołnierzem są cichsze niż konwencjonalne żabki - znowu ze względu na zmniejszone obciążenia udarowe - co zapewnia potencjalne korzyści, gdy są wdrażane w pobliżu obszarów mieszkalnych.

Rodzaje zastosowań łożysk kołnierzowych

Opracowano kilka typów krzyżownic z łożyskiem kołnierzowym do określonych zastosowań na kolei w Ameryce Północnej. Te żaby mogą mieć kołnierz na jednej lub obu nogach żaby i mogą być używane jako część rozjazdu lub jako część diamentu.

Podnieś lub skocz żabę

Żaby wyciągowe są używane w rozjazdach, gdzie trasa przelotowa (prosta) jest intensywnie wykorzystywana, a trasa rozbieżna (zakrzywiona) jest wykorzystywana tylko okazjonalnie i przy małej prędkości. Krzyżownica jest nośna na bieżniku, ma normalną powierzchnię szyny na trasie przelotowej i jest łożyskowana kołnierzowo na trasie rozbieżnej. Nazwa wywodzi się od koła na rozbieżnej szynie, które jest unoszone przez szynę przelotową. Na trasie przelotowej nie jest wymagana poręcz ochronna , ale na rozbieżnej trasie ma kluczowe znaczenie dla utrzymania skrajni dla pojazdów szynowych. Typowe zastosowania to tory wytyczone lub słabo używane tory przemysłowe (oba są specjalnymi typami bocznic odbiegających od szybkich linii głównych o dużym tonażu ).

Połączenie krzyżaka z bieżnikiem i kołnierzem

W rozjazdach stosowane są kombinowane krzyżaki łożyskowane na bieżniku i obrzeżu, które są zaprojektowane tak, aby uwzględniać różne etapy zużycia koła (w których bieżnik będzie się ścierał cienko, skutecznie zwiększając wysokość obrzeża):

  • Gdy krzyżownica jest nowa, wszystkie koła będą krzyżować się z krzyżownicą w trybie pełnego łożyska kołnierzowego, bez kontaktu między bieżnikiem a krzyżownicą.
  • W miarę używania krzyżownicy żłobek będzie ocierał się o obrzeża koła i pogłębiał się. W takim przypadku nowe koła (te z krótszymi obrzeżami) będą stykać się między bieżnikiem a krzyżownicą, tworząc kombinację obciążenia bieżnika i kołnierza przenoszącego krzyżownicę. W międzyczasie zużyte koła (te z wyższymi kołnierzami) będą nadal przenosić pełne obciążenie kołnierza na krzyżownicę.
  • Gdy krzyżownica będzie nadal używana, rowek będzie się pogłębiał, aż nowe koła będą przecinać krzyżownicę w trybie pełnego łożyska bieżnika, podczas gdy zużyte koła będą krzyżować krzyżownicę w połączeniu z łożyskiem bieżnika i kołnierza.

Warto zauważyć, że gdy zaczną się pojawiać środowiska obciążające bieżnik, powrócą te same obciążenia udarowe, które powodują problemy w przypadku konwencjonalnych żab. Występują prawie wyłącznie na stacjach kolejowych , gdzie pojazdy szynowe poruszają się z prędkością 10 mil na godzinę (16 km / h) lub poniżej, ze względu na ograniczenie prowadzenia, utrzymujące pojazdy na skrajni przez rozjazd.

Jednokierunkowe diamenty o niskiej prędkości

Jednokierunkowe, wolnoobrotowe żaby diamentowe są używane w krzyżówkach diamentowych , często określanych jako diamenty OWLS. Te typy żab są analogiczne do żab podnoszących w rozjazdach: linia o wyższym ruchu przecina diament na normalnej powierzchni szyny w trybie łożyska bieżnika, a linia o niższym ruchu przecina linię o wyższym ruchu w trybie łożyska kołnierzowego. Ponieważ na linii o większym natężeniu ruchu nie ma szczeliny kołnierzowej, pojazdy korzystające z tej linii mogą przekraczać romby przy maksymalnej prędkości dozwolonej przez projekt toru. Ponieważ linia o mniejszym ruchu znajduje się w sytuacji, w której ograniczenie skrajni jest zmniejszone i ponieważ musi przekraczać szczelinę kołnierza dla linii o większym ruchu, pojazdy korzystające z tej linii są ograniczone do prędkości 10 mil na godzinę lub poniżej (16 km / h). Diamenty OWLS są powszechnie stosowane, gdy linia kolejowa o bardzo małym ruchu działająca z małą prędkością przecina linię kolejową o znacznie większym ruchu operującym z większymi prędkościami.

Diamenty z pełnym kołnierzem

Diamentowe krzyżaki z pełnym kołnierzem są również używane w krzyżownicach diamentowych . Te żaby są łożyskowane kołnierzowo dla obu linek przez diament. Ponieważ obie linie są łożyskowane kołnierzowo, nie ma potrzeby podnoszenia kołnierzy pojazdów za pomocą jednej linki, jak ma to miejsce w przypadku krzyżownic diamentowych OWLS, co pozwala na większe ograniczenie rozstawu. W konsekwencji pojazdy mogą przekraczać te żaby przy maksymalnej prędkości dozwolonej przez projekt toru; niezależnie od tego, na której linii przecinają diament. Chociaż obecnie jest ich bardzo niewiele, diamenty z pełnym kołnierzem można znaleźć tam, gdzie dwie główne linie o dużej prędkości lub dużym tonażu muszą się przecinać na pochylni.

Krajobraz regulacyjny

Próbując uregulować głębokość kołnierzy krzyżownicy, Federalna Administracja Kolei Stanów Zjednoczonych (FRA) stworzyła przepisy, które z definicji zabraniają (w Stanach Zjednoczonych) stosowania krzyżownic z obrzeżami na torach o ograniczeniach prędkości większych niż 10 mil na godzinę (16 km / h). Z tego powodu do zainstalowania diamentów z pełnym łożyskiem kołnierzowym wymagane jest zwolnienie FRA . Po instalacji przeprowadzono obszerną baterię inspekcji zarówno samego diamentu, jak i pojazdów szynowych, które przekraczają diament, aby upewnić się, że instalacja takiego diamentu nie zagraża bezpieczeństwu. Może się to zmienić, ponieważ FBF staje się sprawdzoną technologią, ale rygorystyczne kontrole zniechęcają do powszechnego montażu diamentów z pełnym łożyskiem kołnierzowym.

Realizacja

  • Wiosną 2010 r. Firma BNSF Railway zainstalowała w swoim systemie ponad 100 suwaków podnoszących, a planuje się zainstalować o wiele więcej.
  • We wrześniu 2009 roku firma BNSF zainstalowała trzy kombinowane żaby z bieżnikiem i kołnierzem na swoim podwórku w Lafayette w Luizjanie . Od czasu instalacji żabki zużyły się, jak opisano powyżej, i istnieją dowody na to, że niektóre koła już krzyżują się z krzyżownicą w połączeniu z łożyskiem bieżnika i kołnierza.
  • Od wiosny 2010 roku BNSF zainstalował w swoim systemie 22 diamenty OWLS; od grudnia 2008 r. CSX zainstalował 13.
  • W 2006 roku firma CSX zainstalowała diament z pełnym łożyskiem kołnierzowym w Shelby w stanie Ohio , co było pierwszym zastosowaniem tej technologii na kolejach towarowych w Ameryce Północnej. W 2008 roku BNSF Railway zainstalowała dwa takie diamenty w Moorhead w stanie Minnesota . Obie instalacje podlegają kontroli zleconej przez FRA, jak opisano powyżej.

Wyniki

Chociaż testy wciąż trwają, wyniki zarówno w kontrolowanych środowiskach, jak i usługach dochodowych są obiecujące. Transport Technology Center w Pueblo w stanie Kolorado , został zainstalowany diament sowy na ich własności, gdzie wykonują badania dla różnych podmiotów kolejowych. Ich wyniki pokazują, że obciążenia dynamiczne pociągu przejeżdżającego przez diament OWLS stanowią połowę obciążeń z tego samego pociągu przejeżdżającego przez konwencjonalny diament przy połowie prędkości, jaką przekroczył diament OWLS. Kontrole zarówno gąsienic, jak i pojazdów przeprowadzane przez BNSF i CSX przy ich diamentach z pełnym łożyskiem kołnierzowym nie wykazały nieoczekiwanego zużycia i sugerują, że takie diamenty można wdrożyć na większą skalę.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne