Фланцевая крестовина

Крестовина с фланцевым подшипником часто сокращенно FBF собой тип крестовины , в которой фланец колеса , железнодорожного , представляет транспортного средства выдерживает вес транспортного средства. В традиционной практике протектор колеса опирается на головку рельса и вес транспортного средства, а фланец используется для удержания транспортного средства на колеи пути выдерживает . Современные крестовины с фланцевыми подшипниками для использования на грузовых железных дорогах являются относительно недавней разработкой как средство снижения затрат на техническое обслуживание, связанных со стрелочными переводами и ромбами , когда рельсы должны пересекать друг друга.

История

Крестовины с фланцевыми подшипниками используются на уличных железных дорогах более 200 лет как средство снижения шумового загрязнения в густонаселенных городских районах. ^{[ 1 ]} В 1995 году Роберт Уиллоу подал патент, в США адаптирующий эту концепцию для использования в магистральных грузовых и пассажирских перевозках. В патенте технология описана как «предназначенная для поддержки железнодорожного колеса, которое может катиться через крестовину на его фланце, вместо того, чтобы требовать, чтобы его протектор перепрыгивал зазор между гребнями».

Дизайн

Пандусы расположены по обе стороны от крестовины для постепенного переноса нагрузки колеса с протектора (известного как режим нагрузки на подшипник протектора) на ребро (известный как режим нагрузки на подшипник фланца) и для подъема колеса так, чтобы протектор полностью в стороне от рельса. ^{[ 2 ]}

Преимущества перед обычными лягушками

Обычным крестовинам требуется зазор около 2 дюймов (51 мм) на рабочей 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 высокую динамическую нагрузку (особенно ударную нагрузку) на краю рельса в месте зазора. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} Повторное применение этого воздействия приводит к значительной усталости металла и возможному выходу из строя компонентов крестовины, что напрямую приводит к увеличению затрат на техническое обслуживание, задержкам поездов для ремонта и общему сокращению срока службы крестовины и путевой конструкции. ^{[ 4 ]}

Поскольку фланец движется по сплошной поверхности в режиме полной опоры на фланце, устраняются ударные нагрузки, создаваемые зазором между фланцами обычных крестовин. Это сокращает объем технического обслуживания и продлевает срок службы крестовины, что приводит к экономии эксплуатационных затрат, превышающей увеличение первоначальных затрат по сравнению с обычными крестовинами. ^{[ 1 ]} Как упоминалось ранее, крестовины с фланцевыми подшипниками тише обычных крестовин — опять же, из-за сниженных ударных нагрузок, — что дает потенциальную выгоду при установке вблизи жилых районов.

Типы применения фланцевых подшипников

Несколько типов крестовин с фланцевыми подшипниками были разработаны для конкретного применения на железных дорогах Северной Америки. Эти крестовины могут иметь фланцевые опоры на одной или обеих ножках крестовины и могут использоваться либо как часть стрелки, либо как часть ромба.

Поднять или прыгнуть лягушку

Подъемные крестовины используются на стрелочных переводах, где интенсивно используется сквозной (прямой) маршрут, а расходящийся (изогнутый) маршрут используется лишь изредка и на низкой скорости. Крестовина опорная, с нормальной рельсовой поверхностью, на сквозном пути и фланцевая на расходящемся пути. Название происходит от колеса на расходящемся рельсе, которое поднимается над сквозным рельсом. не ограждение На сквозном маршруте требуется, но на расходящихся маршрутах оно имеет решающее значение для поддержания колеи железнодорожных транспортных средств. Обычным применением являются размеченные пути или малоиспользуемые промышленные пути (оба являются особыми типами подъездных путей, отличающихся от высокоскоростных и крупнотоннажных магистральных линий ). ^{[ 4 ]})

Комбинированная крестовина протектора и фланца

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 гребня):

Когда крестовина новая, все колеса будут пересекать крестовину полностью с опорой на фланцы, без контакта между протектором и крестовиной.
По мере использования крестовины канавка будет истираться о фланцы колеса и углубляться. В этом случае новые колеса (с более короткими фланцами) будут контактировать между протектором и крестовиной, создавая на крестовине комбинированную нагрузку от протектора и гребня. Между тем, изношенные колеса (с более высокими фланцами) будут продолжать полностью нести нагрузку на крестовину.
По мере того, как крестовина продолжает использоваться, бордюр будет углубляться дальше, пока новые колеса не будут пересекать крестовину в режиме полного подшипника протектора, тогда как изношенные колеса будут пересекать крестовину в комбинированном режиме подшипника протектора и фланца.

Стоит отметить, что по мере того, как начнут проявляться нагрузки на подшипники протектора, вернутся те же ударные нагрузки, которые вызывают проблемы с обычными крестовинами. Они почти исключительно встречаются на железнодорожных станциях , где железнодорожные транспортные средства движутся со скоростью 10 миль в час (16 км / ч) или ниже из-за уменьшения направления движения, удерживающего транспортные средства на колеи на стрелочном переводе. ^{[ 4 ]}

Односторонние тихоходные алмазы

используются односторонние тихоходные ромбовидные крестовины В ромбовидных переходах , часто называемые ромбовидными совами. Эти типы крестовин аналогичны подъемным крестовинам на стрелочных переводах: линия с более высокой интенсивностью движения пересекает ромб на нормальной поверхности рельса в режиме опоры проступи, а линия с меньшей интенсивностью движения пересекает линию с более высокой интенсивностью движения в режиме опоры фланца. Поскольку на линии с более высокой интенсивностью движения нет зазора, который необходимо пересечь, транспортные средства, использующие эту линию, могут пересекать ромбы на максимальной скорости, допускаемой конструкцией пути. Поскольку линия с низкой интенсивностью движения находится в ситуации, когда ограничение колеи уменьшено, и поскольку она должна пересекать зазор между фланцами для линии с более высокой интенсивностью движения, транспортные средства, использующие эту линию, ограничены скоростью не более 10 миль в час (16 км). /час). Алмазы OWLS обычно используются там, где железнодорожная линия с очень небольшим движением транспорта, работающая на низкой скорости, пересекает железнодорожную линию со значительно большим движением транспорта, работающую на более высоких скоростях. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Полностью фланцевые алмазные подшипники

Алмазные крестовины с полными фланцами также используются в ромбовидных крестовинах . Эти крестовины являются опорными для обеих линий через ромб. Поскольку обе линии имеют фланцевые опоры, нет необходимости поднимать фланцы транспортных средств, использующих одну линию, как это происходит в случае с ромбовидными крестовинами OWLS, что обеспечивает большее ограничение габаритов. Следовательно, транспортные средства могут пересекать эти крестовины на максимальной скорости, допускаемой конструкцией пути; независимо от того, на какой линии они пересекают ромб. Хотя сегодня их используется очень мало, алмазы с полными фланцами можно найти там, где две высокоскоростные или высокотоннажные магистрали должны пересекать друг друга на одном уровне. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Нормативно-правовая база

Стремясь регулировать глубину переходных крестовин крестовины, Федеральное управление железных дорог США (FRA) создало правила, которые по определению запрещали (в США) использование крестовин с гребнями на путях с ограничениями скорости, превышающими 10 миль в час (16 км/ч). ^{[ 6 ]} По этой причине отказ для установки алмазных подшипников с полными фланцами требуется от FRA. После установки проводится обширная серия проверок как самого алмаза, так и железнодорожных транспортных средств, которые пересекают алмаз, чтобы гарантировать, что установка такого алмаза не поставит под угрозу безопасность. ^{[ 7 ]} Ситуация может измениться, поскольку FBF становится проверенной технологией, но строгие проверки являются сдерживающим фактором для широкого внедрения алмазных подшипников с полным фланцем. ^{[ 5 ]}

Выполнение

По состоянию на весну 2010 г. ^[update] BNSF Railway установила в своей системе более 100 подъемных кранов и планирует установить еще больше. ^{[ 4 ]}
, три крестовины с комбинированным подшипником протектора и фланца в Лафайете, штат Луизиана В сентябре 2009 года компания BNSF установила на своей верфи . С момента установки крестовины изнашивались, как описано выше, и есть свидетельства того, что некоторые колеса уже пересекают крестовину в комбинированном режиме протектора и фланцевого подшипника. ^{[ 4 ]}
По состоянию на весну 2010 г. ^[update] BNSF had installed 22 OWLS diamonds on its system; as of December 2008,^[update] CSX установил 13. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}
В 2006 году компания CSX установила алмазный подшипник с полным фланцем в Шелби, штат Огайо , что стало первым применением этой технологии на грузовой железной дороге Северной Америки. В 2008 году компания BNSF Railway установила два таких алмаза в Мурхеде, штат Миннесота . Обе установки находятся под контролем FRA, как описано выше. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Результаты

Хотя испытания все еще продолжаются, результаты как в контролируемых средах, так и в коммерческих службах являются многообещающими. Центр транспортных технологий в Пуэбло, штат Колорадо , установил алмаз OWLS на своей территории, где они проводят исследования для различных железнодорожных компаний. Их результаты показывают, что динамические нагрузки от поезда, пересекающего ромб OWLS, вдвое меньше нагрузок от того же поезда, пересекающего обычный ромб, на половине скорости, на которой он пересекает ромб OWLS. ^{[ 8 ]} Проверки гусениц и транспортных средств, проведенные BNSF и CSX, на их полных фланцевых подшипниках не выявили неожиданного износа и позволяют предположить, что такие алмазы могут быть внедрены в более широком масштабе. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Баркан, доктор Кристофер. CEE 408 – Инженерия железнодорожного транспорта, примечания к классу . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, 2011 г. Печать.
^ Уиллоу, Р. (1996). Патент США № 5531409. Вашингтон, округ Колумбия: США
^ Судья, Том. «Концепция крестовины с фланцевым подшипником для тяжелых железнодорожных грузовых перевозок - рельсовые переезды - Информационный бюллетень транспортных средств» « Век железных дорог » . Июнь 1995 г. Печать, Интернет.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Армстронг, М. (14 мая 2010 г.). Обзор крестовин с фланцевыми подшипниками . Презентация на семинаре Уильяма У. Хэя по железнодорожному машиностроению, проводимом раз в две недели, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кларк Д., О'Коннор Т. и Дэвис Д. (2008). Обновленная информация об использовании технологии фланцевых подшипников в специальных путях. Ежегодная конференция американских инженеров железнодорожного транспорта и Ассоциации технического обслуживания путей. Получено 17 ноября 2011 г. с сайта http://www.arema.org/files/library/2008_Conference_Proceedings/Update_on_the_Use_of_Flange_Bearing_Technology_in_Special_Trackwork_2008.pdf .
^ Руководство по соблюдению стандартов безопасности треков . Федеральное управление железных дорог, 2009. Печать, Интернет. Руководство по соблюдению стандартов безопасности на треке. Архивировано 2 июля 2009 г. в Wayback Machine.
^ Черни, Луи. «Новое разрешение Федеральной администрации железных дорог позволяет устанавливать неограниченное количество крестовин крестовин с фланцевыми подшипниками». Архивировано 19 апреля 2012 г. в Wayback Machine Railway Track and Structures . 12 января 2011 г. Печать, Интернет.
^ Дэвис, Д. (2009). Исследование специальных путевых систем с низким уровнем воздействия в Центре транспортных технологий, Inc. Презентация на ежегодной конференции Совета по транспортным исследованиям в Вашингтоне, округ Колумбия.

Внешние ссылки

Подробные фотографии бриллианта OWLS в Ченоа, штат Иллинойс.
Видеоподборка Moorhead Junction, сайта BNSF, где собраны алмазы с фланцами. Обратите внимание на отсутствие стука ромба, в отличие от обычного ромба в этом видео.

[Barkan-1] Jump up to: ^а ^б ^с Баркан, доктор Кристофер. CEE 408 – Инженерия железнодорожного транспорта, примечания к классу . Университет Иллинойса в Урбана-Шампейн, 2011 г. Печать.

[patent-2] Уиллоу, Р. (1996). Патент США № 5531409. Вашингтон, округ Колумбия: США

[Railway_Age-3] Судья, Том. «Концепция крестовины с фланцевым подшипником для тяжелых железнодорожных грузовых перевозок - рельсовые переезды - Информационный бюллетень транспортных средств» « Век железных дорог » . Июнь 1995 г. Печать, Интернет.

[Seminar-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Армстронг, М. (14 мая 2010 г.). Обзор крестовин с фланцевыми подшипниками . Презентация на семинаре Уильяма У. Хэя по железнодорожному машиностроению, проводимом раз в две недели, Университет Иллинойса, Урбана, Иллинойс.

[CSX-5] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кларк Д., О'Коннор Т. и Дэвис Д. (2008). Обновленная информация об использовании технологии фланцевых подшипников в специальных путях. Ежегодная конференция американских инженеров железнодорожного транспорта и Ассоциации технического обслуживания путей. Получено 17 ноября 2011 г. с сайта http://www.arema.org/files/library/2008_Conference_Proceedings/Update_on_the_Use_of_Flange_Bearing_Technology_in_Special_Trackwork_2008.pdf .

[FRA-6] Руководство по соблюдению стандартов безопасности треков . Федеральное управление железных дорог, 2009. Печать, Интернет. Руководство по соблюдению стандартов безопасности на треке. Архивировано 2 июля 2009 г. в Wayback Machine.

[RTS-7] Черни, Луи. «Новое разрешение Федеральной администрации железных дорог позволяет устанавливать неограниченное количество крестовин крестовин с фланцевыми подшипниками». Архивировано 19 апреля 2012 г. в Wayback Machine Railway Track and Structures . 12 января 2011 г. Печать, Интернет.

[TTCI-8] Дэвис, Д. (2009). Исследование специальных путевых систем с низким уровнем воздействия в Центре транспортных технологий, Inc. Презентация на ежегодной конференции Совета по транспортным исследованиям в Вашингтоне, округ Колумбия.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]