Vonat és vasút részei: nevek, funkciók és alkatrészek

Hogyan hívják a vonat részeit? A Gyors Válasz

A vonat két nagy kategóriájú részből áll: gördülőállomány alkatrészei (maga a jármű) és vasúti infrastruktúra részei (a kötöttpályás rendszer, amelyen fut). A gördülőállomány magában foglalja a mozdonyokat, a forgóvázakat, a keréktárcsákat, a csatlakozókat, a fékrendszereket és a kocsi karosszéria-szerkezeteit. A vasúti infrastruktúra magában foglalja a síneket, talpfákat (kötőelemeket), rögzítőelemeket, váltókat és ballasztot. A szerkezetileg legkritikusabb alkatrészek közül mindkét kategóriában – beleértve a forgóvázkereteket, a kerékközéppontokat, a féktuskókat és a sínhorgonyokat – gyártják fémöntési eljárások vas, acél vagy alumíniumötvözetek felhasználásával.

A globális vasúti berendezések piacát felértékelték 180 milliárd dollár 2023-ban , tükrözve a vasúti hálózatok kiépítéséhez és karbantartásához világszerte szükséges alkatrészek puszta mennyiségét és összetettségét. Az egyes alkatrészek elnevezésének és működésének megértése elengedhetetlen a beszerzéshez, a karbantartási tervezéshez és a gyártástervezéshez.

A vonat fő részei: mozdony és gördülőállomány

A mozdony az a motoros egység, amely húzza vagy tolja a vonatot. Legyen szó dízel-, elektromos vagy hibrid mozdonyról, minden mozdonynak közös szerkezeti és mechanikai alkatrészei vannak.

Karosszéria (Carbody)

A kocsiszekrény a mozdony vagy személy-/teherkocsi külső szerkezeti héja. Általában ebből készül nagy szilárdságú acél vagy alumíniumötvözet és legfeljebb hosszirányú nyomóerőt kell bírnia 3500 kN (787 000 lbf) nehéz teherszállítási alkalmazásokban. A karosszéria tartalmazza az összes belső rendszert – vontatási berendezéseket, utasszállásokat vagy rakteret –, és közvetlenül a forgóváz keretére van felszerelve.

Forgóváz (teherautó)

A forgóváz – amelyet Észak-Amerikában „teherautónak” neveznek – egy kerekes vázszerkezet, amely egy vasúti kocsi mindkét vége alatt helyezkedik el. Hordja az autó karosszériáját, végigvezeti a járművet a pályán, és felfüggesztési rendszerén keresztül elnyeli az ütéseket. A szabványos forgóváz a következőket tartalmazza:

• Forgóváz keret — a fő szerkezeti öntvény vagy gyártás, felülnézetben jellemzően H-alakú
• Elsődleges felfüggesztés — tekercsrugók vagy gumibetétek a kerékpár tengelydobozai és a forgóváz kerete között
• Másodlagos felfüggesztés — légrugók vagy csavarrugók a forgóváz kerete és a karosszéria között
• Tengelydobozok (naplódobozok) — öntött házak, amelyek megtartják a kerékcsapágyakat és átadják a terhelést a tengelyről a keretre
• Fékberendezés — fékhengerek, fékkötélzet és féktuskó vagy tárcsa

A legtöbb személyvonat kocsinként két forgóvázat használ; a nehéz tehervagonok három vagy több is használhatók extra hosszú kocsik alatt. Az árufuvarozási alkalmazásokhoz használt forgóvázakat gyakran a acélöntvény tengelyenként 25 tonnát meghaladó statikus terhelések kezelésére.

Kerékpár

Egy kerékpár két kerékből áll, amelyek egy közös tengelyre vannak nyomva. A kerekek azok monoblokk (szilárd) vagy gumiabroncs a középen kivitelben , kúpos futófelület-profillal, amely passzív önkormányzást biztosít, miközben a vonat kanyarokban halad. A szabványos nyomtáv a világ nagy részén az 1435 mm (4 láb 8½ hüvelyk) , és a kerékpár méreteinek pontosan meg kell felelniük ennek a szelvénynek a kisiklás elkerülése érdekében. A teherkocsi kerekeit jellemzően C vagy D osztályú acélból öntötték az AAR előírások szerint, és ki kell bírniuk a fékezésből adódó ismételt hőciklusokat – a felületi hőmérséklet meghaladhatja 500°C (930°F) erős fékezéskor.

Csatoló (csatoló)

A csatlakozók az egyes kocsikat vonatszerelvénybe kötik. A két domináns csatlakozódizájn világszerte a következő:

• AAR csuklós csatlakozó — Észak-Amerikában használják; öntött erősen ötvözött acélból; -ig terjedő koptató (nyomó) erők kezelésére méretezett 4 448 kN (1 000 000 lbf)
• UIC csavaros csatlakozó pufferrel — Európában használatos; egy központi lánc-/csavarszemből és két oldalsó ütközőből áll; kevésbé hatékony nagyon nehéz vonatoknál, de lehetővé teszi a vegyes flotta összekapcsolását

A tengelykapcsoló testeket, csuklókat és jármákat szinte általánosan gyártják acélöntvény a bonyolult háromdimenziós geometria és az extrém ütő- és húzóterhelések miatt, amelyeket el kell viselniük.

A fékrendszer alkatrészei

A vasúti fékrendszerek több kulcsfontosságú elemet használnak:

• Fékhenger — pneumatikus működtető, amely a légnyomást mechanikai erővé alakítja
• Fékblokk (fékpofa) — a kerék futófelületéhez nyomott súrlódó elem; az öntöttvas blokkokat még mindig széles körben használják a fuvarozásban öntisztító szemcse tulajdonságaik miatt
• Féktárcsa és féknyereg — nagysebességű személyvonatokon használják; a tárcsákat a tengelyre vagy a kerékre szerelik, és öntöttvas vagy alumínium féknyergekkel rögzítik
• Háromszoros szelep / elosztó szelep — pneumatikus vezérlőberendezés, amely kezeli a fékek alkalmazását és kioldását a vonatvonal nyomásváltozásaira válaszul

Vasúti pálya alkatrészek: infrastruktúra-összetevők és elnevezésük

A pályarendszer az a rögzített infrastruktúra, amely vezeti és támogatja a vonatot. Minden komponensnek saját neve és funkciója van az állandó út (P-way) rendszeren belül.

Rail

A sín az acélrúd, amelyen a kerekek futnak. Három részből áll: a fejét (a futófelület), a web (a függőleges csatlakozó), és a láb (alapkarima) hogy az alvón ül. A modern nagy teherbírású sínek súlya 60-77 kg méterenként (UIC 60 vagy 136 RE profil) és magas széntartalmú mangán acélból hengerelték. A sínek hossza drámaian megnőtt – a folytonos hegesztett sín (CWR) kiküszöböli a hagyományos kötéseket, így akár a pálya karbantartását is csökkenti. 40% csuklós vágányhoz képest.

Sleeper (Railroad Tie / Crosstie)

A talpfák azok a keresztirányú elemek, amelyek a két sínt a megfelelő nyomtávon tartják. Elosztják a terhet a sínről az alatta lévő ballasztágyra. Az alvó anyagok a következők:

• Beton (előfeszített) — domináns a modern pályán; élettartama 40-50 év; nehezebb (250-350 kg egyenként), de nagyon stabil
• Keményfa fűrészáru — hagyományos anyag; még mindig használják kapcsolókban és görbéken; élettartama 20-30 év
• Acél — egyes nehézipari vasutaknál használják; ellenáll a tűznek és a termeszeknek
• Kompozit/műanyag — az újrahasznosított műanyag készítmények elterjednek; hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a hosszabb élettartamú fa

Sínrögzítő rendszer

A rögzítőelemek rögzítik a sínt a talpfához, és ellenállnak a függőleges, oldalirányú és hosszirányú erőknek. A legfontosabb összetevők a következők:

• Síncsipesz (rugalmas klip) — rugóacél kapcsok (pl. Pandrol e-clip, Vossloh Skl), amelyek a síntalpat megfogják; kb 10-14 kN lábujjterhelés
• Sínpad - gumi vagy polimer párna a síntalp és a talpfák között, amely csillapítja a vibrációt és védi a talpfelületet
• Alaplap — öntöttvas vagy acéllemez, amely elosztja a sínterhelést az aljfelületen
• Tüske vagy csavaros tüske — fa talpfáknál alaplemezek rögzítésére használják

Ballaszt

Ballaszt 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 a leggyakoribbak. A szabványos ballasztmélység tól 150 mm (könnyű vasút) és 350 mm (nehéz teherszállítási fővonalak) .

Váltó és kereszteződés (kitérő)

A kitérő (váltó) lehetővé teszi, hogy a vonatok az egyik vágányról a másikra mozogjanak. Nevezett részei a következők:

• Váltósínek (pontos sínek) — kúpos mozgatható sínek, amelyek elfordulnak a vonat balra vagy jobbra irányításához
• Készlet sínek — a rögzített sínek, amelyekhez a kapcsolósínek záródnak
• Átkelés (béka) — az öntött mangán acél alkatrész, ahol két sín metszi egymást; erős ütési terhelésnek van kitéve, és jellemzően egyetlen egységként öntött Hadfield-féle mangán acél (12-14% Mn) az extrém kopásállóság érdekében
• Ellenőrző sínek (védőkorlátok) — a futósín belsejében elhelyezett kiegészítő sínek a kerékperemek átvezetésére a résen
• Kapcsológép (pontos motor) — elektromos vagy hidraulikus működtető szerkezet, amely a kapcsolósíneket mozgatja; az öntött házak védik a mechanizmust az időjárástól és az ütésektől

Vasúti és vonatöntvény-alkatrészek: Mit kell önteni és miért

Az összetett formákat, nagy tömeget és kivételes szilárdságot igénylő vasúti alkatrészek domináns gyártási módja az öntés. A vasúti ipar három elsődleges öntési eljárást alkalmaz: homoköntés, befektetési öntés és veszetthab öntés — az alkatrész geometriájától, a mérettűrési követelményektől és a gyártási mennyiségtől függően.

Az alábbi táblázat összefoglalja a legfontosabb vasúti öntési alkatrészeket, azok anyagait és öntési módjait:

Miért előnyös a Casting? Vasúti alkatrészek

Az öntés a vasúti ipar által választott gyártási módszer több mérnöki és gazdasági ok miatt:

• Összetett geometria egy darabban — A forgóvázak, a csatlakozótestek és az oldalkeretek háromdimenziós formájúak, belső üregekkel és változó falvastagsággal, amelyek több tucat hegesztési kötést igényelnének, ha lemezacélból készülnek. Az öntés ezeket egyetlen integrált alkatrészként állítja elő, kiküszöbölve a hegesztési varrat kifáradási pontjait.
• Nagy tömeg szabályozott tulajdonságokkal — a vasúti alkatrészeknek elég nehéznek kell lenniük ahhoz, hogy a szerkezeti merevséget extrém dinamikus terhelések mellett is fenntartsák. Az öntés lehetővé teszi az ötvözet összetételének és hűtési sebességének precíz szabályozását a szükséges keménység, szívósság és kifáradási szilárdság egyidejű elérése érdekében.
• Költséghatékony a nagy mennyiségű gyártáshoz — a szabványos teherkocsi-alkatrészek (oldalkeretek, támasztékok) homoköntő öntőformái több ezer alkalommal újrafelhasználhatók, így a fajlagos költségek versenyképesek az I. osztályú vasutak által igényelt mennyiségben, amelyek megrendelhetők Évente 10 000–50 000 teherkocsi öntvény .
• Mangán acél munkaedzés — a Hadfield mangán acéljából készült békák keresztezése az ütközés hatására valójában nehezebbé válik. Ez a tulajdonság csak öntött állapotban érhető el; az ötvözet nem hegeszthető vagy formálható anélkül, hogy ne veszítené keményedő képességét.

Legfontosabb vasúti alkatrészek rendszerenként: teljes referenciatáblázat

A vasúti öntvényalkatrészek minőségi és tanúsítási szabványai

A vasúti öntvény alkatrészek a legszigorúbban tesztelt ipari alkatrészek közé tartoznak bármely ágazatban. Egyetlen meghibásodott forgóvázkeret vagy csatoló kisiklást okozhat, ami hatalmas biztonsági és pénzügyi következményekkel jár. A következő szabványok szabályozzák gyártásukat és minősítésüket:

• AAR M-201 — Az American Railroads Szövetsége tehergépkocsik oldalvázaira és támasztékaira vonatkozó specifikáció (Észak-Amerika). Minden öntvénynél speciális kémiai összetételt, mechanikai tulajdonságokat és roncsolásmentes vizsgálatot (NDT) igényel.
• EN 13262 — A vasúti kerekekre vonatkozó európai szabvány, amely lefedi az anyagminőségeket, a mérettűréseket és az ultrahangos vizsgálati követelményeket.
• EN 13749 — Európai szabvány, amely meghatározza a forgóvázak szerkezeti követelményeit, beleértve a szimulált üzemi terhelés mellett végzett fáradási vizsgálatot is, legalább 10 millió terhelési ciklus .
• UIC 860 — A Vasutak Nemzetközi Szövetségének műszaki előírása a vasúti járműgyártásban használt acélöntvényekre.
• GB/T szabványok (Kína) — A China Railway saját öntvény- és anyagszabvány-csomagja, amelyet a világ egyik legnagyobb vasúti gyártó ágazatára alkalmaznak, és amely több mint 4000 mozdony és 50000 tehervagon egyedül 2022-ben.

Minden biztonsági szempontból kritikus öntvény átesik a kötelező NDT-n, beleértve mágneses részecskevizsgálat (MPI), ultrahangos vizsgálat (UT) és radiográfiai vizsgálat (RT) a belső porozitás, repedések vagy zárványok észlelésére az alkatrész üzembe helyezése előtt. Sok specifikáció is szükséges destruktív kuponteszt az acél minden hőjéből, hogy ellenőrizze a szakítószilárdságot, a folyáshatárt, a nyúlást és a Charpy ütési értékeket üzemi hőmérsékleten.

Karbantartási ciklusok kulcsfontosságú vonat- és vasútalkatrészekhez

A karbantartási intervallumok megértése segít a beszerzési csapatoknak megtervezni a pótalkatrész-készletet és az öntési rendeléseket. Az alábbiakban a legkritikusabb alkatrészek tipikus ellenőrzési és csereintervallumai láthatók: