Kriecheigenschaften von Schienenbelägen und ihr Zusammenhang mit der langfristigen Gleissteifigkeit und -stabilität
Was ist „Kriechen“ bei Unter-schienenunterlagen und wie unterscheidet es sich von gewöhnlicher Verformung?
Kriechen unter-Schienenpolstern bezieht sich auf die langsame, irreversible plastische Verformung, die unter langfristig konstantem Druck (z. B. Schienengewicht, statische Zuglast) und Umgebungstemperatur auftritt. Im Gegensatz zur elastischen Verformung, die sich unmittelbar nach der Entlastung erholt, ist die Kriechverformung dauerhaft und kumulativ. Der Kriechprozess ist äußerst langsam und kann Monate oder Jahre dauern. Es handelt sich um eine inhärente Eigenschaft von Polymermaterialien (z. B. Gummi, Polyurethan), die nicht beseitigt werden kann, aber durch Rezepturoptimierung innerhalb akzeptabler Grenzen kontrolliert werden kann.
Welche langfristigen Auswirkungen hat eine übermäßige Kriechverformung auf die Gleisgeometrie?
Nach dem Kriechen werden die Polster allmählich dünner, was zu einer kontinuierlichen vertikalen Setzung der Schiene führt. Aufgrund der unterschiedlichen Kriechgeschwindigkeiten zwischen den Pads ist diese Setzung typischerweise ungleichmäßig, was zu vertikalen Gleisunregelmäßigkeiten führt. Eine verringerte Steifigkeit erhöht die dynamische Setzung während der Zugfahrt und verschlimmert den Rad-{2}}Schienenaufprall. Langfristiges Kriechen erschwert die Beibehaltung der ursprünglichen Gleisgeometrie und erfordert häufige Wartungsarbeiten wie Heben und Stopfen. Dies erhöht nicht nur die Wartungskosten, sondern beeinträchtigt auch den Fahrkomfort und die Sicherheit.
Wie vergleichen sich Polyurethan- und Gummi-Pads hinsichtlich der Kriechleistung?
Herkömmliche Gummipolster weisen bei hohen Temperaturen und langfristigen Belastungen relativ hohe Kriechraten auf und neigen zu bleibender Verformung, sodass sie für herkömmliche Leitungen mit geringen Anforderungen an die Steifigkeitsstabilität geeignet sind. Polyurethan-Pads weisen aufgrund ihrer molekularen Struktur eine hervorragende Kriechfestigkeit auf, wobei die Kriechgeschwindigkeit nur 1/3 bis 1/5 derjenigen von Gummi-Pads beträgt. Bei hohen Temperaturen ist der Kriechstabilitätsvorteil von Polyurethan ausgeprägter, wodurch erhebliche Erweichungsverformungen wie bei Gummi vermieden werden. Daher sind Polyurethan-Pads in Hochgeschwindigkeits-, Schwertransport- und Hochtemperaturregionen zur gängigen Alternative zu Gummi geworden.
Wie wirkt sich die Temperatur erheblich auf die Kriechleistung des Bremsbelags aus und wie lässt sich dagegen vorgehen?
Die Temperatur ist der empfindlichste Faktor, der das Kriechen beeinflusst. Erhöhte Temperaturen erhöhen die Beweglichkeit der Polymermolekülketten, was zu einem exponentiellen Anstieg der Kriechraten führt. Im Sommer können die Schienentemperaturen 60 Grad übersteigen, was das Kriechen der Bremsbeläge drastisch beschleunigt. Um dieses Problem anzugehen, werden während der Konstruktion Kriechtests bei hohen Temperaturen durchgeführt, um die Verformung unter extremen Temperaturen zu simulieren. Hitzebeständige Additive und verstärkende Füllstoffe werden in Materialformulierungen eingearbeitet, um die Glasübergangstemperatur zu erhöhen. Für Hochtemperaturregionen sollten direkt spezielle Pads mit hoher Temperaturbeständigkeit und geringem Kriechen ausgewählt werden.
Wie lässt sich der Kriechgrad einer Unterlage anhand-Beobachtungen vor Ort beurteilen?
Bei der Kriechbewertung vor Ort wird die Dicke der Polster regelmäßig gemessen und die tatsächliche Dicke mit der Originaldicke der neuen Polster verglichen, um die Rate der bleibenden Verformung zu berechnen. Überwachen Sie gleichzeitig die statische Gleisgeometrie, insbesondere Trends bei vertikalen Abweichungen. - Kontinuierliche Setzungen in einem Abschnitt weisen auf starkes Kriechen der Sohle hin. Beobachten Sie außerdem das Erscheinungsbild des Pads. Offensichtliche Abflachungen oder Kantenextrusionen sind sichtbare Anzeichen für übermäßiges Kriechen. Die Kombination dieser drei Methoden ermöglicht eine genaue Beurteilung des Belagversagens aufgrund von Kriechen.