Der Zusammenhang zwischen der Alterungsbeständigkeit von Schienenbelägen und den Gesamtlebenszykluskosten von Gleisstrecken
Welche typischen Frühausfallphänomene werden durch eine unzureichende Ozonalterungsbeständigkeit von Schienenunterlagen verursacht?
Durch die Ozonalterung brechen die Molekülketten des Belagmaterials, was zu „Rissen“ führt, dem typischsten Frühversagensmerkmal. Anfängliche Risse konzentrieren sich meist auf die Rand- und Spannungskonzentrationsbereiche der Unterlage und sind in einem Netzwerk verteilt. Mit zunehmender Alterung weiten sich die Risse zur Mitte hin aus, mit einer Tiefe von mehr als 50 % der Belagdicke. Risse führen zu einem starken Abfall des Elastizitätsmoduls des Pads und einem Verlust der Vibrationsdämpfungsleistung. Gleichzeitig werden Risse zu Kanälen für Wasser und Verunreinigungen, was die Hydrolyse und Korrosion des Pads beschleunigt. Unter Zuglasten kann es an den gerissenen Stellen zu Spannungskonzentrationen kommen, die zum Bruch und zum Abfallen der Unterlage sowie zum Verlust der elastischen Stützung der Schiene führen können.
Welche Unterschiede gibt es bei den Alterungseffekten der ultravioletten Strahlung auf Unter-schienenunterlagen aus unterschiedlichen Materialien?
Ultraviolette Strahlung hat bei Gummi- und Polyurethan-Pads unterschiedliche Alterungsmechanismen mit erheblichen Unterschieden. Die Gummimolekülketten in Gummipolstern werden durch ultraviolette Strahlen leicht aktiviert und unterliegen einer oxidativen Rissbildung. Auf der Oberfläche kommt es schnell zu Kreidungs- und Ausbleichungserscheinungen, und nach 5-8 Jahren treten offensichtliche Alterungsfehler auf. Die Molekularstruktur von Polyurethan-Pads enthält Urethanbindungen; Ultraviolette Strahlen verursachen eine Vergilbung, führen jedoch nicht direkt zum Bruch der Molekülkette. Die Kreidungsrate an der Oberfläche beträgt nur 1/5 derjenigen von Gummipads. Mit Anti-Ultraviolett-Wirkstoffen modifizierte Polyurethan-Pads zeigen innerhalb von 15 Jahren bei Außeneinwirkung nahezu keine offensichtlichen Alterungserscheinungen und weisen eine weitaus bessere Anpassungsfähigkeit als Gummi-Pads auf.
Wie treibt ein vorzeitiges Alterungsversagen der Unter-schienenpolster die gesamten-Lebenszykluskosten der Strecke in die Höhe?
Ein vorzeitiger Ausfall von Pads erhöht die -Lebenszykluskosten in dreierlei Hinsicht. Erstens die Kosten für den Austausch, einschließlich Kosten für die Beschaffung von Pads, Kosten für manuelle Demontage und Installation sowie Transportausfallverluste aufgrund von Leitungsverstopfungen. Die Kosten für einen einzelnen Austausch betragen das 2-3-fache der Kosten für die Neuverlegung einer Leitung. Zweitens, Wartungskosten. Alternde Bremsbeläge verstärken den Rad-Schienenverschleiß und die Schienenschäden, wodurch die Häufigkeit des Schleifens und Ersetzens der Schienen zunimmt und die Wartungskosten um mehr als 40 % steigen. Drittens indirekte Kosten. Der durch den Ausfall der Bremsbeläge verursachte Rückgang der Glätte der Strecke wird den Verschleiß der Radsätze beschleunigen und die Kosten für die Fahrzeugwartung der Eisenbahnbetreiber erhöhen. Umfassende Berechnungen zeigen, dass Pads mit unzureichender Alterungsbeständigkeit die Gesamtlebenszykluskosten der Anlage um 50–80 % erhöhen.
Welche Grundprinzipien sollten bei der alterungsbeständigen Auswahl-Unter-Unterlagen in alpinen und hoch-ultravioletten Regionen beachtet werden?
Das Kernprinzip ist die „doppelte Übereinstimmung von Tieftemperaturzähigkeit und Alterungsbeständigkeit“, wobei modifizierte Polyurethan-Pads oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM)-Gummipads bevorzugt werden sollten. Modifizierte Polyurethan-Pads müssen Anti--Ultraviolettmittel und Niedertemperatur-Zähigkeitsmittel zugesetzt werden, um sicherzustellen, dass sie bei -40 Grad nicht verspröden, und der Anti--Alterungsgrad erreicht Stufe 8 oder höher. EPDM-Gummipolster weisen von Natur aus eine ausgezeichnete Ozon- und UV-Beständigkeit auf, die mehr als dreimal so hoch ist wie die herkömmlicher Naturkautschukpolster, und eignen sich für Strecken mit normaler{9}Geschwindigkeit in alpinen Regionen und Gebieten mit hoher UV-Strahlung. Gleichzeitig sollten gewöhnliche Neopren-Gummipolster vermieden werden; Ihre Alterungsrate beschleunigt sich in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen und starker ultravioletter Strahlung um mehr als das Fünffache.
Wie lässt sich der Alterungsgrad von Unter-schienenpolstern anhand der Aussehensmerkmale vor Ort schnell beurteilen?
Für eine schnelle Beurteilung kann die „Vier-Prüfmethode“ verwendet werden: Zunächst werden Risse untersucht. Wenn Netzwerkrisse mit einer Risslänge von mehr als 50 mm oder einer Risstiefe von mehr als 2 mm auftreten, deutet dies auf eine starke Alterung hin. Zweitens prüfen Sie die Kreidung. Wischen Sie die Oberfläche des Pads mit den Händen ab. Wenn eine große Menge weißes Pulver erscheint, deutet dies auf eine starke UV-Alterung hin. Drittens prüfen Sie die Verformung. Wenn das Pad eine dauerhafte Abflachung oder ein Aufrollen der Kanten aufweist, weist dies darauf hin, dass die Alterung durch thermischen Sauerstoff zu einer Abnahme der Materialfestigkeit geführt hat. Viertens: Überprüfen Sie die Farbe. Wenn die Gummiauflage stark verblasst oder die Polyurethanauflage stark vergilbt und sich die Oberfläche verhärtet, deutet dies darauf hin, dass die mechanischen Eigenschaften durch die Alterung beeinträchtigt wurden. Beläge, die dem strengen Alterungsstandard entsprechen, müssen sofort ausgetauscht werden, um Kettenkrankheiten vorzubeugen.