stringtranslate.com

Скользкий рельс

В поезде для обработки головки рельсового транспорта Network Rail используется водяная струя под высоким давлением для удаления спрессованной листовой мульчи с рельсов в Соединенном Королевстве.

Скользкий рельс , или низкое сцепление головки рельса , [1] [2] [3] — это состояние железных дорог (железных дорог) , при котором загрязнение головки рельса снижает сцепление между колесом и рельсом. Это может привести к пробуксовке колес при наборе мощности поезда и проскальзыванию колес при торможении поезда. Одной из частых причин загрязнения являются опавшие листья , прилипшие к головке (верхней поверхности) железнодорожных путей . Это состояние приводит к значительному снижению трения между колесами поезда и рельсами, а в крайних случаях может привести к временному выводу пути из строя. В Британии эту ситуацию в просторечии называют « выходит на кон ».

Низкая адгезия, вызванная погодными условиями

Загрязнение железнодорожных путей, вызванное погодными условиями, может произойти в любое время года.

Сезон листопада вызывает наибольшие сбои в работе железных дорог. [4] В районах с густыми лиственными лесами, таких как среднеатлантические штаты Америки , Новая Англия , многие части Европы, включая Великобританию, и Южный Онтарио, Канада, проблема может возникнуть. Там, где листья падают на железнодорожный путь, некоторые из них собираются на головке рельса, а затем сильно сжимаются поездами, образуя скользкое покрытие с низким коэффициентом трения на рельсах и гусеницах колес. Если климат влажный, мокрые листья очень эффективно прилипают к рейке. Тяга, вызванная прохождением поезда, приводит к тому, что близлежащие листья подхватываются воздушными потоками, и еще больше листьев оседает на головке рельса. Этот материал накапливается постепенно, и он достаточно тверд, чтобы не испортиться при обычном прохождении поездов. [5] [6]

Зимой могут возникнуть проблемы с низким сцеплением, когда на бегущих линиях откладывается снег и лед. [4] Как и в случае с автотранспортными средствами, гололед может вызвать затруднения при трогании поезда с места или вызвать проскальзывание колес во время торможения.

Даже летом могут быть свои проблемы. Небольшой ливень после длительного периода сухой погоды может иногда вызывать такие же условия низкой адгезии, как и загрязнение опадом листьев. [7] По мере высыхания воды она смешивается с оксидными обломками и образует пасту, которая разделяет колесо и рельс, уменьшая сцепление. [8] [9] Хотя эффект кратковременный, его непредсказуемость может привести к возникновению значительного инцидента. Утренняя роса может иметь тот же эффект. [7] [10] [11]

Дисковые тормоза усугубляют проблему

Примерно до 1960 года большинство железнодорожных транспортных средств использовали тормозные башмаки для остановки поезда, оказывая давление на гусеницы колес . С тех пор все чаще стали применять дисковые тормоза , а значит, очистка спрессованного листового материала с протектора колеса путем истирания больше не происходит. [12]

Отсутствие технического обслуживания на линии

В отчете комиссаров железных дорог Англии от мая 1851 года отмечалось, что авария произошла, когда небольшой локомотив, буксировавший тяжелый поезд, не смог найти опору на рельсах из-за грязного балласта пути . Обязанностью пожарного было при необходимости слезть с локомотива и собрать путевой балласт, чтобы бросить его под ведущие колеса для сохранения сцепления с дорогой, но в данном конкретном случае грязный балласт, содержащий часть земли, не достиг требуемого результата. [13]

В эпоху паровозов деревья и другую растительность вдоль линий регулярно подстригали, чтобы снизить риск их возгорания от искр от локомотива. Поскольку железные дороги перестали использовать паровую тягу, это обслуживание было прекращено, и в результате дополнительного роста увеличилось количество листьев, что усугубило проблему. [14]

Низкая адгезия, вызванная раздавленными насекомыми.

Существует множество веществ, которые могут привести к снижению адгезии при осаждении на головке рельса. В Виктории , Австралия, колеса поезда, сокрушающие чуму завезенных португальских многоножек , пересекавших пути, привели к тому, что оператор пассажирских железных дорог V/Line был оштрафован на сумму более 700 000 долларов за отмену и плохую пунктуальность в одном квартале 2001 года . [15] В 2009 году железнодорожная компания пути в Талларуке в центральной Виктории также пострадали от чумы португальских многоножек, в результате чего несколько поездов были отменены. [16] Предполагается, что раздавливание португальских многоножек стало причиной крушения между двумя поездами в Кларксоне недалеко от Перта , Западная Австралия , в сентябре 2013 года. [16]

Сообщалось о скользких рельсах, вызванных гусеницами, в Квинсленде в 1938 году . [17] Раздавленная саранча затронула работу поездов горнодобывающей и железнодорожной компании Отави в Юго-Западной Африке (современная Намибия ) в 1924 году.

Последствия

Плоский участок

Утрата трения между колесами и рельсом приводит к потере тяговой силы: колеса начинают буксовать, и в некоторых случаях поезд не может двигаться. При торможении значительная потеря трения приводит к снижению тормозной силы. Тормозной путь значительно длиннее, а в крайних случаях колеса могут даже заблокироваться, что приведет к скольжению поезда. Современные локомотивы и электропоезда оснащены защитой от скольжения колес для предотвращения скользких рельсов. Заблокированные колеса могут самошлифовать плоские места на стальных шинах, особенно если колеса все еще скользят по не замасленному участку рельса, например, ранее отшлифованному. Это приводит к тому, что колеса выходят из профиля (в просторечии это называется «спущенное колесо»), [18] что впоследствии приводит к сильной вибрации и необходимости изменения профиля колес или замены шин с большими затратами.

В крайних случаях скопление листового материала может электрически изолировать колеса от рельсов, что приведет к тому, что сигнальное оборудование не сможет обнаружить присутствие поезда . [4] Если проблема серьезная, то ее можно решить с помощью приводов путевых цепей [19] , установленных на поездах.

По оценкам, в Соединенном Королевстве проблемы с плохим сцеплением обходятся железнодорожной отрасли в 355 миллионов фунтов стерлингов (449 миллионов долларов США) в год. [20]

Меры по смягчению последствий

Обработка головки рельса

Рабочий поезд Лонг-Айлендской железной дороги промывает рельсы под давлением перед нанесением тягового геля.

Меры по очистке обычно включают использование какой-либо системы для удаления скопившихся отложений струей или струей или покрытия их материалом с высоким коэффициентом трения. Струйная очистка обычно проводится водяными струями, часто в сочетании с механическими очистителями. Метод покрытия обычно включает нанесение на рельс песка в виде пасты; поскольку песок может усугубить риск нежелательной изоляции, песчаная смесь иногда содержит частицы металла. Покрытие наносится специальными составами [21] (в просторечии называемыми « Сандитовыми составами» по названию нанесенной оригинальной фирменной смеси) и в некоторых случаях локально ручными аппликаторами. [22]

Аппликаторы тягового геля, установленные со стороны линии [23] , которые наносят жидкость на головку рельса при прохождении поезда, устанавливаются на участках, где регулярно наблюдается значительное снижение адгезии, например, на подходах к станциям.

Оба эти процесса эффективны в течение ограниченного периода времени; метод промывки неэффективен, как только опадет следующий лист; метод отложения песка более долговечен, хотя осадки обычно быстро удаляют отложившийся песок. Другой метод - использование электрической искры или плазмы высокого напряжения для испарения осажденного материала, но этот метод использовался только экспериментально, поскольку ему препятствуют высокое энергопотребление, шум и деградация рельсов. [2]

Лазеры

С 2018 года LIRR использует лазерную технологию, предоставленную Laser Precision Solutions, для решения проблемы осеннего скольжения, используя два LaserTrains со скоростью 25 миль в час (40 км/ч). [24]

Сандерс

Локомотивы и электропоезда оснащены шлифовальными машинами, которые наносят тонкий слой сухого песка на головку рельса. Это способствует сцеплению при торможении и ускорении.

Новые методы

В настоящее время опробуется ряд новых методов очистки от загрязнений головки рельса. В одном методе используется твердый CO 2 («сухой лед») [25] , который выбрасывается на трассу через сопло, удаляя примеси за счет охлаждения поверхности, кинетической энергии и сублимации. [26] Были опробованы и другие методы, включая микроволновую плазму [27] и ультразвук. [28]

Защита колес от скольжения

Оборудование защиты от скольжения колес (WSP) устанавливается на пассажирских поездах для управления поведением колесных пар в условиях низкого сцепления. Когда поезд тормозит, он ведет себя как система ABS в автомобилях: отпускает тормоз на любой оси, если обнаруживает, что она заблокирована. WSP также может управлять системой тяги, чтобы предотвратить пробуксовку колес при подаче мощности.

Техника вождения

Если поезда испытывают трудности с остановкой в ​​условиях плохого сцепления, наибольший риск состоит в том, чтобы пропустить сигнал об опасности или «переехать» станцию. В это время машинисты поездов применяют «защитное вождение», [4] которое предполагает торможение раньше и мягче, чем обычно. Кроме того, при запуске поезда применяется меньше мощности.

Перед каждым сезоном листопада железнодорожные компании могут организовать тренинг по снижению адгезии [4] для новых водителей, получивших квалификацию. Это заключается в захвате участка линии в период затишья. Используя боковые маркеры, каждый машинист набирает скорость своего поезда, а затем полностью затормаживает при нормальных условиях сцепления. Затем головку рельса обрабатывают примесью с низким коэффициентом трения . Во время второго пробега машинист почувствует звук и ощущение скольжения поезда, а тормозной путь будет значительно больше.

Хотя это дает лишь приблизительное представление о том, как поезд будет вести себя при низком сцеплении с дорогой, это гарантирует, что машинист сможет распознать начало проскальзывания колес и будет знать правильные действия, которые следует предпринять в случае его возникновения.

В Великобритании некоторые компании, эксплуатирующие пассажирские поезда, публикуют специальное расписание «листопада» [29] , чтобы учесть дополнительное время, необходимое для более легкого торможения и ускорения.

Коммуникация

Любая информация о месте и серьезности условий низкого сцепления предупреждает машинистов поездов о проблемах. В Великобритании есть несколько источников;

Управление растительностью

Удаление лиственных деревьев на обочине линии является методом управления проблемой; однако в густонаселенных районах этому есть политическое сопротивление.

Северная Америка

Адгезионный поезд LIRR ( адгезивный вагон — это серебристо-серый модифицированный вагон M3 с красной цистерной для его снабжения) осенью проезжает по Вавилонскому филиалу для решения проблем с листьями.

Скользкий рельс привел к серьезным перебоям в железнодорожном сообщении, особенно в крупных мегаполисах, таких как Нью-Йорк или Бостон . В ноябре 2006 года его обвинили в выводе из эксплуатации примерно трети всех пассажирских вагонов линий Metro-North Railroad в Гудзоне и Гарлеме . [6] За тот же период на железной дороге Лонг-Айленда почти 25% вагонов вышло из строя из-за скользких рельсов. [32] [33]

В США компании Amtrak , Транспортное управление Массачусетского залива , SEPTA юго -восточной Пенсильвании , [34] чикагская пригородная железнодорожная компания Metra и MARC , обслуживающая Балтимор и Вашингтон, округ Колумбия, сообщили о задержках из-за скользких рельсов. [5]

Методы борьбы со скользкими рельсами включают обрезку деревьев, выброс песка на колеса поезда для обеспечения тяги , очистку водой под высоким давлением и, что самое дорогое, использование мощных лазерных струй для очистки рельсов от листьев. [5] [35]

Компания Metro-North разработала систему, получившую название «Водный мир», которая представляет собой большой плоский железнодорожный вагон, который обдувает рельсы струями воды под высоким давлением, когда вагон движется по ним. [36]

Компания New Jersey Transit использовала аналогичный метод, который оказался эффективным. Устройство, которое он использует, называется «Aqua-Track», которое, будучи прикрепленным к движущемуся железнодорожному вагону, распыляет воду под давлением 20 000 фунтов на квадратный дюйм (140 МПа) на ту часть рельса, к которой прилипают листья. [37] С момента внедрения этой системы в 2002 году задержки из-за пробуксовки колес сократились более чем на 60%. [6]

Метод SEPTA Regional Rail для предотвращения скользкости рельсов - это гелевые поезда. Эти три поезда распыляют на рельсы смесь сандита под высоким давлением; Осенью «Гель-поезда» перед нанесением геля также очищают рельсы методом водоструйной очистки под высоким давлением. Эти поезда состоят из мойки высокого давления и дозатора геля, установленных на переоборудованной платформе, а также цистерны для перевозки воды. С одного конца их тянет один из рабочих дизелей SEPTA (или дизель, позаимствованный у местной короткой линии, такой как West Chester Railroad ), а на другом конце управляют бывшая кабина LIRR «Power Pack» (одна из бывших ALCO) . FA , другой бывший EMD F7 ). Однако по состоянию на 2015 год; FA и F7 были сняты с производства и заменены автомобилями с кабиной Comet 1. [38] [39]

Великобритания

В Соединенном Королевстве ряд железнодорожных компаний меняют расписание и публикуют специальные «расписания листопада». [29]

Осенью по сети курсирует парк поездов по очистке железнодорожных головок (RHTT) [40] , использующих водоструйную очистку под высоким давлением для очистки головки рельсов. Эти поезда рассчитаны на движение между регулярными дневными рейсами, а также в ночное время, когда меньшая активность железных дорог может привести к накоплению загрязнения на железнодорожных станциях.

Загадочный характер объяснений железнодорожными компаниями скользкого рельса и связанных с ним явлений сделал фразу «листья на линии» постоянной шуткой [41] и, наряду с такими вариантами, как « неправильный тип снега », ее видят члены публика, не знакомая с проблемой, как оправдание плохого обслуживания. [42] [43]

К особенно проблематичным местным деревьям относятся платан , липа , сладкий и конский каштан , ясень и тополь , которые отрастают или образуют поросль после обрезки и имеют большие плоские листья, которые прилипают к линии и вызывают сильное скользкость рельсов. [41] Другими типами деревьев, вызывающими проблемы, являются быстрорастущие, новаторские деревья или деревья, производящие значительное количество листьев. Тополя вызывают особую тревогу, поскольку имеют тенденцию сбрасывать ветки. [44]

В 2003 году для обозначения вырубки или вырубки деревьев возле линий использовался термин «управление растительностью вдоль линии». [44]

Нидерланды

Скользкие рельсы также являются проблемой в Нидерландах, которую решают компании Nederlandse Spoorwegen (NS) и ProRail . [45] Чтобы предотвратить блокировку колес, на некоторых маршрутах поездам приходится тормозить раньше и ускоряться медленнее. Кроме того, некоторые (пассажирские) поезда оснащены оборудованием для нанесения на рельсы геля Sandite . [46] Осенью 2016 года почти 90 000 литров (24 000 галлонов США) этого геля было нанесено на голландскую железнодорожную сеть. [47] Осенью 2014 года компании NS и ProRail в сотрудничестве с Делфтским технологическим университетом объявили о пилотном проекте по использованию лазеров для удаления загрязнений. [48]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Издевательские палочки с низкой адгезией, несмотря на факты» . Rail.co.uk. _ Проверено 31 марта 2016 г.
  2. ^ Аб Льюис, SR; Льюис, Р.; Ричардс, П.; Бакли-Джонстон, Луизиана (2014). «Исследование изоляционных и фрикционных свойств гидрофобных изделий на головке рельса при их использовании для борьбы с низким сцеплением». Носить . 314 (1–2): 213–219. дои : 10.1016/j.wear.2013.11.024. ISSN  0043-1648.
  3. ↑ Десмонд Ф. Мур (22 октября 2013 г.). Принципы и применение трибологии: Пергамская международная библиотека науки, технологий, инженерных и социальных исследований: Международная серия по материаловедению и технологиям. Эльзевир Наука. п. 311. ИСБН 978-1-4831-5728-3.
  4. ^ abcde Осенне-зимний сезон 2012 г. (Брифинг для водителей) . Лондон, Великобритания: First Capital Connect. Сентябрь 2012.
  5. ↑ abc Холмс, Элизабет (21 ноября 2006 г.). «Почему твой поезд опаздывает, когда опадают осенние листья (бесплатный просмотр)». The Wall Street Journal онлайн . Проверено 22 ноября 2006 г.
  6. ↑ abc Halbfinger, Карен (21 ноября 2006 г.). «Плоские колеса сдувают пассажиров поездов» . Новости журнала . Уайт-Плейнс, Нью-Йорк. Архивировано из оригинала 30 сентября 2007 года . Проверено 22 ноября 2006 г.
  7. ^ ab Летняя погода (Брифинг для водителей) . Лондон, Великобритания: First Capital Connect. Май 2012.
  8. ^ Уайт, Бен; Льюис, Роджер (1 августа 2019 г.). «Моделирование и понимание явления мокрых рельсов с использованием испытаний двух дисков» (PDF) . Международная Трибология . 136 : 475–486. doi :10.1016/j.triboint.2019.03.067. ISSN  0301-679X. S2CID  140827487.
  9. ^ Уайт, Бен; Кемпка, Рубен; Миряне, Петр; Холланд, Крис; Шесть, Клаус; Траммер, Джеральд; Бакли-Джонстон, Люк; Льюис, Роджер (20 декабря 2021 г.). «Реология оксида железа и водной пасты и ее влияние на низкую адгезию между колесом и рельсом» (PDF) . Письма по трибологии . 70 (1): 8. дои : 10.1007/s11249-021-01549-0. ISSN  1573-2711. S2CID  245330956.
  10. ^ Уайт, BT; Нильссон, Р; Олофссон, У; Арналл, AD; Эванс, доктор медицины; Армитидж, Т; Фиск, Дж; Флетчер, ДИ; Льюис, Р. (2 мая 2017 г.). «Влияние присутствия влаги на границе раздела колесо-рельс в условиях росы и влажности» (PDF) . Труды Института инженеров-механиков, Часть F: Журнал железнодорожного и скоростного транспорта . 232 (4): 979–989. дои : 10.1177/0954409717706251. ISSN  0954-4097. S2CID  55583850.
  11. ^ Ишизака, Кей; Льюис, Стивен Р.; Льюис, Роджер (15 мая 2017 г.). «Проблема низкой адгезии из-за загрязнения листьев в месте контакта колеса с рельсом: механизмы склеивания и низкой адгезии» (PDF) . Носить . 378–379: 183–197. doi :10.1016/j.wear.2017.02.044. ISSN  0043-1648.
  12. ↑ Вольмар, Кристиан (20 февраля 1995 г.). «Дисковые тормоза связаны с подъемом поездных «горок»». Независимый . Лондон . Проверено 21 июля 2012 г.
  13. ↑ Лаффан, РМ (22 мая 1851 г.). «Смертельное столкновение в туннеле Саттон» (PDF) . Архив железных дорог . Палата общин . стр. 7, 9.
  14. ^ «Королевское лесное общество: листья на кону» . Архивировано из оригинала 13 июля 2013 года . Проверено 21 июля 2012 г.
  15. ↑ Батлер, Пип (29 апреля 2002 г.). «Многоножки, останавливающие поезда». Возраст . Проверено 26 мая 2015 г.
  16. ^ ab «Многоножки подозреваются в крушении поезда в Перте» . Австралиец . 3 сентября 2013 года . Проверено 26 мая 2015 г.
  17. ^ «Гусеницы: ущерб Дарлинг Даунс» . Ежедневный бюллетень Таунсвилля . кв. 24 октября 1938 г. с. 6 . Проверено 8 октября 2012 г.
  18. ^ «Стандарты железнодорожной группы — железнодорожные колесные пары» (PDF) . РССБ. Февраль 2010 года . Проверено 8 декабря 2016 г.
  19. ^ «Улучшение характеристик срабатывания путевой цепи на стыке колесо/рельс» . РССБ. 2011 . Проверено 6 декабря 2016 г.
  20. ^ «Адгезия». www.rssb.co.uk. _ Проверено 26 апреля 2022 г.
  21. ^ «Листья на линии». Rail.co.uk. _ Проверено 8 декабря 2016 г.
  22. ^ "Аппликаторы для песка и геля Permaquip" . Пермакип . Проверено 8 декабря 2016 г.
  23. ^ «Аппликаторы тягового геля». JSD Рейл . Проверено 21 ноября 2016 г.
  24. Ссылки _ www.masstransitmag.com . Проверено 3 ноября 2021 г.
  25. ^ «Технология очистки путей может предотвратить задержки на поездах» . Инженер . 5 октября 2021 г. . Проверено 25 марта 2022 г.
  26. ^ Криер, Питер; Уайт, Бен Т; Ферридей, Пол; Уотсон, Майк; Бакли-Джонстон, Люк; Льюис, Роджер; Ланиган, Джозеф Л. (1 ноября 2021 г.). «Криогенная очистка рельсов на транспортном средстве: альтернативное решение« оставить на линии »». Труды Института инженеров-строителей - гражданское строительство . 174 (4): 176–182. дои : 10.1680/jcien.21.00105. ISSN  0965-089X. S2CID  237701740.
  27. ^ Свон, Джулиан; Радойу, Марилена (14 октября 2020 г.). «СВЧ-плазменная система для непрерывной обработки железнодорожного пути». Технологии . 8 (4): 54. doi : 10.3390/technologies8040054 . ISSN  2227-7080.
  28. ^ «Загадка адгезионного рельса - обеспечение торможения поездов | Инженерное дело | Саутгемптонский университет» . www.southampton.ac.uk . Проверено 25 марта 2022 г.
  29. ^ ab «Запросы национальных железных дорог — Изменения в расписании листопада — осень 2021 г.» . www.nationalrail.co.uk . Проверено 26 апреля 2022 г.
  30. ^ «Онлайн-сборник правил - Модуль TW1 - Раздел 28.1 Прилипание головки рельса» (PDF) . РССБ. Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2011 года . Проверено 10 декабря 2016 г.
  31. ^ «Онлайн-сборник правил – Модуль TW1 – Раздел 28.2 Организация контролируемой тестовой остановки» (PDF) . РССБ. Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2011 года . Проверено 10 декабря 2016 г.
  32. ↑ Эйчисон, Гэвин (21 ноября 2006 г.). «Остановка на линии приводит к задержкам поездов» . Пресс . Йорк . Проверено 22 ноября 2006 г.
  33. ^ «Пассажиры, ожидайте задержки поездов» . WABC-ТВ . Нью-Йорк. 22 ноября 2006 года . Проверено 22 ноября 2006 г.
  34. ^ "СЕПТА". Архивировано из оригинала 9 ноября 2006 года . Проверено 23 ноября 2006 г.
  35. ^ «Лазеры очищают листья на линии» . Физикавеб . 2 мая 2002 года . Проверено 22 января 2007 г.
  36. ↑ Зильберштейн, Джуди (15 ноября 2006 г.). «Пассажиры предупреждены о задержке «скользкого рельса»» . Ларчмонтский вестник . Штат Нью-Йорк . Проверено 22 ноября 2006 г.
  37. ^ "Транзит Нью-Джерси". www.njtransit.com . Проверено 16 ноября 2019 г.
  38. ^ Алмейда, Джон П. «Гель-поезд SEPTA с F7 622 Филадельфия, Пенсильвания, 12 ноября 2006 г.» . Фотографии дня с Railfan . Филадельфийское отделение Национального исторического общества железных дорог . Проверено 12 февраля 2013 г.
  39. ^ Алмейда, Джон П. «Что вы используете для спасения гелевого поезда SEPTA? Еще один гелевый поезд SEPTA! 16 октября 2008 г.» . Фотографии дня с Railfan . Филадельфийское отделение Национального исторического общества железных дорог . Проверено 12 февраля 2013 г.
  40. ^ "Поезда для лечения железнодорожных станций" . Железнодорожный . 1 октября 2014 года . Проверено 1 апреля 2016 г.
  41. ^ ab «Листья на линии». Королевское лесное общество . Архивировано из оригинала 17 января 2008 года.
  42. ^ Мартин Уэйнрайтc (20 апреля 2004 г.). «Неправильный тип давления останавливает новые поезда». Хранитель .
  43. ^ Джон Юилл (25 июля 2003 г.). «Going Loco – твои причудливые сказки о поездах». Новости BBC .
  44. ^ аб Джон Мэй (22 октября 2003 г.). "Получить контроль". Хранитель .
  45. ^ Статья, Международный железнодорожный журнал, октябрь 2003 г.
  46. ^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine: «Сандит: тонкий рецепт tegen blad op het Spoor». YouTube .
  47. ^ "Мы встретились с die smurrie op spoor" . ПроРейл . 29 сентября 2017 г.
  48. ^ "NS Zet Laser in" . НРК Хандельсблад . 14 августа 2014 г.