Table of Contents

פלדה לפולימרים חכמים: עידן חדש במסלול הרכבת Fasting Systems

מערכת ההדקה הצנועה – ההרכבה של קליפים, כריות, מצעים ובסיסיים המעגנת רכבת פלדה אל המישן שלה – היא כנראה אחד המרכיבים הקריטיים ביותר בהנדסת רכבות.מערכות אלה חייבות לסבול עומסים מחזוריים קיצוניים, תנודות טמפרטורה, לחות, רטט והתקפה כימית, תוך שמירה על מד מדויק והיערכות.במשך יותר ממאה שנים, עבודות קלות יותר היו פלדה, גלימות טבעיות, ומהירויות גבוהות יותר, אך ורקמות, כמו גם חומרים אלה הופכות יותר, אך מהירות יותר, הן יותר, מהירות יותר, מהירות יותר, ומהירות גבוהה יותר, הן יותר, כמו גם מהירות יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם חומרים מגומי, כמו גם מהירות יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, אך יותר, אך יותר, ומהירות גבוהה יותר, ומהירות גבוהה יותר, יותר, כמו גם כלפי מטה מגנטית חומרים מעצימות, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם כלפי מטה, יותר, יותר, יותר, כמו גם חומרים מעצימות טבעיות יותר, ומהירות גבוהה יותר, יותר, ומהירות גבוהה יותר, כמו גם מהירויות גבוהות יותר, אך יותר, אך יותר, ו

מאמר זה חוקר את האבולוציה של חומרי מערכת ההבהרת מהירות - מהחולשות של רכיבי מורשת לפולימרים החדשניים, המורכבים והחומרים החכמים שהם חוסכים עמידות בתשתיות רכבת מודרניות.

דרישות ה-Structural על מערכות ה-Modertating המודרנית

כדי להעריך מדוע חשוב חדשנות חומרית, היא עוזרת להבין את הלחץ המכאני והסביבתי שמערכת ההדקה חייבת לשרוד.כל רכבת חולפת מייצרת כוחות אנכיים, מאוחרים יותר, וכוחות ותיקים המועברים דרך הרכבת אל המזרזים.על קו מטען מטען כבד טיפוסי, קליפ רכבת יחיד עשוי לראות מיליוני מחזורי עומס בשנה.

  • (ב) ,0) ,הכוח המפיץ את ה- 1 (ה) כדי למנוע את מסילות הרכבת או מד רחב יותר.
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) עייפות , ללבוש, קורוזיה, והשפלה סביבתית FLT:1 (UV, אוזון, לחות, מלח, טמפרטורה קיצונית).
  • (ב) ,0) ,Uve for Railrated: 1 (ב) במהלך התרחבות תרמית והתכווצות.
  • (ב) עלה עלות-תועלת (ב) על פני חיים בשירות העולה על 30 שנה.

חומרים מסורתיים לעתים קרובות להתפשר על אחד או יותר של דרישות אלה.החלקים הבאים מפורטים את החולשות הספציפיות של רכיבים קונבנציונליים וכיצד חומרים חדשים מתגברים עליהם.

חומרים מסורתיים ומגבלות קריטיות

פלדה קליפים ו Fasteners: The Corrosion Conundrum

קטעי פלדה (למשל, קליפת Pandrol 'e' או את מתח Vossloh מתח קלפיד) הם עמוד השדרה של מערכות המסלול המודרניות ביותר.הם מציעים כוח עייפות מעולה וכוח קלפי בעלות נמוכה. עם זאת, פלדה's Achilles' heel של פלדה הם קורוזיון, מנהרות, או אזורים חשופים למלחים de-icing פלדה, יכול לאבד את הציפוי של מחזור הדם מוקדם של פלדה או אפילו מטווח קצר עם כמה ברזל.

גומי פאז: UV, Ozone, ואת Thermal Aging

(מעגלות) – המרכיבים המחודשים המוצבים בין רכבת ושינה – עשויים בדרך כלל מגומי טבעי או מגומי סטיילריין-אבלדין (SBR) בעוד שהם מספקים רטט מעולה לחות ו בידוד, האופי הפולימריא שלהם הופך אותם פגיעים לקרינת UV, התקף אוזון, ורכיבי אופניים תרמיים.

Concrete and Wooden Sleepers: Inherent Trade-offs

ישנונים מתקדמים מציעים מסה גבוהה והתנגדות מצוינת לדעיכה סביבתית, אבל הם שופעים ופרוד לפצח תחת השפעה או באזור ההעלאה המעמיק.הכניסים עצמם – לעתים קרובות מטילים על עצמם או שרוולים פלדה – יכולים להיות רופפים בשל לחות באגרסיביות ומחזורי הקפאה של וודן, עדיין בשימוש נרחב על קווים בצפון אמריקה ובמקומות אחרים, רגישים לרקבים, גם בנזקים, או במתחילים, או מפולגים, עם מערכת חומריים באופן מיטבי נשימה.

פריצת דרך חומרים שמשתנים מערכות מהירות

בתגובה למגבלות אלה, החוקרים והיצרנים הציגו דור חדש של חומרים המותאמים במיוחד לדרישות סביבת הרכבות.חומרים אלה אינם רק שיפורים מצטברים; הם מייצגים שינוי יסודי בפילוסופיה העיצובית.

1.הפרופורמציה הגבוהה ביותר Thermoplastics ו- Polymeric Composites

השימוש בתרמופלסטיקה הנדסית במעבורת היה מוגבל פעם לרכיבים קטנים.היום, קליפים שלמים, לוחות בסיס, ואלמנטים אינסטלטור מופקים מחומרים כגון FLT:0polye theretherketone (PEEK)FLT:1, FLT:2polyamide-imide (PA) LT 3, ו-Ferphird: 4,5b:

  • (ב) התנגדות קורוזיה: ⁇ 1 (בלטינית: ⁇ ) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • יחס גבוה במשקל:0 (FLT:0) יחס גבוה במשקל: FIRLT:1) פלדה החלפת קליפים פולימרים יכול לשקול 70% פחות בעת עמידה בדרישות העומס סטטי ועייפות.
  • (ב) ⁇ :0) יציבות תרמית גבוהה: FLT:1 PEEK שומרת על התכונות המכאניות שלה עד 250 מעלות צלזיוס, הרבה מעבר לכל טמפרטורת הרכבת הצפויה.
  • (FLT:0) עיצוב גמישות: VisFLT:1 , הזרקת עובש מאפשר גיאוגרפיות מורכבות אופטימיזציה של התפלגות מתח ולהפחית ריכוזי מתח.

דוגמה בולטת אחת היא קליפת פלדה היברידית-פומרימר שפותחה על ידי החברה השוויצרית (FLT:0Schwihag AGFLT:1, אשר משתמשת יתר פולימר כדי להגן על הליבה פלדה מן הסביבה. ניסויים שדה דיווחו ב-FLT:2an נייר IEEE על מעבורת מהירה במהירות גבוהה במהירות גבוהה של מזרז מהירי רכבת 3, הראה ירידה של 50% בתחזוקה הקשורה לקורוזיון לאחר שלוש שנים של שירות מנהרה.

2. קדמונים ומיקרו-פולימרים

(הופנה מהדף ⁇ ) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

  • (FLT:0) Superior UV ו-Ozone Resistance:veFLT:1 , EPDM לוחות להראות משטח רשלני לאחר בדיקות ההזדקנות מואצות שוות ערך ל-20 שנים של חשיפה.
  • (FLT:0) נוקשות עקבית מעל קיצוניות הטמפרטורה: ibph:1 בניגוד גומי טבעי, אשר הופך לערעור ב -40 מעלות צלזיוס ורכך ב +60 מעלות צלזיוס, elastomers מתקדמים לשמור על טווח נוקשה צר מ -50 מעלות צלזיוס ל +100 מעלות צלזיוס.
  • (FLT:0) לנוקשות דינמית של לואוור: 1FLT:1 מחופי מיקרו סלולרי להפחית את הנוקשות של המסלול על ידי 15-25% בהשוואה לגומי מוצק, שיפור נוחות הנסיעה וצמצום ההידרדרות הכדורית.

[ה]בטק ופנגול הציגו את החסות של הרכבות אשר משלבות את הגומי המחוספס:0 [המחזור] 1 מעורב ב-EPDM, השגת מטרות סביבתיות ללא הקרבת ביצועים: על פי קונסול:2report ב- International Railway JournalFLT 3, לוחות אלה הותקנו על למעלה מ-500 ק"מ של מסלול בגרמניה, ואין להם שום שינוי משמעותי לאחר חמש שנים של מעקב.

ראשי התיבות של Syfi-Reinforced Polymer (FRP) Composite Sleepers

[השינה עצמה] היא כעת מחדש כחלק ממערכת ההדקה.פ.מ.פי.פי.פי.פי.פי.פי.פי.פי.פי.איי. הישבן המורכבים (FRP) – המיוצרים באופן רטימי מ-FLT:1 או (FLT:2vinyl ester resinFLT 3:0-offer a דרמטית over Tree and קונקרטי:

  • (ב) ,0) ,לא נזק בחרקים, ללא קורוזיה.
  • (FLT:0Weightהפחתה של 40-60% לעומת בטון,FLT:1 הופך תחבורה והתקנה לקלה ובטוחה יותר.
  • (ב) ,0) שילוב של הגדלה, היישר לתוך המפרק, FLT:1 מבטל את הרכיב הנפרד ואת מצב הכישלונות המשויך.
  • (FLT:0) ביצועים של עייפות מותאמת: 1FLT:1 , FRP נרדמים עם מעל 10 מיליון מחזורי עומס בבדיקות מעבדה ללא סדקים או טיפת מערכת ההדקה.

(ב) חברות כגון:0) ,Integrico Compositesalph:1 ו- (FLT:2EvertrakFLT 3: 3 (כיום חלק FLT:4Acuity BrandsFLT:5) פיתחו משככי עיניים FRP אשר מוסמכים לשימוש ראשי על קו 1 רכבות בארה"ב.

4.Nanocomposite Coatings and Surface Treatments

במקום להחליף מרכיבים שלמים, החידושים רבים מתמקדים בהגנה על חלקי פלדה וגומי קיימים עם ציפויים מתקדמים.Nanocomposite - כגון אלה המבוססים על FLT:0graphene oxideigFLT 1 או FLT:2lica nanoparticlesFLT 3: מפוזרים ב-epoxy או polyurethane matrices - פרו:

  • (בקיצור:0) מנגנוני חיכוך נמוכים (below 0.1) אשר מפחיתים את הלבוש בין קליפ ורגל רכבת.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מחקר מאוניברסיטת ברמינגהאם למחקר Rail הראה כי ציפוי מבוסס גרפן על קליפים פלדה יכול להאריך את זמן ההקדשה על ידי גורם של 10 בהשוואה להגדלת אבץ סטנדרטי. ציפויים אלה כבר נקבעים על ידי רשת רכבת בבריטניה ו Deutsche Bahn בגרמניה.

יתרונות השוואתיים של חומרים מתקדמים על פני יחיד מסורתי

כדי לכמת את היתרונות, שקול את בטבלה הבאה של אינדיקטורים ביצועים (מבוססים על נתוני מבחן עצמאי ממרכז המחקר הטכני של הרכבת ביפן):

(ב) ,0) ,Track Fasting System Materialsing Performanceהשוואה בין ביצועים חומריים לייטב 1

  • (FLT:0Corrosion Resistance: FLT:1 Steel= Low; FRP/PEEK=גבוה מאוד (עלייה בחיים של 5-10× בסביבות קורוזיות).
  • (FLT:0)Fatigue Lifeהמחשה: 1FLT:1 כדורי פלדה גבוהה סטרנגית להגיע 3-5 מיליון מחזורים לפני תחילת הסדקים; PEEK קליפים עולה על 10 מיליון מחזורים בבדיקות מעבדה.
  • (FLT:0)UV / Ozone Resistance:FLT:1 כריות גומי טבעי מתפוגג בתוך 5-8 שנים; לוחות EPDM / Slicone להראות השפלה רשלנית לאחר 20 שנים של הזדקנות מואצת.
  • (FLT:0Weight:035G) - סרטון פלדה (500 גרם); PEEK (150 גרם) - מקטין את עלויות הטיפול בפציעות ובעלויות דלק תחבורה.
  • (FLT:0) מורכבות החדירה: FLT:1 פלדה דורש תעלות טורק ותרכובת אנטי-שייט; קליפים פולימרים רבים כוללים התאמה או מתקן אחד צעד, צמצום זמן העבודה עד 30%.
  • (FLT:0Life-Cycle Cost:FLT:1) מערכות פלדה / ריבר / concrete בממוצע 2.50 $ למטר בשנה; מערכות פולימרים מתקדמות / FRP בממוצע 1.60 דולר למטר בשנה, בעיקר בשל תדירות בדיקה מופחתת והחלפת.

מספרים אלה מדגישים כי העלות העליונה של חומרים מתקדמים יכולה להיות גבוהה ב-20 עד 40%, אך העלות הכוללת של בעלות על מעל 30 שנים של חיי עיצוב נמוכה משמעותית.

יתרונות סביבתיים וקיימות

מעבר לביצועים טהורים, החומרים החדשים מציעים יתרונות סביבתיים התואמים את הדימוי הנמוך של הרכבת.

  • (FLT:0) ,duced חומר הצריכה:FLT:1 Longer Service Life פירושו פחות תחליף, פחות כרייה עבור פלדה אוה, פחות מגומי תרכובת, ופחות ייצור קונקרטי - מקור עיקרי של CO2.
  • (FLT:0) Recyclancy:FLT:1 Thermoplastic מסובבים כמו PEEK ופולימידה ניתן לשחזר ולעבד מחדש רכיבים חדשים בסוף החיים. כמה יצרנים פועלים כעת תוכניות חלופיות עבור קטעי פולימרים בשימוש.
  • (ב) [ה]:0] משקל האורדר מקטין את צריכת הדלק: כפל 1: לכל קילוגרם שנשמר במ"ר, המקבילה ל-0.5 ליטר של דיזל ל-100 ק"מ נשמרת על פני החיים של קו הרכבת, על פי ניתוח מחזור חיים שפורסם ב-FLT:2 Renewable and Sustainable Energy ReviewsFLT 3.
  • (FLT:0) אלימינציה של טיפולים רעילים: FLT:1 ווד ישנים מטופלים עם creosote או CCA (copper-chromium-arsenic) רעלים לתוך הקרקע; משככי עיניים FRP הם אינרטיים מבחינה כימית.

השינוי לחומרים מתקדמים הוא לא רק שדרוג הנדסי אלא גם הכרחי עבור מפעילי הרכבות המחויבים ליעדי אפס נטו.

אתגרים ומכשולים לאימוץ נרחב

למרות היתרונות המשכנעים, תעשיית הרכבות שמרנית לשמצה, ומסיבה טובה: תשתיות קריטיות בטיחותיות לא יכולות לסבול כישלונות ניסיוניים.

  • (FLT:0) עלות רכש ראשונית גבוהה: FLT:1 A PEEK יכול לעלות 8-10 פעמים יותר מאשר קליפ סטנדרטי פלדה.
  • (FLT:0) של נתוני שדה לטווח ארוך: ההרחבה 1 (בעוד בדיקות מעבדה מבטיחות, חומרים מתקדמים רבים רק בשירות עבור 5-10 שנים. מפעילי הרכבות דורשים 20 + שנה מעקב שיאים לפני אישור רכיבים חדשים לשימוש קו הראשי.
  • (FLT:0) תאימות עם תשתיות קיימות:FLT:1) חומרים חדשים או קטעי ג'ממות עשוי לדרוש כלי התקנה, הכשרה ותהליכי בקרה איכותיים - שינוי מערכתי המאט אימוץ.
  • (FLT:0) Recycling תשתיות אי-יציבות: ההרחבה 1 (Irph:1) בעוד תרמופלסטיקה הם מיחזור תיאורטי, האוסף, מיון ועיבוד שרשרת האספקה עבור רכיבי רכבת הוא underפיתחו.
  • (FLT:0) התרחבות השגויה: FIRLT:1 כמה מרכיבים פולימרים / FRP יש אפקטיביות שונה של התרחבות תרמית מאשר מסילות פלדה, אשר יכול לגרום ריכוזים או רופפת אם לא מתוכנן כראוי.

מעבר למחסומים אלה דורש מחקר משותף, פרויקטים של הפגנה, ומודלים חדשניים של רכש כגון חוזים מבוססי ביצועים שבו הספק מבטיח חיי שירות מסוימים בתמורה לתשלום פרימיום.

כיוונים עתידיים: חומרים חכמים והרגלים עצמיים

הגבול הבא בחומרי מערכת ההבהרת מהירות הוא שילוב של אינטליגנציה ויכולת עצמית.

חיישן Embedded עבור תחזוקה חיזוי

מספר קונסורציונל (כולל האיחוד האירופי:0RAIL-ITFLT:1 פרויקט ופרויקט FLT:2Railway טכני מחקר המכון ל-DLT:0RAIL-ITFLT: הוא מתפתח מהרנרים עם זנים אופטיים סיבים או MEMS Accelerometers.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

חוקרים מאוניברסיטת קיימברידג' פיתחו אלסטומר פוליאורתטן המכיל מיקרו-capsules של סוכן ריפוי.כאשר סדקים בצורת חומר, הקפסולות קרע, שחרור מונומר כי פולימרים כדי לאטום את הסדקים.בבדיקות מעבדה, צינורות רכבת עצמית של עצמם-healing התאושש 80% של הנוקשות המקורית שלהם לאחר חיתוך ו מותר לרפא במשך 24 שעות בטמפרטורה יעילה עדיין יכול להאריך את ה-טיפוס הזה.

חומרים המבוססים על הביולוגית והחדשה

לחץ על קיימות מניע מחקר על מרכיבי ההבהרת חומרים שנעשו מ-FLT:0 (ibo-based PolyamidesFLT:1 (המוגדרים משמן הקאסטר) ו-FLT:2 טבעי-fiber-reinforceed polyamidesFLT 3: (למשל, flax או hemp סיבים להשקעה ב- bioepoxyatrix).

Graphene-Enhanced Metals ו- Polymers

הכוח יוצא הדופן של Graphene, מוליכות ותכונות מחסום מנוצלים כדי ליצור הדור הבא מורכב.הוספת 0.5% גרפן על ידי משקל לפולימיד מגדיל את עוצמתם העפילית ב-30% ומפחיתה את ספיגת המים ב-40%. Graphene-infused ציפוי פלדה כבר בשימוש מסחרי בתעשיות אחרות ומותאמים למסילות רכבת מהירות.

מקרה מחקר: רכבת מהירה גבוהה בערב הסעודית

אחת הסביבות הקיצוניות ביותר עבור מזרזי רכבת היא המדבר הסעודי, שבו הטמפרטורות עולה על 50 מעלות צלזיוס, רמות ה-UV הן אינטנסיביות, ומוחות חול הם ללא רחמים.השורה של הרמטין, המחברת את מכה ומדינה, משתמשת במערכת השקיה מתקדמת מהמשרד השוויצרי:0Schweizerische ElektritätsgeschaftalthFLT:1 משתמשת:

  • (ב) ,0) ,PEEKitsFLT:1 במקום פלדה, ביטול קורוזיה וצמצום משקלם ב -70%.
  • (ב) ,0) ,Silicone גומי כריות 1 (FLT:1) עם בנייה מיקרו סלולרית שעדיין גמישה למרות חום קיצוני.
  • (ב) ,0) ,FRP מסובכים ישנים (ב) 1:1 עם שילוב של שילובים של מהירויות, ביטול נקודות עוגן נפרדות.
  • (FLT:0)Graphene מבוסס ציפויים 1 (Furaph:1) על כל משטחי ממשק מתכת (רגל שולי, בסיס לוח) כדי למזער ללבוש מ ingress.

לאחר שש שנים של פעילות, הקו חווה אפס תקלות מהירות ורק אחד מתוכנן החלפת חפיסת צנרת (בשל פגם ייצור) מרווחי תחזוקה הורחבו משש חודשים עד שלוש שנים, ומספק חיסכון תפעולי מסיבי.מחקר מקרה זה לעתים קרובות מצוטט בניתוח של FLT:0MKinsey של מגמות תשתית רכבת 1 כמודל לפרוס חומרים מתקדמים בסביבות קשות.

מסקנה: המהפכה החומרית היא underway

מערכות מעקב רכבת מתקדמות שינוי שקט אך עמוק.התערובת המסורתית של פלדה, גומי, עץ, בטון בהדרגה נותן דרך ללוח חדש של פולימרים בעלי ביצועים גבוהים, סיבים-reinforced מורכב, ציפויים ננו-מחדשים, וחומרים חכמים. חידושים אלה אינם רק incremental - הם מאפשרים מחזורי תחזוקה ארוכים יותר, מהירויות תפעוליות גבוהות יותר, ועלויות מחזור חיים נמוכות יותר בעת הפחתת עלויות רכבת סביבתית במקביל.

האתגרים הטכניים של עלות, תאימות ואימות לטווח ארוך נשארים אמיתיים, אבל המסלול ברור.כפי שקווי הדגמה נוספים מוכיחים את האמינות של המערכות המתקדמות הללו, הסטנדרטים בתעשייה יפתחו באופן בלתי נמנע.עבור מפעילי הרכבות, המסר פשוט: החומרים של העתיד זמינים כיום, והם מציעים הזדמנות נדירה לשפר את הביצועים והקיימות באחת ממערכות התחבורה הקריטיות ביותר בעולם.