Порівняння гумових прокладок для бетонних і дерев’яних шпал: що краще?

Гумові накладки є еластичним серцем сучасних систем кріплення, але на їх ефективність сильно впливає шпала, на якій вони сидять. Лабораторні дані та звіти про-сервісне обслуговування тепер дозволяють прямо порівнювати прокладки під бетоном і під дерев’яними шпалами за чотирма ключовими показниками: амортизація, зменшення напруги, довговічність і вартість-життєвого циклу.

1. Вібрація і шум
Бетон приблизно в десять разів твердіший за листяну деревину, тому бетонна доріжка випромінює більше шуму. Вимірювання в Загребі показали, що дерев’яна -шпальна колія на 1–2 дБ(А) тихіша, ніж ідентична бетонна колія; Німецькі випробування виявили на 5 дБ менше вібрації землі з деревиною. Для компенсації бетонні шпали потребують високих -гумових прокладок (tan δ більше або дорівнює 0,18). 10-міліметрова прокладка EPDM на бетоні досягає 6 дБ(А) затухання-що відповідає «природній» перевагі деревини-але лише якщо жорсткість прокладки становить 40–60 МН·м⁻¹. Деревина вже забезпечує власну амортизацію, тому та сама накладка на дереві може бути на 30% жорсткішою, покращуючи електроізоляцію без перевищення лімітів шуму.

2. Сплячий стрес і тріщини
Робота кінцевих-елементів показує, що під віссю вагою 25 т максимальне напруження вигину в попередньо напруженій-бетонній шпалі становить 3,8 МПа без прокладки, але падає до 2,7 МПа (–29 %), коли вставляється 12-мм гумова прокладка; подвоєння товщини прокладки до 24 мм дає лише подальше зменшення на 5 %. Дерев’яні шпали згинаються більше, тому навантаження на рейкові сидіння спочатку нижче; Таким чином, накладка зменшує напругу лише на 10–12 %, але вона запобігає роздавленню волокон деревини та ослабленню цвяхів, що є домінуючим способом руйнування деревини.

3. Баластний захист
Тут бетон має очевидну перевагу. М’яка під-шпальна прокладка (USP) на бетоні зменшила кумулятивне руйнування баласту на 44 % під осями 20 т і на 27 % під осями 50 т після трьох мільйонів циклів. Більша вертикальна податливість деревини вже «пом’якшує» імпульс навантаження, тому додавання USP дає лише половину додаткової вигоди (12–15%). Тому для важких{10}}маршрутів бетон плюс USP є рішенням за умовчанням.

4. Довговічність і обслуговування
Бетонні шпали служать 50 років, але стільки ж повинні витримати їх колодки; Озоно{1}}стійкі сполуки EPDM або TPU відповідають цій цілі. Дерев’яні шпали замінюють через 25–30 років, тому старіння підкладки менш критичне, але повзучість підкладки може прискорити знос деревини. Польові дані показують, що прокладки на бетоні мають постійне схоплювання 0,15 мм на рік, проти 0,25 мм на деревині через вищий місцевий згин. І навпаки, шорстка поверхня деревини може стирати колодки; отже, товщина прокладки збільшується з 10 мм (бетон) до 12–14 мм (деревина).

5. Економіка
Моделі витрат-за життєвий цикл для 1000-кілометрової{3}}змішаної лінії руху показують, що встановлення бетонної колії з преміальними прокладками коштує на 8 % дорожче, ніж дерев’яна, але розрив стирається після першої заміни дерев’яної шпали. Шумозахисні бар'єри додають 1,5 мільйона євро за кілометр; натомість модернізація бетонних майданчиків коштує 0,12 мільйона євро за кілометр, що робить «бетон + майданчик» дешевшим рішенням для тихих-колій.

Для нових важких-магістралей або високо-швидкісних ліній бетонні шпали в поєднанні з-гумовими прокладками з високими-втратами забезпечують чудовий захист баласту, передбачуваний 50-річний термін служби та контрольований шум. Дерев’яні шпали все ще найкращі для -невеликого трафіку або маршрутів спадщини, де їх вроджена амортизація та менші капітальні витрати мають значення, але вони потребують більш товстих, більш стійких до стирання прокладок і більш ранньої заміни. Одним словом, колодка не вибирає сплячого; трафік робить.