การชดเชยแกนกลางของส่วนรางและการเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายความเค้นใต้ล้อ-โหลดไดนามิกของราง
เหตุใดแกนกลางของส่วนตัดขวางของราง-จึงได้รับการออกแบบให้เยื้องไปทางหัวรางแทนที่จะอยู่ที่ศูนย์กลางทางเรขาคณิต
ในระหว่างการทำงานของรถไฟ แรงสัมผัสของล้อ-ทำให้เกิดการโค้งงอของรางลง: หัวรางได้รับความเค้นอัด และฐานรางเกิดความเค้นดึง ขีดจำกัดความล้าของแรงดึงของเหล็กนั้นต่ำกว่าขีดจำกัดความล้าของแรงอัดมาก หากแกนกลางอยู่ที่จุดศูนย์กลางทางเรขาคณิต ความเค้นดึงสูงสุดที่ฐานรางจะเกินความเค้นอัดที่หัวรางอย่างมาก ทำให้เกิดรอยแตกเมื่อยล้าเริ่มต้นที่ฐานรางเป็นอันดับแรก การเยื้องไปทางหัวราง (5%-10% ของความสูงของราง) จะเพิ่มโมดูลัสส่วนโค้งของฐานราง ลดความเค้นแรงดึงสูงสุด และรักษาความเค้นอัดของหัวรางให้อยู่ในช่วงที่เหมาะสม ทำให้บรรลุ "ความสมดุลของความล้าจากแรงอัด"- ซึ่งเป็นหลักการสำคัญของการออกแบบหน้าตัดของราง
ข้อกำหนดออฟเซ็ตที่แตกต่างกันสำหรับแกนที่เป็นกลางของรางบนเส้นที่มีโหลดเพลาต่างกันมีอะไรบ้าง
สำหรับท่อแบบทั่วไป (โหลดเพลาน้อยกว่าหรือเท่ากับ 23 ตัน) ที่โหลดน้อย ค่าชดเชย 5%-7% ของความสูงของรางจะตรงตามข้อกำหนดด้านสมดุลความเค้น สำหรับสายลากหนัก- (น้ำหนักบรรทุกของเพลามากกว่าหรือเท่ากับ 30 ตัน) ที่มีความเค้นดึงที่ฐานรางสูงมาก ค่าออฟเซ็ตจะเพิ่มขึ้นเป็น 8%-10% เพื่อปรับปรุงโมดูลัสส่วนฐานรางให้ดียิ่งขึ้นและยับยั้งการเติบโตของความเค้นดึง สำหรับเส้นทางความเร็วสูง- (ความเร็วมากกว่าหรือเท่ากับ 350 กม./ชม.) แม้ว่าเพลาจะรับภาระน้อยก็ตาม ความถี่ในการโหลดไดนามิกสูงจำเป็นต้องมีการชดเชยความเครียดที่สมดุล 6%-8% ขณะเดียวกันก็รับประกันความแข็งของรางโดยรวม หลีกเลี่ยงความแข็งของหัวรางที่ไม่เพียงพอ และความเสถียรของหน้าสัมผัสรางล้อ-รางที่เกิดจากการชดเชยที่มากเกินไป
โรคความเมื่อยล้าของรางทั่วไปมีสาเหตุมาจากการออกแบบออฟเซ็ตแกนกลางที่ไม่สมเหตุสมผลหรือไม่
การชดเชยที่ไม่เพียงพอทำให้เกิดความเค้นดึงที่ฐานรางมากเกินไป ซึ่งเป็นการเริ่มต้นรอยแตกของฐานรางซึ่งเริ่มต้นที่ขอบฐานรางแล้วขยายไปทางรางรางจนทำให้รางแตกหักในที่สุด การชดเชยที่มากเกินไปจะเน้นไปที่ความเค้นอัดที่มากเกินไปบนหัวราง ซึ่งนำไปสู่การไหลของพลาสติกบนพื้นผิววิ่ง (ก่อตัวเป็นนูนและลอน) และความเข้มข้นของความเค้นแรงดึงบนรางส่วนบน ทำให้เกิดรอยแตกของรางรางแนวนอน. ทั้งสองสถานการณ์ทำลายสมดุลความล้าของราง ทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก และเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
การออกแบบออฟเซ็ตแกนกลางของรางมาตรฐานสากล (เช่น UIC 60, AREMA 136RE) แตกต่างจากรางมาตรฐานของจีนอย่างไร
ราง UIC 60 มีแกนที่เป็นกลางชดเชยที่ 42% ของความสูงของราง ซึ่งต่ำกว่ารางมาตรฐานจีน 60 กก./ม. (45%) เล็กน้อย เนื่องจากปรับให้เข้ากับรถไฟยุโรปที่มีโหลดเพลาต่ำและมีเส้นผ่านศูนย์กลางล้อขนาดใหญ่ ซึ่งต้องการแรงดึงที่ฐานรางต่ำกว่า ราง AREMA 136RE ได้รับการออกแบบสำหรับการลากของหนัก โดยมีค่าออฟเซ็ตที่ 48% ของความสูงของราง-ซึ่งเกินรางมาตรฐานจีน 75 กก./ม.- ซึ่งปรับให้เข้ากับรถไฟลากจูงหนัก-ในอเมริกาเหนือที่มี-น้ำหนักเพลาขนาดใหญ่พิเศษ (มากกว่าหรือเท่ากับ 35 ตัน) และมุ่งเน้นไปที่การเพิ่มประสิทธิภาพแรงดึงของฐานราง ความแตกต่างเหล่านี้เกิดจากพารามิเตอร์ของรถไฟและเงื่อนไขของเส้นทางในภูมิภาคต่างๆ ซึ่งจำเป็นต้องมีการจับคู่ที่เข้มงวดกับมาตรฐานการรับน้ำหนักของตลาดเป้าหมายในระหว่างการออกแบบ
จะมั่นใจในความแม่นยำของออฟเซ็ตแกนกลางในระหว่างการผลิตรางกลิ้งได้อย่างไร
แกนกลางอยู่ในผ่านการออกแบบและการควบคุมช่องว่างม้วน. ระบบรางรถไฟโดยเฉพาะได้รับการออกแบบเพื่อควบคุมขนาดของส่วนตัดขวาง-แต่ละส่วนอย่างแม่นยำ โดยการปรับอัตราส่วนการขึ้นรูปของส่วนหัวราง ราง และฐาน ในขั้นตอนการกลิ้งขั้นสุดท้าย อุปกรณ์ปรับช่องว่างม้วน CNC จะถูกนำมาใช้กับ-มิติตัดขวางของรางตรวจสอบเวลาจริง- หากส่วนเบี่ยงเบนความหนาของฐานรางเกิน ± 0.3 มม. ช่องว่างม้วนจะถูกปรับทันทีเพื่อให้แน่ใจว่าออฟเซ็ตแกนกลางอยู่ภายใน ± 1% ของค่าการออกแบบ หลังจากการผลิต รางแต่ละชุดจะผ่านการสแกนแบบตัดขวาง-เพื่อพล็อตเส้นโค้งตำแหน่งแกนกลางที่-ไม่-ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดโดยเด็ดขาดออกจากโรงงานโดยเด็ดขาด