بخشی از مقاله
روش تولید و مطالعات فنی انواع تراورس به منظور به کارگیری در خطوط ریلی
چکیده
تراورس یک کلمه فرانسوی است که در زبان انگلیسی برای آن واژه اسلیپر به کار میبرند. تراورسها یکی از قدیمیترین ابزارهای مورد استفاده در راهآهن است. تراورسها برای اولین بار در سال 1835 میلادی در صنعت راهآهن به کار گرفته شد و امروزه در تمام کشورهای جهان مورد استفاده قرار میگیرند. با توجه به نقش و اهمیت تراورس کارشناسان راهآهن همواره سعی بر این داشتهاند که با طبقهبندی مناسب، تراورسهایی را به بازار عرضه کنند که علاوه بر وظایف مربوط به خود دارای کیفیت خوب و طول عمر بیشتر میباشند.
واژههای کلیدی: تراورس، اسلیپر، ادوات نصب، HDPE، EPC، EWP
مقدمه
تراورسها قطعاتی هستند از جنسهای مختلف که باعث حمایت جانبی خط راهآهن میگردند. وظایف تراورس عبارتند از:
- نگهداری ریلها به منظور حفظ پهنای خط
- ایجاد ثبات و استحکام در استقرار ریلها
- کاهش بار محوری و توزیع آن بر روی سطح وسیعی از بالاست
- جذب ارتعاشهای حاصل از حرکت چرخ روی ریل
انواع تراورس
-1 تراورسهای چوبی
-2 تراورسهای فولادی
-3 تراورسهای بتنی
-4 تراورسهای چدنی
-5 تراورسهای کامپوزیتی
- 6 تراورس فلزی یونیپ
.1 تراورس چوبی:
تاریخچه استفاده از تراورسهای چوبی در خطهای راهآهن به قرن نوزدهم میرسد. در اواسط این قرن شخصی به نام روتگرس با احداث کارخانه اشباع تراورس چوبی، اولین تراورسهای چوبی اشباع شده را تولید کرد.
اشباع تراورس در این کارخانه با مایعی به نام کرئوزوت که از قطران زغال سنگ به دست میآید انجام میشد. بعدها با مطالعاتی که روی اشباع تراورسهای چوبی به عمل آمد روشهای مختلفی برای عمل اشباع این تراورسها به وجود آمده، تکمیل شدند. مشکلات زیست محیطی تراورسهای چوبی از جمله قطع بیرویه درختان جنگلی و نیز سمی بودن مواد اشباع کننده آنها و همچنین دارا بودن عمر مفیدنسبتاً کم سبب شد که امروزه این نوع تراورسها کمکم منسوخ شدند و تراورسهای دیگری جایگزین آن گردند.
تنها تعدادی از کشورهای جهان سوم هستند که از تراورسهای چوبی به طور عمده در خطهای راهآهن خود استفاده می کنند.
در کل مزایا و معایب تراورسهای چوبی را میتوان به شکل زیر دستهبندی کرد.
مزایای تراورسهای چوبی:
- ارزانی و راحتی تولید
- سبکی و راحتی جابجایی
- توزیع بهتر بار
- ایجاد صدای کمتر
- جذب بیشتر ارتعاشات
- ادوات نصب سادهتر
معایب تراورسهای چوبی:
- عمر مفید کوتاه
- قابلیت اشتعال
- آسیبپذیری در برابر عوامل محیطی، بیولوژیکی و مکانیکی
- نیاز به نگهداری بیشتر
- عدم حفظ دقیق پهنای خط
تراورسها براساس چوب مصرفی به دو دسته تقسیم میشوند:
- تراورس چوبی نرم
- تراورس چوبی سخت
تراورس چوبی نرم: این نوع تراورسها از درختان جنگلی نرم مانند کاج، صنوبر و نارون تهیه میشوند. عمر این تراورسها 12 تا 15 سال است و قبل از مصرف در محل به روغن قطران آغشته میشوند تا تداوم بیشتری داشته باشند.
تراورس چوبی سخت: این نوع تراورسها از درختان جنگلی سخت مانند راش، ساج و بلوط تهیه میشوند. عمر مفید این تراورسها 20 تا 30 سال است و آنها را مستقیماًو بدون انجام هیچ فرآی ندی در زیر ریل قرار میدهند.
چیزی که برای تراورس انتخاب میشوند باید دارای شرایط زیر باشد: الف- دسترسینسبتاً آسان به چوب مصرفی ب- قابلیت تحمل نیروهای وارده از طرف ریل
ج- مقاومت در مقابل شرایط جوی، تناوب رطوبت، خشکی و پوسیدگی
د- مقرون به صرفه بودن از لحاظ هزینههای تهیه، ساخت و نصب
عوامل تخریب چوب:
عوامل تخریب تراورسهای چوبی رابطه مستقیم با تخریب چوب دارد که از آن ساخته میشود و عبارتند از:
- عوامل محیطی
- عوامل مکانیکی
- عوامل بیولوژیکی
- تخریب ناشی از قارچها و باکتریها
- تخریب ناشی از حشرههای چوبخوار
- تخریب ناشی از مجردات دریایی چوبخوار
- تخریب حاصل از آتشسوزی
عوامل محیطی:
تناوب رطوبت و خشکی محیط باعث ایجاد ترک در چوب میشود. این عیب را با کوبیدن قطعات فلزی S شکل در دو سر تراورس جبران کرده و از توسعه ترک جلوگیری میکند.
عوامل مکانیکی:
تنشهای ایجاد شده در اثر تردد قطار باعث تخریب مکانیکی تراورس میشود. سطح اتکای ریل با تراورس تحت تاثیر نیروی متوسطی در حدود kg/cm2 100 قرار میگیرد. خرابی در اثر عوامل مکانیکی تنها مختص به تراورسهای چوبی نبوده، بلکه خطری برای نابودی هر نوع تراورس است. برای جلوگیری از تخریب مکانیکی تراورسها میتوان از زین یا بستهای ارتجاعی که بین کف ریل و تراورس قرار میگیرند، استفاده کرد.
عوامل بیولوژیکی:
آب یا رطوبت، نمکهای معدنی موجود در چوب را حل میکند و آن را در برابر قارچها و باکتریها آسیبپذیر میسازد. برای جلوگیری از تخریب بیولوژیکی تراورسها میتوان آنها را با مواد مسموم کننده مناسب اشباع کرد.
تخریب ناشی از قارچها و باکتریها:
در تکمیل مطالب بند قبل چوب یک ماده غذایی برای قارچهای چوبخوار و باکتریها است. قارچها باعث تخریب و فساد چوب و به تبع آن سبب کاهش مقاومت آن میشوند. ضدعفونی کردن چوبها و اشباع آنها با مواد سمی از جمله راهحلهایی است که پیشرفت این نوع تخریب را کاهش میدهد.
تخریب ناشی از حشرههای چوبخوار:
سوسکهای چوبخوار و موریانهها از دیگر جاندارانی هستند که با خوردن و تخریب چوب سبب کاهش عمر تراورسهای چوبی میشوند.
تخریب ناشی از موجودات دریایی چوبخوار:
حلزونها و موجودات دریایی چوبخوار نیز از جمله عوامل بیولوژیک دیگر هستند که همانند دو گروه قبل با ایجاد فساد در چوب باعث نابودی و کاهش مقاومت در تراورسهای چوبی میشوند.
تخریب ناشی از آتشسوزی:
از آنجایی که چوب یک ماده قابل اشتعال است، آتشسوزی میتواند صدمات زیادی به تراورسهای چوبی وارد کند.
تهیه تراورس چوبی:
تهیه تراورس چوبی در سه مرحله انجام میشود. این مراحل شامل قطع درختان و تهیه الوارها، خشک کردن تراورس و اشباع کردن تراورس است.
مواد اشباع کننده تراورس چوبی:
به طور کلی سه نوع ماده برای اشباع تراورسهای چوبی مورد استفاده قرار میگیرد: -1 مشتقات قطران و کرئوزوت -2 مواد اشباع کننده محلول در نفت
-3 مواد اشباع کننده محلول در آب
1. مشتقات قطران و کرئوزوت: کرئوزوت مخلوطی از روغنهای سنگینی است که از تقطیر قطران زغال سنگ در دمای بین 300 تا 350 درجه سانتیگراد به همراه مقداری مواد سبکتر حاصل میشود. این ماده گندزا دارای رنگ قهوهای و بویی تند و زننده با وزن مخصوص 1 تا (gr/cm3) 1/1 است. از مهمترین خاصیتهای کرئوزوت حل نشدن آن در آب است. ولی در مواد با حلالهای نفتی به خوبیقابل حل شدن است که معمولاً به جای آنکه به طور خالص مورد استفاده قرار گیرد، به صورت محلول در مواد نفتی مانند نفت سیاه برای اشباع تراورس مصرف میشود. یکی از نکات مهمی که در حین اجرا کار با کرئوزوت بایدکاملاً رعایت شود، تماس نداشتن مستقیم پوست بدن با کرئوزوت است، چرا که این ماده بسیار سمی بوده و میتواند سبب مسمومیت شدید انسان شود که همین عامل یکی از معایب اساسی اشباع تراورس چوبی با کرئوزوت است.
2. مواد اشباع کننده محلول در نفت: این مادهها روغنهای آلی و دارای مواد سمی بوده که به خوبی در حلالهای نفتی حل میشود و با اشباع کردن چوب تراورس آنها را از تخریب بیولوژیکی مصون میدارد. حلالهای نفتی به کار رفته در این مادهها پس از اشباع تراورس به آرامی تبخیر شده و آنچه در نهایت در تراورس چوبی باقی میماند. تنها روغنهای نفتی مسموم کننده است که جریان آب و رطوبت نمیتواند باعث شسته شدن و یا حل کردن آنها شود. از جمله این مواد شیمیایی میتوان به ناپنتانات مس و پنتاکلروفنل اشاره کرد.
3. مواد اشباع کننده محلول در آب: این نوع مواد معدنی و سمی از آنجایی که توسط جریان آب به راحتی محلول و شسته میشوند تنها در مکانهای خاصی مورد استفاده قرار میگیرند. از جمله رایجترین این مواد میتوان تانالیت یا نمک ولمان را نام برد و نامهای شیمیایی برخی دیگر از این نوع مواد اشباع کننده به صورت زیر است:
-× Acid supper chromate (A.C.C) -× Ammonical supper Arsenate (A.C.A) -× Chromated supper Arsenate (C.C.A)
-× Cupperrized chromated zinc Arsenate (C.C.Z.A) -× Chromated zinc choloride (C.Z.C) -× Flour Chrome Arsenate phenol (F.C.A.P)
ادوات نصب تراورس چوبی:
برای اتصال تراورسهای چوبی به ریلمعمولاً از یمخ یا پیچ استفاده میشود.
شکل :1 تراورس چوبی
.2 تراورس فولادی:
کاهش روزافزون الوارهای چوبی در بعضی از کشورها و تاثیر برخی از فاکتورهای اقتصادی، منجر به افزایش استفاده از این نوع تراورسها گردیده است. وزن تراورسهای فولادی در حدود 75 کیلوگرم تا 80 کیلوگرم است.
تراورس فلزی در خطهای با بار محوری بالا و در منطقههایی که احتیاج به تثبیت خط باشد نظیر قوسهای تند منطقه های کوهستانی، پلها و تونلها استفاده میشود.
تراورسهای فلزی فاقد صفحه زیر ریل هستند و دو سیستم پابند نوع K و پاندورل روی آنها نصب میشوند. در بارهای محوری سنگینتر از 25 تنی استفاده از تراورس فلزی با سیستم پاندورل فاقد سوراخ به علت افزایش استحکام و عمر تراورس مطلوب است.
تراورس فلزی نورد شده در اروپا، آفریقا و آسیا مصرف فراوان دارد. تراورسهای فولادی با ابعاد، شکل مقطع و مشخصههای متفاوتی تولید و نصب میشوند که به نوع ریل، بالاست و میزان بار وارد شده از طرف قطار بستگی دارد.
مزیتهای تراورس فلزی عبارتند از:
- تولید آن راحت است.
- سهولت در نگهداری
- هزینه کم نگهداری و محافظت
- بالا بودن عمر مفید و دوام (عمر مفید حدود 35 تا 40 سال)
- در مقابل آتشسوزی مقاوم بوده و در برابر عوامل بیولوژیکی نیز آسیبپذیر نیست.
- پهنای خط را به خوبی حفظ میکند.
- دارای ارزش اسقاطی است.
- سهولت در حمل و نقل
- کم بودن خسارتهای وارده در هنگام تعویض یا نوسازی ریل
معایب تراورس فلزی شامل موارد زیر است:
- مشکل بودن اجرا و نصب دقیق
- برای خطوط الکتریکی مناسب نیست
- بالاست بیشتری نسبت به انواع دیگر تراورس نیاز دارد.
- حساسیت در برابر مادههای شیمیایی در مناطق صنعتی و ساحلی
- سر و صدای بیشتری ایجاد میکند
روش تولید تراورس فولادی:
ابتدا مواد اولیه به صورت شمشهایی با قطع مناسب و طول حداقل 3 متر تهیه میشوند. این شمشها باید تا حد امکان از روش ریختهگری مداوم تهیه شده باشند. فولاد نیز باید در کنوکتور اکسیژنی و یا کوره قوسی تولید و سپس گاززدایی شود. پس از ریختهگری مداوم، شمشها به طور مناسب بریده میشوندو مجدداً در کوره گرم و در دمای 1200 – 1300 درجه سانتیگراد نورد میشوند. این قطعههای نورد شده به طول مناسب بریده میشوند و در محلی قرار داده میشوند تا به آرامی سرد گردند. بعد از برشهای نهایی تراورس، آن رامجدداًگرم و محل قرار گیری صفحههای حساس را توسط پانچ سوراخ میکند و سپس توسط پرس شکل نهایی تراورس را ایجاد میکنند. برای جلوگیری از خوردگی فلز در مرحله آخر تراورسهای را با پوشش محافظ میپوشانند.
همانطور که بیان شد تراورسهای فلزی فاقد صفحه زیر ریل هستند و دو سیستم پابند نوع K و پاندول روی آنها نصب میشوند و علاوه بر آن از ادوات نصب الاستیک دیگری مثل وسلو و ادوات نصب صلبی همچون پیچ و میخ استفاده میشود.
شکل :2 تراورس فولادی
.3 تراورس بتنی:
این نوع تراورس برای اولین بار در سال 1887 توسط یک فرانسوی به نام مویز ابداع شد. سالها بعد راهآهن ایتالیا و اتریش طرح مویز را بسط و گسترش دادند و با اضافه کردن جزئیات لازم، یک طرح کامل و کاربردی به وجود آوردند. و در حدود سال 1893 میلادی به طور آزمایشی در ایالات متحده آمریکا نیز استفاده گردید.
کشورهای سوئیس و سوئد نیز به ترتیب در سالهای 1904 و 1910 با مصرف این تراورس در خطهای راهآهن نتیجههای رضایت بخشی را کسب کردند. به علت کمبود چوب و بالا رفتن قیمت آن و افزایش قیمت فولاد و مقاومت خوب بتن، کاربرد تراورسهای بتنی بعد از جنگ جهانی دوم به سرعت رواج پیدا کرد.
مزایای تراورسهای بتنی را میتوان به شرح زیر بیان کرد:
- عمر مفید بالا حدوداً 40 تا 50 سال
- مقاومت جانبی زیاد
- مقاومت و پایداری بالا و مناسب برای خطوط با سرعت بالا
- به دلیل عایق بودن این نوع تراورس، برای عبور خطهای برقی مناسب است.
- در برابر خوردگی، آتشسوزی و عوامل بیولوژیکی آسیبپذیر نیستند.
- پهنای خط را به خوبی حفظ میکند.
- به دلیل سنگینی و استحکام و مقاومت زیاد، در برابر خمش برای خطهایی که دارای جوشکاری هستند، بسیار مناسباند.
- به دلیل هموار بودن کف آن، برای نگهداری و تعمیر بهتر است.
- تراورسهای بتنی را میتوان به مقدار زیاد و یکجا از مصالح محلی تهیه کرد. معایب تراورسهای بتنی نیز عبارتند از:
- حمل و نقل دشوار به دلیل وزن زیاد
- ارزش اسقاطی ندارد
- ادوات نصب پیچیدهای دارند
- تراورسهای بتنی باید به وسیله ماشین آلات سنگین زیر کوبی شوند.
- در برابر بارهای ناگهانی خرد میشوند
روش تولید تراورسهای بتنی:
در ابتدا برای اینکه تراورسها به حالت صلب و سخت در آیند به صورت یکپارچه اجرا میشد که این امر وزن زیاد و هزینه تولید بالا را به دنبال داشت. راهآهن کلن در آلمان عموماً از تراورسهای بتنی یکپارچه ساخته شده است. برای رفع عیب تراورسهای یکپارچه، این تراورسها به صورت بتنی مصلح دو تکه ساخته شدند که توسط تیرچه فلزی با یکدیگر اتصال داده شدهاند. این امر همچنین به علت انعطافپذیری تیرچه سبب شد که تراورسها مقاومت بیشتری در ناهمواریهای بالاست
داشته باشد
p p
شکل :3 لنگر خمشی در اثر کوییرن بالاست در دو سر تراورس
انواع تراورس های بتنی عبارتند از: -1 تک بلوکی مسلح -2 دو بلوکی مسلح -3 بتنی پیش تنیده
تراورس بتنی تک بلوکی مسلح:
این نوع تراورس ها به صورت یک قطعه پیوسته و ممتد ساخته شده است که امروزه کاربرد زیادی در صنعت راه آهن ندارد. کالور و آریون دو نوع از انواع این نوع تراورس هستند.
این نوع تراورس ها وزن بسیار زیادی حدود 300 ~ 350 کیلوگرم دارند که از معایب آنها در نصب و حمل و نقل به حساب می آید.
تمایل به خرد شدن زیر بارهای ناگهانی، مقاومت کم در برابر خستگی و ترک خوردگی بتن از دیگر معایب این نوع تراورس به شمار می رود.
