Balastlı - Plak Ray: Yüksek Hızlı Trenlerin Altında Ne Var

Demiryolu Yolunun Bileşenleri

Moderne tren altyapısı, demiryolu yolunun diğer tarafında seramik bloklara oturmuş çelik ray oluşmaktadır. Ancak bu basit açıklaması, tamamen teknik olarak karmaşık bir sistemini gizlemektedir; her bir bileşen, yüksek hızlı ve ağır yüklü işletmeye dayanabilme sürelerini uzatmak için tasarlanmıştır.

Raylar

Modern demiryolu rayı tipik olarak 54 kilogram başına metre (54 kgm) veya daha ağır olacak şekilde profilendirilmiştir. Ray profili, tren tekerleğinin içine yapışması ve açılması ve Nagel ya da çiviyi kaynağı aracılığıyla birbirine bağlanması için tasarlanmıştır. Raylar, demiryolu yolunun fiziksel kalite yönetimi için ve elektrik iletkenliği gereken sistemler için (örneğin sinyal devreler) temel olur.

Traversler

Traversler (veya "sleepers" Britanya İngiltere'de), rayları ayak ayı ayrı tutmak, demiryolu yolu genişliğini (ölçüm) korumak ve tren yüküne karşı dirençse sağlamak için tasarlanmış çapraz elemanları. Geleneksel olarak ahşaptan yapılmış, modern demiryolu ağlarının çoğu şimdi betondan yapılmış traveseler kullanmaktadır; betonlar dayanıklılığı daha yüksektir.

Elastik sistemler — traverslerin raylarına bağlantı yapmasında — gürültü absorpsiyonu ve titreşim yalıtımı için tasarlanmıştır. Yüksek hız hatlarında veya yerleşim alanları yakınında, sesleri azaltmak için özel elastik sistemler uygulanabilir.

Ballast

Balast, traversler altında yer alan yıkık çakıl veya taş tabakası, demiryolu yolunun yapı taşıdır. Balast havaya gelen yükleri demiryolu yatağına (veya alet trayerosuna) dağıtmak için tasarlanmıştır. Ayrıca drenaj sağlamakta, traversleri drenajlı tutmakta ve yolun parçalarını tutmaktadır.

Balast, demiryolu işletmesinin en tahrif eden bölümüdür. Hareket eden trenlerin vibrasyonu, balastı kırmakta, tozu oluşturmakta ve drenajı bozuyor. Aktif demiryolu hatları, normal operasyonun bir parçası olarak, balastı periyodik olarak yeniden düzenleyerek ve değiştirerek bakım gerektirir. Yüksek hızlı hatlar, balastı daha sık değiştirir ve daha sarf eden roti tutunumu gerektirebilir.

Slab Track

Bazı demiryolu ağlarında, özellikle yüksek hızlı hatlar ve metro sistemlerinde, geleneksel balast yerine "slab track" (veya "ballastless track") döner. Slab track'ta, traversler doğrudan bir beton temel üzerine oturmaktadır veya elastik elemanlar aracılığıyla tutulur. Slab track daha düşük bakım gerektirmektedir, trenler çok daha yüksek hızlarda güvenli bir şekilde hareket edebilir ve geleneksel balast hattından gürültü daha azıtır.

Ancak slab track, geleneksel balast hattından önemli ölçüde daha pahalıdır ve küçük kirişleme (alignment drifts) düzeltmek daha zordur — demiryolu hattı, geleneksel balast hattından daha çok "sert" olmasıdır.

Drenaj ve Yer Hazırlığı

Demiryolu yolunun altında, raylar ve traversler, demiryolu yatağı (veya temel) olarak adlandırılan bir yapı yatağı yer almaktadır. Bu temel, su birikintisine ve çökmesine karşı dayanırsa gereklidir. Drenaj sistemi, balastın ve temel katmanının kuru kalmasını sağlamaktadır; su soğuk bölgelerde dondurma-çözme zarar verir ve tüm iklim bölgelerinde toprak kayması riskini oluşturtmaktadır.

Yüksek hızlı hatlar, geleneksel hatlara kıyasla çok daha katı alignment toleransları gerektirir. Tren hızında bir sapma, zaman içinde tren titreşimini arttırmakta ve ray aşınmasını arttırmaktadır. Yüksek hızlı demiryolu mühendisliği, zemin stabilitesini ve drenajını çok daha yüksek doğruluk standardıyla sağlamaktadır.

Ray Bağlantıları ve Kaynaklar

Raylar, ayrı uzunluklarda (tipik olarak 30 ila 120 metre) yapılmakta ve ardından bağlantı levhaları aracılığıyla veya ray kaynaması aracılığıyla birbirine bağlanmaktadır. Bağlantı levhaları, güçlendirilmiş bolts ile iki ray ucunu birbirine tutmakta; bu bağlantılar bakım odağıdır. Ray kaynakması, iki rayı kuşbebek şekille elektrik direnci kaynaması aracılığıyla birleştirmektedir, muhasebe mekanizması yok olduğunda daha sessiz ve daha az bakım gerekli olmuştur.

Uzun kaynak raylı (CWR, "Continuously Welded Rail") — bazı yüksek hızlı ve çok meşgul hatlarda kullanılan — birkaç mil uzunluğunda bir tek parçaya kaynaklanmıştır. CWR daha yumuşak bir sürüş ve daha az bakım gerektirmektedir, ancak tasarımcıları sıcaklık genişlemesiyle yönetme konusunda değerlendirilmesi gerekir; alüminyum ışınlarının genişleme konusundaki endişelerinin benzer olması, CWR ray uzunluğu aşılı yüzünü yer tutunumu deformasyonu için büyük olabilir.

Sinyal Altyapısı

Modern demiryolları, güvenliği ve kapasiteyi sağlamak için sinyal sistemlerine dayanır. Sinyal sistemleri, tren arasındaki "bloklarda" bir kademeli güvenlik sistemi sunar; her bir blok, sadece bir trenin aynı anda içinde olmasına izin verir. Raylar kendileri çoğu sinyal sisteminde elektrik iletkenliği için kullanılmaktadır; sinyal devreler, tren tekerleğinin ray etrafında güç kısa devresi oluştup oluşturmadığını (tren şu haldedir) kontrol eder.

Yüksek hızlı sistemlerde, sinyal altyapısı kabin sinyali (tren sürücüsüne bilgisayarsal olarak iletilir) aracılığıyla çalışır; tren mühendisi ön rayları görmez ve bunun yerine sürücü göstergesi kontrol ederek hızı ayarlar. Sürücü göstergesi, tren sisteminde entegre olan sinyal sisteminin bir bilgisayar bileşeni tarafından kontrol edilir.

Demiryolu Elektrik Beslemesi

Elektrikli demiryolları, veya aşağıda açıklandığından daha çoktur (diesel veya benzin), üst hat adı verilen bir elektrik sistemi aracılığıyla güç almaktadır. Üst hat, trenin üstündeki metalik tel ya da ray üzerinde yer alan raylar aracılığıyla, elektrik dağıtımı hatları veya kanal hattı vasıtasıyla ve yer olarak ray olmaktadır. Elektrik şebekesi, trenin pantograf göstergesi (tren'in üst tarafında üzerinde) aracılığıyla ve üst hat ile temas yapılmakta, elektrik motorlarını güçlendirmektedir.

Elektrik rayl sistemleri, diesel rayla sisteminin daha yüksek verimliliğine sahip olmakta, daha az ağır metal salımı ve daha sessiz olarak çalışmaktadır. Ancak elektrik rayl sistem büyüklüğü için önemli bir sermaye yatırımı gerektirmekte ve elektrik ağının kapasitesini gerektirir.