Due tipi principali di pattini per binari: pattini scanalati e borchiati

Cosa fa un binario nella struttura del binario

Un cuscinetto per rotaia è un elemento resiliente posizionato tra la parte inferiore della rotaia e la parte superiore della piastra di collegamento o della traversina. È uno dei componenti più semplici in un sistema di fissaggio e uno dei più soggetti a carichi pesanti: ogni passaggio della ruota spinge la rotaia verso il basso sul pattino e il pattino deve assorbire quella forza invece di trasmetterla direttamente nel cemento. Ammortizzando le vibrazioni che il veicolo trasmette alla piastra di accoppiamento, il cuscinetto protegge la piastra di accoppiamento, la traversina e gli elementi di fissaggio circostanti dall'abrasione e dall'impatto e prolunga la durata dell'intero gruppo.

I cuscinetti per binari sono normalmente prodotti con materiali polimerici elastici, tra cui gomma naturale e sintetica, composti EVA e poliuretano. I due tipi principali che si trovano nei binari moderni sono i pattini dei binari scanalati e i pattini dei binari borchiati; entrambi sono elastici, ma hanno forma diversa e vengono utilizzati per compiti diversi.

Cuscinetti per binari scanalati

I cuscinetti per binari scanalati sono realizzati con un motivo di scanalature modellate sulla superficie del cuscinetto. La combinazione del design scanalato e di una mescola di gomma selezionata conferisce a questi cuscinetti la loro caratteristica elevata resilienza insieme ad una buona robustezza e resistenza agli agenti atmosferici. Le scanalature si deformano sotto carico, quindi il pattino si flette in modo controllato anziché comprimersi come un blocco solido, e il recupero elastico riporta il binario nella sua posizione corretta dopo ogni passaggio della ruota.

Il vantaggio in termini di prestazioni è misurabile: i cuscinetti scanalati riducono le forze dinamiche che raggiungono la traversina fino al 65% rispetto ai cuscinetti realizzati con altri materiali. Questa cifra conta ogni anno di più, perché i sistemi ferroviari in tutto il mondo continuano a muoversi verso velocità di marcia più elevate e maggiori carichi sugli assi, che aumentano le forze dinamiche sul sedile ferroviario.

Posizionato tra la parte inferiore del binario e la parte superiore della traversina o della piastra di collegamento

Attenuazione efficace dell'impatto sul sedile del binario

Elevata resilienza e recupero elastico sotto carichi ripetuti

Resistenza agli agenti atmosferici e all'invecchiamento della gomma conseguente a lunga esposizione

Vita utile prolungata per la piastra di collegamento e la traversina

I cuscinetti in gomma scanalati sono ampiamente utilizzati sui binari delle traversine in cemento, comprese le linee di trasporto pesante e le linee ad alta velocità dove la pressione del sedile della rotaia è massima. Poiché il cuscinetto è il primo componente nel percorso del carico, la sua rigidità e il suo spessore sono normalmente specificati insieme al sistema di fissaggio piuttosto che scelti indipendentemente.

Cuscinetti per binari borchiati

I cuscinetti delle rotaie con borchie portano un motivo di borchie in rilievo su una o entrambe le facce. Sono realizzati in una varietà di elastomeri naturali e sintetici in modo che il fondello possa essere adattato all'ambiente operativo e sono progettati per resistere alle condizioni più impegnative delle piste moderne. I perni agiscono come supporti elastici discreti sotto il piede del binario, localizzando la deflessione e consentendo al cuscinetto di regolare sia la rigidità verticale che il comportamento vibrazionale del sedile del binario.

I cuscinetti chiodati sono ampiamente scelti poiché i sistemi ferroviari adottano velocità più elevate e standard più elevati di comfort e sicurezza dei passeggeri. I loro vantaggi vanno oltre la sola attenuazione dell’impatto: sopprimono il rumore, migliorano il comfort dei passeggeri e prolungano la vita sia della struttura del binario che della zavorra sottostante riducendo l’energia che raggiunge il letto della zavorra.

Eccellente attenuazione dell'impatto sul sedile del binario

Soppressione del rumore lungo la linea di corsa

Miglioramento del comfort dei passeggeri grazie alla minore trasmissione delle vibrazioni

Durata prolungata del binario e della zavorra

Disponibili in una gamma di mescole di elastomeri naturali e sintetici

Cuscinetti per binari scanalati e borchiati a confronto

Caratteristica	Cuscinetto per binario scanalato	Pad ferroviario borchiato
Progettazione della superficie	Scanalature continue modellate nel cuscinetto	Motivo di borchie in rilievo sulla superficie del cuscinetto
Meccanismo principale	Compressione controllata del profilo scanalato	Supporto elastico discreto su ciascun perno
Vantaggio tipico	Riduzione della forza dinamica sulla traversina fino al 65%.	Attenuazione dell'impatto combinata con la soppressione del rumore
Base materiale	Mescola di gomma selezionata ad alta resilienza	Elastomeri naturali e sintetici
Dovere tipico	Carico assiale elevato e binario con traversina in cemento ad alta velocità	Traccia dove il comfort, il rumore e la durata della zavorra sono priorità

In pratica le due tipologie sono complementari anziché concorrenti. I cuscinetti scanalati vengono specificati laddove la preoccupazione dominante è l'entità della forza dinamica che raggiunge la traversina, mentre i cuscinetti chiodati vengono specificati laddove il proprietario della pista deve controllare anche il rumore e la qualità di guida. Alcuni progetti utilizzano pad diversi sullo stesso percorso, adattando il tipo di pad alla struttura, al raggio della curva e alla velocità di corsa di ciascuna sezione.

Materiali, rigidità e criteri di selezione

Le prestazioni delle pastiglie sono governate da tre cose: la mescola, la geometria e lo spessore. La mescola determina il comportamento all'invecchiamento e l'intervallo di temperature entro il quale la pastiglia rimane elastica; la geometria imposta il modello di deflessione; e lo spessore, insieme al carico sulla punta della clip, determina la rigidità verticale del sedile del binario. Un cuscino troppo morbido consente un'eccessiva deflessione del binario sul sedile, mentre uno troppo rigido trasmette l'impatto alla cuccetta e vanifica lo scopo di montarlo.

Confermare la sezione della rotaia e la piastra di ancoraggio o il modello della traversina prima di selezionare il contorno del cuscinetto

Abbinare lo spessore del cuscinetto al sistema di fissaggio in modo che la clip mantenga il carico della punta progettato

Controllare la mescola rispetto alle temperature più basse e più alte previste sul percorso

Fornire un drenaggio in modo che l'acqua non possa rimanere sotto il tampone e accelerare l'abrasione

Ispeziona i cuscinetti ogni volta che il sistema di fissaggio viene ri-tensionato e sostituisci eventuali cuscinetti che si sono induriti, si sono spaccati o hanno perso il profilo

Poiché il cuscinetto si trova direttamente sotto il binario, sostituirlo è un'operazione rapida durante la manutenzione ordinaria del binario e un cuscinetto usurato viene solitamente sostituito insieme alla clip e all'isolante con cui funziona anziché da solo.

Domande frequenti

D: Cos'è un rail pad e dove viene installato?
Un cuscinetto ferroviario è un tappetino elastico installato tra la parte inferiore del binario e la parte superiore della piastra di collegamento o della traversina, dove ammortizza le vibrazioni e gli urti che il veicolo trasmette alla struttura del binario.

D: Quali sono i due tipi principali di cuscinetti per binari?
I due tipi principali sono i cuscinetti per binari scanalati, che utilizzano uno schema di scanalature modellate per garantire elevata resilienza e attenuazione dell'impatto, e i cuscinetti per binari con borchie, che utilizzano uno schema di perni rialzati per combinare l'attenuazione dell'impatto con la soppressione del rumore.

D: Quanto possono i pattini scanalati ridurre le forze dinamiche?
La combinazione del design scanalato e di una mescola di gomma selezionata consente a questi cuscinetti di ridurre le forze dinamiche che raggiungono la traversina fino al 65% rispetto ai cuscinetti realizzati con altri materiali.

D: Quali materiali vengono utilizzati per realizzare i rivestimenti delle rotaie?
I rail pad sono prodotti con materiali polimerici elastici come gomma naturale e sintetica, mescole EVA e poliuretano, con la mescola selezionata per adattarsi all'intervallo di temperatura e alle condizioni di invecchiamento del percorso.

D: Cosa protegge un parapetto?
Protegge la piastra di accoppiamento e la traversina dall'abrasione e dall'impatto, riduce la forza dinamica trasmessa alla zavorra e prolunga la durata degli altri elementi di fissaggio dell'assieme.

D: I cuscinetti scanalati e chiodati svolgono lo stesso lavoro?
Entrambi sono cuscinetti per binari resilienti, ma i cuscinetti scanalati vengono scelti principalmente per la riduzione della forza dinamica sotto carichi assiali elevati, mentre i cuscinetti chiodati vengono scelti laddove anche il controllo del rumore, il comfort dei passeggeri e la durata della zavorra sono priorità.