轨道车辆和轨道运输:关键部件迎接关键业务挑战

铁路是最古老的机械化运输方式，但全球经济仍然依赖铁路。从跨大陆运输货物到在地球上一些最繁忙城市的街道下运送乘客，火车和相关技术帮助经济保持“正轨”。

保持铁路运输网络平稳、高效、安全运行是一项严峻的商业挑战。在本文中，我们将重点讨论轨道车辆本身(以及一些维护轨道网络的专业设备)是如何带来复杂的工程痛点的。

轨道车设备必须承受长时间的运行、极端天气和广泛的振动。对于列车内部的关键部件来说，过早故障意味着更高的维护成本、停机时间，以及可能对列车和/或货物造成的昂贵损失。与此同时，手刹等关键部件的可靠性对铁路人员和乘客的生死攸关。

下面，我们来看看支撑铁路和轻轨、地铁等相关运输系统的一些重要设备。我们首先对铁路和运输设备的重要类别进行了广泛的概述。从那里，我们看看这种设备面临的一些独特的操作挑战。最后，我们将深入研究如何为这些苛刻的应用程序中的组件选择正确的材料，以帮助解决重大的工程挑战。

铁路和运输:重要的业务类别

铁路行业可以根据三个基本功能进行分类。虽然它们都共享一些相同的基本技术和业务需求，但了解这个行业中使用的全部设备是必不可少的。

铁路运输一类:货运

货运汽车不需要像运输火车或高速客车那样的工程设计水平。然而，即使是相对简单的货车，也有各种各样的机械装置。与此同时，制冷车、油罐车和自动拖车等特种车增加了更多的机械复杂性。

关键货运轨道车设备的重要例子:

• 车系统
• 紧急手刹
• 货物的门
• 多车空气压缩机系统
• 联轴器牵伸齿轮

铁路和运输第二类:运输

运输车辆既包括用于长途铁路服务的客车(如AMTRAK所使用的客车)，也包括用于轻轨和地铁系统的客车。出于安全考虑，必须安装更复杂的机载系统。例如，在乘用车上，机械式耦合器被具有多个故障安全装置的机电系统所取代。

车门控制和滑梯需要更加可靠，以确保乘客能够快速上下飞机。乘用车的运行装置也得到了改进，比如减震器，以确保乘坐舒适。甚至座椅也增加了机械元素，需要仔细维护。

铁路运输第三类:道路养护

运送货物和乘客的火车只是维持铁路运输运营成功所需的整体工作的一小部分。维护一个全国性的铁路网需要大量的维护工作。与许多行业相比，这种维护更加重要:维护不善的轨道可能会导致灾难性的故障，如火灾或火车出轨。

关键维护任务示例包括:

• 确保轨道清洁:轨道需要经常保持不受碎片的影响。较重的碎片对火车来说是一个危险的障碍。但即使是很小的碎片，比如轨道上的废纸，也有严重的火灾风险。例如，需要专门的设备来清除轨道附近的树叶。
• 压载维护:压载物是用在轨道下面的碎石(或其他材料)。它在吸收轨道本身的力、排水和防止植物立即在轨道下生长方面起着至关重要的作用。需要专门的重型机械，如捣固机和压载物调节器，以保持压载物的水平和良好的包装。
• 开关设备维护:这些机制用于选择火车在遇到轨道交叉点时行驶的路径。它们必须小心维护，以确保平稳运行和安全。

铁路和运输设备的重要工程挑战

虽然上述类别对铁路设备的要求各不相同，但这些滚动资产始终面临着相同的核心运营挑战。轨道的基本性质意味着产生高重量物体大量的摩擦和振动当它们穿越远方时。从历史上看，这种摩擦伴随着大量的金属对金属接触，产生热量和火花的风险。

与此同时，火车预计将几乎永久地在室外(地铁则是在地下)运行。户外操作自带天气暴露腐蚀是铁路部件一直存在的风险。通常，这些列车都在肮脏、尘土飞扬的环境中行驶。

与此同时，火车已经是极其沉重的交通工具:任何重量的减少都代表着性能和效率的潜在提高．工程决策必须考虑到这种谨慎的平衡;重量需要尽可能地最小化，但绝不以牺牲功能设计需求为代价。

最后，火车在人口稠密的地区和自然环境中运行，必须避免环境污染。需要小心保护的明显例子包括运输石油、有毒化学品或危险废物的油罐车。但即使是普通的车厢，例如，也有漏油到周围环境的风险。

在铁路行业，这些基础工程挑战直接关系到业务的成功。每一辆汽车停止运营进行维护都意味着对盈利能力的打击。从刹车故障到门被卡住，修理任何东西的时间都意味着将有价值的货物运送到目的地的时间更少。这就是为什么工程关键部件，如轴承，以应对这些挑战是如此重要。

轴承在轨道交通应用中的重要性

在一个充满重量、高振动和金属对金属接触的行业中，轴承起着至关重要的作用。轴承可以描述各种各样的具体解决方案，但它们都具有“承载”负载的基本特征，以最大限度地减少摩擦，热积聚和振动(为了更深入地了解轴承及其工作方式，请参阅我们的轴承101指南在这里)．

考虑到上面讨论的工程问题，铁路和交通运输中使用的轴承需要:

• 在不影响性能的情况下，为设计添加最小的重量。
• 经得起连续振动，在长时间运行期间表现出强大的减震性能
• 尽可能表现出防火性能:金属与金属接触会产生火花，这对挥发性化学物质的汽车来说尤其危险。
• 经得起各种天气条件，抗灰尘和水分的腐蚀。
• 最大限度地减少需要不断重新服务的维护问题，同时避免意外的过早故障。例如，传统的金属轴承需要经常重新润滑以保持性能。

三星自润滑解决方案应对轨道运输挑战的优势

传统上，铁路行业的高负荷要求在大多数应用中使用金属轴承。然而，像钢和青铜这样的金属在铁路应用上有实际的局限性。在各种各样的铁路应用中，先进的材料比钢轴承具有很大的优势。

更好的材料意味着更少的维护，更长的组件寿命和更高效的运行。它们也可能是生死攸关的问题:在一个案例中，三星被要求更换一个低标准的聚合物轴承，该轴承在一个关键的汽车手制动系统中失效，导致死亡。

事实上，在铁路运输中，潜在的危险摩擦水平是非常常见的风险，我们已经发现了我们的材料在火车车厢之外的重要安全应用。在北美最大的地铁系统中，保险杠被用来防止列车到达车站时与站台之间的摩擦。传统上，这些保险杠是由高度易燃的木材制成的。9·11之后，这种保险杠被认为是不可接受的安全隐患:必须不惜一切代价避免地下火灾。

三星开发了一种阻燃聚乙烯解决方案，成功地通过了严格的监管审批流程。这种材料仍然是更安全的地铁站台保险杠的一线解决方案。

要深入了解这个地铁应用程序，请查看我们的白皮书。

首先，我们的自润滑轴承极大地改变了传统轴承的维护要求。自润滑解决方案意味着更少的维护工作，更少的凌乱油脂，更长的组件寿命。

更广泛地说，合适的材料可以直接解决铁路行业最紧迫的工程挑战。

三星与铁路行业的各种设备制造商合作。例如，防火材料正变得越来越普遍(并在地铁等特定领域被规定使用)。我们的Ultracomp FR(阻燃)材料已成为各种铁路应用的首选解决方案。这是一个很好的例子，先进的轴承材料可以带来的好处。

Ultracomp只是我们为轨道交通客户解决问题而设计的一种材料。有关具体材料规格的更深入了解，请参见这里是我们的互动资料数据库。

Ultracomp在铁路应用中的主要优势

Ultracomp是由合成树脂和增强纤维结合而成。所使用的精确树脂可以根据操作需要而变化。例如，UC200是用纤维和石墨复合材料的混合物建造的(您可以在我们的产品页面上阅读更多关于Ultracomp配方的信息)．石墨作为一种嵌入式润滑剂，不再需要用润滑脂或油进行定期润滑。

• Ultracomp的自润滑设计消除了常规润滑的需要。该特性简化了维护，有助于防止过早故障，并消除了潜在环境污染的关键来源。
• Ultracomp提供的阻燃剂配方越来越成为行业标准，在各种应用中提高了消防安全性。阻燃材料对于减缓火势蔓延和防止任何潜在的有毒烟雾都至关重要。
• 机械强度和尺寸稳定性的结合使Ultracomp表现出优异的抗振动和抗冲击性能，与传统钢轴承相比，延长了使用寿命。
• 在许多情况下，Ultracomp部件的高比强度使其重量比其所替代的金属部件减轻20-40%。所有Ultracomp产品还开云体育单双具有出色的抗压强度，可以承受超过50,000 psi的持续静态负载。
• ultromp材料具有优异的耐腐蚀性，可以抵御火车经常遇到的各种元素。事实上，Ultracomp经常被选择用于海洋应用，甚至可以永久浸泡在盐水中而不会腐蚀或变形。
• 低热膨胀性能防止在热操作条件下或在强烈摩擦下变形。结合其抗吸水性能，Ultracomp实现了卓越的尺寸稳定性。
• 易切削性降低了加工成本，同时使部件能够针对手头的挑战进行精确设计。

最终，没有“完美”的轴承材料(我们将在下面的“了解更多”部分讨论轴承选择)。而不是依赖于一种材料的广泛偏好，组件应该基于它们在现场将面临的机械应力、维护需求、预期寿命和过早失效的后果进行仔细分析。

轴承应用实例

因为他们解决了轨道设备的许多操作痛点，你会发现三星材料在各种各样的应用中。只有几个例子的轨道系统，你会发现三星轴承包括:

• 汽车耦合器内部，它们有助于吸收汽车之间不断的力传递。
• 手刹齿轮箱中的轴承，这是一个至关重要的安全系统，在这个系统中，故障是不可避免的。
• 在卡车机械装置中，它们有助于吸收来自轨道的持续摩擦。
• 门窗滑动，最小的摩擦有助于保持平稳运行。
• 受电弓是许多电动列车设计的顶部设备，通过连接电线为列车提供电力。TriSteel在这里被用来减少高速时的摩擦。
• 由Trilon FR制造的侧枕板已成功用于防止轨道车卡车内的金属对金属接触，降低了化学品车的火灾风险。
• 我们的开云体育信誉也可以在方式应用程序的维护中找到。例如，捣固机是一种用于填充轨道镇流器(轨道下的砾石或其他材料)并纠正轨道对准问题的设备。你会发现我们的轴承在这个关键的维护设备的手臂。

案例研究:铁路和运输的成功案例

这些案例研究收录在我们的行业白皮书中，您可以在这里下载。

轨道设备案例研究一:

挑战:该客户是一家轨道制动器和耦合器制造商，需要更有效的材料来制造关键的起落架轴承。他们需要找到一种耐用、耐火的解决方案，能够承受广泛的振动和冲击。

解决方案:三星的Ultracomp 200FR轴承提供了理想的解决方案。这种材料被集成到制动器、耦合器和其他起落架系统的组件中。UC轴承不仅在这一应用中蓬勃发展，而且帮助客户继续满足新的，更严格的消防规范。

轨道设备案例研究二:

挑战:市场领先的道路维护设备制造商寻求各种应用的替代选择，如拖拉机臂，割草机头，和树篱修剪机，所有这些都用于清理铁路走廊。该设备可以处理极端悬臂负载，从轨道本身延伸20英尺以清除树木和灌木丛。

解决方案:我们的设计工程师研究了应用，并确定CJ轴承(高负载，低摩擦材料)是理想的解决方案。开云体育信誉开云体育信誉CJ轴承帮助我们的客户延长了这种高负荷机械的使用寿命。作为一种自润滑材料，这一举措也有助于降低维护成本。开云体育信誉CJ轴承甚至可以缓和在崎岖的操作条件下可能发生的轴不对中，如粗糙，不平坦的轨道。

案例研究三

挑战:一家大型铁路服务设备制造商开发了一种新型铁路列车，可以将连续的、四分之一英里长的无缝轨道运送到铁路建筑工地。该列车由一系列平板车组成，每节车厢都有支撑50个独立传送带的塔。当火车绕过弯道，沿着轨道漫步时，传送带上的轨道滚轮承受着极高的负荷。传送带轴承上的枢轴点腐蚀，需要经常更换。

我们的客户需要一种多功能、坚固的轴承，能够承受严重的侧面和振动载荷。

解决方案:我们的工程师研究了这个问题，并推荐了TriSteelTM PE金属支承轴承。这些peek衬里轴承能够承受PV高达100,000无润滑。在没有润滑的情况下，摩擦系数为0.8-1.2，使我们的客户在非常高的负载和速度下运行时不会出现粘/滑。轴承能够承受广泛的侧载荷，在这种苛刻的环境中无需维护即可运行。

我们的客户重视TriSteel轴承是自润滑的事实，因为在输送辊上使用润滑脂会导致污垢和轨道碴被吸收到润滑脂的研磨作用而快速磨损。

了解更多:工程驱动的材料选择

我们希望本文有助于说明自润滑复合材料部件如何解决轨道设备的一些最常见的工程痛点。然而，在三星，我们从未将复合材料或高级聚合物作为万灵药。最终,材料需要仔细匹配操作环境的挑战，在那里他们有望茁壮成长。

我们认为，从长远来看，采用工程驱动的方法来选择部件，几乎总是能获得回报，而不是将轴承和类似的振动和冲击吸收部件视为从最便宜的投标人那里采购的商品。如果一个名义上更便宜的轴承比一个更好的替代品过早失效，那么它最终可能会有更大的寿命成本。轨道交通是一个典型的领域，故障成本可能极高，特别是与自润滑复合材料等经济替代品相比。

三星带来一份真咨询工程方法我们与每一位客户的关系。我们努力工作，不仅要了解材料的功能，还要了解它们在哪里可以解决问题。

如果您有关于如何使用正确的材料来帮助解决您的轨道设备的工程痛点的问题，我们建议您使用下面的按钮与我们的团队联系。