إن اختيار المواد المطورة المدارية، وهي عنصر رئيسي في تشغيل الدارجة على السكك الحديدية، له تأثير كبير على جودة وأداء المطادات. ستبحث هذه الورقة خيارات وخصائص المواد المطورة في القاطرة لمساعدة القارئ على فهم أفضل لهذا المجال.
وعند اختيار المواد المطورة في القاطرات، ينبغي اتباع المبادئ التالية:
الكثافة العالية: ينبغي أن تتسم المواد بمقاومة عالية للشد، ومقاومة للضغوط، ومقاومة التعب، لضمان الاستقرار في ظروف الإجهاد المعقدة.
التحمل: يجب أن تكون المواد مقاومة للاحتكاك والبلى الناجم عن تشغيل القاطرة.
مقاومة للتآكل: ينبغي أن تكون المواد أكثر مقاومة للتآكل لمقاومة تأثير الرطوبة والملوحة وغيرها من عوامل التآكل في البيئة.
التحديد الكمي الخفيف: مع استيفاء متطلبات القوة والوظيفة، ينبغي أن تكون المواد أقل كمية ممكنة من أجل خفض استهلاك الطاقة في القاطرات والحد من الحمل في المدار.
القابلية للتجهيز: ينبغي أن تكون المواد سهلة التجهيز والتركيب لتيسير التكييف والميكانيكا وتخفيض تكاليف الإنتاج.
المواد الشائعة الاستخدام وخصائصها
الصلب: إن الصلب هو من أكثر المواد استخداماً في تشكيل الكراسي المدارية. وهو قوي وصبور ومقاوم للتآكل وأسعاره منخفضة نسبياً. والفولاذ المعاد للمدار، الذي يشيع استعماله في كثير من الأحيان، يتألف من الصلب المنخفض السبائك، والصلب العالي الكثافة، والصلب غير القابل للصدأ.
سبائك الألومنيوم: تتسم سبائك الألومنيوم بخصائص كمية خفيفة، ومقاومة جيدة للتآكل، وإمكانية المعالجة، وكثيرا ما تستخدم في تصنيع قعات المدارية ذات الوزن الأعلى. ويمكن لحداقات سبائك الألومنيوم أن تقلل بفعالية من استهلاك الطاقة في القاطرات وأن تقلل من الحمل إلى المدار.
سبائك التيتانيوم: تتميز سبائك التيتانيوم بخصائص عالية الشدة، ومقاومة عالية، ومقاومة جيدة للتآكل، وكمية خفيفة خفيفة، وهي مواد مثالية لصنع الحداارات المدارية ذات الأداء العالي. ويمكن أن تعمل مثيرات التيتانيوم المدارية على زيادة سرعة واستقرار القاطرة وزيادة عمرها النافع.
المواد المركبة: المركبات هي مواد جديدة من مادتين أو أكثر. وتشمل المركّبات الشائعة الاستخدام المركّبات المقوّاة بالألياف الزجاجية والمركّبات المقوّاة بألياف الكربون وما إلى ذلك وتتسم الحداالمدارية المركبة بخصائص من قبيل التحديد الكمي الخفيف، والقوة العالية، والصحن، ومقاومة التآكل، ويمكن أن تلبي الاحتياجات الخاصة للقاطرات العالية الأداء.
عند اختيار المواد المطورة في درادرادراجات، تؤخذ العوامل التالية في الاعتبار:
سيناريو التطبيق: تختلف شروط أداء القاطرات في مختلف السيناريوهات التطبيقية بالنسبة للمطارات. فحركة المرور في مدارات المدن تتطلب قدراً أكبر من التحمل والقدرة على التآكل، في حين أن القطارات السريعة تتطلب قدراً أكبر من التخفيف من حيث الكمية والاستقرار.
جدوى عملية التصنيع: قد لا تكون بعض المواد ذات الأداء العالي، رغم خصائصها المميزة، مناسبة لاستخدامها في تصنيع المطارات المدارية بسبب القيود المفروضة على عملية التصنيع. ومن ثم، ينبغي النظر في جدوى وتكاليف عملية التصنيع عند اختيار المواد.
اقتصاديات المواد: تتفاوت تكاليف المواد تفاوتا كبيرا، وينبغي النظر في هذه المواد بطريقة شاملة عند اختيارها. مع استيفاء شروط الأداء، ينبغي اختيار المواد الأقل تكلفة قدر الإمكان.
العوامل البيئية: قد تتعرض بعض المواد للتآكل أو للتدهور في الأداء في ظروف معينة، ومن ثم ينبغي أخذ العوامل البيئية التي تعمل فيها القاطرة، مثل المناخ والرطوبة والملوحة وما إلى ذلك، في الاعتبار عند اختيار المواد.
السلامة والموثوقية: تعد المطارات المدارية من المكونات الهامة لسلامة تشغيل القطارات، ومن ثم فهي تحتاج إلى إيلاء الاعتبار الواجب لمأمونيتها وموثوقيتها عند اختيار المواد. وينبغي اختيار المواد ذات الأداء الجيد فيما يتعلق بالسمات والاستقرار لضمان سلامة تشغيل القاطرة.
ومجمل القول، فإن اختيار وخصائص المواد المطورة في القاطرة يرتبط ببعضهما البعض. وعند اختيار المواد، ينبغي النظر في أداء المواد واقتصادها وعملية التصنيع، إلى جانب ذلك، مع مراعاة الاحتياجات والظروف الفعلية، وذلك لضمان ضمان أفضل جودة وأداء الحشو المدارية.
