RAY - CÁC LOẠI ĐƯỜNG RAY

Ray ( Rail trong tiến Pháp ) là bộ phận chịu ứng suất rất lớn đồng thời phải chịu mài mòn do bánh tàu hỏa hay xe điện tác động, cũng như tác động của thời tiết. Do vậy, thép làm ray đòi hỏi phải có chất lượng cao. Trong thời gian đầu của đường ray người ta sử dụng vật liệu sắt, sau nhiều thập kỷ phát triển người ta đã chuyển sang dùng thép để làm ray. Hơn nữa những khuyết tật trên thép cũng đòi hỏi phải được loại trừ để tránh nguy cơ phá hoại đường ray.

Ngày đăng: 20-03-2023

2,072 lượt xem

Dạng ray phổ biến nhất là dạng mặt cắt chữ I không đối xứng, cán móng. Tải trọng càng lớn thì đòi hỏi kích thước ray phải lớn tương ứng.

Các dạng mặt cắt ray phổ biến:

1. Ray đầu tròn ( bullhead)

2. Ray lòng máng ( grooved)

3. Ray đáy bằng ( Vignoles, flat-bottomed)

4. Ray chữ T ngược ( flanged T)

Tà vẹt

I. Traverse ( trong tiếng Pháp ) có nghĩa là nối, ngang qua. Thường có mặt cắt hình chữ nhật đặt dưới thanh ray. Thanh nối tà vẹt được đặt theo chiều ngang so với hướng tàu chạy. Thanh ray gối lên tà vẹt và gắn cố định lên tà vẹt.

Vai trò của tà vẹt là truyền áp lực từ thanh ray xuống lớp đa ba lát rồi xuống nền đất và cố định khoảng cách giữa 2 thanh ray tạo thành khổ đường ray.

Thanh tà vẹt truyền thống làm bằng gỗ tốt, có loại bằng thép hoặc composite, ngày nay người ta càng ngày càng sử dụng nhiều tà vẹt bằng beetong vì khan hiếm gỗ đồng thời do những ưu điểm của bê tông về khả năng chịu lực cũng như độ bền.

II. Các cách cố định ray vào tà vẹt

1. Dùng đinh:

Đinh ray là loại đinh lớn đầu lồi dùng để cố định thanh ray (hoặc tấm đệm) vào tà vẹt. Đinh được đóng vào thanh tà vẹt gỗ bằng búa hoặc bằng máy đóng đinh chuyên dụng.

Nhìn chung chi phí cho đinh rẻ hơn và cách lắp đặt cũng đơn giản nhưng khi tà vẹt (gỗ) bị mục thì đinh sẽ long ra. Một cách khác là sử dụng loại đinh vít lớn.

2. Dùng gối ray:

Theo phương pháp truyền thống của Anh được sử dụng cho đến những năm 1950, một loại gối đúc bằng kim loại sẽ được bắt vào tà vẹt, thanh ray được đặt vào gối này, để cố định vị trí thanh ray người ta đóng thanh khóa tức là nêm bằng gỗ hoặc thép lò xo vào giữa gối và thanh ray. Thanh ray trong trường hợp này hay sử dụng loại ray đầu tròn - có đầu và đáy ray như nhau (đối xứng), chỉ to hơn phần giữa một chút. Mục đích nguyên thủy khi sử dụng loại ray này là khi đầu ray đã mòn thì người ta lật ngược thanh ray lại, do đó thời gian sử dụng thanh ray tăng lên khá nhiều. Hiện nay phương pháp dùng gối ray đã lạc hậu và hầu như không còn dùng nữa.

3. Dùng kẹp ray:

Người ta dùng nhiều loại kẹp khác nhau để gắn thanh ray vào tấm đệm ray, trong số đó phổ biến nhất là loại kẹp Pandrol mang tên của công ty sản xuất nó. Kẹp có dạng giống như một loại kẹp giấy to.

4. Đường ray không tà vẹt:

Trong những năm gần đây người ta đã phát triển các phương pháp đặt thẳng các thanh ray lên tấm bê tông mà không cần thanh tà vẹt hoặc lớp đá ba lát. Tuy rằng chi phí xây dựng lớn nhưng chi phí duy tu bảo dưỡng thấp hơn tuyến đường truyền thống rất nhiều. Loại đường này chủ yếu sử dụng cho các tuyến tàu cao tốc và các đoạn chạy trong hầm, nơi công tác duy tu bảo dưỡng khó khăn và là nơi ít chịu tác động của ứng suất do sự thay đổi thời tiết (mưa và biến thiên nhiệt độ)

Phân loại ray:

Ray được phân loại dựa trên trọng lượng đơn vị. Ray càng nặng càng chịu được tải trọng lớn, tuy nhiên ray nặng đòi hỏi chi phí lớn.

Ở Bắc Mỹ và Anh, người ta phân loại ray theo đơn vị pound/yard. Loại ray thông thường là từ 115 đến 141 pound ( khoảng 52 đến 64kg ). Ở Châu Âu, người ta dùng đơn vị kg/m. Thông thường ray nặng từ 40 đến 60kg/m.

Tại Việt Nam đang sử dụng 2 loại ray thông dụng: ray P38 ( nặng 38kg) và ray P43 ( nặng 43kg).

Nối ray:

Các thanh ray được chế tạo thành đoạn có chiều dài cố định do bị hạn chế bởi khả năng chuyên chở cũng như để tạo thuận lợi cho việc sản xuất hàng loạt. Do vậy cần phải nối các thanh ray lại để tạo thành tuyến đường dài liên tục. Hiện nay các thanh ray thường có chiều dài 12.5m hoặc 25m.

1. Ray nối bằng bu lông

Là phương pháp nối các thanh ray bằng cách dùng các bản thép nối gọi là bản cá hay bản nối và bắt bu lông.

Bản cá thường dài khoảng 60cm được bắt bu lông vào hai đầu thanh ray cần nối. Số lượng bu lông cần dùng thường là 4, đôi khi dùng tới 6. Giữa các thanh ray người ta chừa ra khoảng trống, gọi là khe giãn, để các thanh ray có thể giãn ra khi trời nóng. Các lỗ trên tấm bản cá có hình oval cũng nhằm mục đích trên. Cách bố trí các mối nối ray cũng khác nhau, ở Anh người ta bố trí các mối trên 2 thanh rày cùng một chỗ trong khi ở Mỹ người ta bố trí so le.

2. Mối nối cách điện

Trên đoạn đường sắt có sử dụng đèn tín hiệu, đường ray còn đóng vai trò truyền điện do vậy xuất hiện yêu cầu phải phân cách đoạn ray này với các đoạn khác. Các mối nối này rất yếu, và người ta chèn keo epoxy vào khoảng trống giữa hai thanh ray do đó cũng cải thiện được khả năng chịu lực của các mối nối này. Kỹ thuật đếm trục xe ra đời giúp giảm bớt số lượng các mạch điện này do vậy cũng dẫn đến giảm các mối nối cách điện.

3. Ray hàn

Kỹ thuật hàn đường ray đã phổ biến từ những năm 1950. Các tuyến đường sắt hiện đại phần lớn sử dụng ray hàn liên tục (CWR). Các đoạn ray được hàn lại với nhau bằng kỹ thuật hàn chảy đối đầu để tạo thành tuyến đường liên tục dài vài km hoặc sử dụng kỹ thuật hàn nhiệt nhôm để sửa chữa hay nối các đoạn CWR có sẵn. Bởi vì số lượng các mối nối ít đi nên tuyến đường sẽ trở nên êm thuận hơn rất nhiều, không những vậy mối nối loại này còn cứng hơn loại mối nối thông thường và ít cần duy tu bảo dưỡng hơn.

Khổ đường ray:

Khổ đường ray là khoảng cách giữa hai mép trong của hai thanh ray. Có rất nhiều khổ đường ray từng được sử dụng trên thế giới từ 597 milimét (23,5 in) cho đến 1.829 milimét (72,0 in). Hiện nay khổ ray tiêu chuẩn quốc tế là 1.435 milimét (56,5 in) với 60% các tuyến đường ray trên thế giới sử dụng loại ray này.