コンクリート枕木と木製枕木用のゴムパッドを比較すると、どちらがより優れた性能を発揮しますか?

ゴム製パッドは現代の固定システムの弾性の中心ですが、その性能は座っている枕木によって大きく影響されます。研究室のデータと収益サービス記録により、減衰、応力軽減、耐久性、ライフサイクル コストという 4 つの重要な指標において、コンクリート下のパッドと木製まくらぎの下のパッドを直接比較できるようになりました。-

1. 振動・騒音
コンクリートは広葉樹よりも約 10 倍硬いため、コンクリートの軌道はより多くの騒音を放射します。ザグレブでの測定では、木材の枕木軌道が同一のコンクリート軌道よりも 1 ～ 2 dB(A) 静かであることが示されました。ドイツのテストでは、木材を使用すると地面の振動が最大 5 dB 減少することがわかりました。これを補うために、コンクリートまくらぎには高損失ゴムパッド（tanδが0.18以上）が必要です。{6}コンクリート上の 10 mm EPDM パッドは 6 dB(A) の減衰を達成します-木の「自然な」利点に匹敵します-ただし、パッドの剛性が 40～60 MN m⁻¹ の場合に限ります。木材にはすでに固有の減衰機能があるため、木材上の同じパッドを 30 % 硬くすることができ、騒音制限を超えることなく電気絶縁性を向上させることができます。

2. まくらぎの応力とひび割れ
有限要素解析によると、車軸 25 t の下では、プレストレスト コンクリートまくらぎのピーク曲げ応力はパッドなしでは 3.8 MPa ですが、12 mm のゴム パッドを挿入すると 2.7 MPa (-29 %) に低下します。-パッドの厚さを 2 倍の 24 mm にしても、さらに 5% しか減少しません。木製枕木はより屈曲するため、レールシートの応力は最初は低くなります。したがって、パッドは応力を 10 ～ 12 % しか軽減しませんが、主要な木材の破損モードである木材の繊維の粉砕や釘の緩みを防ぎます。

3. バラスト保護
ここでは、コンクリートが明らかに有利です。コンクリート上の柔らかいアンダースリーパー パッド (USP) は、300 万サイクル後に、累積バラスト破損を 20 t アクスルで 44 %、50 t アクスルで 27 % 減少させました。木材のより優れた垂直コンプライアンスはすでに負荷パルスを「和らげている」ため、USP を追加しても追加のメリットは半分 (12 ～ 15 %) しか得られません。したがって、重量輸送ルートの場合は、コンクリートと USP がデフォルトのソリューションになります。{10}

4. 耐久性とメンテナンス性
コンクリート枕木の耐用年数は 50 年ですが、そのパッドも同じ期間耐えなければなりません。オゾン耐性のある EPDM または TPU コンパウンドは、この目標を満たしています。{1}木材の枕木は 25 ～ 30 年で交換されるため、パッドの経年劣化はそれほど重要ではありませんが、パッドのクリープによって木材の摩耗が促進される可能性があります。現場データによると、局所的なたわみが大きいため、コンクリート上のパッドは年間 0.15 mm の永久歪みを経験するのに対し、木材では 0.25 mm の永久歪みが発生します。逆に、木材の粗い表面はパッドを摩耗させる可能性があります。したがって、パッドの厚さは 10 mm (コンクリート) から 12 ～ 14 mm (木材) に増加します。

5. 経済学
1,000 km の混合交通線の-ライフサイクル コスト モデル-によると、プレミアム パッドを使用したコンクリート軌道は木材軌道よりも設置コストが 8 % 高くなりますが、その差は最初の木材枕木の更新後に解消されます。防音壁は 1 キロメートルあたり 150 万ユーロの追加料金になります。代わりにコンクリート上のパッドをアップグレードすると、1 キロメートルあたり 12 万ユーロの費用がかかるため、「コンクリート + パッド」がより安価な静かな軌道ソリューションになります。-

新しい重量輸送ラインや高速ラインでは、コンクリートまくらぎと高損失ゴムパッドを組み合わせることで、優れたバラスト保護、予測可能な 50 年の寿命、および制御可能な騒音を実現します。-木材まくらぎは、その固有の減衰性と資本支出の削減が重要な軽い交通や伝統的なルートでは依然として優れていますが、より厚く、より耐摩耗性の高いパッドと早期の交換が必要です。つまり、パッドは寝る人を選びません。トラフィックはそうなります。