◄ تاثیر فناوری بوژی فرمان پذیر شفل بر عمر چرخ واگن قطار

عباس قربانعلی بیک: یکی از مهم ترین چالش های ساختاری در بهره برداری ریلی، به ویژه در ناوگان باری و مسیرهای پرقوس، عمر کوتاه چرخ است. تجربه بهره برداری بین المللی نشان می دهد که به کارگیری بوژی فرمان پذیر می تواند عمر عملیاتی چرخ را تا حدود چهار برابر افزایش دهد؛ دستاوردی که به طور مستقیم هزینه های خرید، تعویض و تراش چرخ، توقف ناوگان و فشار بر کارگاه های تعمیراتی را کاهش می دهد. این افزایش عمر، در عین حال با کاهش سایش ریل، مقاومت قطار و بهبود ایمنی حرکت همراه بوده و از همین رو، بوژی فرمانپذیر نه تنها یک راهکار فنی، بلکه ابزاری مؤثر برای مدیریت هزینه و ریسک در شبکه ریلی محسوب می شود. 

در بوژی های متعارف، توازی بالای محورهای چرخ موجب می شود که هنگام عبور از قوس ها، تماس شدیدی میان فلنج چرخ و کناره ریل ایجاد گردد. این تماس مخرب، علاوه بر آنکه عامل اصلی خروج زودهنگام چرخ از سرویس است، موجب سایش کناری ریل، ایجاد ترک های خستگی و کاهش عمر مفید خط می شود. تداوم این وضعیت، هزینه های نگهداری زیرساخت را افزایش داده و در صورت عدم کنترل مناسب، می تواند احتمال بروز سوانحی نظیر شکست ریل یا خروج از خط را بالا ببرد. از این منظر، مسئله سایش چرخ و ریل صرفاً یک چالش اقتصادی نیست، بلکه مستقیماً با ایمنی شبکه ریلی نیز پیوند دارد.

بوژی فرمان پذیر شفل این چرخه مخرب را در نقطه تماس چرخ و ریل می شکند. این بوژی در دهه ۱۹۷۰ توسط دکتر هربرت شفل در راه آهن دولتی آفریقای جنوبی توسعه یافت؛ شبکه ای که به دلیل نقش کلیدی در صادرات سنگ آهن و مواد معدنی سنگین، تحت بارهای محوری بالا، قوس های متعدد و هزینه های بسیار زیاد نگهداری قرار داشت. در این طراحی، چرخ ها هنگام ورود به قوس به طور طبیعی در راستای مسیر قرار می گیرند و تماس فلنج با ریل به حداقل می رسد (زاویه حمله چرخ و ریل حداقل میگردد). 

آثار استفاده از بوژی فرمانپذیر:

1) افزایش عمر چرخ و کاهش هزینه های مستقیم ناوگان: یکی از مهم ترین چالش های ساختاری در بهره برداری ریلی، به ویژه در ناوگان باری و مسیرهای پرقوس، عمر کوتاه چرخ است. تجربه بهره برداری بین المللی نشان می دهد که به کارگیری بوژی های فرمان پذیر، به ویژه بوژی فرمان پذیر شفل، می تواند عمر عملیاتی چرخ را تا حدود چهار برابر افزایش دهد. این دستاورد مستقیماً موجب کاهش هزینه های خرید، تعویض و تراش چرخ، کاهش توقف واگن ها و کاهش فشار بر کارگاه های تعمیراتی می شود.

2) افزایش عمر ریل و کاهش هزینه های نگهداری زیرساخت: در بوژی های متعارف، توازی صلب محورهای چرخ سبب ایجاد تماس شدید فلنج با کناره ریل در قوس ها می شود. این تماس، علاوه بر سایش سریع چرخ، عامل اصلی سایش کناری ریل، تمرکز تنش و ایجاد ترک های خستگی است که عمر مفید خط را به طور معناداری کاهش می دهد. بوژی فرمان پذیر با هدایت طبیعی چرخ در راستای قوس، این تماس مخرب را به حداقل می رساند.

3) کاهش مقاومت قطار و امکان افزایش وزن و بهره وری حمل: کاهش نیروهای جانبی و لغزش فلنج در بوژی های فرمان پذیر، موجب کاهش مقاومت حرکتی قطار، به ویژه در قوس ها می شود. این کاهش مقاومت، از یک سو به حرکت نرم تر و پایدارتر قطار منجر شده و از سوی دیگر امکان افزایش وزن قطار یا بهره برداری مؤثرتر از توان لکوموتیو را فراهم می سازد.

4) کاهش مصرف سوخت و هزینه های انرژی: کاهش مقاومت حرکتی قطار مستقیماً به کاهش مصرف انرژی منجر می شود. در ناوگان دیزلی، این موضوع به کاهش مصرف سوخت و هزینه های بهره برداری می انجامد و در شبکه های برقی، مصرف انرژی الکتریکی و پیک توان کاهش می یابد. افزون بر آثار اقتصادی، کاهش مصرف انرژی به کاهش آلایندگی و بهبود عملکرد زیست محیطی سیستم ریلی نیز کمک می کند و جایگاه حمل ونقل ریلی را به عنوان شیوه ای پایدار تقویت می سازد.

5) کاهش احتمال خروج از خط و ارتقای ایمنی بهره برداری: از منظر ایمنی، بوژی فرمان پذیر با کاهش نیروهای جانبی، بهبود رفتار دینامیکی چرخ در قوس ها و کاهش تمرکز تنش در ریل، پایداری حرکتی قطار را افزایش می دهد. این امر احتمال بروز ناپایداری های دینامیکی و خروج از خط را کاهش داده و ریسک سوانح را پایین می آورد. 

این مبحث در چهارمین همایش ارتقای ایمنی ارائه و در پیام خط 43 در 13791014 با چند نمودار تشریح شد، با وجود موافقت و دستور آقای دکتر آقایی (معاونت ناوگان) در نیمه دهه هفتاد برای خرید این بوژی، متاسفانه مورد پیگیری و اقدام قرار نگرفت. 

گزارهنمای گویا، بوژی فرمانپذیر شفل، scheffel bogie 

۶ دقیقه، ۳۵ مگ

تهیه با NotebookLM

فایل پیوست