Kinh nghiệm kéo dài thời hạn sử dụng ray của đường sắt Đức

Do đặc điểm phục vụ chạy tầu, ray chịu sức phá hoại của hiện tượng mỏi tiếp xúc do bánh xe lăn (RCF) làm bất thình lình ray gãy, tầu trật bánh hay đổ xuống đường. Vài chục năm gần đây, việc chạy tầu cao tốc và siêu - cao tốc trở thành phổ biến, đã thấy xuất hiện bệnh "nứt chùm" (belgropis). Vừa qua, đường sắt Đức mới phát hiện sự cố này và đã xác định đó chính là RCF phát triển cấp tính ở những tuyến chạy tầu tốc độ từ 200 km/h trở lên. Đặc điểm nổi bật ở đây là nứt chùm xảy ra đều đặn cách đỉnh gợn sóng mặt ray từ 20 đến 100 mm và ở cả đường cong bán kính lớn, thậm chí cả đường thẳng nữa.

Để vừa kiềm chế vừa đi sâu tìm hiểu các bệnh này của ray, đường sắt Đức đã đồng thời dùng 3 biện pháp chính : chọn mác thép thích hợp cho ray, tăng cứng cho nấm ray và có kế hoạch mài rà phù hợp với từng mác thép ray. So sánh 3 mác thép là 800; 900A và HSH, thì sức chống mòn của thép HSH tăng từ 2 đến 3 lần so với mác 900A. Trước đây, ray tăng cứng ở nấm chỉ dùng ở các đoạn cong bán kính dưới 700m, ray được mở rộng sử dụng cho mọi tuyến chạy tầu nặng.

Đã theo dõi ba năm liền 3 loại thép ray trên tuyến vận tốc 200 km/h và vận lượng 3 năm 90 triệu tấn, thấy thép HSH có ưu điểm rõ rệt. Dùng phân tích kim tương trên mẫu ray và dòng điện xoáy tại hiện trường cho biết trong những điều kiện chịu tải giống nhau thì: 1) ray 800 nứt sâu bình quân 1,5mm, sâu tối đa 3mm; 2) ray HSH nứt sâu bình quân 0,3mm, sâu tối đa 0,5mm.

Cũng đã theo dõi ba năm liền trên đoạn đường thẳng tuyến Korle Oát vận tốc 250 km/h, tổng vận lượng 3 năm 66 triệu tấn. Kết luận đo đạc cho biết độ mòn gợn sóng mặt ray 900A là bình quân 0,04mm, còn ở ray HSH chỉ gợn sóng bình quân 0,026mm. Bề dài sóng gợn của ray HSH là 20 đến 40mm, còn của ray 900A là 40 đến 60mm.Mài rà là biện pháp thông dụng để khắc phục độ mòn gợn sóng mặt ray. Như ta đã biết, mài rà mặt ray là để xoá bớt tình trạng uốn gợn sóng để ray và vành băng đa bánh vừa êm thuận vừa đỡ mòn, rỗ, bong tróc, nhưng rất tốn kém, như phải có đoàn tầu thi công chuyên dụng và máy móc khá phức tạp... Chọn thép tốt là cách giảm gợn sóng và kéo dài chu kỳ mài rà. Tại Đức sau 2 năm rưỡi, ray bằng thép 800 bị mài mất 13,2 mm2 trên diện tích tiết diện ngang sau khi thông qua vận lượng tổng cộng 85 triệu tấn, còn ray bằng bằng thép HSH chỉ bị mài mất 5,2 mm2 (tức là 40%). Thêm nữa, tuy phải mài rà nhiều, song ray thép 800 vẫn không thanh toán được nứt.

Hiện nay, Đức đang nghiên cứu một loại thép đặc hiệu có cấu trúc vi mô "bainitic" hy vọng nâng cao cả sức chống mòn và chống nứt do mỏi tiếp xúc.