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A segurança e a fiabilidade dos sistemas ferroviários de alta velocidade dependem fortemente do desempenho superior das rodas e dos sistemas de travagem.Como componentes críticos que suportam diretamente o peso do comboio e interagem com os carris, a seleção de materiais, a otimização do desempenho e a eficácia dos sistemas de travagem são fundamentais para a segurança operacional, a eficiência e os custos de manutenção.Este relatório analisa os mais recentes desenvolvimentos nos materiais das rodas ferroviárias e dos sistemas de travagem., analisa os desafios e oportunidades tecnológicos actuais e explora as direcções futuras.

As rodas, como componentes essenciais dos veículos ferroviários, suportam condições de funcionamento extremamente duras.Devem suportar a imensa pressão dos carris e as altas temperaturas geradas pela travagem por atritoEste efeito de acoplamento termo-mecânico leva frequentemente a rachaduras e desgaste da superfície, comprometendo a segurança operacional.A melhoria da durabilidade e da fiabilidade dos materiais das rodas é um dos principais objectivos da investigação.

Atualmente, o aço de carbono médio a elevado (com um teor de carbono de 0,60 a 0,75%) é amplamente utilizado para rodas laminadas monolíticas.A microestrutura do material pode ser otimizadaDependendo do método de tratamento térmico, a distribuição da tensão residual interna pode ser ajustada para melhorar a resistência às cargas térmicas.As rodas laminadas monolíticas são classificadas em diferentes tipos para atender às diferentes condições operacionais e requisitos de desempenho.

Para combater o atrito deslizante entre as flanges das rodas e as faixas durante a viagem curva, são essenciais medidas eficazes de lubrificação.Os laboratórios de investigação desenvolveram um material de atrito de rodas baseado em lubrificação sólida chamado "ajustadores de banda de rodagem"Este dispositivo visa simultaneamente melhorar a adesão entre as rodas e as faixas, reduzindo o desgaste das flanges, prolongando assim a vida útil das rodas e reduzindo os custos de manutenção.

A frenagem com banda de rodagem é um método de frenagem comumente usado em veículos ferroviários.Ao selecionar os materiais dos blocos de travagem dos travões, devem ser tidos em consideração vários factores, incluindo o coeficiente de atrito, a resistência ao desgaste, o desempenho na chuva ou na neve, o impacto sobre a adesão, os danos potenciais aos travões das rodas e o ruído da travagem.

Uma vez que nenhum material pode satisfazer totalmente todos os requisitos, diferentes materiais de blocos de travões são escolhidos com base em aplicações específicas.

• Blocos de travões de ferro fundido cinza:O mais antigo material de bloqueio de travões, embora o seu desempenho de atrito seja relativamente baixo, cria uma rugosidade moderada nas pistas das rodas, melhorando a adesão.O ferro fundido cinzento continua a ser indispensável nas regiões frias e montanhosasOs blocos de travagem de ferro fundido de liga, reforçados com elementos adicionais, são frequentemente utilizados em comboios expressos e locomotivas.
• Blocos de travões sintéticos:Composto principalmente de resina fenólica, estes oferecem bom desempenho de atrito, baixas taxas de desgaste, propriedades leves e eficiência de custo.Foram desenvolvidos travões sintéticos resistentes à neve para condições úmidasAlguns blocos sintéticos são concebidos para endurecer as pistas das rodas, melhorando ainda mais a aderência.
• Blocos de travões de liga sinterizada:Feitas de pó metálico como cobre ou ferro, elas apresentam excelente desempenho de atrito, adaptabilidade a qualquer clima e baixa taxa de desgaste.Seu desempenho superior em condições úmidas os torna ideais para regiões frias.
• Agentes de controlo da adesão:Embora não sejam um material de frenagem, estes agentes limpam as superfícies das rodas e criam uma rugosidade ideal para garantir uma forte adesão.Esta tecnologia é totalmente implementada nos trens Shinkansen e amplamente adotada nas ferrovias convencionais.

A investigação actual sobre os materiais das rodas e dos sistemas de travagem concentra-se nos seguintes domínios:

• Estudos do mecanismo de danos:Investigar as causas raiz das rachaduras térmicas e desgaste côncavo em rodas com travagem de banda de rodagem através de experiências, análise de materiais e simulações numéricas,A Comissão propõe medidas eficazes de prevenção e controlo.
• Desenvolvimento de novos materiais:Explorar novos materiais de rodas com maior resistência, melhor resistência ao desgaste e estabilidade térmica superior, como aços de liga avançada, compósitos ou tecnologias de modificação de superfície.
• Optimização do sistema de travagem:Estudar métodos alternativos de travagem, como a travagem por corrente de redemoinho ou a travagem regenerativa, para reduzir o desgaste mecânico e a tensão térmica nas rodas.ao mesmo tempo que se melhora a concepção dos sistemas de travagem da banda de rodagem para melhorar a eficiência e a segurança.
• Manutenção inteligente:Integração da tecnologia de sensores e da análise de grandes volumes de dados para a monitorização em tempo real e a manutenção preditiva das rodas e dos sistemas de travagem,permitir a detecção precoce de potenciais problemas para prevenir acidentes e reduzir custos.

O desenvolvimento de materiais para rodas ferroviárias e sistemas de travagem é um esforço sistemático que requer uma consideração cuidadosa das propriedades dos materiais, dos métodos de travagem, dos ambientes de funcionamento,e custos de manutençãoA inovação e a otimização contínuas podem melhorar significativamente a segurança e a eficiência do transporte ferroviário, contribuindo simultaneamente para a sustentabilidade.As futuras pesquisas darão cada vez mais ênfase à colaboração interdisciplinar para alcançar avanços abrangentes no desempenho das rodas e dos sistemas de travagem.