रेलवे प्रणालियों में इन्सुलेशन जॉइंट्स की क्या भूमिका होती है?

इन्सुलेशन जॉइंट्स की व्याख्या: रेलवे में कार्य और विद्युत भूमिका

इन्सुलेशन जॉइंट्स की परिभाषा और मूल कार्य

इन्सुलेशन जॉइंट्स रेलवे ट्रैक के विशेष भागों के रूप में कार्य करते हैं जो ट्रैक के विभिन्न खंडों के बीच बिजली के प्रवाह को रोकते हैं लेकिन फिर भी सभी चीजों को यांत्रिक रूप से जुड़ा रखते हैं। ये जॉइंट्स बिजली नहीं सुचालित करने वाली सामग्रियों, जैसे सामान्य पॉलिमर्स और कम्पोजिट्स के मिश्रण से बनाए जाते हैं। इनका मुख्य काम दोहरा होता है। पहला, ये उच्च वोल्टता वाली धाराओं को अलग करने में सक्षम होना चाहिए जो रेलों के साथ वापस चलती हैं, जो कभी-कभी 3 हजार वोल्ट से लेकर 25 हजार वोल्ट तक हो सकती हैं। दूसरा, ये जॉइंट्स काफी भार का सामना करने में भी सक्षम होने चाहिए। हम यहां तक कह सकते हैं कि प्रत्येक पहिया सेट पर 35 टन से अधिक का बल पड़ता है जब ट्रेनें नियमित रूप से उनसे गुजरती हैं।

कैसे इंसुलेशन जॉइंट्स ट्रैक सर्किट ऑपरेशन को सक्षम बनाते हैं

इन्सुलेशन जॉइंट्स मूल रूप से विद्युत बाधाएँ पैदा करते हैं जो रेलवे ट्रैक सर्किट के लिए महत्वपूर्ण हैं। ये सर्किट ट्रेनों की उपस्थिति का पता लगाते हैं, जैसे वे ट्रैक में विद्युत प्रतिरोध को कैसे प्रभावित करते हैं। जब कोई ट्रेन इन जॉइंट्स पर से गुजरती है, तो यह वास्तव में सामान्य धारा पथ को तोड़ देती है, जिससे नियंत्रण केंद्रों को संकेत मिलते हैं ताकि ऑपरेटर को पता चल सके कि ट्रेनें कहाँ स्थित हैं। स्प्रिंगर द्वारा 2024 में किए गए कुछ नए अनुसंधान में ट्रैक्शन चेन पर एक दिलचस्प बात पाई गई: उच्च गुणवत्ता वाले इन्सुलेशन जॉइंट्स मानक 25 kV AC सिस्टम में उन परेशान करने वाले हार्मोनिक्स को लगभग 72% तक कम कर देते हैं। यह पुराने वेल्डेड जॉइंट्स की तुलना में काफी बेहतर है। यह अंतर महत्वपूर्ण है क्योंकि स्पष्ट संकेतों का मतलब है कम गलत पढ़ना और समग्र सुरक्षित संचालन।

रेलवे सिग्नलिंग और सिग्नल संचरण के साथ एकीकरण

एक्सल काउंटर और केब सिग्नलिंग सिस्टम के साथ काम करते हुए जॉइंट्स पूरे ट्रैक में अलग-अलग विद्युत क्षेत्र बनाकर संचालित होते हैं। ये घटक सिग्नल शोर को नियंत्रित में रखते हैं, जो ईआरटीएमएस स्तर 2 के उचित संचालन के लिए आवश्यक 1.5 डीबी के महत्वपूर्ण चिह्न से नीचे रहता है, भले ही चारों ओर बहुत अधिक हस्तक्षेप हो रहा हो। उन्हें वास्तव में मूल्यवान बनाने वाली बात यह है कि वे उन परेशान करने वाले गलत आबादी के सिग्नलों को रोकते हैं जो कई समस्याएं पैदा करते हैं। 2023 में यूआईसी सुरक्षा रिपोर्टों से मिले हालिया आंकड़ों को देखते हुए, इस तरह की त्रुटियां पूरे नेटवर्क में सिग्नलिंग समस्याओं की लगभग एक चौथाई (लगभग 23%) हिस्सेदारी रखती हैं, जो प्रति वर्ष लगभग 2.7 मिलियन मीट्रिक टन माल को संभालता है।

इंसुलेशन जॉइंट्स की सामग्री डिज़ाइन और यांत्रिक प्रदर्शन

आधुनिक इंसुलेशन जॉइंट्स में उपयोग की जाने वाली सामग्री

सामग्री डिज़ाइन में कांच-फाइबर-प्रबलित नायलॉन के साथ एलास्टोमरिक बाइंडर के साथ मिलकर बने कॉम्पोज़िट पॉलिमर का उपयोग किया जाता है। ये सामग्री 5-10 MΩ का विद्युत प्रतिरोध प्राप्त करती हैं, जबकि 60 MPa से अधिक की तन्यता शक्ति बनाए रखती हैं। सुरक्षा को बढ़ाने के लिए, अग्रणी निर्माता विषाक्त उत्सर्जन को कम करने वाले हैलोजन-मुक्त यौगिकों की ओर स्थानांतरित कर रहे हैं, जो दुर्लभ आग की घटनाओं के दौरान उत्पन्न होते हैं।

विद्युत रोधन को संरचनात्मक अखंडता के साथ संतुलित करना

इंजीनियरों के सामने एक प्रमुख चुनौती विद्युत प्रणालियों को अलग रखना है, जबकि सामग्री के समय के साथ यांत्रिक पहनने और फाड़ का सामना करने की क्षमता सुनिश्चित करते हैं। पुलट्रूडेड फाइबर रेनफोर्स्ड पॉलिमर्स के साथ हालिया विकास में आशाजनक परिणाम दिखाए गए हैं, पारंपरिक एपॉक्सी डिजाइनों की तुलना में रेल कनेक्शन पर लगभग 34 प्रतिशत कम तनाव निर्माण के साथ, जो कि पिछले साल Thin-Walled Structures में प्रकाशित अनुसंधान के अनुसार है। जो वास्तव में दिलचस्प है, यह है कि ये तनाव बिंदु ठीक वहीं होते हैं जहां से रेल जॉइंट्स के लिए अधिकांश समस्याएं शुरू होती हैं, जैसा कि 2024 की रेल इंफ्रास्ट्रक्चर रिपोर्ट्स द्वारा नोट किया गया था, जिसमें पाया गया कि सभी विफलताओं का लगभग 72% वहां से शुरू होता है। जब हम इसका व्यावहारिक अर्थ देखते हैं, तो इसका अनुवाद लंबे समय तक चलने वाले घटकों और ट्रैक पर मरम्मत के लिए क्रू को चढ़ने की आवश्यकता कम बार होती है।

भार वहन करने की क्षमता और भारी यातायात के तहत तनाव वितरण

उच्च गति वाली ट्रेनों और माल ढुलाई प्रणालियों के लिए रेल जॉइंट्स को प्रति वर्ष लगभग 2.5 मिलियन पहिया पारगमनों का सामना करना पड़ता है, जबकि ऊर्ध्वाधर गति को केवल 1.5 मिमी से कम रखा जाता है। जब इंजीनियरों ने प्रोटोटाइप एल्यूमीनियम मिश्र धातु जॉइंट्स पर परिमित तत्व विश्लेषण किया, तो उन्होंने पाया कि बेहतर डिज़ाइन किए गए आकार भारी 25 टन एक्सल भार के अधीन होने पर शिखर तनाव स्तरों को लगभग 41% तक कम कर देते हैं। आज की अधिकांश उद्योग यह मांग करते हैं कि इन जॉइंट्स की सेवा जीवनकाल कम से कम 15 वर्ष हो, भले ही तापमान में अत्यधिक उतार-चढ़ाव हो, जो माइनस 40 डिग्री सेल्सियस से लेकर प्लस 70 डिग्री सेल्सियस तक हो सकता है। ऐसी स्थायित्व सुनिश्चित करती है कि चाहे बाहर बहुत ठंड हो या बहुत अधिक गर्मी हो, सब कुछ चिकनी तरीके से काम करता रहे।

यह एकीकृत इंजीनियरिंग दृष्टिकोण सुनिश्चित करती है कि इन्सुलेशन जॉइंट्स आधुनिक रेल नेटवर्क की संकेत देने के लिए आवश्यक विद्युत सटीकता और कठिन यांत्रिक मांगों दोनों को पूरा करते हैं।

स्थापना, रखरखाव और संचालन संबंधी चुनौतियाँ

विभिन्न जलवायु में इन्सुलेशन जॉइंट्स की स्थापना के लिए सर्वोत्तम प्रथाएँ

समय के साथ चीजों के प्रदर्शन के लिहाज से सही तरीके से इंस्टॉलेशन करना बहुत मायने रखता है। रेल स्टील के प्रसार की तुलना में इन्सुलेशन सामग्री के अलग-अलग तरीकों के कारण प्रत्येक तरफ लगभग 2 मिमी का अंतर होना चाहिए। यह तब समस्याओं को रोकने में मदद करता है जब यह बहुत गर्म या ठंडा हो जाता है। उत्तर में जहां तापमान शून्य से नीचे चला जाता है, ग्लास फाइबर से बने विशेष स्पेसर पॉलिएमाइड का उपयोग करना सबसे अच्छा होता है क्योंकि वे ठंड में भी लचीला बने रहते हैं। दक्षिण में गर्म जलवायु में, इंजीनियर यूवी स्थिर कॉम्पोजिट सामग्री के लिए जाते हैं जो नमी के क्षति के खिलाफ बेहतर तरीके से टिक जाती हैं। आजकल अधिकांश पेशेवर स्थानीय मौसम की स्थिति के आधार पर 140 से 160 न्यूटन मीटर के विशिष्ट टॉर्क दिशानिर्देशों का पालन करते हैं। वे दिन भर में तापमान परिवर्तन के बावजूद लेजर संरेखण उपकरणों पर भी भरोसा करते हैं ताकि सब कुछ सीधा बना रहे।

सामान्य विफलता मोड और भविष्यवाणी रखरखाव रणनीति

प्रमुख विफलता मोड में शामिल हैं:

• इन्सुलेशन विघटन : सेवा के सात वर्षों के बाद परावैद्युत शक्ति में 23% की गिरावट (रेल विद्युत सुरक्षा रिपोर्ट 2023)
• यांत्रिक दरार : ठंडे वातावरण में बोल्ट छेदों के निकट तनाव सांद्रता के कारण होने वाला
• संक्षारण क्रीप : इस्पात पटरियों और एल्यूमीनियम फिशप्लेट्स के बीच गैल्वेनिक धाराओं के परिणामस्वरूप होने वाला

आधुनिक भविष्यवाणी आधारित रखरखाव दृष्टिकोण किसी भी चीज़ को 5 डेसीबल माइक्रोवोल्ट्स से अधिक होने पर संभावित समस्या के रूप में चिह्नित करने वाले कंपन संकेतों के विश्लेषण पर अत्यधिक निर्भर करते हैं, साथ ही विस्तृत इन्सुलेशन प्रतिरोध मानचित्रों पर भी। कई रेल कंपनियों ने अपने ट्रैक्स के लिए थर्मल इमेजिंग ड्रोन तैनात करना शुरू कर दिया है, और ये ऑपरेशन रेल जॉइंट्स पर असामान्य ऊष्मा पैटर्न बनने को पकड़ लेते हैं, जिससे उन ट्रैक सर्किट की समस्याओं में लगभग 40% की गिरावट आई है, जो गंभीर समस्याओं में बदलने से पहले ही उन्हें रोक देती है। जब परिवहन अधिकरणों ने कठोर निरीक्षण अनुसूचियों से दूर जाकर सेंसर के माध्यम से निरंतर निगरानी की ओर स्विच किया, तो रखरखाव बजट में भी काफी कमी आई। संख्या बहुत स्पष्ट रूप से कहानी बताती है - इस तरह से बनाए रखे गए प्रत्येक किलोमीटर ट्रैक के लिए प्रति वर्ष लगभग 88 डॉलर बचाए जाते हैं।

इन्सुलेशन जॉइंट तकनीक में नवाचार और भावी प्रवृत्तियाँ

लंबे समय तक चलने वाले जॉइंट्स के लिए उन्नत कॉम्पोजिट सामग्री

नए संयुक्त डिज़ाइन अब कांच फाइबर से सुदृढित प्लास्टिक को सघन थर्मोप्लास्टिक कंपोजिट्स के साथ मिलाकर लगाते हैं ताकि क्षरण समस्याओं से लड़ा जा सके और तापीय तनाव को पहले की तुलना में बेहतर ढंग से संभाला जा सके। 2023 के हालिया शोध से पता चलता है कि ये मिश्रित सामग्री वाले जॉइंट्स पुराने एपॉक्सी जॉइंट्स की तुलना में 40 से 60 प्रतिशत तक अधिक समय तक चलते हैं, और इसके बावजूद स्टील की तुलना में लगभग 85% तक की क्षमता बनाए रखते हैं जब उन्हें संपीड़ित किया जाता है। रेल कंपनियों के लिए, जो समय के साथ अपनी मरम्मत पर होने वाली लागत को कम करना चाहती हैं, यह विकास बिल्कुल सही समय पर आया है। दुनिया भर में माल की आवाजाही में भी तेजी से वृद्धि हो रही है - पिछले साल वर्ल्ड रेल एसोसिएशन की रिपोर्ट के अनुसार, 2030 तक प्रतिवर्ष 4.2% की वृद्धि होने की उम्मीद है। इस तरह की वृद्धि के साथ मरम्मत लागत नियंत्रण से बाहर हो सकती है, यदि इस तरह के नवीन कंपोजिट जॉइंट्स जैसे सुधार नहीं होंगे।

एम्बेडेड मॉनिटरिंग सेंसर के साथ स्मार्ट इंसुलेशन जॉइंट्स

अगली पीढ़ी के स्मार्ट जॉइंट्स में बिल्ट-इन स्ट्रेन गेज और नमी सेंसर लगे होते हैं जो ट्रैक सर्किट की स्थिति के बारे में लाइव अपडेट प्रदान करते हैं। पिछले साल प्रकाशित स्मार्ट रेल इंफ्रास्ट्रक्चर रिपोर्ट में प्रकाशित आंकड़ों के अनुसार, ऐसे सिस्टम वास्तव में संभावित समस्याओं का लगभग 92 प्रतिशत हिस्सा उनके घटित होने से आठ से बारह सप्ताह पहले तक पता लगा लेते हैं, जिससे अप्रत्याशित सेवा बाधाएं लगभग एक तिहाई तक कम हो जाती हैं। वास्तविक क्षेत्र परीक्षणों में यह दिखाया गया है कि तापमान परिवर्तन के लिए अनुकूलित संस्करणों में तापमान में अचानक परिवर्तन होने पर भी विद्युत प्रतिरोध स्थिर बना रहता है, जो शून्य से चालीस डिग्री सेल्सियस से लेकर साठ डिग्री सेल्सियस तक हो सकता है। इससे ऐसे स्थानों पर अच्छा काम होता है जहां मौसम बहुत कठोर होता है।

अगली पीढ़ी के डिज़ाइन में लागत, सुरक्षा और स्थायित्व का संतुलन

भविष्य के इन्सुलेशन जॉइंट विकास के सामने एक तीन-तरफा अनुकूलन चुनौती है:

• लागत : कॉम्पोजिट जॉइंट्स पारंपरिक स्टील डिज़ाइनों की तुलना में 130–150% अधिक महंगे हैं
• सुरक्षा : नए सामग्री ट्रैक सर्किट प्रतिबाधा भिन्नता को ≤0.05Ω/किमी तक सीमित करना चाहिए
• स्थायित्व : उच्च गति वाली लाइनों पर लक्ष्य सेवा जीवन अब 25 वर्षों से अधिक है

उच्च प्रारंभिक लागत के बावजूद, 37 रेलवे ऑपरेटरों की 2024 बाजार विश्लेषण में पता चला कि 82% स्थायित्व अपग्रेड को प्राथमिकता देते हैं, जो EN 13262:2024 जैसे बढ़ते कठोर सुरक्षा मानकों के कारण है। यह प्रवृत्ति प्रारंभिक लागत बचत के आधार पर नहीं, बल्कि लंबे समय तक विश्वसनीयता और परिचालन सुरक्षा की ओर उद्योग के स्थानांतरण को दर्शाती है।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (एफएक्यू)

रेलवे में इन्सुलेशन जॉइंट क्या हैं?

इन्सुलेशन जॉइंट रेलवे प्रणालियों में घटक हैं जो पटरियों के विभिन्न विद्युत अनुभागों को अलग करते हैं, जबकि यांत्रिक कनेक्टिविटी सुनिश्चित करते हैं।

इन्सुलेशन जॉइंट महत्वपूर्ण क्यों हैं?

यह उच्च वोल्टेज धाराओं को अलग करने, पटरी सर्किट संचालन को सक्षम करने और रेलवे संकेत प्रणालियों के प्रभावी कार्य करने के लिए आवश्यक हैं।

आधुनिक इन्सुलेशन जॉइंट में किन सामग्रियों का उपयोग किया जाता है?

आधुनिक परिरक्षण जोड़ों में अक्सर कांच तंतु से सुदृढ़ित नायलॉन जैसे संयुक्त बहुलकों, इलास्टोमरिक बाइंडर्स और कभी-कभी सघन थर्मोप्लास्टिक संयुक्त का उपयोग किया जाता है।

परिरक्षण जोड़ सुरक्षा में सुधार कैसे करते हैं?

यह उचित विद्युत प्रतिरोध बनाए रखने और संकेत शोर को कम करने में मदद करता है, जिससे गलत संकेतों का जोखिम कम हो जाता है और रेलवे संचालन की समग्र सुरक्षा में सुधार होता है।

परिरक्षण जोड़ प्रौद्योगिकी में क्या नवाचार किए जा रहे हैं?

हाल के नवाचारों में बेहतर निगरानी के लिए निर्मित सेंसरों के साथ स्मार्ट जोड़ों का उपयोग और अधिक स्थायित्व और ऊष्मीय तनाव प्रबंधन के लिए उन्नत संयुक्त सामग्री का उपयोग शामिल है।