Температурный выброс пути: различия между версиями

Материал из WikiRail
Перейти к навигации Перейти к поиску
 
(не показано 8 промежуточных версий 1 участника)
Строка 1: Строка 1:
 +
{{#seo:
 +
|keywords= полезная информация про Температурный выброс пути
 +
|description= Температурный выброс пути
 +
}}
 +
 +
{{XK|Wikirail|Главная|Категория:Путь и путевое хозяйство|Путь и путевое хозяйство|Категория:Верхнее строение пути|Верхнее строение пути}} 
 +
 
'''Температурный выброс пути''' — характерное изменение железнодорожного пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в [[Рельс|рельсах]] пути. За время около 0,2 с образуется резкое искривление рельсов (до 0,3—0,5 м на длине 20—40 м) с несколькими волнами в горизонтальной плоскости. Рельсы приобретают остаточные деформации и становятся непригодными для работы в пути, часть [[Шпала|шпал]] раскалывается, щебень с [[Балластный слой|балластной призмы]] отбрасывается. Выброс пути является серьёзной угрозой безопасности движения поездов: при возникновении выброса пути движение поездов на участке закрывается.
 
'''Температурный выброс пути''' — характерное изменение железнодорожного пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в [[Рельс|рельсах]] пути. За время около 0,2 с образуется резкое искривление рельсов (до 0,3—0,5 м на длине 20—40 м) с несколькими волнами в горизонтальной плоскости. Рельсы приобретают остаточные деформации и становятся непригодными для работы в пути, часть [[Шпала|шпал]] раскалывается, щебень с [[Балластный слой|балластной призмы]] отбрасывается. Выброс пути является серьёзной угрозой безопасности движения поездов: при возникновении выброса пути движение поездов на участке закрывается.
 +
 +
__TOC__
 +
 +
[[Файл:473145.jpg|300px|thumb|right]]
 +
  
 
== Причины образования ==
 
== Причины образования ==
 
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
 
Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ<sub>t</sub>:
[[Файл:Tvp1.JPG|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp1.JPG|center]]
 
 
 
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
 
где α = 11,8·10<sup>-6</sup> °C<sup>-1</sup> — коэффициент температурного расширения стали.
  
 
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
 
Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:
[[Файл:tvp2.jpg|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp2.JPG|center]]
 
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
 
где P<sub>H</sub> – сила сопротивления в стыке;<br />
 
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа  — модуль упругости рельсовой стали;<br />
 
E = 2,06·10<sup>5</sup> МПа  — модуль упругости рельсовой стали;<br />
Строка 14: Строка 25:
  
 
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
 
Приравнивая λ<sub>t</sub>=λ<sub>σ</sub>, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:
[[Файл:tvp3.jpg|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp3.JPG|center]]
 
отсюда
 
отсюда
[[Файл:tvp4.jpg|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp4.JPG|center]]
  
 
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
 
На концах рельса появятся подвижные участки длиной l<sub>t</sub>, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:
[[Файл:tvp5.jpg|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp5.JPG|center]]
  
 
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
 
Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.
Строка 27: Строка 38:
  
 
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
 
В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.
[[Файл:tvp6.jpg|left]]<br />
+
[[Файл:Tvp6.JPG|center]]
 
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.
 
Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.
  
Строка 38: Строка 49:
  
 
[[Категория:Верхнее строение пути]]
 
[[Категория:Верхнее строение пути]]
 +
 +
== См. также ==
 +
 +
* [[Подрельсовые опоры]]
 +
 +
* [[Балластный слой]]
 +
 +
* [[Верхнее строение пути]]

Текущая версия на 06:29, 14 июня 2020

Главная → Путь и путевое хозяйство → Верхнее строение пути

Температурный выброс пути — характерное изменение железнодорожного пути в плане в результате самопроизвольной разрядки температурного напряжения в рельсах пути. За время около 0,2 с образуется резкое искривление рельсов (до 0,3—0,5 м на длине 20—40 м) с несколькими волнами в горизонтальной плоскости. Рельсы приобретают остаточные деформации и становятся непригодными для работы в пути, часть шпал раскалывается, щебень с балластной призмы отбрасывается. Выброс пути является серьёзной угрозой безопасности движения поездов: при возникновении выброса пути движение поездов на участке закрывается.

473145.jpg


Причины образования

Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λt:

Tvp1.JPG

где α = 11,8·10-6 °C-1 — коэффициент температурного расширения стали.

Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:

Tvp2.JPG

где PH – сила сопротивления в стыке;
E = 2,06·105 МПа — модуль упругости рельсовой стали;
F — площадь сечения рельса.

Приравнивая λtσ, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:

Tvp3.JPG

отсюда

Tvp4.JPG

На концах рельса появятся подвижные участки длиной lt, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:

Tvp5.JPG

Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.

Предотвращение

При укладке звеньевого пути стыковые зазоры должны устанавливаться в зависимости от температуры рельсов во время укладки. При эксплуатации звеньевого пути, по условию его устойчивости, допускается иметь не более двух нулевых зазоров подряд, кроме случаев, когда эти зазоры являются номинальными.

В бесстыковом пути удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.

Tvp6.JPG

Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.

Бесстыковые рельсовые плети закрепляются в определённом температурном интервале. По условиям прочности рельса и устойчивости пути определяются допустимые напряжения растяжения и сжатия и соответствующие им перепады температур Δtр и Δtс. Отнимая от наивысшей температуры рельса Δtр, получаем минимальную температуру закрепления, прибавляя к минимальной температуре рельса Δtс — максимальную температуру закрепления. Закрепление рекомендуется производить при температуре, лежащей в верхней трети расчётного температурного интервала.

При отличии температуры рельса при закреплении от оптимальной рельсовая плеть вводится в температурный режим путём принудительного изменения её длины при помощи гидравлического натяжного устройства. Если диапазон температур закрепления меньше 7—10 °C или даже отрицательный, то эксплуатация бесстыкового пути температурно-напряжённого типа невозможна без разрядок напряжения. Для этого используются уравнительные плети, рельсы в которых периодически заменяются на более длинные или более короткие, либо уравнительные приборы.

Литература

Железнодорожный путь / Т. Г. Яковлева, Н. И. Карпущенко, С. И. Клинов, Н. Н. Путря, М. П. Смирнов; под ред. Т. Г. Яковлевой. М.: Транспорт. 1999. 405 с.

См. также