Температурные напряжения в рельсах обусловлены ограничением их теплового расширения (или сжатия) при изменении температуры.
Согласно закону Гука, температурные напряжения пропорциональны величине несостоявшегося температурного удлинения (укорочения) рельса и противоположны ему по знаку.
- В теплую погоду рельсы расширяются, что приводит к сжимающим напряжениям.
- В холодную погоду рельсы сжимаются, вызывая растягивающие напряжения.
Напряжения в рельсах могут быть значительными, особенно при резких перепадах температуры. Они могут приводить к:
- Деформациям и изломам рельсов
- Увеличению сопротивления движению поездов
- Повреждению скреплений рельсов и шпал
Для предотвращения негативных последствий температурных напряжений на рельсовых путях применяются различные меры, такие как:
- Укладка рельсов с компенсационными зазорами
- Использование рельсов с переменным сечением, позволяющим выдерживать большие температурные изменения
- При сварке рельсовых плетей оставляют температурные компенсационные зоны
Почему рельсы искривляются?
При укладке железнодорожного полотна между стыками стыковых рельсов оставляют компенсационный зазор. Его назначение – компенсировать температурные деформации рельсов, которые изменяются в длину при изменениях температуры. При нарушении требований по обслуживанию пути в жаркую погоду возникают избыточные силы расширения рельса, которые могут превысить допустимые значения.
В таких условиях неизбежно происходит искривление рельсов – выброс пути. Чтобы предотвратить это, необходимо:
- соблюдать нормы укладки рельсов и оставлять требуемый компенсационный зазор;
- регулярно осматривать путь и своевременно устранять нарушения;
- применять современные технологии и материалы, например, бесстыковой путь.
Бесстыковой путь укладывают с минимальными промежутками между рельсами, компенсируя деформации за счет гибкости рельсов. Он надежнее в эксплуатации и обеспечивает более комфортное движение поездов.
Как устанавливают рельсы?
Устройство железнодорожного пути осуществляется в следующей последовательности:
- Разметка оси пути с помощью теодолита и нивелира.
- Подготовка земляного полотна: формирование насыпи или выемки, уплотнение основания.
- Распределение щебня в качестве балластного слоя для создания упругой прослойки между шпалами и грунтом.
- Раскладка шпал поперек оси пути с равномерным шагом, в зависимости от типа пути и нагрузок.
- Установка рельсов на шпалы с помощью специальных приспособлений, называемых башмаками, обеспечивающих равномерное расстояние между рельсовыми нитями и их правильное положение в плане и профиле.
- Скрепление рельсов со шпалами с помощью специальных рельсовых скреплений, таких как клеммные или закладные болты.
- Подбивка щебня под шпалы для обеспечения равномерного распределения нагрузки и повышения устойчивости пути.
- Выправка пути в плане и профиле с использованием путевых машин для устранения неровностей и обеспечения плавного прохода подвижного состава.
Дополнительная информация:
- Современные технологии позволяют применять бесстыковой путь, где рельсы соединяются с помощью сварки в непрерывную нить, что снижает количество стыков и улучшает плавность движения.
- Для обеспечения устойчивости на кривых участках пути устанавливают контррельсы, создающие дополнительное сопротивление боковому сдвигу колес.
- На стрелочных переводах используются специальные стрелочные башмаки, обеспечивающие перевод подвижного состава из одного направления в другое.
Как выпрямить рельсы?
Снятие рельсов производится отгибанием металлических лепестков снизу шпальной решётки. При выпрямлении П-образные рельсы имеют тенденцию терять форму поперечного сечения от прямоугольника к параллелограмму, поэтому выравнивание рельсов желательно производить, надев их на край толстой линейки.
Что кладут под щебень?
При возведении дорожного полотна под щебень необходимо уложить геотекстиль.
Этот синтетический материал обеспечивает:
- Защиту от прорастания сорняков
- Предотвращение смешивания щебня и грунта