¿Por qué las vías del tren giran y giran en condiciones de calor?

Si un cierto rango de longitud de los extremos del riel es fijo, limita la expansión libre del riel, el cambio de temperatura del riel, el riel lineal aparecerá tensión interna, esta fuerza es causada por el cambio de temperatura del riel, llamada fuerza de temperatura. Específicamente, es una línea sin costuras por bloqueo, aumento de temperatura de verano, el riel por alargamiento por calor, pero por restricción no puede alargar, tensión de compresión interna; Disminución de la temperatura invernal, el riel por frío se acorta, pero por restricción tampoco se puede acortar, tensión interna. Debido a que el riel está tan firmemente bloqueado en la traviesa del riel, el riel puede estar sujeto a una fuerza de temperatura tan grande sin deformarse, que es el principio básico de la línea continua.
Cuando la temperatura del riel es más alta que la temperatura del riel bloqueado, la sección del riel de la línea continua está sujeta a presión de temperatura. La presión de temperatura es proporcional al número de grados de cambio positivo en la temperatura del riel. Cuando la temperatura del raíl sube al valor máximo maxt, la presión de temperatura alcanza el valor máximo maxPt.

Por otro lado, debido a la resistencia de la junta y la resistencia longitudinal del lecho del riel, la mayor parte de la presión de temperatura se limita a la sección del riel y solo una parte muy pequeña se libera en la zona de expansión. Esta presión de temperatura, que está confinada a la sección del raíl, debe liberarse de acuerdo con las leyes de la naturaleza para lograr un equilibrio completo. Cuando alcanza un cierto valor, aún no puede encontrar una salida en la dirección longitudinal, irá a la dirección transversal para encontrar una salida, y la curva de la línea continua le brinda esta oportunidad, es decir, la longitudinal. La síntesis de presión de temperatura de la fuerza radial Pr solo apunta a la dirección del exterior de la curva, de modo que la curva sigue la tendencia de la hidropesía de dirección ascendente. Y las líneas rectas no pueden ser absolutamente rectas, una vez que algunas se doblan en alguna parte, la presión de temperatura longitudinal también se doblará en la dirección de la síntesis de la fuerza del componente radial Pr, lo que resultará en la dirección de la deformación por flexión de la pista recta.
De esta manera, siempre que la presión de la temperatura alcance un cierto valor, la línea sin costuras parece que la deformación transversal es inevitable.
Una gran cantidad de pruebas muestran que esta deformación del proceso de ocurrencia y desarrollo es una cierta ley, básicamente se puede dividir en tres etapas: etapa estable, etapa de expansión de la pista y etapa de la pista.
(A) mantener la etapa estable
La etapa estable es la etapa inicial de la línea sin costura para soportar la presión de la temperatura. En esta etapa, aunque la presión de temperatura debido a los aumentos de temperatura del riel, pero la pista no se deforma, aún mantiene el estado inicial, la temperatura fuerza completamente al estado elástico "almacenamiento" en la sección del riel. Cuanto menor sea la flexión inicial del carril, mayor será el valor de la presión de temperatura correspondiente a este estado. Si el riel es idealmente geométricamente recto, este estado puede continuar hasta que la presión de la temperatura alcance un valor considerable antes de que ocurra la hidropesía repentina bajo la perturbación de fuerzas externas; sin embargo, por varias razones, el riel no puede ser idealmente geométricamente recto, siempre habrá algún grado de flexión; por lo tanto, la presión de temperatura del carril durante la fase de estabilización no puede alcanzar el "valor considerable" antes mencionado. Por el contrario, cuanto menor es la resistencia de la línea y peor es la geometría de la vía, especialmente en términos de dirección, menor es la presión de temperatura que provoca deformación hidrópica de la pista.
Que la pista de una línea continua sea "estable" depende de si la presión de temperatura ha alcanzado un valor crítico, es decir, si la temperatura de la pista ha alcanzado una temperatura de pista crítica. La presión de temperatura crítica o la temperatura crítica del riel varía según el estado de la línea y puede ser alta o baja. Para la misma línea continua, siempre que la temperatura exceda el valor crítico, la pista pasa de un estado estable a un estado expandido.
La presión de temperatura a la que la línea sin costura ingresa al estado de riel expandido desde un estado estable se denomina presión de temperatura crítica inicial. Durante la fase de espera, la línea continua es relativamente segura.
(ii) Expansión de la fase ferroviaria
Cuando la temperatura del riel continúa aumentando y la presión de la temperatura cruza el primer valor crítico, comienza la fase de expansión. Durante esta fase, el aumento de la presión de la temperatura provoca una deformación lateral de la pista de pequeña a grande, de pequeña a grande, a veces claramente perceptible a simple vista: las líneas de flexión se vuelven cada vez más pronunciadas, los vectores de deformación se vuelven más grandes y la orientación de la pista significativamente peor.
Pero la temperatura de la pista no puede aumentar indefinidamente. Cuando alcanza un cierto nivel (siempre que esté dentro de la tolerancia de la pista) y luego comienza a caer, a medida que la presión de la temperatura se eleva gradualmente, es posible ver que la deformación y la flexión de la pista se reducen hasta que vuelve a su estado inicial. En otras palabras, durante la fase de expansión, la deformación de la pista es una deformación elástica.
La deformación elástica de una pista de línea sin costura bajo presión de temperatura se denomina expansión de la pista.
En la fase de expansión, después de que se eleva la presión de temperatura, la deformación elástica de la pista puede restaurarse a su estado inicial de solo 2 mm. en teoría, la deformación elástica de la pista de más de 2 mm no se puede restaurar por completo después de que se eleva la presión de la temperatura, y se debe dejar algo de deformación residual. La temperatura de la pista cambia repetidamente, esta deformación residual se acumulará y causará una mala dirección grave. Por lo tanto, la cantidad de expansión de la vía debe limitarse en el tiempo.
(C) etapa de la pista
En la fase de expansión de la vía, la presión de la temperatura no supera la capacidad de la línea continua, pero es posible alcanzar el límite de la capacidad. En este punto, la relativa estabilidad de la línea continua apenas se mantiene y la seguridad está en riesgo.
Cuando la temperatura de la pista vuelve a subir ligeramente, la presión de la temperatura continúa aumentando; Si la vía se ve ligeramente perturbada por fuerzas externas (como el frenado del tren, la influencia de la construcción, el martilleo de los rieles, etc.), la presión de temperatura excesiva acumulada en la sección del riel hará que la geometría de la vía sufra repentinamente cambios malignos: el vector de deformación de la etapa de expansión repentinamente aumenta significativamente, a veces hasta cientos de milímetros, la pista en Un momento para hacer un sonido enorme hidropesía grave, fila de rieles y tirar de la cama podrida, o el desprendimiento de rieles y durmientes conducen a la pérdida total de las condiciones de conducción. A través de la grave distorsión se puede ver la deformación del riel, su deformación ha excedido su límite elástico, convirtiéndose en deformación plástica; la sección del riel en la fuerza de la temperatura ha sido liberada; riel en estado natural en estado de "tensión cero", presión de temperatura y resistencia de línea eliminadas al mismo tiempo, cuando la línea ha sido seriamente dañada.
Riel de línea sin costuras en la presión de temperatura bajo el papel de deformación destructiva llamada pista.