Температура на солнце

[Toman]

Однако вот железнодорожники на метеостанциях держат куски рельсов на открытом для солнца месте, чтобы измерять их температуру.

[antic]

У вас на метеостанциях железнодорожники дежурят?

[Toman]

У вас на метеостанциях железнодорожники дежурят?

У железнодорожников, видимо, собственные метеостанции. Им же надо знать, какова температура рельсов - чтобы, когда надо, вводить какие-нибудь ограничения скорости или вообще запрещать движение, делать или не делать какие-то работы на пути. И вообще, для статистики и для расследования, если вдруг что произойдёт, полезно хотя бы приблизительно знать эту температуру на момент происшествия.

[Karakurt]

А что стали будет?

[Awwal12]

А что стали будет?

Будет изменение линейных размеров в первую очередь.

[true]

Из-за жары-то? Такая температура вряд ли серьезно влияет на размеры. Тот зазор на стыке рельс наверняка достаточен для компенсации расширения, чтоб об этом не задумываться вообще.

[antic]

А как быть с бесстыковыми рельсами?

[true]

Хм, даже не знал, что таковые есть. С такими наверное надо иметь некую службу.

[Toman]

Из-за жары-то? Такая температура вряд ли серьезно влияет на размеры. Тот зазор на стыке рельс наверняка достаточен для компенсации расширения, чтоб об этом не задумываться вообще.

Не всегда достаточен. В Москве очень даже часто летом в тёплую (даже не обязательно жаркую) погоду можно наблюдать сомкнутые стыки. Вообще говоря, сомкнутые стыки - это считается ай-ай-ай. Но что поделаешь. Теоретически есть такое мероприятие под названием "раздвижка стыков" - но это ж такая морока, тем более на деревянных шпалах. А это всего лишь Москва, всего лишь очень-очень умеренно-континентальный климат. А что говорить, скажем, о резко континентальном, с бо́льшими перепадами температур - там практически неизбежно от смыкания стыков в жару до натяжения стыковых болтов на срез отверстиями в рельсах (что в общем тоже ай-ай-ай) - в самые морозы. Т.е. какая-то часть изменения длины отрабатывается стыками, и усилия там меньше, чем в бесстыковом пути в том же климате - но не нулевые и не ограниченные трением в стыках. Может быть, если рельсы использовать не 25-метровые, а изначально принятой длины 12,5 м - то стыковых зазоров и хватит. Но у нас же почти везде, где звеньевой путь, 25-метровые рельсы.

[antic]

Вообще говоря, сомкнутые стыки - это считается ай-ай-ай.

А как же эксплуатируются бесстыковые рельсы?

[Toman]

А как же эксплуатируются бесстыковые рельсы?

По другим нормам, более жёстким. Собственно, у нас в основном давно уже сделали бесстыковым путь всюду, где ничто этому не препятствует. Земляное полотно должно быть достаточно стабильным, балласт хорошим, шпалы крайне желательны железобетонные (потому что они сильно тяжёлые, и потому что рельсы к ним крепятся крепче), кривых малого радиуса быть не должно - ну и просто путь должен быть достаточно ровным.

А звеньевой путь имеет по своей природе, как минимум, неравномерную жёсткость на изгиб, стыки обычно имеют просадки, в плане стыки могут быть либо вроде шарниров, либо наоборот местами повышенной жёсткости (а значит, по сторонам от стыка будет повышенная кривизна). Так что при смыкании стыков риск выброса даже при прочих равных (если всё остальное соответствует нормам для бесстыкового пути) выше, чем в собственно бесстыковом пути.
Хотя бы одни просадки стыков: это значит, что звено имеет форму как бы арки. И если его хорошенько сжать, середина поднимется в воздух и почти беспрепятственно сыграет в сторону - вот он и выброс.

[antic]

Меня интересует, почему бесстыковые рельсы не выпучиваются при нагреве. Ведь из школы и из личного опыта мы знаем, что тела при нагреве расширяются, причём во всех направлениях, как по ширине, так и по длине (кроме некоторых анизотропных материалов)

[Toman]

Меня интересует, почему бесстыковые рельсы не выпучиваются при нагреве.

Потому что они, если содержатся по нормам, достаточно прямые, чтобы, как буриданов осёл, не мочь решить, в какую сторону им выпучиваться. Ну и тяжёлые железобетонные шпалы, почти доверху присыпанные щебёночным балластом, в т.ч. и с торцов, и между шпалами на всём протяжении, помогают удерживать путь как в поперечном, так и в продольном направлениях.

Ведь из школы и из личного опыта мы знаем, что тела при нагреве расширяются, причём во всех направлениях, как по ширине, так и по длине (кроме некоторых анизотропных материалов)

Но из школы же мы знаем, что при механическом растяжении тела растягиваются в том направлении, в котором их растягивают, а при сжатии - соответственно, сжимаются. И что есть коэффициент пропорциональности между относительным удлинением и напряжением. Отсюда уже понятно, что изменения длины с температурой можно избежать, если приложить соответствующую растягивающую или сжимающую силу. В правильно содержащемся бесстыковом пути удерживающие его силы трения таковы, что при обычных погодно-климатических колебаниях температуры рельсов температурных напряжений хватает на то, чтобы двигать вперёд-назад только крайние 50-70 м плетей (и для компенсации этих шевелений между соседними плетями ставят по 4 звена длиной по 12,5 м - т.е. сразу 5 стыков). Больше этих концевых участков подвинуть силы уже не хватает, и бо́льшая часть длины плети в норме только меняет продольное напряжение в рельсах, оставаясь на месте. Но если где вдруг образуется неподобающая кривизна пути, или где-то силы трения окажутся недостаточными - то при сжимающих напряжениях выброс и случится.

[Karakurt]

А фото выбросов есть?

[Toman]

А фото выбросов есть?

Полно таких фото. Собственно, это легко гуглится - "выброс пути" - и пожалуйста, куча картинок на тему. Выглядит - кусок пути лежит змейкой (иногда только одна "волна"). Гуглится и видео, но там всё как-то очень скромненько и флегматично, т.к. это учебный выброс на учебном полигоне, и протяжённость пути невелика, почти весь и уходит в выброс, да и место - стык - явно подготовлено заранее, так что большого напряжения сжатия там было и не достигнуть, видимо. При настоящем же выбросе на сравнительно короткий участок пути приходит энергия почти со всей 800-метровой плети (бо́льшая часть которой при этом смещается только вдоль на несколько сантиметров), так что движение происходит гораздо более стремительно и размашисто, с разбрасыванием щебня на метры в стороны, а иногда даже и с разрушением шпал и/или расшивкой пути.

[From_Odessa]

Вернемся еще разок к этой теме.

[Andrey Lukyanov]

и для компенсации этих шевелений между соседними плетями ставят по 4 звена длиной по 12,5 м - т.е. сразу 5 стыков

В Европах вместо этого ставят один уравнительный прибор (там с одной стороны остряк, который может довольно сильно смещаться относительно противолежащего рельса).

[Toman]

В Европах вместо этого ставят один уравнительный прибор (там с одной стороны остряк, который может довольно сильно смещаться относительно противолежащего рельса).

У нас на некоторых линиях (естественно, как всегда, в приоритете относительно скоростные и приближенные к ним) уже некоторое время назад начали тоже ставить такие. А на мостах (больших) и подходах их ставили вообще с очень давних пор, т.е. практически с самого начала - т.е. технология была известна и применялась, просто очень ограниченно. И на то, видимо, были/есть некоторые причины.