Pourquoi les voies ferrées se tordent-elles dans des conditions chaudes

Si une certaine plage de longueur des extrémités de rail est fixée, limitez la libre expansion du rail, le changement de température du rail, le rail de ligne apparaîtra sous contrainte interne, cette force est causée par le changement de température du rail, dite force de température. Plus précisément, c'est une ligne sans soudure par écluse, élévation de la température estivale, le rail par allongement thermique, mais par retenue ne peut pas s'allonger, contrainte de compression interne; diminution de la température hivernale, le rail par le froid raccourcit, mais par retenue ne peut pas non plus raccourcir, tension interne. Parce que le rail est si fermement verrouillé dans la traverse de rail, le rail peut être soumis à une telle force de température sans déformation, ce qui est le principe de base de la ligne sans soudure.
Lorsque la température du rail est supérieure à la température du rail verrouillé, la section de rail de la ligne sans soudure est soumise à une pression de température. La pression de température est proportionnelle au nombre de degrés de changement positif de la température du rail. Lorsque la température du rail atteint la valeur maximale maxt, la pression de température atteint la valeur maximale maxPt.

D'autre part, du fait de la résistance des joints et de la résistance longitudinale de l'assiette du rail, la majeure partie de la pression thermique est confinée au tronçon de rail et seule une très faible partie est relâchée dans la zone de dilatation. Cette pression de température, qui est confinée au tronçon de rail, doit être relâchée selon les lois de la nature afin d'atteindre un équilibre complet. Lorsqu'il atteint une certaine valeur, ne peut toujours pas trouver une issue dans le sens longitudinal, il ira dans le sens transversal pour trouver une issue, et la courbe de la ligne continue lui offre cette opportunité, c'est-à-dire la direction longitudinale synthèse de pression de température de la force radiale Pr vient pointer vers la direction de l'extérieur de la courbe, de sorte que la courbe suit la tendance de l'hydropisie de direction brin vers le haut. Et les lignes droites ne peuvent pas être absolument droites, une fois que certaines se plient quelque part, la pression de température longitudinale sera également pliée dans le sens de la synthèse de la force composante radiale Pr, entraînant dans le sens de la déformation en flexion de la voie droite.
De cette façon, tant que la pression de température atteint une certaine valeur, la ligne de piste continue apparaît une déformation transversale est inévitable.
Un grand nombre d'essais montrent que cette déformation du processus d'occurrence et de développement est une certaine loi, qui peut essentiellement être divisée en trois étapes: maintien de l'étape stable, expansion de l'étape de la piste et étape de la piste.
(A) maintenir la phase stable
L'étape stable est l'étape initiale de la ligne sans soudure pour résister à la pression de température. Dans cette étape, bien que la pression de température en raison de la température du rail augmente, mais la voie ne se déforme pas, maintient toujours l'état initial, la température force complètement à l'état élastique "stockage" dans la section de rail. Plus la flexion initiale du rail est faible, plus la valeur de la pression thermique correspondant à cet état est élevée. Si le rail est idéalement géométriquement rectiligne, cet état peut perdurer jusqu'à ce que la pression de température atteigne une valeur considérable avant que l'hydropisie soudaine ne se produise sous la perturbation des forces extérieures ; cependant, pour diverses raisons, le rail ne peut pas être parfaitement rectiligne géométriquement, il y aura toujours un certain degré de flexion ; par conséquent, la pression de température du rail pendant la phase de stabilisation ne peut pas atteindre la "valeur considérable" précitée. Au contraire, plus la résistance de la ligne est faible et plus la géométrie de la voie est mauvaise, notamment en termes de direction, plus la pression de température est faible provoquant déformation hydropique de la piste.
La « stabilité » de la piste d'une ligne sans soudure dépend du fait que la pression thermique ait atteint une valeur critique, c'est-à-dire que la température de la piste ait atteint une température critique de la piste. La pression de température critique ou la température critique du rail varie avec l'état de la ligne et peut être élevée ou basse. Pour une même ligne continue, tant que la température dépasse la valeur critique, la piste passe d'un état stable à un état expansé.
La pression de température à laquelle la ligne sans soudure entre dans l'état de rail dilaté à partir d'un état stable est appelée la première pression de température critique. Pendant la phase de maintien, la ligne sans couture est relativement sûre.
(ii) Extension de la phase ferroviaire
Lorsque la température du rail continue d'augmenter et que la pression de température franchit la première valeur critique, la phase de détente commence. Durant cette phase, la pression de température croissante provoque une petite à grande, petite à grande déformation latérale de la piste, parfois clairement perceptible à l'œil nu - les lignes de flexion deviennent de plus en plus prononcées, les vecteurs de déformation deviennent plus grands et l'orientation de la piste de manière significative pire.
Mais la température de la piste ne peut pas monter indéfiniment. Lorsqu'il atteint un certain niveau (tant qu'il est dans la tolérance de la piste) puis commence à baisser, à mesure que la pression de température augmente progressivement, il est possible de voir que la déformation et la flexion de la piste sont réduites jusqu'à ce qu'elle revient à son état initial. En d'autres termes, lors de la phase d'expansion, la déformation de la piste est une déformation élastique.
La déformation élastique d'une voie de ligne continue sous pression de température est appelée expansion de la voie.
En phase de détente, après levée de la pression thermique, la déformation élastique de la piste peut être ramenée à son état initial de seulement 2 mm. théoriquement, la déformation élastique de la piste sur 2 mm ne peut pas être entièrement restaurée après la levée de la pression de température, et une certaine déformation résiduelle doit être laissée. La température de la piste change à plusieurs reprises, cette déformation résiduelle s'accumulera pour provoquer de graves mauvaises directions. Par conséquent, la quantité d'expansion de piste doit être limitée dans le temps.
(C) étage de piste
Dans la phase d'expansion de la voie, la pression de température ne dépasse pas la capacité de la ligne sans soudure, mais il est possible d'atteindre la limite de la capacité. À ce stade, la stabilité relative de la ligne sans soudure est à peine maintenue et la sécurité est menacée.
Lorsque la température de la piste remonte légèrement, la pression de température continue d'augmenter ; si la voie est légèrement perturbée par des forces externes (telles que le freinage du train, l'influence de la construction, le martelage des rails, etc.), la pression de température excessive accumulée sur la section de rail entraînera soudainement des modifications malignes de la géométrie de la voie - le vecteur de déformation de l'étape d'expansion soudainement augmente considérablement, parfois jusqu'à des centaines de millimètres, la voie en un instant pour faire un son énorme hydropisie grave, une rangée de rails hors et tirez un lit pourri, ou un détachement de rail et de traverse de rail entraîne la perte complète des conditions de conduite. Grâce à la déformation grave de déformation du rail peut être vu, sa déformation a dépassé sa limite élastique, devenir une déformation plastique; la section de rail sur la force de température a été entièrement libérée ; rail à l'état naturel à l'état "zéro contrainte", pression de température et résistance de ligne éliminées du même coup, lorsque la ligne a été gravement endommagée.
Rail de ligne sans soudure dans la pression de température sous le rôle de déformation destructrice appelée piste.