Натяжение — это процесс в железнодорожной инженерии. Он используется для предотвращения теплового и холодового напряжения после установки бесстыкового рельса (CWR). Тепло окружающей среды вызывает расширение CWR и, следовательно, может привести к короблению фиксированного пути . Холод окружающей среды может привести к сжатию фиксированного железнодорожного пути, что приведет к хрупкости и трещинам. Перед установкой рельс изменяют путем растяжения с помощью гидравлических тензоров или нагревают до температуры отсутствия напряжений, чтобы сделать эти опасные проблемы менее вероятными.
Железнодорожная сталь сжимается при низких температурах и расширяется при высоких температурах. [1] В условиях сильного холода длина CWR испытывает растягивающее напряжение . Это напряжение может привести к разрушению железнодорожной стали. [2] В условиях сильной жары длина CWR испытывает сжимающее напряжение . Этот тип напряжения может вызвать солнечный изгиб , когда длина железной дороги прогибается вбок (вбок). [3] Другие факторы, которые влияют на состояние CWR, включают состояние балласта пути и его обочин; тип и размещение шпал ; места с повышенной тенью, такие как туннели и мосты; укрепление пути; и, в меньшей степени, вертикальная кривизна путей. [4]
При проектировании и установке CWR рассчитывается показатель, известный как «нейтральная температура рельса» (RNT). Продольные силы растяжения и сжатия на CWR суммируются. RNT — это условная температура, когда общая сумма равна нулю. [5] Аналогичным показателем является «температура без напряжения» (SFT). Это температура рельса, при которой рельс имеет ту же длину, что и в неудерживаемом состоянии. [6]
Перед укладкой нового пути, ремонтом пути или заменой шпал рельс механически или термически изменяется (напряжяется) так, чтобы его длина была одинаковой при выбранной температуре без напряжения; затем рельс может быть закреплен на месте без воздействия тепловых сил. Используемая температура без напряжения зависит от экстремальных условий окружающей среды и, таким образом, меняется в зависимости от местоположения. В Соединенном Королевстве CWR нагружается до 27 °C (81 °F), средней летней температуры рельса. В США стандартные температуры без напряжения варьируются от 35 до 43 °C (от 95 до 109 °F). [7] Несмотря на напряжение CWR перед установкой, рельс все равно может достичь своей «критической температуры рельса» (CRT). Это температура рельса, выше которой может произойти выпучивание. [8]
CRT может быть достигнута из-за нарушения балласта, компонентов пути или геометрии пути. Например, CRT может быть достигнута из-за удаления секции рельса или изолированного блочного стыка (IBJ). Инженер по напряжению измеряет секцию рельса, которую необходимо удалить, и размещает индикаторы с отметками на подошве рельсов. После того, как секция рельса вырезана, определяется ее первая температура без напряжений. Новая секция рельса разрезается и заменяется, а затем приваривается с одного конца. «Набор для напряжения» (гидравлический тензор рельса), такой как Permaquip HSM70 Stressor, или другой метод используется для регулировки другого конца и подготовки соединения к сварке. Если секцию рельса необходимо срочно заменить, проверка напряжения выполняется позже. [9] [10] [11]
Более поздним инженерным решением является испытательное оборудование «VERSE», выпущенное компанией Vortok в 1998 году. Оно позволяет инженерам-железнодорожникам измерять температуру без напряжений, не снимая секцию рельса. [12] [13] Vortok теперь называется Pandrol Vortok.