[Статья] Факторы, влияющие на температуру рельсов
 

Факторы, влияющие на температуру рельсов

Изменение температуры рельса происходит в условиях сложного теплообмена.

Летом, находясь под действием солнечных лучей, рельсы получают тепловую энергию, тратя ее часть на обратное излучение и теплоотдачу в окружающую среду. Когда рельс нагревается (тепла подводится больше, чем отводится), значения температуры в разных его точках, изменяясь во времени, все больше возрастают.

При достижении равновесия (теплового) между количеством подводимого и отдаваемого тепла температура рельсов перестает повышаться, хотя локальные значения температуры различных участков как по длине рельса, так и по его поперечному сечению могут довольно существенно различаться. Наблюдаемая разница в температуре по поперечному сечению рельса (головка, шейка, подошва) достигает 10 °С. Затем температура рельса понижается, а его температурное поле выравнивается.

Температура рельса зависит от многих факторов: температуры воздуха, типа рельса и состояния его поверхностей, а также ориентирования рельса относительно сторон света, плана и профиля пути; поперечного профиля земляного полотна (насыпь, выемка, нулевое место), интенсивности солнечной радиации и прозрачности атмосферы, скорости и направления ветра, качества и отражательной способности балласта и ряда других причин.

При одной и той же температуре воздуха и различных сочетаниях других перечисленных факторов температура рельса летом на одном и том же перегоне может быть разной, причем отличие температур в зависимости от условий может достигать 10—15 °С и даже более.

Температура рельсов летом в дневные часы, как правило, выше температуры воздуха. Разница температур рельса и воздуха является величиной переменной и с повышением максимальной температуры воздуха несколько уменьшается. Разница температур рельса и воздуха летом достигает 16— 18 °С в северных регионах и 24—26 °С — в средних и южных районах страны. За расчетную разницу температур между ними летом в настоящее время принимают 20 °С, т.е.


где tр — температура рельса;

tв — температура воздуха.

Зимой температура рельсов меньше отличается от температуры воздуха. Наблюдения показали, что в зоне экстремальных зимних температур воздуха (—30 °С и ниже) их температура может быть на 3—5 °С выше по сравнению с воздухом. Из-за выхолаживания при сильном ветре температура может быть и ниже температуры воздуха. Однако обычно зимой температура рельсов и воздуха совпадает, и в расчетах принимают tр = tв.

При изготовлении и укладке рельсовых плетей, производстве работ по техническому обслуживанию и ремонту бесстыкового пути измеряют фактическую температуру рельсов. В настоящее время таковой принято считать температуру головки рельса. При подобных измерениях применяют различные технические средства: приборы для непосредственного измерения в пути на месте производства работ; стационарные приборы для измерения на постах метеорологических станций и дистанций пути; стационарные или переносные приборы для измерения на рельсосварочных предприятиях в процессе изготовления плетей. Впервые температура рельсовой плети измеряется на рель-сосварочном предприятии, где определяется та, при которой изготовлена плеть.

В проекте укладки бесстыкового пути каждой паре рельсовых плетей присваивается порядковый номер, под которым в дальнейшем она будет значиться в заявке на сварку и других учетных документах, но об этом речь еще впереди.

В начале и конце каждой плети на внутренней стороне шейки рельса (со стороны оси пути) белой масляной краской указывается номер рельсосварочного предприятия, номер плети по сварочной ведомости, ее длина в метрах с точностью до второго знака после запятой при температуре рельсов +20 °С. При иной температуре рельсовая плеть, очевидно, будет иметь другую длину. Изменение AL длины рельсовой плети в этом случае может быть определено по формуле


где L — длина рельсовой плети при температуре +20 °С (указана на внутренней стороне шейки рельса);

t — температура рельсовой плети в момент измерения.

Пример 1.1. Длина рельсовой плети, изготовленной на предприятии 42 по сварочной ведомости 317, составляет 796,22м, а температура рельса — 18 °С. Какую длину плети следует указать на внутренней стороне шейки рельса?

Изменение длины рельсовой плети составит


На внутренней стороне шейки рельса должна быть указана длина 796,22 + 0,02 = 796,24 м.

После укладки рельсовой плети в путь дополнительно к имеющейся маркировке наносят номер плети по проекту с указанием сторонности, дату укладки и температуру плети при закреплении ее на подкладках.

Допустим, что номер плети по проекту 12, плеть правая. Она уложена в путь 11 июня 2004 г. при температуре закрепления L0 = +24 °С. Тогда маркировка такой плети имеет вид:


При закреплении плетей на шпалах температуру рельсов измеряют дважды — перед началом и после окончания закрепления. Для ускорения процесса измерения температуры рельсовых плетей сначала их закрепляют только на каждой пятой шпале.

С момента закрепления рельсовой плети на постоянный режим начинается «температурная жизнь» плети, а сама температура закрепления может считаться началом этой жизни. Температуру закрепления рельсовой плети иногда называют нейтральной.