1.3. Рельсы стандартной длины. Длинные рельсы. Бесстыковой путь.

Выше, в тексте рельсы назывались то рельсы нормальной(стандартной) длины, тодлинные рельсы, торельсовые плети, тодлинные рельсовые плети. Какова же разница между этими понятиями?

Вернёмся к примеру 1.6. Рельсовая плеть была закреплена для работы в постоянном режиме при температуре закрепления (нейтральной температуре) t_о=21ºС. После изменения температуры рельса на ∆t_н=5ºС преодолеваются силы сопротивления, сдвигающие рельсы в стыке. Дальнейшее повышение температуры рельсов приводит к перемещению их концов в пределах стыкового зазора. После изменения температуры рельсов на величину∆t = t _н + max t _погполностью преодолеваются все силы сопротивления его продольной деформации. При дальнейшем изменении температуры в том же направлении рельс изменяет свою длину как свободный стержень (см. формулу (1.2)).

Пределы изменения температуры рельсов по станциям сети железных дорог указаны в «Технических указаниях по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути». Наибольший перепад ∆t_max может быть определён как разность между максимальной для данной местности температуры рельсаt_max и температуры закрепления рельса на постоянный режим работы.

Если ∆t_max≥ ∆t, то левый и правый (см. рис. 1.1) участкихсмыкаются друг с другом, что является отличительным признаком отличия как рельсов обычной (нормальной) длины, так и длинных. Соотношения между величинами стыкового зазора δ и температурного перемещения конца рельса λ является дополнительным признаком отличия рельсов обычной длины от длинных рельсов.

Если температурное перемещение λ полностью компенсируется за счёт стыкового зазора δ, то перед нами рельс обычной длины.

При расчётных значениях стыкового зазора 19 и 21 мм, начиная с температурной амплитуды 85ºС и выше, рельс длиной 25 м почти никогда нельзя отнести к категории «рельс обычной длины». Другими словами, одна и та же конструкция пути с рельсами длиной 25 м в зависимости от температурной зоны может быть отнесена как к рельсам обычной длины, так и к длинным рельсам.

Если длина рельса такова, что для компенсации перемещения его концов недостаточно стыкового зазора δ и в процессе удлинения рельса полное закрытие стыкового зазора наступает прежде, чем температура рельса достигает максимума ( тогда дальнейшее повышение температуры приводит к торцевому нажатию концов рельсов в стыке), а полное конструктивное раскрытие стыкового зазора наступает прежде, чем температура рельса достигнет минимума ( тогда при дальнейшем понижении температуры стыковые болты начинают работать на изгиб),- в этом случае перед нами длинный рельс.

В зависимости от расчётной для данной местности амплитуды экстремальных температур рельсов, типа, конструкции и состояния промежуточных и стыковых скреплений, рода и состояния балластного слоя, величины установленных при укладке стыковых зазоров и некоторых других причин длина длинного рельса на сети дорог может изменяться от 25 до 150 м.

Если ∆t > ∆t _maxто температурные деформации возникают лишь на концевых участках рельса. Средняя его часть при любых изменениях температуры всегда будет неподвижной, это является необходимым и достаточным признакомбесстыкового пути.

Бесстыковой путь-условное название железнодорожного пути, рельсы которого на ряду с «активными» концевыми участками при любых изменениях реальных температур рельсов имеют не подвижную среднюю часть.

В официальном документе («ТУ-2000») дано иное определение: «Бесстыковой путь- железнодорожный путь , имеющий рельсы столь большей длины, что в них при изменениях температуры возникают продольные силы, пропорциональные этим значениям», т.е. за классификационный признак принято наличие температурных продольных сил.

Нам представляется, что более точным классификационным признаком бесстыкового пути является наличие в рельсовых плетях бесстыкового пути неподвижной средней части рельса при максимально возможных в данной местности изменения температур рельсов.

Отличительные признаки рельсов различной длины

Таблица 1.1

Термин	Зона распространения температурных деформации	Изменение стыкового зазора
Рельс обычной длины	По всей длине рельса	λ >max λ >0
Длинный рельс	То же	λ = 0 при t < tmaxmax λ=λmaxприt>tminmin
Бесстыковой путь	Только на концевых участках	_

Из таблицы видно, что из-за отсутствия стыков внешне более простой, чем звеньевой, бесстыковой путь на большей части рельсовой плети нагружен значительными по величине продольными температурными силами.