Мы уже знаем, в чём виноват рельсовый стык. (читай эту статью) А сейчас давайте познакомимся с физикой процесса вот такого явления:
Это явление называют:
- Рельсы «зигзагом»;
- Выброс пути;
- Потеря устойчивости рельсошпальной решетки.
Я рекомендую разобраться в том, что такое устойчивость. Ведь потеря устойчивости, это самое верное определение этого явления, из-за которого происходит искривление рельсов.
Хорошим, по моему мнению, является пример с линейкой. Итак, я хочу сжать линейку. Хочу раздавить как, например, кубик. Сжать до полосочки.
Все вы знаете, что с линейкой такое не прокатит. В какой-то момент она изогнется, и мы либо погнем ее, либо сломаем. Такая ситуация и называется потерей устойчивости, которая происходит тогда, когда мы достигаем определенной величины силы сжатия.
А если я слабенько сожму линейку, то она не согнется. Но я могу намеренно создавать боковые толчки и даже надавить. Но, когда я перестану давить сбоку, то линейка вернется в состояние равновесия. Это устойчивость.
Если я сильно буду сжимать линейку, то она начнет трястись в руках. Так мы превысим определенную силу сжатия, с которой линейка будет неустойчива. Если в неустойчивом состоянии я надавлю на линейку сбоку, то она не вернется в состояние равновесия, даже тогда, когда я перестану давить сбоку.
На железной дороге тоже самое, только вместо линейки у нас два рельса. Я помню, когда мы проходили тему бесстыкового пути, преподаватель задал нам вопрос: «Что происходит с железной дорогой, когда температура воздуха повышается? Рельсы будут растягиваться или сжиматься?». Не думая, мы ответили, что рельсы при повышении температуры растягиваются. А вот и нет.
При повышении температуры рельс действительно удлиняется. Но вообще-то рельс у нас закрепляется в промежуточных рельсовых скреплениях на каждой шпале. И кроме того, в стыках, рельс стянут накладкой с противоположным рельсом.
Вы думаете это его оставит? Он может нам болты сорвать. Поэтому смотрите, предусматривается даже овальные отверстия.
Но это все равно его тормозит. А дальше дела хуже. Перед стыком на шпале есть скрепление, которое тоже будет его тормозить. Затем еще одно, и ещё.
Если рельс короткий, то и это его не остановит. Он хоть и со скрипом, но удлинится. А вот если это длинный рельс, особенно, если это рельсовая плеть длиной 800 метров, то это другое. Концы плети удлинятся, а вот остальная часть нет. Слишком много скреплений его держат.
Вот и получается, что рельс хочет удлиниться, а ему оказывают сопротивление. Поэтому рельс сжимается. А значит, как и в аналогии с линейкой, здесь возможна потеря устойчивости. Или как в основном говорят - выброс пути.
И не надо думать, что если вы зажмете рельсошпальную решетку со стороны торцов шпал, то ничего не будет. Нет уж. Вверх выбьет. И такое бывает, но редко.
Когда мы говорили про устойчивость линейки, то мы говорили о некой определенной силе сжатия. И на железной дороге она есть. Она называется критической температурной сжимающей силой.
Вот такая простая физика процесса. Также вы можете обратить внимание, что при выбросе пути длина изогнутых рельсов стала больше.
Конечно больше, рельс хотел удлиниться, он и удлинился. Но это уже самая настоящая деформация. Но, к сожалению, не упругая, а пластическая. Рельсы под замену.
Выброс пути довольно неплохо изучен и изучается по сей день. Например, вот видео (правда оно уже старое), как в университете СамГУПС изучают выброс пути.
Они соорудили у себя небольшой фрагмент железной дороги и сжали рельсы. Это же самая настоящая наука. Наверняка они вычисляли критическую силу.
Также стоит понимать, что в кривой выброс пути более вероятен, чем в прямой.
Ведь это тоже самое, что намеренно давить на линейку сбоку. А вот, если бы мы жили в идеальном мире, то на прямом участке не было бы выброса. Но в действительности невозможно добиться идеальной симметричной сжимающей нагрузки. Когда устойчивость потеряна, достаточно лишь небольшого отклонения от симметрии и будет выброс.
