Ile przejazdów kolejowych może wytrzymać tory kolejowe?

Wiem, że guma opon samochodowych i ciężarowych zużywa się, a beton drogowy zużywa się. Zastanawiałem się:

Chociaż stal jest twarda i elastyczna, nadal powoduje tarcie (interakcje między cząsteczkami), a zatem ścieranie.

Załóżmy, że mamy średnio 20-30 wagonów z czterema osiami o pełnym obciążeniu 50-60 ton na każdy wagon i pojazd trakcyjny. Ile przejazdów pociągiem może wytrzymać kolej, zanim będzie trzeba ją wymienić? Jakie są równoważne ramy czasowe, w których średnia liczba przejazdów jest osiągana?

— Thorsten S.
źródło

Podejrzewam, że podstawa zużywa się znacznie szybciej niż stal. Pytasz konkretnie o stal, czy o dowolny element toru?

— powietrza

Tylko stalowe gąsienice

— Thorsten S.

@Air - zużycie stóp zależy również od tego, czy masz zainstalowane opaski drewniane, kompozytowe, stalowe lub betonowe - opaski drewniane lub kompozytowe są podatne na cięcie blach i inne tego rodzaju zachowania, które prowadzą do wczesnego opracowania szerokiego rozstawu, podczas gdy stal i Beton nie rób tego

— ThreePhaseEel

Jest to reakcja z pewnością w Ameryce Północnej.

MGT

W USA natężenie ruchu na danym torze w ciągu roku jest mierzone w milionach ton brutto (MGT), np. 1 MGT = 2 000 000 000 funtów [spacje zamiast przecinków, aby były przyjazne dla świata]. Jest to miara całkowitej masy ładunku i pojazdów, ale niekoniecznie liczby poszczególnych pociągów.

Rail Life

Żywotność typowej szyny kolejowej wynosi od 1300 MGT do 380 MGT, w zależności od tego, czy szyna jest na prostym (stycznym) torze, czy na łuku. Na krzywej występuje większe tarcie. Ponadto szyna po niskiej stronie super-podwyższonej krzywizny zużywa się szybciej niż szyna po wysokiej stronie.

Tarcie

Z powodu tej dużej różnicy w żywotności szyny w obszarach o wielu zakrętach zastosowano maszyny, które zwiększają smarowanie szyny . Smarowanie to jest stosowane po przejściu lokomotyw, aby ich zdolność trakcyjna nie uległa zmniejszeniu. Niektóre zdjęcia tych maszyn znajdują się poniżej:

Maszyna LB Foster

LB Foster Rail Smarowanie

Liczba pociągów

W USA największe / najcięższe pociągi przewożą tylko jeden towar. Typowym tego przykładem jest tak zwany „pociąg blokowy węgla”. Jest to 100-osobowy pociąg obciążony węglem, w którym każdy samochód waży 286 000 funtów. Zakładając średnio 500 MGT życia:

Liczba pociągów = \frac{500 * 1 mi 6}{(100 * \frac{286, 000}{2000})} \approx 35000 pociągi

$\text{Number of Trains} = \frac{500*1e6}{(100*\frac{286,000}{2000})} \approx 35 000 \text{ trains}$

Linia o dużej przepustowości może mieć 25 pociągów dziennie na jednym torze, więc żywotność w latach wyniesie:

\frac{35000}{25 * 365} \approx 4 lat

$\frac{35000}{25*365} \approx 4 \text{ years}$

— Hazzey
źródło

Łał. Jeśli weźmiemy mniejszą wartość (1 tona brutto = 1,016 ton metrycznych) i oszacujemy, że pociąg o wadze 25 wagonów jedzie co godzinę po torze, otrzymujemy (380 * 1016 * 1000) / (25 * 60 * 24 * 365 ) = 30 lat ciągłego użytkowania. Przy większej wartości szacowana żywotność wynosi 100 lat!

— Thorsten S.

@ThorstenS. Tak, zamierzałem dodać te obliczenia do odpowiedzi, ale liczby wydawały się naprawdę wysokie! Przyjrzę się temu więcej i dodam te liczby.

— hazzey

@hazzey: Czy podane przez ciebie liczby dla toru spawanego w sposób ciągły czy dla toru w starym stylu, który miał szczeliny rozszerzalności cieplnej między segmentami szyny? Ciągłe spawane tory zapewniają mniejsze tarcie, płynniejszą jazdę, ponoszą mniejsze szkody ze względu na jednolitą powierzchnię w porównaniu do torów w starym stylu i są mniej szkodliwe dla kół w pociągach.

— Fred

@Fred Te liczby żywotności powinny być dla szyny spawanej w sposób ciągły (CWR).

— hazzey

Z pewnością milion ton brutto to 2 240 funtów x 1 000 = 2 240 000 000 funtów. A może zamierzone znaczenie to „Miliony ton brutto”?

— David42