También se le llama estrés orbital en el Reino Unido y los Estados Unidos

Tome la pista como una estructura de ingeniería y use la teoría de la mecánica para el análisis y el cálculo A través del cálculo, se asegura que la pista tenga la capacidad de carga necesaria Desempeña un papel rector en el diseño de varios componentes de la vía y proporciona una base teórica para la clasificación de los estándares de construcción de vías (es decir, tipos de vías) y la adecuación razonable de los componentes

La fuerza quesoporta la vía La vía soporta diversas presiones verticales, fuerzas de nivelación horizontales y fuerzas de nivelación longitudinales del tren

La presión vertical proviene principalmente del peso muerto de las ruedas (carga estática) Cuando el tren está en marcha, debido a la vibración del material rodante, el desnivel de la vía y las ruedas, y la acción de la rueda motriz de la locomotora de vapor y los componentes de la rueda motriz, además de la carga estática, la vía también soporta muchos fuerzas adicionales adicionales en la dirección vertical Todas estas fuerzas adicionales, junto con la carga estática, se denominan cargas dinámicas verticales La fuerza horizontal lateral se produce principalmente por el movimiento de balanceo y serpenteo del material rodante y empujando hacia afuera cuando atraviesa una curva

La fuerza horizontal longitudinal incluye principalmente la componente horizontal longitudinal de la aceleración y el frenado de la locomotora, la componente horizontal longitudinal del peso de la locomotora en una pendiente larga y la fuerza de temperatura generada por el cambio de temperatura del riel

Método de cálculo Cálculo estáticoDe acuerdo con los diferentes supuestos sobre la cimentación, el cálculo estático se divide en: el cálculo de vigas de apoyo puntuales continuas y el cálculo de vigas continuas de cimentación

En el método de cálculo de la viga de soporte de punto continuo, el riel se considera como una viga de longitud infinita apoyada en muchos puntos de apoyo elásticos Se supone que el valor de asentamiento del fulcro elástico es proporcional a la presión a la que está sometido (Figura 1a)

Utilizando la teoría de la mecánica, se pueden obtener el momento flector, la presión y la deflexión del carril en cualquier sección Si hay muchas cargas actuando sobre el riel al mismo tiempo, el efecto de cada carga en el riel se puede calcular por separado y luego superponerse Por ejemplo, cuando se requiere el valor máximo, se pueden seleccionar varias ruedas más pesadas para colocarlas en la sección de cálculo respectivamente, y luego calcularlas y compararlas de acuerdo con la disposición de las ruedas de la locomotora

En el método de cálculo de la viga de cimentación continua, el carril se considera una viga infinita apoyada sobre una cimentación elástica continua (Figura 1b) De manera similar, con la teoría de la mecánica, se puede calcular el momento flector, la presión y la deflexión de cualquier sección del riel En comparación con el método de viga sostenida por puntos continuos, los resultados del cálculo son similares Pero cuando la rigidez de la base es grande, la diferencia entre los dos resultados del cálculo puede alcanzar aproximadamente el 10%

El cálculo dinámicosiempre ha utilizado el método de carga estática equivalente, es decir, considerando la acción dinámica del tren, la carga estática en la vía se incrementa adecuadamente

Hay dos métodos para determinar la carga dinámica: Método de análisis del elemento de fuerza Analice los diversos elementos de fuerza que soporta la pista, multiplique cada elemento de fuerza por un coeficiente diferente y luego combínelos con la teoría de la probabilidad para obtener la máxima carga dinámica posible Método del coeficiente de velocidad Multiplique la carga estática por el factor de velocidad para obtener la carga dinámica convertida La fórmula para calcular el coeficiente de velocidad varía de un país a otro

Por ejemplo, Estados Unidos adopta = 1+ v / 120, donde la velocidad v se mide en millas / hora; para la velocidad v inferior a 100 km / h, la República Federal de Alemania adopta = 1 + v 2 /30000 La “Ley de cálculo de la resistencia de las vías férreas” promulgada por China en 1979 estipula que cuando la velocidad del tren es inferior a 120 km / h bajo tracción de vapor, la tensión de flexión en la parte inferior del riel se calcula utilizando = 1 + 8 v / 1000, donde v es la velocidad de desplazamiento, en kilómetros / hora; para calcular la carga y la tensión de las diversas partes de la base debajo de la vía cuando la vía se hunde, utilice = 1+ 6 v / 1000

El método de análisis del elemento de fuerza parece ser más riguroso que el método del coeficiente de velocidad en teoría, pero de hecho, varios elementos de fuerza varían ampliamente y la situación es extremadamente complicada El resultado del cálculo no es confiable y el cálculo es muy engorroso e inconveniente para No es tan simple y fácil de usar como el método del coeficiente de velocidad En la década de 1980, excepto la Unión Soviética, la mayoría de los países del mundo adoptaron el método del coeficiente de velocidad

El cálculo de la tensión de cada componente de la víaincluye principalmente: La tensión de flexión dinámica en la parte inferior del carril

Es decir: = M / W , donde es el esfuerzo longitudinal de la fibra en la parte inferior del riel; M es el momento de flexión del riel; W es el módulo de sección de la parte inferior del riel al eje horizontal neutral Estrés compresivo de los durmientes Solo se calculan las traviesas de madera Esfuerzo de compresión a = Q / A , donde Q es la presión del riel; A es el área de contacto entre la base del riel o la plataforma y la traviesa Tensión de compresión en la superficie superior del lecho de la oruga Es decir, la superficie superior del lecho de la vía soporta la presión transmitida desde la superficie inferior de la traviesa, que se supone distribuida dentro del rango de e en ambos extremos de la traviesa (Figura 2), y su valor es p = Q / be , donde Q es la presión del carril; b

Es el ancho del durmiente El esfuerzo de compresión máximo se multiplica por un factor mayor que 1, y generalmente se adopta 1,6 Tensión compresiva en la superficie superior de la calzada Generalmente, disminuye con el aumento del grosor del lecho de la vía, pero cuando el grosor del lecho de la vía alcanza un cierto límite, incluso si aumenta el grosor del lecho de la vía, la tensión de compresión de la superficie del lecho de la carretera no disminuirá Los anteriores son cálculos para la carga vertical La fuerza horizontal horizontal no es grande en la línea recta, alrededor del 10-15% de la carga estática; en la curva, depende del radio de la curva, el tipo de locomotora y El vehículo es diferente, pero generalmente solo está por debajo del 50% de la carga estática En líneas ordinarias, el valor de la fuerza horizontal longitudinal es muy pequeño y, por lo general, no se calcula

Desarrollo:En el “Método de cálculo de la resistencia de las vías férreas” promulgado por China en 1979, solo se calcula la tensión de la fibra longitudinal en la parte inferior del riel para el riel, que se considera la tensión básica

Sin embargo, muchos años de práctica operativa han demostrado que no hay muchos casos de fracturas de riel en la parte inferior, y la mayoría de los daños del riel a menudo ocurren en la superficie superior del riel y en la mandíbula inferior del riel

La fractura del carril rara vez se debe a una resistencia insuficiente del carril, sino principalmente a la fatiga causada por cargas repetidas en el tren Además, en el cálculo de la tensión de la traviesa, el lecho de la vía y la superficie de la calzada, se supone que la presión está distribuida uniformemente, pero de hecho la distribución es muy desigual En las condiciones de funcionamiento actuales (carga pesada por eje, alta velocidad, gran volumen de transporte), las teorías y métodos de cálculo actuales están lejos de poder satisfacer los requisitos de la situación Desde la década de 1960, países de todo el mundo, como Gran Bretaña, Japón, Francia y la República Federal de Alemania, han realizado sucesivamente un gran número de estudios sobre mecánica de vía y dinámica rueda-carril China también inició trabajos de investigación experimental en esta área en la década de 1970 Sin embargo, debido a la estructura orbital especial, la situación de la fuerza es muy complicada e involucra muchos factores Hasta 1984, los países del mundo no habían podido formar un método de cálculo relativamente uniforme