Đường ray không hàn: sẽ không có tiếng ồn của bánh xe?

Khớp nối có lẽ là điểm yếu nhất trong thiết kế đường ray. Trong suốt lịch sử của “gang”, các kỹ sư chưa bao giờ có thể tìm ra cách tốt nhất để kết nối các đường ray. Thậm chí ngày nay, các khớp nối còn là nguồn tác động động tiêu cực lên đầu máy và các toa xe theo sau nó.


Trong tất cả các chi phí bảo trì đường sắt, khoảng 40% liên quan đến các mối nối cần được bảo trì liên tục. Vâng, tất nhiên, những con đường ngày nay không thể so sánh với những con đường cách đây 100 năm trở lên. Tuy nhiên, không thể loại bỏ hoàn toàn tác động tiêu cực của kết nối đường sắt. Chỉ có một lối thoát duy nhất - tạo ra một tuyến đường sắt liên tục ("nhung"). Tất nhiên, sẽ không thể loại bỏ hoàn toàn các khớp. Nhưng việc giảm số lượng của chúng xuống mức tối thiểu là điều hoàn toàn có thể thực hiện được, đó là điều đang được thực hiện ngày nay.

Lịch sử đường sắt liên tục

Ý tưởng về kết nối đường sắt như vậy lần đầu tiên nảy ra trong đầu kỹ sư người Nga Stetsevich vào năm 1896. Để bù đắp cho lực căng và lực nén, ông đề xuất làm cho các đường đi lượn sóng (cong). Năm 1907, Otto Gronau người Đức đã phát triển công nghệ hàn đường ray thành một dải dài duy nhất. Phương pháp này bắt đầu được sử dụng ở nhiều quốc gia, nhưng Chiến tranh thế giới thứ nhất đã ngăn cản sự phát triển hơn nữa của đường ray liền mạch.


Đến đầu những năm 1930, hầu hết các bang dần dần chuyển sang lắp đặt đường ray dài. Điều này đã được tạo điều kiện thuận lợi bởi Đại hội Đường sắt lần thứ VII, đã xác nhận khả năng sử dụng các sản phẩm dài tới 60 m mà không có bất kỳ hậu quả tiêu cực nào về sự giãn nở và co lại vì nhiệt. Cùng lúc đó, những chiếc máy di động đặc biệt xuất hiện có khả năng hàn đường ray trực tiếp trên đường ray.


Ở Liên Xô, năm 1932 đường sắt được đánh dấu bằng việc đặt một tuyến đường liên tục dài 215-225 m trên các cây cầu bắc qua sông Volga (Kalyazin) và Oka (Serpukhov). Năm 1933 tại nhà ga. Podmoskovnaya là nơi đầu tiên phát triển một đoạn có chiều dài 477 m. Đến năm 1966, cả nước đã có 5,5 nghìn km đường sắt như vậy. Năm 1982, họ bắt đầu sử dụng các thanh ray dài 850 m được chế tạo nặng hơn và khi hàn, người ta sử dụng các miếng chèn có khả năng chống đứt với lực 2,5 MN.

Một bản nhạc liền mạch hoạt động như thế nào?

Vấn đề chính là sự giãn nở nhiệt của đường sắt vào mùa hè và co lại vào mùa đông. Nó xảy ra, nhưng chỉ ở hai đầu của đường ray hàn. Những khu vực này được gọi là khu vực san lấp mặt bằng. Để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ, dầm chữ I được buộc chặt thường xuyên hơn: có nhiều mối nối ở giữa hơn ở hai đầu.


Tuy nhiên, không phải mọi thứ đều lý tưởng như vậy: cái gọi là ở nhiệt độ cực cao. vượt quá, đó là độ cong ngang sắc nét của đường ray. Khi sương giá nghiêm trọng, mối hàn có thể bị gãy. Do đó, chiều dài của đường liên tục bị giới hạn, thường là 1700 m - theo chiều dài tiêu chuẩn của đoạn đường. Trong thực tế, giữa các mi nối (850 m) có một khoảng cân bằng gồm 2-4 đường ray thông thường được lắp vào. Chiều dài tiêu chuẩn của chúng là 12 m.


Có một lý do khác khiến một đường đi liên tục không thể được tạo thành “vô hạn”. Đây là sự cần thiết phải cách ly các đường ray với nhau vì điện áp tĩnh có thể xuất hiện trong chúng. Và dòng điện cung cấp cho đầu máy là dòng điện xoay chiều hoặc một chiều. Và bạn không thể “trộn” nó.

Cách hàn đường ray

Quy trình này khá phức tạp vì thép có hàm lượng carbon cao được sử dụng. Do đó, công việc như vậy chỉ được thực hiện bởi các chuyên gia có trình độ cao trong các công ty được phép thực hiện hoạt động này. Có một số phương pháp nối mi bằng phương pháp hàn.

Tiếp điểm điện

Phương pháp đáng tin cậy nhất liên quan đến việc nối thông qua việc làm nóng trước và làm tan chảy các đầu của đường ray. Quy trình được thực hiện liên tục hoặc ở chế độ xung, khi đường may được làm mát và ổn định định kỳ. Một máy đặc biệt được sử dụng để thực hiện công việc.


Phương pháp này có mức độ tự động hóa cao và thường được sử dụng nhiều nhất trong việc xây dựng đường cao tốc. Độ bền của kết nối, so với toàn bộ đường ray, dao động từ 90 đến 110%.

Máy ép khí

Chuẩn bị sơ bộ bao gồm cắt cơ học các đầu để đảm bảo vừa khít. Đường ray cũng được xử lý bằng dichloroethane. Sau đó, cả hai đầu được kẹp bằng máy ép thủy lực, làm nóng đến 1200°C và các đầu được nén lại, đưa chúng lại gần nhau hơn. Phương pháp này phổ biến ở Mỹ: nó mang lại độ bền 90-100%.

Hàn hồ quang điện

Kết nối được thực hiện bằng cách lấp đầy khoảng trống rộng 14-16 mm bằng điện cực nóng chảy. Nó được đặt giữa hai đầu và dòng điện chạy qua.


Phương pháp này được sử dụng để kết nối đường ray tại các ga. Chất lượng công việc phụ thuộc vào điện cực; cường độ kết nối đạt được là 55-70% so với sản phẩm hoàn toàn bằng kim loại.

Hàn nhiệt

Bản chất hóa học là sự khử sắt khỏi oxit của nó trong “hàng xóm” với nhôm. Trong quá trình phản ứng, rất nhiều nhiệt tỏa ra làm nóng các đầu của thanh ray. Công nghệ này được tạo ra đặc biệt để kết nối các đầu thô. Hơn nữa, chúng có thể được làm từ các loại thép khác nhau. Công việc chuẩn bị là cần thiết: làm sạch, lắp đặt các khuôn để đặt nhiệt điện (và sau đó đốt cháy). Một ngọn đuốc được sử dụng cho việc này. Khi quá trình bắt đầu, vật liệu tan chảy và chảy vào đường may.


Mọi thứ diễn ra trong vòng 15-20 phút. Sau đó, khớp được chà nhám. Công nghệ này đơn giản và hiệu quả: không cần đến máy móc cồng kềnh, đoàn tàu hàn đường ray hoặc nguồn năng lượng. Mọi thứ đều được thực hiện bằng tay, bởi các chuyên gia. Tổng thời gian lắp ghép không quá một giờ. Độ bền cao hơn so với phương pháp nối trước đó - từ 65 đến 70%.

Bảo trì đường ray liên tục

Như đã đề cập trước đó, mối quan tâm chính của công nhân đường sắt ở đây là kiểm soát nhiệt độ, nhiệt độ tăng cao vào mùa hè và mùa đông. Với mục đích này, nhiệt kế cầm tay được sử dụng. Khi thời tiết nóng, vị trí của đường ray được đo trên chiều dài từ 8 đến 15 m.


Nếu độ lệch lớn hơn 10 mm trên 10 m đường đi thì khu vực nguy hiểm phải được rào chắn bằng tín hiệu lắp đặt và phải thực hiện các biện pháp để xả ứng suất nhiệt độ. Công việc đang được thực hiện trên nhịp san lấp mặt bằng gần nhất. Nếu việc này không thể thực hiện nhanh chóng, một đoạn đường ray sẽ bị cắt ra và thay thế bằng một đoạn đường ray khác.


Trong thời tiết lạnh, khi kim loại bị nén, các mối hàn được kiểm tra: nếu cần, các chốt được siết chặt ở đầu mi. Nếu cần thiết, các phần của đường ray được thay thế bằng các phần kéo dài ở các phần cân bằng.

Những phát hiện

Mặc dù có một số khó khăn trong việc bảo trì, việc duy trì đường đi liên tục vẫn dễ dàng và rẻ hơn so với đường truyền cổ điển. Ngoài ra, cần xem xét những ưu điểm của đường ray “rắn”:

✅ Tàu khách chuyển động êm ái: ít ồn, rung lắc
✅ tăng tuổi thọ của cả đường ray, ô tô và đầu máy xe lửa
✅ giảm chi phí sửa chữa và bảo trì đường ray
✅ tiết kiệm kim loại khi xây dựng đường sắt
✅ Lực cản của bánh xe lửa giảm: tốc độ của tàu tăng lên
✅ tăng độ an toàn: giảm khả năng tàu trật bánh

Một trong những nhược điểm là độ khó tương đối của việc sửa chữa một đoạn đường ray bị hư hỏng. Và cũng cần bố trí một lớp dằn dày (ít nhất 45 cm). Hơn nữa, nó có thể bị võng, cần được theo dõi. Tuy nhiên, chiều dài đường sắt liên tục ở Liên bang Nga đang tăng dần: theo dữ liệu năm 2003, chúng chiếm 40% tổng chiều dài đường sắt.