دانلود تحقیق راه آهن

بخش اول
1-خط عضو اصلی یک راه آهن
به سه زبان مهم بین المللی (انگلیسی- آلمانی و فرانسه) به ترتیب راه آهن را
(EISEN bahn)- Rail road- Rail way کو Chemin de fer می نامند.

در حدود 160 سال از عمر آن می گذرد ولی هنوز نه تنها از اهمیت آن کاسته نشده بلکه روز به روز با ارزش و عظمت آن افزوده می شود.

اساس خط از ابتدا تا کنون تغییر چندانی نکرده و دوریل همچنان بموازات همدیگر راه آهن کشورها را می سازند، در حالی که دیگر قسمت های راه آهن از جمله آلات ناقله که روی ریلهای موازی می غلتند دستخوش تحولاتی محسوس و ملموس برای استفاده کنندگان شده است.

این تحولات و پیشرفت های محسوس در امر آلات ناقله که حاصل زحمات شبانه روزی متخصصین کشورها است در سرعت- بار مفید واگن- تامین نیروی برق- طراحی بدنه و راحتی قسمت های داخلی واگن تجلی پیدا کرده است.

در حقیقت کمتر کسی توجهی به ریلهای بی حرکت و بی صدا که روی زمین گسترده‌اند دارد و در حالی که قطارهای سریع السیر و راحت و لکومتیورهای نیرومند همواره طرف توجه می باشد و اما نباید فراموش کرد که موفقیت های حاصله در بخش آلات ناقله بدون توجه به پیشرفت هم آهنگ و موزون در خط ممکن و میسر نخواهد شد.

معمولا خط هزینه ای معادل تا کل سرمایه گذاری ثابت راه آهن دارد.

خط همواره در معرض تنش های شدید ناشی از قطارهای مسافری سریع السیر و باری سنگینی قرار می گیرد.

اول آنکه وزن وسیله نقلیه را تحمل می کند و دوم آنکه همزمان آن وسیله را هدایت می کند.

نیروهای عمودی و افقی همزمان در اثر حرکت یک وسیله نقلیه در خط ایجاد می شود.

و لازم است نتایج آن نیروها در وضعیت استاتیک و دینامیک مورد بررسی و مطالعه قرار گیرد.

آنچه مسلم است مجموعه خط از ریل و تراورس و با لاست تشکیل شده و نیروهای وارده را پس از جذب و هم آهنگی بزیرسازی منتقل می کند.

عضو اصلی در خط همانا ریل است که هر دو وظیفه تحمل بار وسیله نقلیه و هدایت آن را اساساً به عهده دارد.

بار وارده از چرخ در جهت توزیع نیروها در سطح بیشتر و انتقال آن به بالاست و زیر سازی بین تراورس تقسیم می شود.

ریلها و تراورس ها به وسیله پیچ ها و پا بندی همدیگر بسته شده و سازه واحدی به نام بست خط یا (Panel) را به وجود می آورند.

این سازه دارای یک نوع طبیعت است که در برابر نیروهای افقی و عمودی حاصله از حرکت قطارها و تغییرات درجه حرارت محیط مقاومت و پایداری می کند.

2-توجیه فنی و اقتصادی راه آهن
2-1 به لحاظ اندک بودن اصطکاک بین ریل و چرخ نیروی کمتری جهت حرکت وسیله نقلیه لازم است.

2-2 به لحاظ محدودیت انرژی آتیه راه آهن را میتوان فوق العاده توجیه پذیر و روشن پیش بینی کرد.

2-3 راه آهن کمتر موجب آلودگی محیط زیست می شود بالاخص در خطوط برقی.

2-4 راه آهن نیاز کمتری به فضا دارد.

2-5 در مقایسه با سایر سیستم های حمل و نقل زمینی نیاز کمتری به نیروی انسانی دارد.

2-6دارای ایمنی بیشتری است.

2-7 کمتر تحت تاثی رعوامل جوی قرار می گیرد.

اقتصاد جدید دنیا بر پایه نیروی کار استوار شده است.

جمعیت همیشه در حال رشد است و اغلب کشورهای جهان در حال پیشرفت هستند.

علاوه بر دلایل فوق مسائل سیاسی اجتماعی کشورها رل عمده ای در تعیین و انتخاب موقعیت بخش های تولیدی دارند.

پس به لحاظ ملی و بین المللی موسسات اقتصادی به چنان رشدی رسیده اند که اغلب باشکال مساله تامین خدمات حمل و نقل آن میسر و ممکن می شود.

لذا سازمان های راه آهن غالباً احداث و بهره برداری از ‌آن را صرفا به خاطر کسب درآمد انجام نمی دهند، بلکه ضرورت دارد موضوع مشکلات سیاسی دولت ها را هم مد نظر داشت و به حساب ‌آورد.

مهندسین راه آهن مسئولیت های بزرگی حتی از دید اجتماعی بعهده دارند.

وقتی که بودجه ها محدود است بایستی مهندسین و متخصصین تلاش فنی خود را در جهت چاره جویی و محدود کردن هزینه های احداث و نگهداری راه آهن به کار بگیرند تا با صرف اعتبار و هزینه کمتر و به کار گیری تدابیر و تسهیلات فنی به نتیجه مناسب تری نائل گردند.

در بلند مدت احداث راه آهن برای ساکنین منطقه مورد نظر- کار خوشبختی و سعادت بوجود می آورد.

هر راننده اتومبیل می داند که هر چقدر سطح جاده صاف و تمیز باشد اوقا در بطی سرعت های بالا و مسافرت دلپذیری را پیش رو دارد.

اما اگر سطح جاده ناصاف و دارای دست اندازهایی باشد راننده مجبور است جهت جلوگیری از خرابی ماشین و تکان هائی که درآن به وجود می آید و صرفه جوئی در قطعات یدکی سرعت خود را کم کند.

در رابطه با راه آهن خط و آلات ناقله عکس العمل های مشابهی روی همدیگر دارند.

برعکس سرنشینان اتومبیل مسافرین قطار خط را نمی بینند و از تلاقی و عمل و ناهمواری های خط که موجب تکانهائی در وسیله نقلیه می شود آگاهی مستقیم ندارند و توجه مسافرین معمولا به برنامه حرکت و رسیدن به موقع به مقاصد خود هست.

جهت دلپذیر مسافرت با قطار موسسات راه آهن ها برنامه های منظم و با حداقل توقف و محدودیت سرعت پیش بینی و تنظیم می کنند.

زیرا در راه آهن مثل جاده عمل جذب و استهلاک ضربات به وسیله چرخ لاستیکی پر شده از هوای فشرده انجام نمی شود بلکه تراز طولی و عرضی خط راه آهن ثابت بوده و محورهای آلات ناقله مستقیما به وسیله چرخ با ریل در تماس هستند و عکس العمل آن موجب لرزش و تکان در آلات ناقله می شود.

پس جهت تقلیل تکان ها و لرزش ها در راه آهن با تقلیل سرعت اقتصادی و دلپذیر نیست بلکه به به کارگیری عملیات نگهداری صحیح و مناسب می توان به نتیجه مطلوب نائل گردید.

در دهه های اخیر راه آهن ها مرتبا در جهت تقلیل هزینه های نگهداری بررسی و تحقیق کرده اند .

در این راستا جوشکاری ریل طویل به طور سرتاسری یکی از همین پیشرفت هاست که در مبحث جوشکاری مزایا و محاسن آن از دیدگاه فنی و اقتصادی دیده شده است.

با استفاده از ریلهای سنگین نظیر UIC60 با پندهای الاستیک تراورسهای پیش تنیده و بالاست نوع سنگ شکسته رو سازی خط را هر چه بیشتر تقویت کرده و آماده پذیرش حمل و نقل باری و مسافری ایمن و راحت را فراهم آورده است.

بخش دوم 1-ویژگی های ریل: مقدمه: وقتی که نیروهای وارده بر ریل را در موقع عبور یک وسیله نقلیه از روی خط بررسی می کنیم ملاحظه می شود ریل دو وظیفه اصلی را در ساختمان خط به عهده دارد.

یعنی علاوه از عامین سطح چرخش و هدایت چرخ های وسیله نقلیه به صورت یک تیرسر تا سری نیز عمل می کند.

در اثر عبور چرخ نیروهای دینامیکی بزرگی می شوند و قهراً در اثر این نیروها ممکن است تغییرات فولاد به منطقه پلاستیک نیز کشیده شود.

نیروهای متمرکز وارده به سطح چرخش موجب سائیدگی هائی در ریل شده و در نهایت مسائل فوق ایجاب می کند که برای ساخت ریل از فولاد دارای ترکیب شیمیائی خاص و مقاومت بالا استفاده شود.

نیروهائی که از چرخ به ریل وارد می شود از عبور از ‌آن و سایر متعلقات روسازی نهایتا بزیرسازی می رسد این نیروها در چندین تراورس توزیع شده و بعد ببالاست منتقل می‌شود.

تنش های خمشی در کف ریل به وجود می آید و علاوه از تنش به وجود آمده ریل در معرض ارتعاشات و ضربان حاصله از نیروهای دینامیک هم قرار می گیرد.

لذا برای تامین استقامت خط علاوه از مقاومت فولاد ریل به عنوان یک تیر سرتاسری بایستی مدول مقطع متناسب با نیروهای وارده را داشته باشد.

نتیجه: از توضیحات فوق نتیجه می گیریم که ریل باید دارای دو ویژگی باشد.

از فولاد خاصی ساخته شود.

دارای مقطع خاصی از نظر ارتفاع پهنای کف و تیغه ریل باشد.

(یعنی دارای مدول مقطع متناسبی باشد) 2-مقطع ریل و خواص آن: مقطع ریل از بدو تاسیس راه آهن به شکل های مختلف ساخته شده و در اواسط قرن 19 به صورت پروفیل پایه دار یا Vignole یا Flat botton که در حال حاضر هم راه آهن ها از این نوع مقطع ریل استفاده می کنند درآمده است.

در اثر بالا رفتن میزان حمل و نقل سرعت و افزایش بارهای محوری Axel Loade وزن متر طول ریل نیز بالا رفته و تا Kg/ m75 نیز رسیده است.

در طراحی ریل قارچ ریل که بیشتر از سایر نقاط آن در معرض نیروها قرار داد و معمولا منجر به سایش می شود با مقاومت بالا ساخته می شود همچنین قوس ها و شیب هایی روی آن انتخاب می شود که سطح تماس چرخ راحتی المقدور کم کرده و موجب افزایش فشارهای وارده نگردد.

لذا مصرف کنندگان و تولید کنندگان به لحاظ مسائل فنی و اقتصادی ترجیح می دهند استانداردهائی در رابطه با سفارش ساخت- مشخصات فنی- نحوه کنترل جنس رعایت گردد.

این مسائل در بین اعضاء اتحادیه بین المللی راه آهن ها (یو-آی-سی) UIC در کلیات رعایت می شود.

اما مشخصات خاص هر پروژه راه آهن تابع پارامترهائی از قبیل میزان حمل و نقل بار محوری سرعت شیب- شعاع قوس ها و غیره می باشد که بایستی متناسب با آن و در چهارچوب استانداردهای تعیین شده مساله انتخاب ریل مورد محاسبه و رعایت قرار گیرد.

3-خواص فولاد ریل: سنجش مقاومت کششی ریل یا (Tensilestrengh Test) یکی از آزمایش های اساسی است که خواص و ویژگی های لازم در کاربرد ریل را تضمین می کند.

ریل های سخت و ریل های سخت شده به وسیله حرارت به طور متداول در بازارهای جهانی موجود است.

و مقاومتی معادل 700-1400 Kg/mm2 که در جدول شماره 1 نشان داده شده است.

به طور کلی و با توجه به کاربردهای مختلف ریل ها را به چهار گروه اصلی تقسیم می‌کنند.

گروه 1- ریل های با مقاومت کشش مینیمم معادل نوع استاندارد یو-آی- سی این نوع ریل به طور چشم گیر در کشورهای اروپائی مثل فرانسه و انگلیس مصرف می شود.

گروه 2- ریلهای بامقاومت کشش می‌نیمم معادل استانداردهای ASTM و GOST این نوع ریل اختصاصاً در کشور های ایالات متحده آمریکا- شوروی و کانادا تولید و مصرف می شود.

گروه 3- ریل های با مقاومت کششی می نیمم ریل های سخت یا ریل های مقاوم در برابر سائیدگی نامیده می شود.

و معادل تیپ های C , A, B استاندارد UIC می باشد.

در حال حاضر راه آهن آلمان فدرال از این نوع ریل های سخت به طول وسیع و چشمگیر در محل قوس ها و خطوط با حمل و نقل و سرعت بیشتر استفاده می کنند.

راه آهن های سوئیس- فرانسه و هلند نوع خاصی از ریل های سخت را بنا به موقعیت محلی مصرف می کنند.

سایر راه آهن های غیر اروپائی را نیز می توان در شمار مصرف کنندگان ریل های سخت نام برد.

گروه 4- مقاومت کششی می نیمم این گروه برابر می باشد.

این نوع ریل در راه آهن آلمان فدرال در خطوط با حمل و نقل سنگین و همچنین در کشور سوئیس در خط (Goothard pass Line) گوتاردپاس لاین و خطوط با حمل و نقل مواد خام معدنی مصرف شده است.

اصولا ریل های با مقاومت بالا دارای سیلیس بیشتری در فولاد هستند.

این نوع ریل ها با لای استاندارد ASTM و استاندارد UIC قرار دارند.

اما در حال حاضر ریل های نوع چندان مصرفی ندارند.

4-نحوه ساخت ریل: فولاد- طرز تهیه قسمت اعظم آهن خامی که از کوره بلند به دست می آید جهت تهیه فولاد مورد استفاده قرار می گیرد.

تهیه آن به طور خلاصه عبارتند از ذوب آهن خام و از بین بردن مواد خارجی آن که عبارتند از کربن، سیلسیم، منگنز، گوگرد و فسفر و دادن مقدار معینی از کربن به آهن.

روش های صنعتی مختلف تهیه فولاد: معمولا روش تولید ریل و ریخته گری شمش آن به چهار طریق انجام می شود.

4-1- روش تصفیه فولاد با دمیدن اکسیژن Steel refined by oxygen blown pricess 4-2- روش زیمنس و مارتین یا کوره های باز Open heart 4-3- روش کوره های الکتریکی Electric Process 4-4- روش توماس Thomass Process هر روش تولآید با علامت قرار دادی خاص روی جان ریل حکاکی می شود که در قسمت علامت گذاری مشروحا بیان می شود.

در این روش ها از 75% آهن خام که دارای فسفر کمی است و 25% آهن قراضه و همچنین افزونه هائی مثل آهک- فلورایت و مواد خام معدنی در معرض آزمایشات متسمر قرار می گیرند.

در جریان ذوب کربن آهن خام سوخته و به گاز Co تبدیل و آزاد می شود.

گوگرد و فسفر تا حدودی از مواد مذاب برداشته می شود.

هر کدام از این روش ها مزایای مخصوص به خود را دارد.

و فولاد حاصل از آنها دارای خواص و مورد استعمال مخصوص به خود می باشد.

اما فولاد حاصل از روش کوره های باز خالصتر و مرغوبتر از فولاد حاصل از روش های دیگر است و امروزه فولادهای ساختمانی بیشتر از این روش تهیه می شوند.

مرحله ذوب به وسیله کامپیوتر و تجربه های پی در پی نمونه ها کنترل می شود.

عمل دمیدن اکسیژن تا مرحله ای که میزان کربن به نسبت مورد لزوم در فولاد ریل برسد ادامه پیدا می کند.

در روش ذوب الکتریکی و کوره سرباز از آهن قراضه به نسبت 100% تا 60% استفاده می شود.

همچنین تلخیص گوگرد و فسفر به سبک روش دمیدن اکسیژن که قبلا ذکر شد در این روش نیز عمل می شود.

فولاد مذاب می تواند مقدار ارزیابی هیدرژن غیر محلول در خود نگهدارد.

برعکس هیدروژن محلول به مقدار خیلی کم در فولاد جامد وجود دارد.

اگر هیدروژن محلول به مقدار زیاد به صورت نامحلول در مرحله گداختن باقی بماند و فولاد پس از سرد شدن به طور نرمال نورد بشود بالاخص در رابطه با فولادهای سخت عیب لکه تخم مرغی در قارچ ریل یا (Ovalflaws) بوجود آمده و موجب شکستگی آنی ریل در زیر قطار می شود.

بدین منظور در حین گداختگی مواد مقدار هیدروژن بایستی به حداقل ممکن مخصوصا درفولاد ریل برسد.

سنجش میزان هیدروژن در حین گداختگی با اندازه گیری های خاص تامین می شود.

بر اساس تکنیک موسوم به (S\cotching) و یا با ایجاد خلاء هیدروژن آزاد می شود.

عامل سیلیس- منگنز و تحت شرایطی کروم و سایر عناصر به پاتیل ریخته گری در حین خالی کردن مواد مذاب اضافه می شود.

ترکیب شیمیایی آهن قراضه و فولاد و تغییرات آن در حین تصفیه و تبدیل نهائی به ریل در ظرف چند دقیقه با اسپکترومترهای مدرن با تغییر الکترونیکی می شود.

بنابراین ریل هائی که با روش های فوق و توام با آزمایشات و کنترل های اشاره شده تولید بشود از نظر ترکیبات شیمیائی کاملا هموژن و یکنواخت بوده و خواص مکانیکی و مهندسی قابل قبولی را دار خواهد بود.

در عکس های حقیقی که نشانگر وجود عیب های لکه تخم مرغی در قارچ ریل است از آلبوم یو-آی-سی تحت شماره های 211 تا 123 نشان داده شده است.

ضمناً در ساخت ریل شمش های تهیه شده و غنی وزنی در حدود 7-5 دارند (ingot) برای آنکه سطح ریل کاملاً محکم و مقاوم باشد در آلمان Krupp Metallurgical کروپ برای تهیه شمش از سیستم قالب های شمش سربالا که در شکل شماره 4 ارائه شده است استفاده می شود.

Up hill group teeming process در این روش مواد مذاب از قسمت پائینی قالب به وسیله قیفی پس از عبور از آجرهای نسوز وارد می شود.

پس از برداشتن قالب ها شمش ها را داخل کوره ها گذاشته و پس از گرم کردن آن به مدت چند ساعت و رساندن آن به حرارت مورد نیاز نورد و تبدیل به ریل آماده می‌گردد.

5-نورد ریل: شمش های آماده شده پس از عبور از غلتک های ماشینی خاص به نام blooming mills و تبدیل به شمش چهار گوش و پس از 17 و گاهاً 19 عبور به شکل پروفیل خاص ریل در می آید.

6-علامت گذاری ریل: (Marking) معمولا بر اساس قرارداد بین راه آهن سفارش دهنده و کارخانه تولید کننده علائم زیر در روی جان ریل به صورت برجسته با ماشین مخصوص حک می شود.

6-1- علامت کارخانه سازنده.

6-2- دو رقم آخر سال تولید.

6-3- ماه تولید با اعداد یونانی.

6-4- نام راه آهن سفارش دهنده.

6-5- روش تولید فولاد.

6-6- نوع ریل از نظر سختی.

ر-آ- ج- ا- ا IX- 82 راه آهن جمهوری اسلامی ایران ماه نهم سال 1982 روش زیمنس و مارتین گردید A90 یا نیم ساعت ساخت.

علائم قراردادی روش تولید و درجه سختی: روش تصفیه فولاد با دمیدن اکسیژن روش زیمنس و مارتین روش توماس گرید 70 معمولی گرید 90 A نیم سخت گرید 90 B سخت بخش سوم 1-تئوری جوشکاری سراسری ریل ها اگر یک قطعه ریل آزاد باشد به ازاء یک درجه فارنهایت معادل 0000065/0 طول خود منبسط می شود.

یادآور می شویم در مقابل 100 درجه فارنهایت انبساط نرمالی معادل 41 اینچ در هر مایل انجام می شود.

نیروی بازدارنده از حرکت ریل با کاربرد تجهیزات مختلف اعم از پابندهای ریل گیره های ضد لغزش صفحات زیر ریل و غیره به جز دو سر ریل به دست می آید.

به ازاء t درجه حرارت تغییر طولی معادل () در هر واحد ریل به وجود می آید.

اگر فشار روکش های داخلی دیگر ناشی از اعمال سایر نیروها در طول ریل تغییرات جدیدی در ریل معادل () در هر واحد طول به وجود آورند.

از رابطه مکانیکی فشار و کشش داریم: S = واحد تنش فشاری یا کششی است که در واحد سطح مقطع ریل حاصل می شود.

اگر از تغییرات ممکن در خط جلوگیری شود، نیروهای جلوگیری نشده در طول بایستی به وسیله یک نیروی برابر مقابله شود و از رابطه فشار و کشش داریم: به ازاء = 1 درجه فارنهایت و تنش های داخلی ریل با تمهیدات لازم مهار شده است.

اگر ریل UIC60 یا معادل RE- 132 با سطح مقطع 95/12 به کار ببریم بازاء درجه فارنهایت نیروی مهار کننده ای معادل: پوند 151/515 یا F= 60 x 195 x 12.95 نیاز خواهیم داشت.

نیروی مهار کننده لازم در دو انتهای ریل در محل درزها به وسیله وصله ها و تاورسهای دو سر ریل حاصل می شود.

به طوری که در شکل زیر مشخص شده نیروی مهاری حاصله از وصله ها و تراورس ها با هم به حالت تعادل در می آیند و تراورس های قسمت وسط هیچ نوع نیروی مهاری اعمال نمی کنند و این قسمت وسط را قسمت غیر متحرک یا ثابت ریل می نامند.

در اثر انقباض یا انسباط نیروهای حاصله از ریل به تراورس منتقل و تراورس ها قاعدتاً این نیروها را به بالاست منتقل می کنند.

نیروی مهاری در وصله یک نوع نیروی اصطکاکی است که در پیچ وصله ها ایجاد می شود و به طور تقریب معددل 000،100 پوند برای هر وصله شش سوراخه با پیچ های سفت شده می باشد.

با توجه به اینکه مهار ریل از طریق وصله ها معمولا مشکل بوده و بعضی مواقع پیچها شل می شوند لذا در محاسبات جوشکاری ریل طویل از نیروی مهاری حاصله از وصله ها صرفنظر می‌کنند.

و این نیرو را صرفاً به عنوان یک ضریب اطمینان به حساب می آورند.

مقدار نیروی مهاری که یک تراورس در هر ریل ارائه می دهد نیروی مقادیر 500 الی 1200 پوند متغیر است و حتی در بعضی موارد نیروهای 1500 تا 2000 پوند برای یک تراورس در هر ریل با گیره های مهاری می توان به دست آورد.

اما میزان قابل قبول 500 تا 800 پوند برای تراورس های بافاصله 22 اینچ (55 سانتی متر) و با با لاست سنگ شکسته می باشد.

اخیراً 1000 پوند برای یک تراورس در هر ریل مستمراً در محاسبات استفاده شده است.

در حالت یخزدگی خط این نیرو به دو برابر می رسد.

3-روش های جوشکاری ریل جوشکاری ریل معمولاً به چهار روش انجام می شود: 3-1- جوش نقطه نقطه ای برقی.

3-2- جوش فشاری گازی.

3-3- جوش قوس الکتریکی دستی.

4-4- جوش آلومینوترمیک.

تا سال 1950 جوش ریل فقط به دو طریق آلومینوترمیک ونقطه ای برقی انجام می شد.

از سال 1953 به بعد جوش فشاری گازی نیز مورد مطالعه قرار گرفت و استفاده از آن به تدریج توسعه یافت و امروزه این نوع جوشکاری در بعضی از راه آهن ها متداول شده است.

متعاقباً در سال 1963 جوش ریل به طریق قوس الکتریکی دستی نیز رواج پیدا کرده و در طول خطوط راه آهن متداول گردید.

روش جوش فشاری گازی و قوس الکتریکی بیش از دو روش جوش الکتروترمیک و نطقه ای برقی مورد استفاده قرار می گیرد و می توان گفت در روش اخیر سالها در راه آهن ها مورد عمل و استفاده بوده لیکن امروزه از جوش الکتریکی نقطه ای به دلایل زیر کمتر استفاده می شود: هزینه زیاد جوشکاری با ماشین جوش الکتریکی.

مشکل حمل و نقل ریل طویل از کارخانه به کارگاه.

لیکن در سال های اخیر با توجه به بالا رفتن نرخ دستمزد و به ویژه اینکه فن جوش ریل نیز متحول شده مجدداً عمل جوش سراسری به طریق نقطه ای برقی مورد توجه قرار گرفته است.

اخیرا به علت مشکلات ناشی از انسداد خط بخصوص در محورهای با حمل و نقل سنگین از روش سریع جوشکاری نوع SKV-f ترمیت استفاده می شود.

معمولا جوش سراسری ریل به دو رشو انجام می شود: ریل ها بدواً در کارخانه و یا کارگاه موقت به طول های 100 تا 200 متر جوشکاری و پس از حمل به محل نصب مجدداً به طول های مورد نظر جوشکاری می شوند.

ریل ها پس از نصب جوشکاری می شوند (پس از پانلگذاری).

برای تعویض ریل های فرسوده معمولا از روش شماره 1 استفاده می شود.

در روش اول برای تهیه ریل طویل از جوش نقطه ای برقی و یا گازی فشاری و برای جوش ریل بیش از 200 متر از روش قوس الکتریکی یا آلومینوترمیک استفاده می شود.

3-2- جوش فشاری گازی: ابتدا سطح مقطع ریل ها کاملا از زنگ و یا سایر آلودگی ها تمیز و سپس دو سر ریل در مقابل یکدیگر تنظیم و برای انجام عمل حرارت دادن و وارد آوردن فشار آماده می‌شود.

سپس دو سر ریل ها با مشعل گازی حرارت داده شده و این عمل هنگامی متوقف می شود که میزان فشار و حرارت به درجه مورد نظر برسد.

برای جوش کاری ریل از روش گرم کردن استفاده می شود که در اثر آن در مقطع ریل فشار محوری بوجود می آید.

ضمناً برای این کار از مشعل گازی گرم کننده با دو شاخه دمنده به وزن (Kg 500) استفاده می شود.

چون با انجام روش جوش کاری فشاری گازی ریل تغییر حالت پیدا می کند لذا اعمال این روشدر شرایطی که ریل به تراورس بسته شده باشد امکان پذیر نیست و لذا بایستی ریلها را باز کرده و پس از جوشکاری دو مرتبه آنها را پابند مربوطه به تراورس بست.

در عکس شماره (1) دستگاه کوچک فشاری گازی دیده می شود.

3-3-جوش قوس الکتریکی دستی: سر ریل ها را با زاویه 90 درجه بریده و سطح مقطع آنها را پس از تیز نمودن به فاصله 15 تا 17 میلیمتر و در امتداد یکدیگر قرار داده و در محل درز ریل یک صفحه مسی شیار دار به ترتیبی که در شکل (2) نشان داده شده قرار می گیرد.

انگاه کف ریل را با شعله اکسیژن- آستیلن تا cc 500 حرکت می دهند.

و بعد کف ریل با الکترود مخصوص 4 میلی متر قطر (AWS-E11016G) و جان و قارچ ریل با الکترود 5 ملی متری (AWS-E11016G) جوشکاری می شود.

البته هنگام جوش جان و قارچ ریل از آب به عنوان خنک کننده استفاده می شود.

ضمنا جهت دادن مقاومت بیشتر به جوش مبادرت به گرم کردن آن وسیله مشغلگاز پروپان تا 30 650 درجه سانتی گراد نموده و ده دقیقه به این عمل ادامه می دهند آنگاه مشغل را برداشته و به تدریج حرارت کاهش پیدا می کند.

در نهایت با عمل سنگ زنی و تمیز کاری کار خاتمه می پذیرد.

3-4- جوش آلمینوترمیک: جوش آلومینوترمیک حاصل از یک فعل و انفعالات شیمیایی بین اکسید آهن و آلمینیم است که در سال 1896 توسط پروفسورها نس گولداشمیت آلمانی (Hans- Gold Schdt) ارائه شد.

جوش آلمینوترمیک معمولاً به روش SMW با استفاده از فمر های پیش ساخته انجام می شود و فرمول شیمیایی آن به شرح زیر است: کیلوکالری ترکیب و وزن مقدار ترمیت جهت هر بند جوش متناسب با مقطع ریل و فولاد آن تعیین می گدد که در مورد ریل های UIC 60 از ترمیت به وزن 9 کیلوگرم برای هر بند جوش استفاده می شود.

البته عمل جوشکاری توسط متخصصین فنی راه آهن که دوره های خاصی را گذرانده‌اند اجراء می شود.

کیسه های ترمیت باید طبق شرایط کارخانه تولید کننده نگهداری شده و از تاریخ استفاده آن نگذشته باشد و عملیات جوش کاری ترجیحاً با وسایل جوشکاری ویژه که از طرف تولید کننده ترمیت تهیه وتوصیه می شود انجام گیرد.

در سال 1360 راه آهن جمهوری اسلامی ایران مبادرت به جوشکاری طویل در خطوط بازسازی شده کرد و در محورهای تهران- مشهد و تهران- تبریز عملیات جوشکاری طویل (ایستگاه بایستگاه) در چندین فاصله عمل شده و تاکنون با مراقبت هائی که معمول گردیده نتیجه مثبت بوده و در پروژه های بافق- بندرعباس و بندر امام اهواز نیز عملیات جوشکاری طویل در مورد ریل های UIC 60 توصیه شده است.

و اصولاً به لحاظ اقتصادی و کاهش هزینه های نگهداری خطوط و بالا بردن عمر ریل جوشکاری طویل در محورهای موجود و جدید توصیه می شود.

البته یادآوری می شود به کار گیری ریل های طویل مستلزم استفاده از روش نگهداری مکانیزه خط و به کارگیری دستور العمل های خاصی است که بایستی به آن توجه گردد.

بخش چهارم 1-تراورسهای بتنی مقدمه: برای محاسبه تراورس های بتنی فرضیات اساس زیر به عمل می آید: در تراورس بتنی مقاطع قبل و بعد از خمش به صورت صفحه باقی می مانند این مطلب برای اثبات تئوری الاستیسیته در مورد تراورس های لازم می باشد.

زیرا ضخامت تراورس در مقایسه با طول آن کوچک می باشد.

مدول الاستیسیته فولاد و بتن تا حد تنش الاستیک ثابت می باشد.

این فرض برای فولاد نرمه (St1.III) تا نقطه ارتجاعی (تسلیم) درست می باشد.

در تراورس تغییرات تنش در فولاد بعلت بارهای دینامیکی زیاد بوده و این امر باعث تغییراتی در مدول الاستیسیته می شود.

تحت اثر تنش های زیاد تغییراتی مدول الاستیسیته در بتن نیز زیاد می باشد.

چون بتن با مرغوبیت بالا ماده ای کاملا الاستیک نیست دیاگرام تنش- تغییر طولی نسبی (0-3) آن غیر خطی می باشد.

در مورد تراورس های علی رغم دارای بتن با مرغوبیت بالا مع الوصف تنش ها در حد الاستیک در نظر گرفته می شوند.

چسبندگی کامل بین فولاد و بتن اطراف آن وجود دارد.

و به همین جهت در هر فاصله ای از محور خنثی (Neutral Axis) تغییر طول نسبی دو ماده یکی می‌باشد.

بر روی سطح مقطع آرماتورها یا میله های بیش تنیدگی توزیع تنش یکنواخت در نظر گرفته می شود این مطلب کاملا هم صحیح نمی باشد چون مقدار و تنش با فاصله از محور خنثی تغییر می کند قطر میلگردها در مقایسه با فاصله آنها از محور خنثی کم می باشد توزیع تنش یکنواخت بوده و فقط در مورد یک میله ها دارای قطر زیاد هستند و از محور خنثی نیز فاصله زیادی ندارند این مسئله نمی تواند صحیح باشد.

در محاسبات بتن آرمه تنش کششی بتن در نظر گرفته نمی شود ولی در بتن پیش تنیده نقش بتن در کشش تحت بارهای وارده منظور می گردد.

نتیجه اینکه منحنی تنش- تغییر طول نسبی () برای بتن در برابر فشار روکش یکسان می باشد بعبارت دیگر مقدار مدول الاستیسیته در هر دو حالت یکی است.

اگرچه آزمایشات نشان داده اند که مدول الاستیسیته در کشش معمولاً 10/1-85/0 برابر مدولا الاستیسیته در فشار می باشد.

2-تراورس بتن آرمه 2-1-مقدمه: در صورتی که فولاد تحت تنش الاستیک باشد و قبل از اینکه به تنش مجاز خود برسد می بایست بتن ترک بخورد چه با توزیع مناسب میلگردها می توان از افزایش ترک ها جلوگیری نمود.

تجزیه تنش ها در اثر پیچش در بتن آرمه پیچیده بوده و لذا طرحی به فرمول ها و دستور العمل هائی که بر اساس آزمایشات عملی مشخص شده اند محدود می گردد.

2-2-معایب بتن آرمه: از آنجائی که بتن قادر نیست خود را با تغییر طول نسبی (Strain) عددی فولاد تطبیق دهد تحت بارهای وارده در قسمتی که تنش کششی وجود دارد ترک می خورد.

ابعاد تراورس بتن آرمه توسط برش تعیین می گردند.

اگر نیروی برشی زیاد گردد سطح مقطع بزرگ می شود که در نتیجه بار مرده آن زیاد می گردد.

بتن ممکن است در اثر انقباض (Shrinkage) ترک بخورد.

در تراورس بتنی از بتن با مقاومت بالا استفاده کامل نمی شود یعنی اگر اندازه عضو از حد معینی کمتر گردد مقدار میلگردهای لازم عضو را غیر اقتصادی خواهد ساخت.

می توان با استفاده از فولاد سخت با مقاومت ارتجاعی بالاتر مقدار فولاد مصرفی را تا کاهش داد.

این راه حل صحیح نمی باشد زیرا تغییر طول نسبی فولاد با مقاومت بالا حدود 6 برابر تغییر طول نسبی فولاد نرمه می باشد این امر باعث ترک های پهنی تحت بارهای وارده در بتن می شود.

در بتن آرمه فولاد نقش مفعولی (Passive) را دارد و بتن را در مقابل اثرات مخرب بارگذاری حفاظت نمی کند.

تحت اثر نیروی برشی در بتن آرمه تنش های کششی که از نیروی برشی منتج می گردند بیشتر می باشند.

وزن فولاد مصرفی در بتن آرمه زیاد می باشد.

در مساله خستگی (Fating) بتن و فولاد مصرفی در بتن آرمه در مقابل شکست های تدریجی یا پیش رونده رفتار خوبی را از خود نشان نمی دهند که این مسالآه با تکرار بارگذاری نیز بیشتر می شود.

2-3-رفتار بتن آرمه تحت اثر خستگی (Fatique): اعضا بتن آرمه بیشتر بعلت پاره شدن میلگردها از بین می رود به نظر می رسد که پاره شدن با ترک خوردن مرتبط می باشد و تمرکز تنش و سایش (سائیدگی) نیز با این ترک‌ها مرتبط هستند.

آرماتورهای طولی در تیرها مقاومتی حدود 70-60 درصد مقاومت نهائی استاتیکی برای یک میلیون سیکل را دارند.

وقتی که ترک های عرضی در تیری در اثر بار استاتیکی نسبت به ظرفیت تحمل خمشی بیشینه استاتیکی زیاد باشد عموما نیز به علت خستگی (Fating) آرماتورها گسیخته می شود.

تکرار شدن بار بیشینه باعث ترکهای عرضی در مدت بارگذاری نمی شود.

قبل از اینکه آرماتورها گسیخته شوند تکرار بارهای بیشینه باعث شکست فشاری- برشی نمی شود و این مساله در تیری است که به علت خمشی ممکن است گسیخته شود (خستگی 2 آرماتورها) و در آن ترک های عرضی افزایش یافته اند.

اگر در ابتدا در اثر بارگذاری یک ترک عرضی بزرگ در تیر بوجود آید و اگر عمر خستگی در حالت فشاری- برشی را از عمر خستگی آرماتورها تحت این درصد بخصوص از تکرار بار کمتر باشد یک تر در حالت فشاری- برشی گسیخته می شود.