¿Cuántos pases de tren pueden soportar las vías del tren?

Sé que el caucho de los neumáticos de automóviles y camiones se desgasta, y el concreto de la carretera se desgasta. Me preguntaba:

Si bien el acero es duro y elástico, todavía causa fricción (interacción entre las moléculas) y, por lo tanto, abrasión.

Digamos que tenemos en promedio 20-30 vagones con cuatro ejes con una carga completa de 50-60 toneladas en cada vagón y un vehículo de tracción. ¿Cuántos pases de tren puede soportar un ferrocarril antes de que deba ser reemplazado? ¿Cuál es el período de tiempo equivalente en el que se alcanza este número de pases en promedio?

— Thorsten S.
fuente

Sospecho que la zapata se desgasta mucho más rápido que el acero. ¿Está preguntando específicamente sobre el acero, o sobre algún componente de la pista?

— Aire

Solo las pistas de acero

— Thorsten S.

@Air: el desgaste de la zapata también depende de si tiene instalados tirantes de madera, compuesto, acero u hormigón: los tirantes de madera o compuestos son vulnerables al corte de planchas y otros comportamientos que conducen al desarrollo temprano de calibre ancho, mientras que el acero y concreto no hagas eso

— ThreePhaseEel

Esta es una respuesta ciertamente norteamericana.

MGT

En los Estados Unidos, la cantidad de tráfico que pasa por una pista determinada en un año se mide en millones de toneladas brutas (MGT), por ejemplo, 1 MGT = 2 000 000 000 lbs [espacios en lugar de comas para ser amigable con el mundo]. Esta es una medida del peso total de la carga y los vehículos, pero no necesariamente la cantidad de trenes individuales.

Vida ferroviaria

La vida de un ferrocarril típico es entre 1300 MGT y 380 MGT, dependiendo de si el ferrocarril está en una vía recta (tangente) o en una curva. Hay más fricción en una curva. Además, el riel en el lado bajo de una curva súper elevada se desgasta más rápido que el riel en el lado alto.

Fricción

Debido a esta gran diferencia en la vida útil del riel, las áreas que tienen muchas curvas emplean máquinas que agregan lubricación al riel . Esta lubricación se aplica después de que pasan las locomotoras para que su capacidad de tracción no se reduzca. Algunas fotos de estas máquinas están a continuación:

Máquina LB Foster

Lubricación de riel de acogida LB

Numero de trenes

En los EE. UU., Los trenes más grandes / pesados transportan solo una mercancía. Un ejemplo típico de esto es un llamado "tren de la unidad de carbón". Este es un tren de 100 vagones cargado de carbón donde cada vagón pesa 286,000 libras. Suponiendo un promedio de 500 MGT de vida:

Numero de trenes = \frac{500 * 1 mi 6 6}{(100 * \frac{286, 000}{2000})} \approx 35000 trenes

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

Una línea de alta capacidad podría tener 25 trenes al día en una vía, por lo que la vida útil en años sería:

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

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

— Hazzey
fuente

Guau. Si tomamos el valor más pequeño (1 tonelada bruta = 1.016 toneladas métricas) y estimamos que un tren con el peso de 25 vagones pasa cada hora por la vía, entonces tenemos (380 * 1016 * 1000) / (25 * 60 * 24 * 365 ) = 30 años de uso continuado. ¡Con el mayor valor tenemos una vida útil estimada de 100 años!

— Thorsten S.

@ThorstenS. Sí, iba a agregar ese cálculo a la respuesta, ¡pero los números parecían realmente altos! Lo miraré más y agregaré esos números.

— Hazzey

@hazzey: ¿Son los números que citó para la vía soldada continua o la vía de estilo antiguo que tenía espacios de expansión térmica entre segmentos de riel? La vía soldada continua ofrece menos fricción, una conducción más suave, sufre menos daño debido a su superficie uniforme, en comparación con la vía de estilo antiguo y es menos dañina para las ruedas en los trenes.

— Fred

@Fred Esos números de vida deben ser para riel soldado continuamente (CWR).

— Hazzey

Seguramente un millón de toneladas brutas es 2 240 libras x 1 000 = 2 240 000 000 libras. ¿O el significado previsto es "Millones de toneladas brutas"?

— David42