Por que as vias férreas de alta velocidade não têm juntas de dilatação

Quando os trens de alta velocidade circulam a velocidades superiores a 250 quilômetros por hora, a estabilidade e a extrema suavidade dos trilhos são prioridades absolutas. As juntas de dilatação geram impactos constantes entre as rodas do trem e os trilhos de aço. Isso não apenas reduz o conforto dos passageiros, mas também limita as velocidades operacionais dos trens, intensifica o desgaste das cabeças dos trilhos e das rodas (as rodas sofrem danos particularmente graves) e encurta a vida útil das rodas. Para resolver essas desvantagens, a eliminação das juntas nos trilhos é a solução ideal, e é por isso que a maioria das ferrovias de alta velocidade adota vias férreas com trilhos soldados contínuos (CWR).

Os trilhos de aço se expandem sob altas temperaturas e podem entortar e se deformar se não forem tomadas as medidas adequadas.

Como compensar a expansão e a contração térmicas: pré-alongamento dos trilhos

A tecnologia de pré-alongamento é uma inovação moderna utilizada para neutralizar a deformação térmica dos trilhos. Ao aplicar tensão de pré-alongamento aos trilhos de aço, as variações dimensionais causadas pelas flutuações de temperatura são totalmente compensadas, permitindo que trilhos ultralongos operem sem juntas de dilatação. Essas vias sem juntas também são conhecidas como vias férreas com trilhos pré-tensionados e alongados.

A tecnologia de pré-tensão não é exclusiva dos trens de alta velocidade. Por exemplo, os cabos de sustentação das pontes estaiadas também passam por um processo de pré-tensão para estabilizar as variações de tensão causadas pela expansão e contração térmicas.

Prenda os trilhos aos dormentes com fixadores e dispositivos antideslizamento

Para restringir a livre expansão e contração dos trilhos de aço causadas pelas variações de temperatura, os fixadores de trilhos e os dispositivos antideslizamento prendem firmemente os trilhos às travessas. Isso gera tensão térmica interna nos trilhos, incluindo força de tração em climas frios e força de compressão em climas quentes, coletivamente denominadas “força térmica”.

A magnitude do esforço térmico em trilhos soldados contínuos está diretamente relacionada às variações de temperatura dos trilhos. Portanto, é definida uma temperatura fixa específica para o travamento dos trilhos. As equipes de construção geralmente travam os trilhos durante as estações do ano em que as temperaturas médias ficam entre os valores máximos e mínimos anuais locais. Isso minimiza a tensão térmica interna, evitando dois riscos críticos à segurança: a fratura do trilho devido à tensão excessiva em invernos rigorosos e a deformação da via ou o deslocamento do trilho devido à compressão excessiva em verões escaldantes, os quais representam graves ameaças à segurança da operação ferroviária.

Reguladores de juntas de dilatação ferroviárias: dispositivos especiais para ajuste do deslocamento térmico

Os reguladores de juntas de dilatação ferroviárias funcionam como componentes de ajuste específicos. Sua função principal é coordenar as discrepâncias de deslocamento entre a deformação térmica de longos trilhos de aço e a expansão/contração das extremidades das vigas em pontes de grande vão. Esses dispositivos compensam automaticamente a deformação térmica dos trilhos nas pontes, reduzem as cargas exercidas sobre os trilhos e as subestruturas das pontes e garantem a integridade estrutural dos trilhos e das fundações das pontes.

Classificações dos reguladores de juntas de dilatação ferroviárias

Os reguladores de juntas de dilatação ferroviárias são classificados de acordo com quatro normas principais:

Por velocidade de operação: dois tipos, incluindo reguladores para vias com balastro em ferrovias de alta velocidade de 250 km/h (que suportam o transporte misto de passageiros e carga) e reguladores para vias sem balastro em ferrovias de alta velocidade de 350 km/h.
Por direção de expansão: reguladores unidirecionais e reguladores bidirecionais.
Por tipo de fundação sob o trilho: reguladores para trilhos com balastro e reguladores para trilhos sem balastro.
De acordo com as formas planas dos trilhos de comutação e dos trilhos de apoio: tipos lineares, em linha quebrada e curvos.

Componentes estruturais básicos dos reguladores de juntas de dilatação ferroviárias

Considerando o regulador de junta de dilatação ferroviária unidirecional amplamente utilizado em trilhos sem balastro de Trens de alta velocidade da China A título de exemplo, os principais componentes incluem trilhos principais, trilhos de desvio, sistemas de fixação, dormentes ou lajes de via e dispositivos de elevação de trilhos. A aresta de trabalho do trilho de desvio mantém o alinhamento consistente da bitola da via. Seu princípio operacional fundamental reside na livre expansão dos trilhos principais, enquanto os trilhos de desvio permanecem fixos em sua posição.

Aplicação de reguladores de juntas de dilatação ferroviárias na China

A China iniciou a implantação em larga escala de reguladores de juntas de dilatação ferroviárias curvas com trilhos cortados na década de 1960, que foram instalados em pontes emblemáticas, incluindo a Ponte do Rio Yangtze, em Wuhan, e a Ponte do Rio Amarelo, em Jinan.

Os primeiros projetos ferroviários de alta velocidade na China foram importados Reguladores alemães BWG para juntas de dilatação ferroviárias, que foram instalados em grandes obras, como a Ponte Extragrande sobre o Rio Amarelo ao longo da Linha Ferroviária de Alta Velocidade Pequim-Xangai e a Ponte Extragrande sobre o Rio Amarelo ao longo da Linha Ferroviária de Alta Velocidade Pequim-Guangzhou. Esses reguladores também têm sido amplamente utilizados em linhas dedicadas ao transporte de passageiros, incluindo a Linha Ferroviária de Passageiros Qinhuangdao-Shenyang e a Linha Ferroviária de Passageiros Zhengzhou-Xi’an.