Combien de passes de train les voies ferrées peuvent-elles supporter?

Je sais que le caoutchouc des pneus de voiture et de camion s'use et que le béton routier s'use. Je me demandais:

Si l'acier est dur et élastique, il provoque toujours des frottements (interaction entre les molécules) et donc une abrasion.

Disons que nous avons en moyenne 20-30 wagons à quatre essieux avec une pleine charge de 50-60 tonnes sur chaque wagon et un véhicule de traction. Combien de passes de train un chemin de fer peut-il supporter avant de devoir être remplacé? Quel est le délai équivalent dans lequel ce nombre de passes est atteint en moyenne?

— Thorsten S.
source

Je soupçonne que la semelle s'use beaucoup plus rapidement que l'acier. Vous posez des questions spécifiques sur l'acier ou sur un composant de la voie?

— Air

Seules les pistes en acier

— Thorsten S.

@Air - L'usure des semelles dépend également du fait que des attaches en bois, en composite, en acier ou en béton soient installées - les attaches en bois ou en composite sont vulnérables à la découpe des tôles et à d'autres comportements qui conduisent au développement précoce d'un calibre large, tandis que l'acier et le béton ne fait pas ça

— ThreePhaseEel

Il s'agit certes d'une réponse nord-américaine.

MGT

Aux États-Unis, la quantité de trafic sur une voie donnée au cours d'une année est mesurée en millions de tonnes brutes (MGT), par exemple 1 MGT = 2 000 000 000 lb [espaces au lieu de virgules pour être respectueux du monde]. Il s'agit d'une mesure du poids total du fret et des véhicules, mais pas nécessairement du nombre de trains individuels.

La vie ferroviaire

La durée de vie d'un rail de chemin de fer typique se situe entre 1300 MGT et 380 MGT selon que le rail est sur une voie droite (tangente) ou dans une courbe. Il y a plus de friction dans une courbe. De plus, le rail sur le côté bas d'une courbe surélevée s'use plus rapidement que le rail sur le côté haut.

Friction

En raison de cette grande différence de durée de vie du rail, les zones qui ont beaucoup de courbes utilisent des machines qui ajoutent de la lubrification au rail . Cette lubrification est appliquée après le passage des locomotives afin que leur capacité de traction ne soit pas réduite. Quelques photos de ces machines sont ci-dessous:

Machine LB Foster

Lubrification des rails LB Foster

Nombre de trains

Aux États-Unis, les trains les plus gros / les plus lourds ne transportent qu'un seul produit. Un exemple typique de ceci est un soi-disant "train de charbon". Il s'agit d'un train de 100 wagons chargé de charbon où chaque wagon pèse 286 000 livres. En supposant une moyenne de 500 MGT de vie:

Number of Trains = \frac{500 * 1 e 6}{(100 * \frac{286, 000}{2000})} \approx 35000 trains

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

Une ligne à grande capacité pourrait avoir 25 trains par jour sur une même voie, la durée de vie en années serait donc:

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

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

— hazzey
source

Sensationnel. Si nous prenons la plus petite valeur (1 tonne brute = 1,016 tonnes) et estimons qu'un train avec le poids de 25 wagons passe toutes les heures sur la voie, alors nous avons (380 * 1016 * 1000) / (25 * 60 * 24 * 365 ) = 30 ans d'utilisation continue. Avec la plus grande valeur, nous avons une durée de vie estimée à 100 ans!

— Thorsten S.

@ThorstenS. Oui, j'allais ajouter ce calcul à la réponse, mais les chiffres semblaient vraiment élevés! Je vais l'examiner plus en détail et ajouter ces chiffres.

— hazzey

@hazzey: Les chiffres que vous avez indiqués pour les rails soudés continus ou les rails de style plus ancien qui avaient des écarts de dilatation thermique entre les segments de rail? La voie soudée continue offre moins de frottement, une conduite plus douce, subit moins de dommages en raison de sa surface uniforme, par rapport à la voie de style plus ancien et est moins dommageable pour les roues des trains.

— Fred

@Fred Ces durées de vie doivent être pour les rails soudés en continu (CWR).

— hazzey

Un million de tonnes brutes équivaut sûrement à 2 240 lb x 1 000 = 2 240 000 000 lb. Ou le sens voulu est-il "Millions de tonnes brutes"?

— David42