Рельс

Частично реконструированный рельсовый путь конки

Рельсы (от мн. ч. англ. rails в от лат. regula в прямая палка, изобретены древними римлянами, начальная ширина между ними составляла 143,5 см.) в стальные балки специального сечения, укладываемые на шпалах или других опорах для образования, как правило, двухниточного пути, по которому перемещается подвижной состав железнодорожного транспорта, городских железных дорог, специализированный состав в шахтах, карьерах, крановое оборудование.

Рельсы служат для направления колёс при их движении, непосредственно воспринимают и упруго передают давление от колёс на нижележащие элементы верхнего строения пути. На участках с электрической тягой рельсы служат проводниками обратного силового тока, а на участках с автоблокировкой в проводниками сигнального тока.

Материал

Рельсы для железнодорожного транспорта изготавливаются из углеродистой стали. Качество рельсовой стали определяется её химическим составом, микроструктурой и макроструктурой.

Углерод повышает твёрдость и износостойкость стали. Однако большое содержание углерода, при прочих равных условиях, делает сталь хрупкой, химический состав при повышении содержания углерода должен выдерживаться более жестко, особенно в отношении вредных примесей. Марганец повышает твёрдость, износостойкость и вязкость стали. Кремний увеличивает твёрдость и износостойкость. Мышьяк увеличивает твёрдость и износостойкость стали, но в больших паллетных количествах уменьшает ударную вязкость. Ванадий, титан, цирконий в микролегирующие добавки, улучшают структуру и качество стали.

Фосфор и сера являются вредными примесями, придающими хрупкость стали. Большое содержание фосфора делает рельсы хладноломкими, большое содержание серы в красноломкими (образуются трещины при прокате).

Микроструктура рельсовой стали представляет собой пластинчатый перлит с прожилками феррита на границах перлитовых зёрен. Твёрдость, сопротивление износу и вязкость достигается приданием стали однородной сорбитной структуры при помощи термической обработки путём поверхностной (на 8в10 мм) закалки головки или объёмной закалки рельса. Объёмнозакаленные рельсы имеют повышенную износостойкость и долговечность. Макроструктура рельсовой стали должна быть мелкозернистой, однородной, без пустот, неоднородностей и посторонних включений.

Профиль, длина и масса

Профиль рельса (Франция)

Форма рельсов менялась со временем. Существовали уголковые, грибовидные, двухголовые, широкоподошвенные рельсы. Современные широкоподошвенные рельсы состоят из головки, подошвы и шейки, соединяющей головку с подошвой. Поверхность катания делается выпуклой для передачи давления колёс по центру рельса. Сопряжение поверхности катания с боковыми гранями головки делается по кривой радиусом близким к радиусу выкружки гребня колеса. Сопряжение головки и подошвы с шейкой рельса делается особенно плавным, а шейка рельса имеет криволинейные очертания, что обеспечивает наименьшую концентрацию местных напряжений. Подошве рельса придают достаточную ширину для обеспечения боковой устойчивости рельса и достаточной площади опоры для накладок.

Длина стандартного железнодорожного рельса, производимого рельсопрокатными заводами в России, составляет 12,5; 25,0 и 50,0 метров. Для укладки на внутренних нитях кривых участков пути выпускаются укороченные рельсы. Типовая длина бесстыковых плетей ("бархатный путь") в 800 м. Использование более длинных рельсов и сварных рельсовых плетей снижает сопротивление движению поездов, уменьшает износ подвижного состава и расходы на содержание пути. При переходе на бесстыковой путь сопротивление движению поездов уменьшается на 5в7 %, экономится около четырёх тонн металла на километр пути за счёт отсутствия стыковых скреплений.

Основной характеристикой рельса, дающей представление об его мощности, является масса одного погонного метра рельса в килограммах. При выборе типа рельса учитывается грузонапряженность линии, осевая нагрузка, скорость движения поездов. Более тяжелый рельс распределяет давление колёс подвижного состава на большее число шпал, в результате чего замедляется их механический износ, уменьшается истирание и измельчение частиц балласта. При увеличении массы рельсов уменьшается расход металла на единицу пропускаемого тоннажа, сокращаются расходы по замене рельсов из-за увеличения срока их службы

Виды рельсов

Рельс с жёлобом (для трамвайных путей)

Рельсовый стык

• Рельсы железнодорожные узкой колеи (Р8, Р11, Р18, Р24) в предназначены для укладки на железных дорогах узкой колеи и подземных путях шахт.
• Рельсы рудничные, для шахтных проводников (Р33, Р38, Р43) в предназначены для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов.
• Рельсы железнодорожные для путей промышленных предприятий (РП50, РП65, РП75) в предназначены для укладки на железнодорожных путях широкой колеи и стрелочных переводов промышленных предприятий.
• Рельсы крановые (КР70, КР80, КР100, КР120, КР140) в предназначены для прокладывания подкрановых путей подъёмных кранов.
• Рельсы железнодорожные (Р50, Р65, Р75) в предназначены для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов.
• Рельсы рамные (РР65) в предназначены для изготовления соединений и пересечений железнодорожного пути.
• Рельсы контррельсовые (РК50, РК65, РК75) в применяются в конструкциях верхнего строения железнодорожного пути.
  

  

  Профиль контррельсовых рельсов
• Рельсы остряковые (ОР43, ОР50, ОР65, ОР75) в применяются в конструкциях верхнего строения железнодорожного пути. ОР43 применяется для изготовления стрелочных переводов железнодорожных путей промышленных предприятий и круговых рельсов опорно-поворотных устройств экскаваторов.
• Рельсы трамвайные желобчатые (Т58, Т62) в предназначены для укладки на трамвайных железных дорогах.
• Рельсы усовиковые (УР65) в предназначены для изготовления железнодорожных крестовин с непрерывной поверхностью катания.

Классификация железнодорожных рельсов

В России производство железнодорожных рельсов, предназначенных для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог и для производства стрелочных переводов, регламентируется ГОСТ 18267-82.

Рельсы железнодорожные подразделяют:

• по типам:
  • Р50;
  • Р65;
  • Р65К (для наружных нитей кривых участков пути);
  • Р75;

• по категориям качества:
  • В в рельсы термоупроченные высшего качества;
  • Т1, Т2 в рельсы термоупрочненные;
  • Н в рельсы нетермоупрочненные;

• по наличию болтовых отверстий:
  • с отверстиями на обоих концах;
  • без отверстий;

• по способу выплавки стали:
  • М в из мартеновской стали,
  • К в из конвертерной стали;
  • Э в из электростали;

• по виду исходных заготовок:
  • из слитков;
  • из непрерывно-литых заготовок (НЛЗ);

• по способу противофлокенной обработки:
  • из вакуумированной стали;
  • прошедшие контролируемое охлаждение;
  • прошедшие изотермическую выдержку.

Условное обозначение

Рельсовый путь в Харькове

Рельс A-B-C-D-Е-Fв

где

• A в тип рельса;
• B в категория качества;
• C в марка стали;
• D в длина рельса;
• E в наличие болтовых отверстий;
• F в обозначение стандарта ГОСТ.

Пример: Рельс типа Р65, категории Т1 из стали марки M76T, длиной 25 м с тремя болтовыми отверстиями на обоих концах рельса:

Рельс Р65-Т1-М76Т-25-3/2 ГОСТ Р 51685-2000

См. также

• Рельсовая война
• Рельсотрон
• Шпалы
• Глухарь (путевой шуруп)

Ссылки

• История рельса глава из книги Н. А. Мезенина «Занимательно о железе».