Рельс

Рельсы (от мн. ч. англ. rails — от лат. regula — прямая палка, изобретены древними римлянами, начальная ширина между ними составляла 143,5 см.) — 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. Кроме того, облегчённые рельсы используются в кинематографе для передвижения операторских тележек.

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 — 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 количествах уменьшает ударную вязкость. Ванадий, титан, цирконий — 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 — 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 8—10 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

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; 50,0 и 100 метров. Для укладки на внутренних нитях кривых участков пути выпускаются укороченные рельсы. Длина бесстыковых плетей («бархатный путь») обычно находится в пределах от 400 м до длины перегона. 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 5—7 %, экономится около четырёх тонн металла на километр пути за счёт отсутствия стыковых скреплений.

Основной характеристикой рельса, дающей представление о 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

• Рельсы железнодорожные узкой колеи (Р8, Р11, Р18, Р24) — предназначены для укладки на железных дорогах узкой колеи и подземных путях шахт.
• Рельсы рудничные, для шахтных проводников (Р33, Р38, Р43) — предназначены для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов.
• Рельсы железнодорожные для путей промышленных предприятий (РП50, РП65, РП75) — предназначены для укладки на железнодорожных путях широкой колеи и стрелочных переводов промышленных предприятий.
• Рельсы крановые (КР70, КР80, КР100, КР120, КР140) — предназначены для прокладывания подкрановых путей подъёмных кранов.
• Рельсы железнодорожные (Р50, Р65, Р75) — предназначены для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог широкой колеи и для производства стрелочных переводов.
• Рельсы рамные (РР65) — предназначены для изготовления соединений и пересечений железнодорожного пути.
• Рельсы контррельсовые (РК50, РК65, РК75) — применяются в конструкциях верхнего строения железнодорожного пути.
• Рельсы остряковые (ОР43, ОР50, ОР65, ОР75) — 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) — предназначены для укладки на трамвайных железных дорогах.
• Рельсы усовиковые (УР65) — 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 Р 51685-2000.

Рельсы железнодорожные подразделяют:

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

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

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

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

Рельс A-B-C-D-Е-F…

где

• A — тип рельса;
• B — категория качества;
• C — марка стали;
• D — длина рельса;
• E — наличие болтовых отверстий;
• F — 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

Рельсовая комиссия

Уже более ста лет качеством рельсов в Российской империи, СССР и России заведует Рельсовая комиссия.

Виды стали

По действовавшим до 01.06.2001 г. российским стандартам рельсы изготавливались из мартеновской стали, и только исследования, проведённые в условиях ОАО НТМК и ОАО НКМК, позволили разработать новый стандарт. При этом были внесены изменения в ГОСТ Р 51685-2000 в части электропечного производства. В европейских, американских и азиатских стандартах давно оговорено использование кислородно-конвертерного и электросталеплавильного производства, кроме того, в ряде стандартов мартеновский способ производства не предусмотрен.

См. также

• Рельсовая война
• Рельсотрон
• Шпалы
• Глухарь (путевой шуруп)
• Рельсы -фильм

Литература

• Таненбаум А. С. Рельсы // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.

Ссылки

• [www.termist.com/bibliot/popular/mezenin/mezenin_038.htm История рельса] глава из книги Н. А. Мезенина «Занимательно о железе».