Мы часто ездим по железным дорогам и абсолютно не задумываемся о том, что же такое рельс. Нам кажется, что это просто металлический элемент железнодорожного полотна, однако не все так просто. Данная статья поможет вам создать общее представление о железнодорожном рельсе.
Требования, предъявляемые к рельсам
Составные части широкоподошвенного рельса, являющегося общепринятым стандартом в нашей стране, это головка, подошва и шейка.
Укладка рельса происходит на подошву, ширина которой больше головки. Шейка — соединительная часть рельса. По типам рельсы отличаются в зависимости от сферы их применения: учитываются факторы грузонапряженности, скорости движения поездов, осевые нагрузки. Для ширококолейных железных дорог применяется рельс р50, р65 и р75, а для узкоколейных дорог — рельс р43, р38, р24.
Основные требования, предъявляемые к рельсу, следующие:
- Необходим разумный баланс между экономической стоимостью рельса и его весом. Поскольку при движении поездов на больших скоростях на рельс приходится серьезная осевая нагрузка, этот элемент путей должен быть максимально тяжелым. Однако увеличение веса означает расходы на металл. Да и транспортировать тяжелые рельсы будет проблематично.
- Материал рельса должен быть вязким с той целью, чтобы от ударно-динамических воздействий колес не происходили деформации. Однако здесь также необходим баланс между вязкостью и твердостью, поскольку слишком мягкий металл будет сминаться или стираться.
- Необходим баланс между гладкостью и шероховатостью поверхности катания рельса. Чтобы локомотив мог тронуться, поверхность должна быть шероховатой для обеспечения силы сцепления рельса и колес. С другой стороны, излишняя шероховатость будет мешать движению колес вагонов.
Именно подбор баланса всех требований и условий и является первоочередной задачей транспортной науки и техники. В основе решения этой задачи стоит подбор материала и правильная методика производства.
Рельсы прокатывают как в конвертерах, так и в мартеновских печах, используя только стальные слитки. Применение мартеновских печей более оправдано, поскольку эта сталь менее хладноломка. Для увеличения прочности и износостойкости, в сплав стали добавляются углерод, марганец, кремний или фосфор.
Укладка рельс предусматривает обязательное наличие стыков и стыковых креплений. Зазор между стыком необходим для того, чтобы предупредить изгиб металла в результате нагревания. Размер зазора определяется характеристикой металла, длиной рельса и температурным режимом, поскольку зимой зазор соответственно может увеличиваться. Виды стыков: стык на весу, стык на сдвоенных шпалах, стык вразбежку.
