Железнодорожные пути

Самым ранним примером железнодорожных путей была древняя колея.

Деревянные рельсы из брусьев для облегчения транспортировки использовались в рудных и угольных шахтах в Трансильванских горах в 16 веке.

Первое описание их дано Г. Агриколой в 1556 году, хотя возможно, что рельсы использовались в Англии уже в 15 веке.

В 1716 году в Англии тонкие кованые (а позже более дешевые чугунные) пластины начали покрывать поверхности продольных балок рельсов.

В 1738 году в Уайтхейвене (Англия) использовались железные рельсы, уложенные на деревянные продольные балки. В 1776 году появились рельсы из углового железа, а в 1789 году – рельсы, похожие по форме на те, что используются сегодня, с головкой и шейкой.

Форма рельса была доработана в 1831 году американским изобретателем Робертом Ливингстоном Стивенсом, добавив широкую ножку.

По мере развития железнодорожного транспорта вес и сечение рельсов (Выкуп ЖД ВСП) увеличивались. Вследствие этого продольные деревянные балки стали убирать из-под рельсов, и железнодорожный путь принял современный вид (железные рельсы на деревянных поперечных шпалах). С конца 19 века все чаще стали использовать железобетонные шпалы.

Ширина так называемой нормальной колеи составляет 1435 миллиметров, и около 70% железнодорожной сети мира имеют ее. Это, а не другое измерение, происходит от ширины колеи угольных тележек, использовавшихся в начале 19 века в Англии (4 фута 8½ дюйма).

В некоторых странах используется более широкая колея (Россия, Испания, Ирландия), в то время как местные узкоколейные железные дороги проходят по рельсам с шириной колеи до 60 сантиметров.  

РЕЛЬСЫ

Рельсы – это основной строительный блок железнодорожной инфраструктуры. Форма поперечного сечения рельса похожа на двутавровую балку из-за того, что рельс работает в основном на изгиб.

Рельс состоит из головы, ноги и шеи. Головка (1) – это верхняя часть рельса, предназначенная для размещения колес подвижного состава и придания им направления движения. Ножка (3) рельса – это нижняя часть рельса, приспособленная для крепления к шпале и подкладке. Шейка (2) рельса – это промежуточная часть между головкой и ножкой.

Рельсы, закрепленные на поперечных шпалах, образуют путевую решетку. Основными типами рельсов, на которых они используются, являются: S60, S49 и S42 (в настоящее время снят с производства). Цифры указывают приблизительный вес на метр рельса.

Железнодорожные рельсы должны характеризоваться высокой прочностью на изгиб и истирание, твердостью и в то же время определенной пластичностью, а также упругостью и долговечностью. Рельсы изготовлены из литой стали. Помимо железа, в состав рельсовой стали входят: углерод 0,4 – 0,75%, марганец 0,6 – 2,1%, кремний до 0,5%, фосфор до 0,05% и сера до 0,05%. Свойства рельсовой стали зависят от содержания этих компонентов. Эффективным способом увеличения срока службы рельса является использование стали с повышенной прочностью на растяжение, что делает рельс более устойчивым к износу и усталости, а также повышает устойчивость рельса к ударным нагрузкам.

Использование сталей с повышенным содержанием С примерно до 0,6 – 0,7 и Mn примерно до 2% увеличивает прочность рельсовой стали на разрыв до 900 МПа, а срок службы рельсов, выраженный в пересчете на перевозимый вес брутто, увеличивается почти вдвое. В последние годы сталелитейная промышленность освоила производство рельсов из дополнительно термически улучшенной стали, которая достигает прочности на разрыв не менее 1100 МПа. Рельсы из этой стали S60 имеют срок службы до 800 миллионов брутто тонн перевезенных грузов.

В зависимости от назначения различают два типа рельсов:

• Разновидность K: рельсы, предназначенные для классического пути
• Разновидность S: рельсы для бесконтактного пути.

В зависимости от точности конструкции различают два класса рельсов:

• Класс I: рельсы с нормальными свойствами материала, нормальными отклонениями размеров и нормальным качеством поверхности.
• Класс II: рельсы с характеристиками, аналогичными характеристикам класса I, но с увеличенными отклонениями размеров и увеличенной глубиной допустимых дефектов поверхности.

Рельсы типа S60 имеют длину 23, 24 или 25 м, независимо от сорта, рельсы S49 и S42 – 25 и 30 м, независимо от сорта. Кроме того, рельсы S49 и S42 для бестарных путей (сорт S) имеют дополнительную длину 27,5 м. Независимо от указанной длины, в классическом пути в кривых имеются укороченные рельсы из-за разницы в длине внешнего и внутреннего пути и необходимости противоположного положения рельсовых стыков в этих двух путях. Эти рельсы короче рельсов нормальной длины на 4,5, 9, 13,5 и 18 см для новых рельсов и на 4, 8 и 12 см для ранее изготовленных рельсов.

Рельсы для обычных путей имеют отверстия на концах, а рельсы для бесконтактных путей не имеют таких отверстий. Рельсы для бесконтактного пути могут быть соединены в секции любой длины термитной сваркой или электросваркой.

Для соединения различных типов рельсов, например, S60 и S49, используются специальные переходные рельсы. Рельс состоит из секции рельса S60, короткой поковки в качестве переходного элемента от профиля рельса S60 к профилю рельса S49 и секции рельса типа S49.