Рельс — элемент железнодорожного пути¶

Рельс — длинный стальной профиль с рельсовой головкой, шейкой и подошвой, укладываемый на шпалы или бетонные основания для направления колёс подвижного состава и восприятия вертикальных и боковых нагрузок. Входит в состав верхнего строения железнодорожного пути. Основные типоразмеры на российских железных дорогах — Р50, Р65 и Р75 (вес погонного метра 50, 65 и 75 кг соответственно).

¶История

Первые рельсы применялись в шахтных и каретных дорогах: деревянные брусья, позже — чугунные плиты. Стальные рельсы появились в 1830-х годах в Великобритании; массовое внедрение началось после перехода на бессемеровский и мартеновский способы производства стали.

В России промышленное производство рельсов развивалось с середины XIX века. Крупнейшими поставщиками стали Нижнетагильский (Невьянский) завод, а позже — заводы в Луганске, Брянске, Запорожье и Нижнем Тагиле («Свободный Сокол»). Стандартизация рельсов в СССР была закреплена ГОСТ, определившим геометрию, химический состав и механические свойства профиля.

¶Устройство и геометрия

Рельс состоит из трёх элементов:

• Головка — верхняя часть, соприкасающаяся с колесом; имеет боковые поверхности для восприятия боковых нагрузок.
• Шейка — средняя часть, обеспечивающая упругость и снижение напряжений.
• Подошва — нижняя часть, передающая нагрузку на подкладку, шпалу или бетонное основание.

Стандартная длина рельса на российских железных дорогах — 25 и 100 м; бесстыковой путь формируется из длинномерных рельсов сваркой в плети протяжённостью до 1 км и более.

¶Классификация

¶По массе погонного метра

¶По способу укладки

• Стащковый путь — рельсы крепятся к шпалам через подкладки и клеммы (болтовое или клеммное крепление). Применяется на линиях с малой интенсивностью движения.
• Бесстыковой путь — рельсы сварены в длинные плети и уложены на бетонные основания (жёсткая фиксация) или на шпалы с эластичными креплениями. Преобладает на современных магистралях.

¶По назначению

• магистральные (грузовые и пассажирские линии);
• веточные и промышленные подъездные пути;
• крановые и стрелочные переводы;
• трамвайные рельсы (профиль с жёлобом для направляющей канавки).

¶Материалы и производство

Рельсы изготавливают из углеродистой стали с содержанием углерода около 0,6–0,8 %, марок типа 76ХС, Т76СГ, 75ХСГ (по ГОСТ Р 51685). Основные технологии — прокатка на рельсобалочных станах; в России крупнейшими производителями являются «Евраз Нижний Тагил», «Металлургический комбинат имени Ильича» (Мариуполь) и «АрселорМиттал Кривой Рог».

Для повышения износостойкости применяют термическую обработку — закалку головки рельса с самоотпуском, а также поверхностное легирование. Рельсы для высокоскоростных линий изготавливают из чистых сталей с контролируемой структурой.

¶Износ и диагностика

Рельсы подвергаются износу головки, усталостным повреждениям («квадратность», «волновина», поперечные и продольные трещины), а также коррозии шейки. На российских железных дорогах применяют:

• визуальный и инструментальный контроль (профилемеры, ультразвуковые дефектоскопы);
• автоматизированные комплексы диагностики пути, устанавливаемые на специальные локомотивы-путеизмерители;
• системы непрерывного мониторинга состояния рельсов на высоконагруженных участках.

Средний срок службы рельса Р65 на магистральных линиях составляет 10–15 лет в зависимости от интенсивности движения и осевой нагрузки.

¶Значение

Рельсы — один из ключевых элементов железнодорожной инфраструктуры, определяющий безопасность и скорость движения. В России протяжённость железнодорожной сети превышает 140 тыс. км, и потребность в рельсах измеряется сотнями тысяч тонн ежегодно. Развитие высокоскоростного движения (Сапсан, Ласточка) и увеличение осевых нагрузок стимулируют внедрение рельсов повышенной прочности и бесстыковой технологии.

Источники:

• ГОСТ Р 51685 — Рельсы железнодорожные. Общие технические условия.
• Справочник «Железнодорожный путь» / под ред. Е. П. Ковалёва.
• «Железнодорожный путь» — учебник для вузов (М.: Транспорт).
• Официальные материалы ОАО «РЖД» о состоянии железнодорожного пути.