Рейка — элемент железнодорожного пути¶
Рейка — это элемент железнодорожного пути, стальная балка постоянного сечения, укладываемая на подрельсовые опоры и служащая направляющей для колёс подвижного состава, а также воспринимающая и передающая на опоры вертикальные и горизонтальные нагрузки. Рейки изготавливают из рельсовой стали марок, характеризующихся высокой твёрдостью, износостойкостью и вязкостью; типоразмеры стандартизованы и определяются массой погонного метра.
¶Классификация
По назначению и конструкции различают следующие виды рельсовых путей:
- Магистральные рельсы — для путей с высокими скоростями и большими нагрузками (тип Р50, Р65, Р75 в России; UIC60 в Европе).
- Трамвайные рельсы — специального профиля с канавкой для фиксации колеса (профили Grooved rail, типы 41Н1, 51Н2).
- Крановые рельсы — для мостовых кранов и путей на складах.
- Рельсовые балки — рельсы, используемые как несущие конструкции в мостах и эстакадах.
По массе погонного метра рельсы делятся на лёгкие (до 24 кг/м), средние (24–44 кг/м) и тяжёлые (44–75 кг/м). В России основными типами являются Р50 (51,5 кг/м) и Р65 (65,7 кг/м); на высоконагруженных линиях применяют Р75.
¶Устройство и материал
Рельс имеет три основные части:
- Головка — верхняя часть, воспринимающая контактное давление колеса; её профиль рассчитан на оптимальное пятно контакта и стабильное положение колеса.
- Шейка — средняя часть, работающая на изгиб и воспринимающая горизонтальные силы от колёсных пар.
- Подошва — нижняя часть, передающая нагрузку на подрельсовые опоры (шпалы, бетонные плиты) и воспринимающая изгибающие моменты.
Рельсы изготавливают из углеродистой стали с содержанием углерода около 0,6–0,8 %, легированной марганцем и кремнием. В России применяют марки стали 76ХС, 75ХС, Т76СГ (для высокопрочных рельсов). Рельсы высокопрочной обработки (Термоупрочнённые рельсы, ТУР) подвергают закалке головки, что повышает износостойкость в 1,5–2 раза.
¶Производство и укладка
Рельсы производят прокаткой на рельсобалочных станах. Основные рельсобалочные станы в России — Новокузнецкий (НКМК), Нижнетагильский (НТМК), Северский (СЗМК). Стандартная длина рельса — 25 м, для высокоскоростных линий — 100 м и более (бесстыковые пути).
Укладка рельсов осуществляется:
- На деревянных шпалах — с костылями и подкладками, применяется на малонагруженных и второстепенных путях.
- На железобетонных шпалах — с клеммными или винтовыми креплениями.
- На бесстыковом пути — рельсы сваривают в длинномерные плети и укладывают на бетонные плиты с эластичными подкладками; применяется на скоростных и высоконагруженных линиях.
¶Эксплуатация и дефекты
В процессе эксплуатации на рельсах возникают дефекты: износ головки, усталостные трещины («квадрат», «рыбий глаз», «затяжка»), боковой износ, коробление. Для контроля применяют ультразвуковой и магнитопорошковый дефектоскопический контроль, а также автоматические системы контроля (АСКР) на путевых дефектоскопах.
Срок службы рельсов зависит от интенсивности движения и массы осевой нагрузки: на рельсах Р50 при средней нагрузке — 50–70 млн тонн-км, на Р65 — до 100 млн тонн-км. После износа рельсы подвергают ремонту (фрезеровка головки) или замене.
¶Значение
Рельсы являются одним из ключевых элементов железнодорожной инфраструктуры; их качество и состояние определяют безопасность движения, максимальную скорость и грузоподъёмность железных дорог. В России производство рельсов сосредоточено на нескольких металлургических заводах, а стандарты на рельсы регламентируются ГОСТ Р 51685-2000 и рядом отраслевых норм.
Источники:
- ГОСТ Р 51685-2000 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия»
- «Железнодорожный путь» — учебник под ред. Е. П. Ковалёва
- Справочник «Рельсовые пути» — издательство «Транспорт»
- Официальные материалы ОАО «РЖД» по эксплуатации пути