Виды рельс и их особенности

Рельсы обеспечивают направление движения подвижного состава и воспринимают нагрузку от колес. В зависимости от сферы эксплуатации и предъявляемых требований, рельсовая продукция подразделяется на несколько основных видов, каждый из которых обладает уникальными конструктивными особенностями и характеристиками применяемых материалов.

Виды рельс

В современной практике рельсы классифицируются прежде всего по своему назначению, что определяет их профиль, массу и химический состав стали.

Железнодорожные рельсы общего и специального назначения

Предназначены для магистральных путей, метрополитена и трамвайных линий. В странах постсоветского пространства приняты основные типы таких рельс, обозначаемые буквой «Р» и числом, которое указывает округленную массу одного погонного метра в килограммах. К ним относятся профили:

• Р50;
• Р65;
• Р75.

Для наружных нитей кривых участков пути выпускается специальный тип Р65К, отличающийся формой головки, что снижает интенсивность бокового износа.

Также выпускаются специальные промышленные рельсы для высокоскоростного движения (ВС) и скоростного совмещенного движения (СС), а также изделий повышенной износостойкости (ИК).

Крановые рельсы

Применяются для путей грузоподъемных кранов. Их профиль существенно отличается от железнодорожных. Согласно ГОСТ 4121-96, крановые рельсы имеют более широкую и плоскую подошву, а также массивную головку, что обусловлено необходимостью восприятия значительных точечных нагрузок от колес крановых тележек. Данный стандарт регламентирует производство рельс типов:

• КР70;
• КР80;
• КР100;
• КР120;
• КР140.

Цифра также соответствует ширине головки в миллиметрах, а не массе.

Изготавливаются они из углеродистой стали марки 63 с содержанием углерода 0,53-0,73%, что обеспечивает высокую твердость и износостойкость изделия.

Рудничные рельсы 

Предназначены для эксплуатации в условиях ограниченного пространства шахт и рудников. Они используются для транспортировки горной массы в вагонетках по узкой колее. К данному типу относят рельсы:

• Р24;
• Р33;
• Р38.

По своей конструкции они являются облегченным вариантом железнодорожных рельс.

Материалом для их производства служит высококачественная углеродистая сталь, а масса погонного метра обычно варьируется от 33 до 45 кг, что ниже, чем у магистральных аналогов.

Трамвайные рельсы

К отдельной категории можно отнести трамвайные рельсы, которые, в отличие от стандартных железнодорожных, часто имеют желобчатый профиль. Такая конструкция позволяет утапливать головку рельса в дорожное покрытие, обеспечивая безопасное пересечение путей автомобильным транспортом и пешеходами.

Применение рельс

Выбор конкретного типа рельса диктуется условиями эксплуатации, интенсивностью нагрузок и спецификой работы подвижного состава.

Применение крановых рельс

Основная сфера применения крановых рельс — это подкрановые пути мостовых, башенных, портальных и других типов грузоподъемных кранов. Они укладываются:

• на подкрановые балки в цехах промышленных предприятий;
• на открытых складских площадках;
• в портах и на судостроительных верфях.

Благодаря массивной головке и особой геометрии профиля, эти рельсы способны выдерживать колоссальные циклические нагрузки и интенсивный износ при перемещении тяжелой техники. Длина мерных рельсов обычно составляет от 9 до 12 метров, что удобно для монтажа на стандартные пролеты крановых эстакад.

Применение рудничных рельс

Рудничные рельсы применяются исключительно в горнодобывающей промышленности для прокладки внутришахтных и внутрикарьерных путей. По ним перемещаются составы, доставляющие руду, уголь и породу из забоев к стволам шахт или на обогатительные фабрики.

Эксплуатация в подземных условиях накладывает особые требования:

• устойчивость к агрессивной среде;
• сопротивляемость коррозии;
• сопротивление истиранию при постоянном контакте с абразивной горной массой.

Пути на основе рельс Р38 и Р43 проектируются таким образом, чтобы обеспечить надежное и бесперебойное движение транспорта при высокой влажности и запыленности, характерных для горных выработок.

Применение железнодорожных и других рельс

Железнодорожные рельсы типов Р65 и Р75 являются основой магистральных путей общего пользования, по которым осуществляется движение пассажирских и грузовых поездов с высокими осевыми нагрузками и скоростями.

Рельсы Р50 чаще используются на станционных путях, подъездных путях промышленных предприятий и в метрополитене.

Трамвайные рельсы применяются в городской инфраструктуре для организации трамвайного движения. Их желобчатый профиль позволяет вписывать рельсовый транспорт в плотную городскую застройку без создания физических препятствий для других участников движения. Длина таких рельс достигает 18-25 метров, и при укладке их часто сваривают для снижения шума и вибрации.

Особенности крепления разных рельс

Способы крепления рельс к несущему основанию различаются в зависимости от типа рельса и условий эксплуатации.

Крепление железнодорожных рельс к шпалам

Осуществляется с помощью промежуточных скреплений:

• раздельное;
• нераздельное;
• смешанное.

В современных конструкциях широко используются упругие клеммы (например, типа ЖБР или КБ), которые плотно прижимают подошву рельса к подкладке, обеспечивая амортизацию и стабильность колеи. Крепление к железобетонным шпалам требует обязательного применения упругих прокладок для снижения жесткости и предотвращения растрескивания бетона.

Крепление крановых рельс

Поскольку они укладываются не на шпальный балласт, а на металлические или железобетонные подкрановые балки, используется особый тип узлов. Как правило, применяется схема с прижимными и упорными планками, которые фиксируют подошву рельса.

В современном исполнении такие узлы включают упругие элементы и регулировочные винты, позволяющие рихтовать (выравнивать) путь без демонтажа крепежа.

Регулировочный винт, упирающийся в упорную планку, дает возможность перемещать рельс в горизонтальной плоскости для точной установки.

Под подошву рельса и между планками часто укладываются упругие прокладки для гашения динамических нагрузок от движущегося крана.

Крепление рудничных рельс

Крепятся к шпалам преимущественно костыльным или шурупным способом. Учитывая сложные условия эксплуатации, особое внимание уделяется качеству балластной призмы.

1. Толщина балласта должна составлять не менее 100 мм.
2. Сами шпалы утапливаются в него примерно на одну треть.

Для рудничных путей критически важно соблюдение правильных стыковых зазоров (обычно не более 5 мм), чтобы компенсировать температурные деформации в условиях постоянной влажности шахт.

При укладке пути в шахтах на одном участке применяются рельсы только одного типа, а земляное полотно перед монтажом тщательно утрамбовывается во избежание просадок.