2. Рельсы

Основной несущий элемент верхнего строения пути — рельсы. Они представляют собой стальные брусья специальных сечений, по которым движется подвижной состав, и должны:

• надежно воспринимать без поломок и опасных повреждений нагрузку от колес и передавать ее на подрельсовое основание, распределяя на доста­точно большую поверхность в соответствии с несущей способностью основа­ния;

• направлять движение колес подвижного состава в плане;

• иметь ровную поверхность качения, исключающую толчки, удары и по­вышенное сопротивление движению поездов.

• На участках с автоблокировкой рельсовые нити служат проводниками сигнального тока, а на участках, где применяется электрическая тяга, по ним протекает обратный тяговый ток. Поэтому рельсовые нити должны обладать необходимой электропроводимостью.

Служебные свойства рельсов в основном характеризуются их массой, отнесенной к 1 м длины, профилем поперечного сечения (рис. 88) и механическими характеристиками металла, из которого они изготовлены. Чтобы _увеличить сопротивление вертикальным силам, рельсу придают форму дву­тавровой балки, верхняя полка которой (головка рельса) приспособлена для контактирования с колесами подвижного состава, а нижняя (подошва рельса) —для закрепления на опорах. Вертикальная стенка, соединяющая головку и подошву, называется шейкой (см. рис. 88). На дорогах СССР при­меняют рельсы типов Р75, Р65 и Р50 (рис. 89), массой 74,4; 64,72 и 51,67 кг/м. Преобладают рельсы типа Р65; на особо грузонапряженных линиях — термически упрочненные рельсы типа Р75. Изготовляют их длиной 25 м. Для уклад­ки на внутренней нити кривых выпускают необходимое количество укорочен-1ых рельсов длиной 24,84 и 24,92 м.

Наработка рельсов выражается величиной проследовавшего по ним тоннажа — от 350 млн. т для рельсов типа Р50 до 750 млн. т для термически упрочненных рельсов типа Р65. По истечении установленных сроков службы в местах перво­начальной укладки рельсы снимают с пути, сортируют подвергают на рельсоремонтных пред­приятиях ремонту и сварке и снова укладывают 5 путь, но уже с более легкими условиями экс­плуатации, где они пропускают еще примерно половину начальной нормативной наработки. Важные меры продления сроков службы рель­сов в пути: шлифовка их головки рельсошлифовальными поездами для удаления с поверхности латания неровностей и поверхностного повреж­денного слоя металла; наплавка концов; смазка в кривых для уменьшения бокового износа головки. Наработка обычных высокоуглеродистых рельсов в СССР в 2—3, а термически упроч­ненных в 3—4 раза выше, чем за рубежом, но поскольку интенсивность использования

Рис. 89. Стандартные профили рельсов:

а — типа Р75;б — Р65;в — Р50

железнодорожных путей в нашей стране в 6—15 раз больше, то и этого недос­таточно. Научные организации и промышленность работают над созданием еще более прочных и долговечных рельсов.

3. Рельсовые стыки и стыковые скрепления

Места соединения рельсов друг с другом называют рельсовыми стыками. Основные элементы стыкового соединения — стыковые накладки, болты с гайками и пружинные шайбы. Стыковые накладки соединяют между собой концы рельсов и воспринимают в стыке изгибающий момент и поперечную силу, которые вне стыка воспринимают рельсы. Накладки, как и рельсы, из­готовляют из высокопрочной стали и подвергают закалке в масле. Высокой прочностью должны обладать и стыковые болты. Поэтому их также подвергают закалке. Под гайки для обеспечения постоянного натяжения подкладывают пружинные шайбы.

Рельсовый стык должен сохранять приданное при сборке натяжение болтов и предотвращать при проходе поездов продольное перемещение кон­цов рельсов относительно накладок; на участках, оборудованных автоблоки­ровкой и обслуживаемых электровозной тягой, обеспечивать, кроме того, надежную электроизоляцию рельсовых цепей (изолирующий стык) и хоро­шую проходимость обратного тягового тока (токопроводящий стык).

В изолирующих стыках, чтобы исключать возможность прохождения тока от одного рельса к другому, устанавливают металлические накладки объемлющие (рис. 90, а и 91) и двухголовые (рис. 90, б) с электроизолирую­щими фибровыми (или полиэтиленовыми) прокладками и втулками. Изоли­рующие прокладки (в форме поперечного сучения рельса) помещают в зазор между концами рельсов; утечку тока через стыковые болты предотвращают изолирующие втулки, вставленные в болтовые отверстия накладок. В послед­нее время широкое распространение получают значительно более долговеч­ные и надежные клееболтовые изолирующие стыки (рис. 92), представляю­щие собой монолитную конструкцию, в которой металлические накладки, изо­лирующие прокладки и болты с изолирующими втулками склеивают эпоксид­ным клеем. Изолирующие стыки устраивают возле проходных, выходных! и маневровых светофоров.

Рис. 94. Стык разнотипных рельсов с переходными на­кладками

В токопроводящих стыках для уменьшения сопротивления прохождению электрического тока применяют рельсовые соединители (рис. 93). В промежу­точных стыках устанавливают штепсельные соединители. Концы соединителя из оцинкованной проволоки заваривают в головки штепселей, которые встав­ляют в отверстия, просверленные в рельсах. Чтобы уменьшить сопротивление рельсовой цепи прохождению тягового тока, рельсовые соединители делают 13 медного троса, концы которого запрессовывают в манжеты из мягкой стали и приваривают термитным или электродуговым способом к нижней части боковых граней головок рельсов. Токопроводящими устраивают все стыки на участке между изолирующими стыками.

По расположению относительно шпал различают стыки на весу (см. рис. 90, а, б и 91) и стыки на сдвоенных шпалах (см. рис. 90, в). В качестве стан­дартных приняты стыки на весу. Преимущества их — большая упругость и более удобное расположение стыковых шпал для подбивки балласта. На сдвоенных шпалах размещают лишь изолирующие стыки с подструганными металлическими или с еще более слабыми деревянными накладками.

Рельсы разных типов, если это необходимо, соединяют особыми наклад­ками, одна половина которых подходит к рельсам одного типа, а другая — к рельсам другого типа (рис. 94). Такие стыки называют переходными. Они очень неудобны в эксплуатации, так как переходные накладки часто лома­ются. Более рационально переходные рельсы сваривать электроконтактным способом.

На протяжении всего периода существования железных дорог велись поиски конструкций стыков, которые обеспечили бы такую же прочность и устойчивость пути в местах соединения рельсов, как и вне стыков. Однако устранить полностью вредное влияние стыков до сих пор не удалось. Рельсо­вые стыки остаются основными возбудителями динамических, а нередко и ударных воздействий подвижного состава на путь; они же — очаги посто­янных расстройств пути. Затраты труда на содержание стыков достигают 40% всех затрат на текущее содержание пути.

Чтобы сократить число рельсовых стыков в пути, в течение ряда десяти­летий стремились увеличить стандартную длину рельсов. Однако коренное решение проблемы рельсового стыка воплотилось в так называемом бессты­ковом пути, в котором число рельсовых стыков сокращается в десятки, а при непрерывной сварке рельсов не только на перегонах, но и в пределах станций, в том числе и на стрелочных переводах в тысячи раз. Максимальная длина сварных плетей в нашей стране установлена равной 950 м. Наиболее надежна, производительна и экономична электроконтактная сварка рельсов на стационарных и передвижных контактно-сварочных машинах. Процесс сварки полностью автоматизирован, а прочность сварного стыка такая же, как и целого рельса.

Бесстыковой путь у нас укладывают на прямых участках и в кривых радиусом 350 м и более. Однако из-за сложности восстановления дефектных рельсовых плетей и большой жесткости железобетонных шпал укладка бесстыкового пути на участках с неустойчивым земляным полотном, подвергающимся неравномерному пучению зимой, просадкам, с интенсивным засорением щебеночного балластного слоя. Балластный слой должен быть щебеночным или из асбестовых отходов, толщина его во всех случаях не менее 45 см, ширина плеч за концами шпал не менее 25 см, а откосы балластной призмы не круче 1:1,5. Для грузонапряженных линий желателен бесстыковой путь на деревянных шпалах.