Для чего служат рельсы
Рельсы, их назначение и типы
Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. Кроме того, на участках с автоблокировкой рельсы служат проводниками сигнального тока, а при использовании электротяги — проводниками обратного тягового тока.
Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают ударно-динамическую нагрузку. Материалом для их изготовления служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяют на несколько типов: Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает рельс, а число — округленное значение массы, кг, одного погонного метра рельса.
Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, рациональной формой рельса считается двутавровая (рис. 6.5), одновременно обеспечивающая и меньший расход металла. Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скоростного движения пассажирских поездов укладывают рельсы Р65.Рельсы выпускают стандартной длины 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 и 24,84 м. В качестве уравнительных рельсов для бесстыкового пути,
а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартной длины (12,5 м) и укороченные (12,46; 12,42 и 12,38 м).
Срок службы рельсов, измеряемый числом тонн брутто проследовавшего по ним груза до их перекладки, в среднем составляет для термически упрочненных рельсов Р65 500 млн т, а для Р50 — 350 млн т. Срок службы рельсов Р75 примерно на 30 % больше, чем у рельсов Р65.
Продление срока службы рельсов достигается комплексом взаимосвязанных мер: увеличением их массы, повышением качества рельсовой стали, ее термоупрочнением и легированием, совершенствованием поперечных профилей рельсов, улучшением условий их работы посредством создания бесстыковых путей, шлифования поверхности качения, нанесения смазки на боковую абочую грань головки рельса в кривых и др.
Рельс
Рельсы — это стальные профилированные прокатные изделия в виде полос, это элементы верхнего строения пути, уложенные на опоры и скрепленные с ними и между собой, образуют рельсовую колею, непосредственно воспринимают давление колёс подвижного состава
Рельсы предназначены для движения подвижного состава железных дорог и метрополитена, трамвая, локомотивов, вагонеток рудничного транспорта и монорельсовых дорог крановых тележек, подъёмных кранов и др. передвижных, поворотных и вращающихся конструкций.
В новом ГОСТе введен специальный рельс Р65К для укладки в наружные рельсовые нити кривых участков пути. Основное их отличие заключается в очертаниях головки. Боковые грани ее в верхней части имеют уклон 3,5:10, что уменьшает интенсивность бокового износа рельсов. К рельсам предъявляется ряд требований:
Готовые рельсы на заводе подлежат приемке, сплошному дефектоскопированию и клеймению.
На шейке вдоль оси каждого рельса (на той же стороне, где выкатаны выпуклые знаки) наносятся в горячем состоянии номер плавки в 2-б местах по длине рельса на расстоянии не менее 1,0 м от его концов (номер плавки рельсов 1 группы должен начинаться с буквы П); обозначение порядкового номера рельса.
Клейма, наносимые на шейку горячего рельса, должны быть высотой 12 мм и углублены в тело на 0,8…1,5 мм. Расстояние между знаками должно быть 20…40 мм.
По мере наработки тоннажа в процессе эксплуатации в рельсах накапливаются различные повреждения, деформации, усталостные дефекты и т. д.
Современные требования российских железных дорог к рельсам В настоящее время рельсы и колеса для подвижного состава железнодорожного транспорта изготавливаются из высокоуглеродистых перлитных сталей одного и того же класса с близким химическим составом частично на одном и том же, или на близких друг к другу металлургических предприятиях. Подавляющее большинство рельсов и колес в процессе эксплуатации выходят из строя преимущественно из-за контактной усталости, износа, смятия и обычной усталости.
В результате многолетней работы проводимой ОАО «РЖД» по отношению к металлургическим предприятиям производящим рельсы и колеса, качество последних неуклонно повышается. В последние годы практически завершена реконструкция сталеплавильного производства на Нижнетагильском металлургическом комбинате и активно проводится модернизация производства на Новокузнецком металлургическом комбинате. Это позволило обоим предприятиям начиная с 2003 года полностью перейти на выпуск рельсов нового поколения по качеству стали, которая имеет отличия от рельсовой стали конца 90-х годов по следующим показателям:
Пять лет работы по ГОСТ Р 51685-2000 показали, что оба металлургических комбината успешно освоили выпуск рельсов категории Т1, а так же промежуточных между Т1 и В рельсов повышенной прямолинейности для скоростного совмещенного движения (СС), низкотемпературной надежности (НК и НЭ), а так же повышенной износостойкости и контактной выносливости (ИЭ и ИК), выпускаемых по специальным техническим условиям.
Однако, несмотря на достигнутые успехи, сравнение качества российских рельсов производства НТМК и НКМК с зарубежными образцами, показывает лидерство зарубежных образцов. Проведенные исследования показали, что 80%-ный ресурс наиболее представительных партий отечественного производства был равен 500 млн т пропущенного груза брутто. В этих же условиях эксплуатации, рельсы производства Японии и Франции показали ресурс 1000 млн.т груза брутто.
Общая ежегодная потребность в рельсах для сети железных дорог РФ составляет по оценкам около 600 тысяч тонн, а ежегодная потребность в рельсах категории В составляет около 400 тысяч тонн. Потребность в железнодорожных рельсах длиной 50 м и более составляет 90 % от общего объема поставок. В 2004 г. из общего объема усиленного капитального ремонта (3870 км) 3400 км (88 %) относилось к бесстыковому пути, где экономически целесообразнее укладывать рельсы длиной 50 м и более.
Реализация всех намеченных металлургами и железнодорожниками планов позволит довести ресурс рельсов до 1000—1500 млн.т груза в прямых и до 300—700 млн.т в кривых участках пути.
Рельсы являются главнейшим элементом верхнего строения пути. Они предназначены:
В настоящем стандарте применяют следующий термин с соответствующим определением: «Рельсы промышленные рельсы, имеющие потребительские качества, удовлетворяющие условиям эксплуатации на железнодорожных технологических путях предприятий и организаций различных отраслей народного хозяйства».
Стандартными и общепринятыми рельсами на всех дорогах мира являются рельсы широкоподошвенные.
Широкоподошвенный рельс состоит из трёх основных частей:
Рельсы являются главнейшим элементом верхнего строения пути. Они предназначены:
Типы рельсов
На сети дорог завершен переход к рельсам длиной 25 м не только прокатом новых на заводе, но и сваркой старогодных рельсов по длине 25 м. Рельсы прежней стандартной длины 12,5 м используют только как уравнительные на бесстыковом пути, при укладке стрелочных переводов и как инвентарные при сборке путевой решётки с железобетонными шпалами с последующей заменой их бесстыковыми рельсовыми плетями. Для укладки на внутренней нити кривых изготовляют укороченные рельсы длиной 24,84 и 24,92 м при 25-метровых рельсах и 12,42 и 12,46 12,5-метровых, а для бесстыкового пути — ещё и 12,38 м.
Вновь выпускаемые рельсы имеют круглые отверстия для болтов. Такая их форма выбрана по условиям увеличения прочности рельсов и упрощения технологии изготовления. Болтовые отверстия на концах рельсов просверливают перпендикулярно к вертикальной продольной плоскости рельсов; заусенцы и наплывы металла у болтовых отверстий и на торцах рельсов удаляют зачисткой. Предусмотрено снятие фаски глубиной 1…1,5 мм на кромках болтовых отверстий и по нижним кромкам головки рельсов.
Концы рельсов должны быть отфрезерованы перпендикулярно продольной оси рельса; перекос торцов не должен быть более 1,0 мм при измерении в любом направлении. Расстояние от торца рельса до первого отверстия у рельсов Р75 и Р65 равно 96 мм, между осями первого и второго отверстия — 220 мм и от оси второго до оси третьего — 130 мм; у рельсов Р50 эти расстояния составляют соответственно 66, 150 и 140 мм. Все эти расстояния имеют допуски +1 мм. Маркировка новых рельсов. Все новые рельсы маркируются на заводах, что обеспечивает контроль за качеством рельсов при их изготовлении и эксплуатации.
Заводская маркировка рельсов делается постоянной (клеймение) и временной (красками).
На одной стороне, на средней линии шейки вдоль каждого рельса выкатываются выпуклые (не менее 1 мм) с плавным переходом к поверхности шейки цифры и буквы высотой от 30 до 40 мм в следующем порядке:
На шейке вдоль оси каждого рельса (на той же стороне, где вы катаны выпуклые знаки) наносятся в горячем состоянии номер планки в 2—б местах по длине рельса на расстоянии не менее 1,0 м от его концов (номер плавки рельсов 1 группы должен начинаться с буквы П); обозначение порядкового номера рельса.
Клейма, наносимые на шейку горячего рельса, должны быть вы сотой 12 мм и углублены в тело на 0,8…1,5 мм. Расстояние между знаками должно быть 20…40 мм. По окончании отделки рельсов на один торец рельса клеймением наносят:
Для указания особенностей каждого рельса делают дополнительную маркировку рельсов красками.
На принятые рельсы 1 сорта наносится маркировка обводкой приёмочных клейм по контуру головки несмываемой краской: голубого цвета у рельсов группы 1; белого цвета у рельсов группы II.
Рельсы I класса обозначаются в верхней четверти рельса поперечной полосой фисташкового цвета, II класса — поперечной желтой полосой.
На рельсах дополнительно указывается закалка. Вдоль «сырого» рельса на головке на расстоянии около 0,5 м от торца наносится полоса шириной около 20 мм голубого (рельсы I группы) или белого (рельсы II группы) цвета.
Рельсы I сорта в торце имеют закрашенную половину шейки и нижнюю часть подошвы красным («сырой» рельс) или зеленым («закаленный» рельс).
На обоих торцах головки рельсов, не соответствующих требованиям стандарта, выбивается по три керна, а торцы их закрашиваются тёмно- синей несмываемой краской.
Маркировка снимаемых с пути старогодных рельсов делается светлой краской на шейке рельса, обращенной внутрь колеи, на расстоянии около 1 м от левого стыка или торца (при нахождении человека внутри колеи лицом к маркируемому рельсу). Зимой может производиться временная маркировка мелом с последующим её возобновлением масляной краской. Маркировка состоит из знаков, определяющих группу годности рельсов. Рельсы I группы отмечаются одной вертикальной линией, группы II двумя линиями, III группы — тремя линиями, группы IV — тремя косыми крестами. На рельсах, подлежащих ремонту перед повторной укладкой в путь, дополнительно ставится знак тире и буква Р.
Примеры условного обозначения рельсов:
Рельсы изготовляют в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке.
Рельсы изготовляют из спокойной стали мартеновского, конверторного или электропечного производства.
Для чего служат рельсы
Рельсы относятся к числу важнейших и наиболее дорогостоящих элементов железнодорожного пути. Максимально возможное продление срока их службы, оптимизация расходов по текущему содержанию и замене рельсов являются ключевыми составляющими стратегии обеспечения работоспособности инфраструктуры.
Рельсы изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 51685-2013 «Рельсы железнодорожные. Общие технические условия» (EN 13674-1:2011, NEQ), а также техническими условиями, согласованными ОАО «РЖД».
Рисунок 1.1 Рельсы железнодорожные
Рисунок 1.1 Рельсы железнодорожные
Классификация рельсов для железных дорог РФ
Рисунок 1.2 Основные размеры поперечного сечения рельса
Рисунок 1.2 Основные размеры поперечного сечения рельса
Таблица 1.1 Основные размеры поперечного сечения рельсов (в миллиметрах)
| Размер поперечного сечения | Обозначение | Значение размера для типа рельса | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Р50 | Р65 | Р65K | Р75 | ||
| Высота рельса | H | 152,00 | 180,00 | 181,00 | 192,00 |
| Высота шейки | h | 83,00 | 105,00 | 105,00 | 104,4 |
| Ширина головки | b | 72 | 75 | 75 | 75 |
| Ширина головки поверху на уровне 13 мм от поверхности катания, мм | 69,6 | 72,2 | 72,2 | 71,3 | |
| Ширина подошвы | B | 132,00 | 150,00 | 150,00 | 150,00 |
| Толщина шейки | e | 16,00 | 18,00 | 18,00 | 20,00 |
| Высота пера подошвы | m | 10,50 | 11,2 | 11,2 | 13,5 |
Нормы по отклонению формы поверхности катания от номинальной не распространяются на рельсы типа Р65К.
Рисунок 1.3 Рельс типа Р50
Рисунок 1.3 Рельс типа Р50
Рисунок 1.4 Рельс типа Р65
Рисунок 1.4 Рельс типа Р65
Рисунок 1.5 Рельс типа Р65К
Рисунок 1.5 Рельс типа Р65К
Рисунок 1.6 Рельс типа Р75
Рисунок 1.6 Рельс типа Р75
Срок службы железнодорожных рельсов зависит от качества рельсовой стали и качества изготовления рельсов, а также от эксплуатационных характеристик пути (плана и профиля пути), осевой нагрузки, типа обращающегося подвижного состава, скоростей движения поездов, климатических условий.
Срок службы рельсов определяется уровнем одиночного их изъятия. В соответствии с Положением о системе ведения путевого хозяйства ОАО «РЖД» срок службы термоупрочненных рельсов типа Р65 должен быть не менее 100% от нормативного срока (не менее 700 млн т брутто для бесстыкового пути, не менее 600 млн т брутто – для звеньевого пути). Срок службы рельсов категории «В» (ДТ350СС) должен составлять не менее 1100 млн т брутто.
Маркировка рельсов
Интерактивная схема 1.1 Маркировка рельса
Обозначение предприятия-изготовителя (начальная буква названия завода: К – Кузнецкий металлургический комбинат, Т – Нижнетагильский металлургический комбинат и т.д.)
Месяц – римскими цифрами
Год изготовления рельсов (последние две цифры)
Обозначение головного конца стрелкой (острие стрелки указывает на передний конец рельса по ходу прокатки)
Дополнительная маркировка: не более четырех знаков в виде выпуклых точек
На средней части шейки с одной стороны каждого рельса выкатывают выпуклую маркировку.
Маркировку выкатывают с периодичностью не более 4 м по длине рельсов. На рельсах с болтовыми отверстиями маркировка не должна располагаться на расстоянии менее 0,6 м от торцов рельса. Маркировочные знаки должны быть высотой от 20 до 25 мм и выступать на расстояние от 0,6 до 1,3 мм с плавным переходом к поверхности шейки. Допускается дополнительно выкатывать не более четырех знаков в виде выпуклых точек диаметром от 2 до 3 мм высотой около 1 мм и выпуклых линий длиной до 80 мм.
Рисунок 1.7 Выпуклая маркировка
Рисунок 1.7 Выпуклая маркировка
Маркировка, наносимая клеймовочной машиной
На средней части шейки каждого рельса со стороны, противоположной выпуклой маркировке (а на рельсах до 2010 года изготовления – на той же стороне), в горячем состоянии клеймовочной машиной наносят вдавленную маркировку:
Рисунок 1.8 Маркировка, наносимая клеймовочной машиной
Рисунок 1.8 Маркировка, наносимая клеймовочной машиной
Маркировку наносят на расстоянии более 1 м от торца рельса с периодичностью не более 12,5 м по длине рельсов (для рельсов длиной до 12,52 м – не менее чем в одном месте). Расстояние между знаками за исключением пробела должно быть от 20 до 40 мм.
Маркировочные знаки должны иметь высоту около 16 мм, глубину от 0,4 до 1,5 мм, угол наклона около 10° к вертикальной оси рельса. Знаки должны быть четкими, без острых очертаний контуров и вершин. Не допускается наносить и исправлять клеймением в холодном состоянии маркировочные знаки, нанесенные горячим клеймением. Дополнительно на объемно-закаленных рельсах по шейке нанесен знак «О».
Рельсы, соответствующие требованиям безопасности и прошедшие процедуру подтверждения соответствия, должны иметь маркировку единым знаком обращения продукции на рынке государств – членов Таможенного союза.
Маркировка единым знаком обращения осуществляется перед выпуском рельсов в обращение на рынке. Единый знак обращения наносится на каждый рельс в холодном состоянии любым способом, исключающим образование концентраторов напряжений на поверхности рельса и обеспечивающим четкое и ясное изображение в течение всего срока службы рельсов.
Эксплуатация рельсов, гарантии качества и надежности рельсов
Рельсы, уложенные в путь, должны безотказно работать в течение времени, определяемого количеством перевезенного по ним груза в соответствии с требованиями к качеству рельса.
В договор на поставку новых рельсов включаются условия гарантии их качества, которые являются определяющими при проведении претензионной работы. Порядок предъявления претензий (рекламаций) на рельсы определен «Условиями гарантии на железнодорожные рельсы и порядком рекламационно-претензионной работы по гарантийным случаям». Гарантии распространяются на рельсы, выпущенные до и после 1.10.2010 г.
Таблица 1.2 Гарантийная наработка различных типов и категорий железнодорожных рельсов, выпущенных после 1 октября 2010 г.
