Основу железнодорожной сети России составляют рельсы Р 65 – линейные конструкции двутаврового поперечного сечения, которые служат для восприятия нагрузок от подвижного состава, их упругой «переработки» и последующей передачи на опору – шпалы. Характеристики этих «стальных балок» регламентированы ГОСТом Р 8161-75. Он устанавливает конструкцию и размеры закаленных и незакаленных рельс и рельсовых плетей типа Р65.
Рельсы Р 65
Любые рельсы предназначены для решения нескольких задач. Во-первых, они воспринимают и передают поездную нагрузку. Это необходимо для сохранения долговечности как земляного полотна, так и колес. Во-вторых, они задают направление движения подвижного состава. И, наконец, они создают площадку с наименьшим сопротивлением для качения колес. Поверхность соприкосновения рабочих элементов составляет несколько сантиметров (3-5 в зависимости от класса пути).
Область применения представленных линейных конструкций довольна обширна. Так, рельсы Р 65, равно как и Р50, Р75, используются для укладки звеньевого и бесстыкового пути широкой колеи. Они также используются при создании стрелочных переводов. В последнем случае используются линейные изделия с видоизмененным профилем (РК65).
Элементы рельса
Рельсы Р65, как и любые другие типы, нельзя назвать обычной двутавровой балкой.
Специалисты выделяют в его конструкции несколько условных частей:
Кроме того, в пределах рельса выделяют две области, расположенные по левую и правую сторону от шейки и занимающие пространство от нижнего края головки до средней части подошвы. Это так называемые левая и правая пазухи. В них располагаются клиновидные накладки, которые скрепляют рельсы Р 65 между собой на некоторых участках пути.
Размеры рельса Р65
Мало кто задумывался, почему рельс Р 65 имеет именно такую форму. Между тем каждый радиус закругления, ровная площадка и уклоны специально подбирались опытным путем или расчетами, чтобы создать оптимальные условия для взаимодействия с подвижным составом.
Большинству из нас известно, что имеет рельс Р 65 вес, равный 65 кг, что на самом деле является неверным. Точная масса погонного метра составляет 64,72 кг. Другие же параметры имеют следующее значение:
Ежедневно колоссальным нагрузкам подвергается рельс Р 65. Вес его в промышленности России нельзя недооценить. Но если бы не особая конструкция, он бы не смог справиться со своей задачей, быстро бы деформировался и нуждался в замене.
Рельсовая сталь
Все рельсы железнодорожные (Р 65, РК65, Р75, Р50) изготавливают исключительно из рельсовой стали. Она отличается высокой прочностью на изгиб, твердостью и износостойкостью, что достигается высоким содержанием углерода (0,82 %) и добавлением легирующих добавок – марганца, ванадия, циркония, кремния, титана.
М76ВТ – основная марка стали, применяемая при производстве рельсовых плетей. В зависимости от способа получения она может быть первой (выплавляемые исключительно в мартеновских печах) или второй группы. Отлитая или прокатанная «болванка» проходит сложный многоступенчатый этап термической обработки. Во многом именно поэтому на рельс Р 65 цена находится на столь высоком уровне — от 50 тыс. рублей за тонну.
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:
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.
Тип рельсов
Категория рельсов
Норма гарантийной наработки, млн т брутто
В прямых участках пути и кривых R > 650 м
В кривых участках пути R Примечание
В – рельсы, термически упрочненные высшего качества ГОСТ Р 51685–2000,
Т1 – термически упрочненные рельсы, выпускаемые по ГОСТ Р 51685–2000,
СС – рельсы для скоростного совмещенного движения,
НЭ, НК – рельсы низкотемпературной надежности,
ИК – рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости.
ДТ350 – рельсы дифференцированно термоупрочненные ГОСТ Р 51685–2013, ГОСТ Р 51685–2000, ТУ 0921–276–01124323–2012 [8], ТУ 0921–231–01124323–2014
ДТ350СС – рельсы дифференцированно термоупрочненные для скоростного совмещенного движения ГОСТ Р 51685–2013, ГОСТ Р 51685–2000, ТУ 0921–276–01124323–2012 [8], ТУ 0921–231–01124323–2014
ДТ350НН – рельсы дифференцированно термоупрочненные низкотемпературной надежности ГОСТ Р 51685–2013, ГОСТ Р 51685–2000, ТУ 0921–276–01124323–2012
ДТ370ИК – рельсы дифференцированно термоупрочненные повышенной износостойкости и контактной выносливости ГОСТ Р 51685–2013, ГОСТ Р 51685–2000, ТУ 0921–276–01124323–2012.
Нормы гарантийной наработки для рельсов типа Р50 уменьшают на 25%.
Таблица 1.3 Гарантийная наработка различных типов и категорий железнодорожных рельсов, выпущенных до 1 октября 2010 г.
Тип рельсов
Категория рельсов
Норма гарантийной наработки, млн т брутто
На прямых и кривых R > 1000 м
На участках пути с кривыми радиусом
650 м Примечание
В – рельсы, термически упрочненные высшего качества ГОСТ Р 51685–2000,
В – рельсы, термически упрочненные высшего качества ГОСТ Р 51685–2000,
Т1, Т2 – термически упрочненные рельсы, выпускаемые по ГОСТ Р 51685–2000,
СС – рельсы для скоростного совмещенного движения,
НЭ, НК – рельсы низкотемпературной надежности,
ИК – рельсы повышенной износостойкости и контактной выносливости.
Нормы гарантийной наработки для рельсов типа Р50 уменьшают на 25%.
Гарантия безотказной работы сварных рельсовых соединений определяется количеством перевезенного по ним поездами груза брутто при условии содержания железнодорожного пути в исправном состоянии в соответствии с нормативными документами.
Эксплуатация рельсов в условиях скоростного и высокоскоростного движения
На участках со скоростями движения более 140 км/ч нормы износа рельсов и неровностей на поверхности их катания в эксплуатации не должны превышать значений, приведенных в таблице:
Таблица 1.4 Нормы износа рельсов
Характеристика износа, неровности
Размерность
Значение
допускаемые скорости, км/ч
141–200
201 и более
Приведенный износ
мм
8,0
7,0
Вертикальный износ
мм
6,0
6,0
Боковой износ
мм
6,0
4,0
Величина ступеньки в стыке
мм
1,0
1,0
Глубина волнообразной неровности
мм
1,0 (при длине неровности до 1 м)
1,0 (при длине неровности до 2 м)
Провисание концов, включая смятие и седловины
мм
1,0
1,0
Пробуксовка
мм
0,5
0,3
Выкрашивание
мм
0,5/1,5*
0,3/1,3*
* При длине (вдоль рельса) более 25 мм: в числителе – «широкий» дефект, ширина более 35 мм; в знаменателе – «узкий» дефект, ширина от 6 до 35 мм.
При длине менее 25 мм независимо от ширины и глубины дефекта ограничение скорости не требуется.
Для поддержания поверхности катания рельсов на участках скоростного и высокоскоростного движения в удовлетворительном состоянии необходимо проводить периодическую профильную шлифовку рельсов рельсошлифовальными поездами (РШП).
Рисунок 1.12 Рельсошлифовальный поезд
Рисунок 1.12 Рельсошлифовальный поезд
Шлифовка рельсов назначается при превышении средних значений глубин неровностей на поверхности катания головки на базе измерений 1,5 м, которые составляют: для скоростей движения 141–200 км/ч – 0,4 мм, для скоростей движения 201 км/ч и более – 0,3 мм, а также после каждой сплошной замены рельсов.
Таблица 1.5 Рекомендуемые значения глубин неровностей для назначения шлифовки
Характеристика неровности
Глубина неровности, мм, при скорости движения, v, км/ч
60 и менее
61–100
101–140
141–200
201 и более
Короткие
0,080
0,060
0,050
0,030
0,025
Средние и длинные
на базе 1 м
0,60
0,50
0,40
0,30
0,25
на базе 1,5 м
0,8
0,7
0,6
0,4
0,3
При этом неровности на поверхности катания головки рельса после шлифовки на базе измерений 1,5 м не должны превышать для скоростей движения 141–200 км/ч – 0,10 мм, для скоростей движения 201 км/ч и более – 0,08 мм.
Таблица 1.6 Регламентируемые значения глубины неровности на поверхности катания рельсов после шлифовки их в пути
Характеристика неровности
Глубина неровности, мм, при скорости движения, v, км/ч
60 и менее
61–100
101–140
141–200
201 и более
Короткие
0,025
0,025
0,025
0,020
0,020
Средние и длинные
на базе 1 м
0,20
0,15
0,10
0,08
0,06
на базе 1,5 м
0,30
0,20
0,15
0,10
0,08
На обработанной поверхности катания рельсов не должно быть трещин, задиров металла, продольных рисок, «прижогов» металла и других поверхностных дефектов.
Не допускается перекладка рельсов с боковым износом головки с одной нити на другую или из кривых участков пути в прямые.
Рассмотрим один из наиболее часто используемых конструктивных элементов российской железнодорожной сети. В фокусе внимания – характеристики: площадь сечения, длина, высота и ширина головки рамного рельса Р65 и другие размеры и параметры. В тексте мы проанализируем прокат, который принимает прямое давление колес при движении ЖД состава, перерабатывает эти нагрузки и передает их на шпалы, то есть на опору. Подробный подход – для того, чтобы понять, почему именно эта модель настолько востребована при создании путей (в частности, при прокладке бесстыкового и звеньевого полотна широкой колеи). Отдельно отметим, что нормативными документами, определяющими марку стали, особенности исполнения и все другие показатели, являются сразу несколько ГОСТов: 8161-75, 51685-2000, 51685-2013.
Назначение, описание, размеры и вес рельсов Р65
Эти конструкции выполняют несколько задач:
Функционально это верхние элементы ЖД-полотна, уложенные на шпалы, скрепленные между собой. Из них формируют широкие колеи как звеньевые, так и бесстыковые, с грузонапряженностью 25-75 млн т. км/км в год. Обладают достаточно подробной классификацией: по виду, категориям качества, способу выплавки, наличию отверстий под болты и так далее. Особенной популярностью пользуется тип Т1, то есть термоупрочненный, предназначенный для создания плетей путей протяженностью в 100-800 км. Маркировка у него говорит о весе погонного метра, который равняется ГОСТ 8161-75 – 64,72 (64,88) кг. Также востребованы модели с меткой К (из конверторной стали), предназначенные для наружных нитей криволинейных участков.
Металлопрокат производится как из НЛЗ (то есть непрерывно-литых заготовок), так и из слитков. После выпуска могут проходить как контролируемое охлаждение, так и изотермическую выдержку. К готовым изделиям вышеперечисленные ГОСТы предъявляют целый ряд требований – по прогибу, скручиванию, отклонению (подробнее – в разделе «Общие параметры»).
Элементы
Конструкция условно состоит из трех частей:
Отдельно следует выделить пазухи, расположенные с обеих сторон от шейки и идущие от низа до середины подошвы. Благодаря расположенным в них клиновидным накладкам соединяют отдельные двутавровые направляющие (внимание, на определенных участках пути, а не по всей протяженности).
Размеры и характеристики рельса типа Р65
Форма этого изделия металлопроката тщательно выверена, вплоть до каждого уклона, радиуса закругления, площадки. Все поверхности подбирались как с помощью расчетов, так и опытным путем для оптимального сцепления с колесами ЖД-транспорта. А также с учетом того, насколько серьезным нагрузкам подвергаются эти элементы. Ведь их конструкция просто обязана стойко сопротивляться деформации в течение десятилетий.
Предлагаем всесторонне проанализировать, какая линия профиля двутавра за что отвечает и почему она должна быть именно такой. Д х Ш х В рассмотрим в разделе «Общие параметры», а здесь – характеристики:
Перед тем как приводить длину, ширину, высоту, отметим, что эти двутавры делаются из прочного металла. Он заслуживает отдельного рассмотрения.
Похожие новости
Рельсовая сталь
Из нее выпускают все подвиды двутавровых профилей серии (в том числе РК65, Р50 и Р75). Почему? Потому что она обладает впечатляющей износостойкостью, твердостью, сопротивлением на изгиб. Эти свойства обусловлены составом: марка М76ВТ содержит 0,82% углерода, а также большое количество легирующих примесей (кремний, цирконий, титан, ванадий, марганец).
Общие параметры рельса Р 65
К их производству применяются следующие требования:
Некоторые производители модифицируют продукцию по индивидуальному заказу клиента. Убирают отверстия в шейке или закаливают поверхности катания с одного или обоих концов, меняют диаметр и расположение болтовых отверстий и тому подобное. Такие улучшения влияют на конечную цену продукции. Поэтому если изделие, представленное к продаже в каталоге компании «ПромПутьСнабжение», обладает какими-то из перечисленных особенностей, потенциальный покупатель узнает об этом в обязательном порядке.
