Рельсы: классификация, размеры и длина железнодорожных ЖД и других типов рельсов, сечение и разрезы, маркировка

Железнодорожный рельс – это стальной профиль специальной формы на Ж Д, по которому движутся колеса поезда, вагона, крана, трамвая или промышленной тележки. Он входит в верхнее строение пути, направляет подвижной состав, принимает вертикальные и боковые нагрузки, а затем передает их через крепления, подкладки и шпалы на основание. Его задача – удерживать движение по заданной траектории, сохранять геометрию и выдерживать массу транспорта. Поэтому при выборе учитывают не только длину, но и профиль, размеры головки, шейки и подошвы, массу, категорию качества и способ термообработки.

Содержание

1. Какие рельсы бывают: классификация
2. Различия по категории качества
3. Требования к элементам
4. Действующие стандарты
5. Наличие болтовых соединений
6. Условные обозначения на схемах и чертежах
7. Размеры и длины стандартных ЖД рельсов
8. Маркировка рельсов
9. Как выбрать изделие под конкретную задачу
10. Заключение

Какие рельсы бывают: классификация

Наиболее распространенными продуктами являются:

• Ширококолейные – Р43, Р65, Р50, Р75. Используются для постройки ЖД, а также из них изготавливают стрелочные переводы, о которых на нашем сайте есть статья. Метраж составляет 25 и 12,5 метров.
• Крановые (подкрановые)– КР70, КР80, КР100, КР120, КР140. Стандартный отрезок изделия – 11 м. Они наиболее массивные. Такой вид проката примечателен тем, что он укладывается не только в два ряда, но и в три или в четыре, все зависит от требований.
• Узкоколейные – Р18, Р24. Для прокладывания колей, где необходимо меньшая ширина. Чаще всего применяют в шахтах и карьерах с ограниченным пространством. Стандарт  – 8 м.
• Рудничные – Р33, Р38.Применяются в подземных шахтах для передвижения вагонеток и небольших составов.
• Трамвайные – T58 и Т62. Также на некоторых участках возможно применение Р65.

На магистральных путях чаще применяют более тяжелые марки, например, Р75, потому что они лучше воспринимают высокие осевые нагрузки и подходят для интенсивного движения. На промышленных ветках и менее нагруженных участках может использоваться Р50, если его характеристик достаточно по проекту.

Для мостового или козлового крана обычный профиль выбирают только после расчета. В большинстве случаев нужны крановые изделия КР70, КР80, КР100, КР120 или КР140, так как рассчитаны на движение грузоподъемной техники и имеют собственный сортамент.

По способу выплавки их делят по следующим видам стали:

• мартеновская – получают маркировку М (сейчас неактуальна);
• конвертерная – отмечаются литерой К;
• электросталь – в названии буква Э.

По методу противофлокенной защиты готовые изделия могут быть:

• прошедшими изотермическую выдержку;
• подвергнутыми контролируемому охлаждению;
• выполненными из вакуумированной стали.

Также классифицируются по таким моментам, как категория качества, наличие (или отсутствие) болтовых соединений. 

Связь между типом, размерами и применением прямая: легкий профиль проще перевозить и монтировать, но он не рассчитан на те же нагрузки, что тяжелый.

Каждая из этих характеристик, в том числе и длина рельса железнодорожного пути в России будет более подробна рассмотрена ниже. Пока же отметим еще один важный показатель.

По виду исходных элементов для производства идет разделение на:

• слитки, из которых после выполняется конструкция необходимой формы;
• НЛЗ, то есть непрерывно-литые заготовки.

По месту укладки различают конструкции для:

• узкоколейной ЖД;
• широкого полотна;
• подземных магистралей;
• подвесных линий.

Различия по категории качества

Их несколько:

• высшего – с маркировкой В;
• термоупрочненные – с пометкой Т1 или Т2;
• обычные (не прошедшие термическую обработку) – Н.

Такая маркировка помогает оценить ресурс, прочность и область применения.

Термоупрочнение – это обработка нагревом и охлаждением, после которой металл становится более стойким к износу, смятию и контактным нагрузкам.

Категория качества элементов важна не только для формального соответствия документам. Она показывает, насколько изделие подходит для конкретного режима работы: магистрального движения, промышленной ветки, стрелочного перевода, крановой линии или участка с повышенным износом.

Помимо этих, на готовое изделие металлопроката наносятся и другие обозначения, говорящие об уровне исполнения. Неважно, какой стандартной длины бывают железнодорожные рельсы РЖД в метрах, если на торце головки вы увидите 1 керн и 1 ключ с молотком, это означает, что она I-го сорта, а если 2-то II-го. Литера «К» в нижней четверти шейки скажет, что закалены только концы, а «З» – что весь двутавровый профиль.

Требования к элементам

Рассмотрим подробнее ниже:

• Размер плети необходим максимальный, чтобы снизить число стыков для, а также на подвижные части составов.
• Металлоконструкции со значительными осевыми нагрузками (и высокими скоростями перемещения поездов) должны быть утяжеленными. Это важно, чтобы даже их вес оставался рационально наименьшим из необходимых – для удобства монтажа, замены, реконструкции, а также с целью экономии материала при производстве. Про то, сколько весят элементы жд металлопроката, вы можете также прочитать на нашем сайте.
• Достаточная жесткость, требуемая для эффективного сопротивления на изгиб, соседствует с определенной гибкостью. Последняя необходима, потому что при резких и сильных ударах колес не возникало излома или даже расплющивания отдельных деталей.
• Вязкость металла требуется, чтобы подвижные части транспорта не ломались при ударно-динамических воздействиях. И это при достаточной твердости, нужной для многолетней эксплуатации. Профиль не должен стираться и/или сминаться.
• Шероховатая поверхность катания соседствует с достаточной гладкостью – для обеспечения хорошего сцепления между опорными конструкциями колеи и колесами состава. При этом локомотивы, вагоны и тендеры не должны встречать аэродинамического сопротивления при езде.

Действующие стандарты

На этот вопрос отвечают следующие ГОСТы:

• 19240-73 – задает сортамент элементов, используемых для обустройства всевозможных путей;
• 7173-54 – обуславливает проектирование дорог для транспорта именно промышленного назначения;
• 6368-82 – для узкой и широкой колеи соответственно.

Практическая польза ГОСТов в том, что они помогают проверить не только название в счете, но и реальные характеристики изделия. Это снижает риск купить товар, который не подходит под проект или не пройдет техническую проверку.

Наличие болтовых соединений

Даже при обустройстве бесстыковой колеи не обойтись без участков, которые требуется скреплять специальными накладками и стягивать с помощью болтов и гаек.

Форма отверстий определяется технологией изготовления с особым расчетом, не нарушающим общую прочность металлоконструкции. По этим же соображениям их выполняют строго перпендикулярно по отношению к продольной плоскости. После чего зачищают, чтобы не было наплывов стали или заусенцев.

Внимание, расстояния между осями отверстий зависят от типа и от протяженности отрезка проката. В случае с Р-50 от торца отступают 66 мм, после чего делают первое просверливание, второе – на дистанции 150 мм, третье – через 140 мм. У Р-65 и Р-75 эти расстояния равны уже 96, 220 и 130 мм соответственно. А вот допуски везде идентичны и составляют плюс-минус 1 мм.

При этом концы обязаны быть отфрезерованы, перекос допустим, но не выше 1 мм в каком угодно направлении. По нижней кромке головки можно снять фаску, но не глубже 1-1,15 мм. При выборе важно учитывать не только их наличие, но и расположение, диаметр, состояние кромок и соответствие типу профиля. Ошибки в этих параметрах приводят к неправильной стыковке и повышенной нагрузке.

1 — подкладка Д65; 2 — гайка М27; 3 — пружинная одновитковая шайба; 4 — тип Р65; 5 — двухголовая накладка; 6 — путевой болт М37х160; 7 — путевой костыль; 8 — прокладка под подкладку.

Условные обозначения на схемах и чертежах

Важно, чтобы унифицированы были не только сами изделия металлопроката, но даже те документы, по которым они производятся. Одинаковая маркировка поможет избежать ошибок. Чтобы окончательно разобраться, предлагаем взглянуть на чертежи – с уклонами и переходными радиусами, с осью болтовых отверстий и линией центра: на нем также представлены конкретные числовые значения, включая железнодорожный рельс в разрезе и сечении.

Основные обозначения здесь:

• B – подошва;
• b – (часто маркируется b1) – ширина головки;
• h – высота шейки;
• H – полная высота;
• e – толщина шейки;
• m – высота пера.

Головка изделия контактирует с колесом, шейка соединяет верхнюю часть с основанием, а подошва – распределяет нагрузку на подкладку и шпалу. Именно форма этих деталей определяет прочность, устойчивость и область применения проката.

Размеры и длины стандартных ЖД рельсов

Мы включили в статью разные типы металлопроката, применяющиеся на путях сообщения и в отраслях промышленности. Каждая категория обладает своими характеристиками.

Важным показателем является вес металлоконструкции, ведь он отражает ее мощность и надежность. Чем сильнее действующие на опорный элемент нагрузки и чем выше скорость движения транспорта, тем большей должна быть масса направляющих. Рассчитывается данная характеристика в килограммах на погонный кубический метр и будет приведена в размерных таблицах ниже.

Отдельно ответим на вопрос, какой длины железнодорожные рельсы используются на ЖД путях в России по сравнению с другими государствами. Потому что она может значительно отличаться в зависимости от страны. Так, в Германии она достигает 60 м, с шагом в 15 м (то есть бывают модели и 30, и 45 м). В США еще более нестандартная градация – 11,89 и 23,96 м (сравнительно короткие конструкции), в Великобритании – 18 и 29 м, во Франции – от 18 до 36 м (еще встречаются 24-метровые, но редко).

Объясним, чем обусловлен такой разброс. Те, кто гонятся за экономией при проектировании и строительстве, выбирают и применяют как можно более крупные элементы. Такое решение позволяет минимизировать количество стыков и затратить меньше металла на прокладку линии (а также снизить уровень аэродинамического сопротивления при движении локомотивов и составов). А это имеет не только техническое, но и экономическое значение, поскольку позволяет снизить время в дороге и скорость износа агрегатов локомотива и вагонов.

В нашей стране эти параметры для железнодорожных рельсов – 12,5 или 25 м. Это дает возможность сочетать рациональность с надежностью и монтировать полотно, способное выдерживать значительные нагрузки и при этом не деформироваться при повышении температуры окружающей среды. Внимание, помимо стандарта, такие образцы могут быть еще и укороченными – на 40, 80 или даже 120 мм (при 12,5 м) и на 80 или 160 мм (при 25 м). Их применяют при обустройстве внутренних нитей криволинейных участков.

Чем длиннее элемент, тем меньше соединений, ударных нагрузок, шума и зон ускоренного износа. Но слишком большие изделия сложнее перевозить, выгружать и укладывать, поэтому проектировщик выбирает баланс между эксплуатационной надежностью и удобством монтажа.

Крановые изделия поставляются величиной 11 метров, узкоколейные р 18, р 24 – 8 м. Ниже в таблице указаны параметры рельсов.

Железнодорожные узкоколейные

Где Н – высота полная. А– размер подошвы рельса. В – величина головки сверху. S – толщина шейки.

Чем выше марка и масса 1 п.м. рельсов, тем мощнее профиль и тем больше область допустимого применения. Легкие Р18 и Р24 подходят для узкой колеи, временных и карьерных линий, а Р50, Р65 и Р75 применяются там, где требуется повышенная несущая способность железнодорожного пути.

Крановые

Поставляются длиной: мерные 11 м, не мерные от 4,1, до 11 м.

Марки КР отличаются прежде всего шириной головки, высотой, площадью сечения и массой. Чем тяжелее грузоподъемное оборудование и выше нагрузка от колес крана, тем более массивный профиль требуется для безопасной работы.

Узкой колеи (производитель Китай)

Такие изделия выбирают для компактных линий с ограниченной нагрузкой. При покупке важно сверять не только вес элемента, но и марку стали, твердость, временное сопротивление, геометрию профиля и совместимость с имеющимися креплениями.

Маркировка рельсов

Ключевые характеристики каждого элемента указываются буквенно-символьными (выбивается клеймением на шейке и на торцах головки) и временными обозначениями, нанесенными краской.

Маркировка проката нужна для прослеживаемости. По ней можно понять, где и когда произведен элемент, из какой плавки он изготовлен, какой тип профиля имеет, проходил ли термоупрочнение и к какой категории относится. Это особенно важно при приемке партии, ремонте и расследовании причин дефектов.

Пример того, как маркируют жд металлопрокат:

Маркировочные знаки нельзя делать на холодной поверхности. На шейке с одной стороны каждого рельса в горячем состоянии наносят объемные знаки, которые обозначают:

• обозначение предприятия-изготовителя (например, К – Кузнецкий, Т – Нижнетагильский металлургические комбинаты);
• месяц изготовления – римскими цифрами и год – арабскими;
• тип;
• обозначение направления прокатки стрелкой.

На на той же стороне, где выпуклые маркировочные знаки, клеймением наносят:

• шифр плавки;
• обозначение контрольных;
• наименование термоупрочненных рельсов.

Маркировочные знаки должны быть высотой около 12 мм и глубиной 0,8 – 1,5 мм. Они четкие, без острых очертаний контуров и вершин. Расстояние между значками – 20 – 40 мм.

Шифр плавки включает:

• обозначение способа выплавки для конвертерного (К) и электропечного (Э) производства стали;
• условное наименование металла (X – низколегированной, V – микролегированной ванадием, Т – микролегированной титаном);
• определение сталеплавильного агрегата и порядковый номер плавки.

Условное обозначение контрольных элементов ЖД металлопроката включает:

• индекс «1», который наносят на передний конец, соответствующих подусадочной части слитков и началу непрерывной разливки плавки;
• индекс «X» – на заднем месте проката.

На один из торцов холодным клеймением обозначают:

• шифр плавки – на подошве;
• условное обозначение контрольного – на верхней четверти шейки;
• знаки закалки концов (букву К) – на нижней.

На каждый принятый рельс на торец головки наносят приемочные клейма:

• ОТК предприятия-изготовителя;
• инспекции МПС РФ или другого потребителя по его требованию.

На принятую продукцию наносят маркировку несмываемой краской:

• голубого цвета – на категории В;
• фисташкового (светло-зеленого) оттенка – на Т1;
• желтого тона – на Т2;
• белого – на категории Н.

Можно дополнительно маркировать несмываемой краской образцы разной длины, изготовляемых для стрелочных переводов и других целей. Форму, цвет и место нанесения маркировки устанавливают в договоре между заказчиком и исполнителем.

Далее представлены рисунки и таблица.

Рисунок 1. Основная маркировка, выполняемую во время прокатки и клеймением в горячем и холодном состоянии.

а – образцы первого сорта; б – второго сорта; в – места нанесения маркировки на шейке.

1 – инспекторские клейма; 2 – клеймо ОТК завода (может быть в виде квадрата, треугольника или буквы «К»); 3 – место нанесения номера по расположению его в слитке (1 и 2 – головные, Х – донные средние рельсы обозначений не имеют); 4 – место нанесения номера плавки стали (номер плавки для 1 группы начинается с буквы П); 5 – место указания порядкового номера от головной части слитка; 6 – место выкатанной (выпуклой) маркировки по длине, повторяющейся примерно через 2,5 м и обозначающей: завод-изготовитель, месяц и год проката, тип.

Рис.2. Пример полной заводской маркировки новых рельсов первого сорта, необходимая для правильной укладки в путь.

а – изготовлен Кузнецким (К) металлургическим комбинатом в мае (V) 1990 г. (90) типа Р65, плавка А293, из обычной стандартной углеродистой стали, с закалкой концов (белая полоса краской на головке), по содержанию углерода «твердый» (желтая окраска подошвы на конце), стрелкой обозначен головной конец; б – произведен на заводе «Азовсталь» (А) в марте 1990 г. (III 90) вида Р75, плавка П356, закаленный полностью (зеленая полоса на шейке и зеленая окантовка торца); в – выпуска Нижнетагильского (Т) металлургического комбината в сентябре 1989 г. (IX 89) вида Р50, плавка 751Я, закаленный по всей длине, по качеству закалки – первого класса (зеленая окантовка на торце); г – завод им. Дзержинского (Д); сделан в январе 1990 г. (I 90) типа Р50, плавка 153, закаленный по всему отрезку, по качеству закалки – второго класса (желтая окантовка на торце).

Временная или дополнительная маркировка рельс, выполняемая краской (в табличном виде):

Эскиз	Описание
	Головка на торце, по контуру, обведена голубым (для I группы) или белым (для II группы); выбит один керн – первого сорта незакаленный.
	Голубая или белая полоса сверху; вдавленная буква к – первого сорта с закаленными концами (на остальном протяжении не закален).
	Верх по контуру обведен светло-зеленым; на шейке на расстоянии около 1 м от края такая же полоса; вдавленная буква з – первого сорта, прокален на всем протяжении по параметрам закалки первого класса.
	Головка обведена желтым; на расстоянии около 1 м от края светло-зеленая полоса; буква з – первого сорта, закален по всей длине по параметрам закалки второго класса.
	Торцевая часть верха обведена желтой краской; на шейке на расстоянии около 1 м от конца рельсы, также желтым написан шифр из одной буквы и цифр – опытный, характеристика его дана в документах.
	Один край подошвы окрашен голубым или белым – имеет одинарное укорочение: 40 мм для 12,5-метровых и 80 мм для 25-метровых.
	Оба края подошвы окрашены голубым или белым – имеет двойное укорочение: 80 мм для 2,5-метровых и 160 мм для 25-метровых.
	Верх подошвы на конце окрашен желтым – сталь, из которой изготовлен прокат, содержит углерод выше среднего процента по стандарту.
	Подошва и половина шейки окрашены красной или зеленой краской и выбиты два керна – второго сорта; при красной окраске – незакаленный, при зеленой – закаленный.
	Весь торец окрашен синим цветом, на обоих по три керна – забракован, к укладке в пути мпс не пригоден.

Старогодные также могут маркироваться (Рис.3).

Рис.3. Пример маркировки старогодных образцов металлопроката (светлой краской):а – I группы, годный для укладки в путь без ремонта; б – II группы, подлежащий ремонту (II-P); в – IV группы, не годный для укладки в путь (XXX).

Как выбрать изделие под конкретную задачу

Выбор начинают не с цены, а с условий эксплуатации. Нужно определить ширину колеи, расчетную нагрузку, скорость движения, радиусы кривых, наличие стрелочных переводов, способ крепления, требуемую длину рельсов, категорию качества и стандарт, по которому изготовлен прокат.

Для магистралей обычно выбирают тяжелые ширококолейные элементы, рассчитанные на высокие нагрузки и длительную эксплуатацию. Для промышленных – важны условия работы техники и интенсивность движения. Для крановых линий применяют профили КР, а для шахт, карьеров и временных участков – узкоколейные или рудничные варианты.

Перед покупкой стоит запросить паспорт, сертификаты, данные о марке стали, номере плавки, категории качества, термообработке, фактической массе, размерах профиля и результатах контроля. Если изделия старогодные, дополнительно проверяют износ головки, трещины, состояние подошвы, отверстий и торцов.

Заключение

Теперь, когда известно, какая длина ЖД рельсов и что за характеристики и вес у каждого типа (P, КР, T), можно переходить непосредственно к проектированию. А все комплектующие для строительства по привлекательным ценам вы найдете в каталоге компании «ПромПутьСнабжение».

Вопросы и ответы

Какой срок службы изделий?

Он зависит от нагрузки, скорости движения и качества металла. В среднем на магистральных участках составляет 10-25 лет, но при интенсивной эксплуатации может сокращаться.

Как транспортируют рельсы?

Их перевозят железнодорожным или автомобильным транспортом с использованием специальных платформ. Их укладывают в пакеты и фиксируют, чтобы избежать деформации.

Какие изделия используют в холодном климате?

В регионах с низкими температурами применяют элементы из стали с повышенной вязкостью и устойчивостью к хрупкому разрушению. Также учитывают температурные напряжения, чтобы избежать трещин и деформаций.