При проектировании и строительстве железнодорожных объектов важно учитывать не только конфигурацию пути и затраты на строительство, но и нагрузку, которую будут испытывать рельсы. Понимание массы одного метра погонного рельса является основой для дальнейших расчетов и проектных решений, что поможет обеспечить долговечность и надежность железнодорожного полотна.
Стальной профиль укладывается в два ряда параллельно, формируя железнодорожное полотно. Профиль обеспечивает основную структуру колеи, по которой будут двигаться локомотивы, вагоны и другой транспорт, как в системе метрополитена, так и на промышленных железнодорожных путях.
Знание веса одного метра рельса критично для проектирования железнодорожных путей, так как это влияет на распределение нагрузок, устойчивость к деформациям и долговечность конструкции. Важность этого показателя определяется его ролью в распределении давления от колесного транспорта по всей поверхности пути, предотвращении разрушения полотна.
Классификация
Существует множество типов железнодорожных рельсов, которые различаются по характеристикам, назначению, длине и форме. Эти различия обуславливаются несколькими факторами, такими как:
- тип (например, железнодорожные, крановые, трамвайные, соединительные и т. д.);
- качество материала (например, термоупрочненные или нетермоупрочненные);
- наличие отверстий для соединений;
- тип стали и способ обработки.
Для вычисления массы обычно ориентируются на их маркировку. Цифры, следующие за буквами в обозначении, дают представление о приблизительном весе одного метра. Эти сведения служат исходными для расчета, поскольку фактическая масса может варьироваться в зависимости от плотности используемой стали. Чтобы получить точные данные, нужно обратиться к стандартным таблицам.
Маркировка необходима для предварительной оценки их массы, что может быть важно, например, при планировании грузоперевозок для выбора необходимых размеров и грузоподъёмности транспортных средств.
К наиболее распространенным видам относятся:
- Р-43, Р-50, Р-65, Р-75 — для ширококолейных железнодорожных путей и стрелок;
- РП-50, РП-65, РП-75 — для промышленных ширококолейных линий;
- Р-33, Р-34, Р-38 — для шахт и рудников;
- Р-11, Р-18, Р-24 — для узкоколейных путей;
- КР-70, КР-80, КР-100, КР-120, КР-140 — крановые для тяжёлого оборудования;
- РТ-62 — трамвайные с продольными канавками.
Используемые конструкционные материалы
Для изготовления железнодорожных рельсов используется углеродистая сталь, а в некоторых случаях — чугун. Стальные пути удобны в обработке: их легко резать и сваривать. Благодаря эластичности и демпфирующим свойствам, справляются с динамическими нагрузками. Рельсы способны изгибаться и прогибаться без утраты прочности, действуя как амортизаторы.
Эластичные характеристики углеродистой стали в сочетании с её низкой текучестью позволяют выдерживать удары и различные динамические воздействия, сохраняя при этом исходные формы. Они могут сгибаться, но не теряют целостность или не трескаются, что критически важно для обеспечения безопасности движения как пассажирских, так и грузовых поездов, а также для долговечности железнодорожной сети.
Для производства используются три вида углеродистой стали: конвертерная, электросталь и мартеновская. К распространенным маркам стали относятся К78ХСФ, Э78ХСФ, М76Ф, К76Ф, Э76Ф, К76Т, Э76Т, М76Т, М76, К76 и Э76.
Чтобы повысить прочность изделий, готовый металлопрокат проходит термическую обработку. К популярным методам относятся вакуумная обработка, контролируемое охлаждение и изотермическая выдержка. Наиболее распространённым является процесс закалки, который усиливает металлическую массу и укрепляет ее поверхность.
Вес рельсов
Стандартная длина составляет 12,5 метра, а их вес на один метр достигает 64,88 килограмма. Чтобы вычислить массу, необходимо умножить вес одного метра на длину: 64,88 * 12,5 = 811 килограммов. Вся колея из двух рельсов длиной 12,5 метра имеет общий вес 1622 килограмма. Таким образом, для установки одного километра железной дороги потребуется 129760 килограммов, или 129,76 тонны.
Марки Р50 могут иметь длину 12,5 или 25 метров и весят 51,67 килограмма на метр. Они предназначены для ширококолейных железных дорог и трамвайных линий, которые не пересекаются с автомобильными дорогами. Масса Р50 составляет 647 килограммов, что на 164 килограмма меньше, чем у Р-65. В некоторых случаях Р50 могут выступать в качестве замены Р-65, что сокращает материальные расходы, особенно при строительстве длинных участков пути.
Крановые рельсы марки КР-140 обладают высокой массой — 146,98 килограммов на метр, что в два раза больше веса стандартных железнодорожных или трамвайных. Вес Р-18 примерно соответствует этому показателю.
Для чего необходимо знать вес рельсов?
Железнодорожные рельсы представляют собой наиболее нагруженные и подверженные износу элементы путевой инфраструктуры. При проектировании и инженерных расчетах железнодорожной сети важно учитывать прочностные характеристики, геометрические параметры профиля и вес. Например, рельсы, предназначенные для трамвайных путей или менее нагруженных маршрутов, таких как шахтные вагонетки, требуют меньшего количества металла, чем массивные изделия для кранов или магистральных железных дорог.
Определение веса критично для правильного выбора шпал и создания надежной основы, что включает в себя выбор щебня для балласта в зависимости от типа рельсов и условий эксплуатации. Кроме того, выбор креплений подошвы к шпальной решетке также зависит от массы, поскольку их прочностные характеристики влияют на динамическую нагрузку, возникающую при движении поездов.
Компаниям, управляющим магистральными и промышленными железными дорогами, необходимо тщательно планировать все логистические цепочки — начиная с перевозки рельсов и заканчивая их хранением и погрузочно-разгрузочными работами. При составлении сметы на строительство или ремонт железнодорожной линии также необходимо учитывать вес рельсов на каждый километр пути.
