Бесшовные рельсы

[Тайльнемер]

Всё время слышал, что зазоры на стыках рельс нужны для температурного расширения.
А как выдерживают температурное расширение бесшовные рельсы?

Как их укладывают? Как транспортируют? Или их сваривают на месте из рельс небольшой длины?

Сегодня я увидел состав, везущий, как мне показалось, рельсы во всю длину состава (сотни метров). Такое может быть? На вагонах-платформах по краям были закреплены рамы, на которых в несколько рядов лежали рельсы. Границ у них я не увидел, впечатление было такое, что они целые. Но как же такой состав поворачивает?

[Hellerick]

Часто вижу бесшовные рельсы (перехожу каждый день через пути, где частенько стоят составы с ними) и тоже задаюсь этими вопросами.

Ну, кроме вопроса о повороте состава. При такой длине рельсы отлично гнутся.

[Chinara]

Бесшовные рельсы изготовлены из другого сплава, в отличие от более традиционных. Поэтому они выдерживают высокие температуры и не деформируются, а также настолько гибкие и в то же время прочные, что при повороте их можно укладывать без стрелок, просто сами гнутся (но затем при фиксации больше не сдвигаются). При их укладке рельсы приваривают вплотную на протяжении всего пути.

[Тайльнемер]

при повороте их можно укладывать без стрелок

Что это значит?

[Chinara]

при повороте их можно укладывать без стрелок

Что это значит?

Просто легкий изгиб рельс в нужную сторону - но очень слабый, без резких поворотов. Поэтому из кладут в тех местах, где нет крутых поворотов.

[Hellerick]

Просто легкий изгиб рельс в нужную сторону - но очень слабый, без резких поворотов. Поэтому из кладут в тех местах, где нет крутых поворотов.

Чтобы его до места довезти, его тыщу раз согнут со всеми возможными для железных дорог радиусами.

Насколько я понимаю, в этом и есть их особенность — металл этих рельсов хорошо переносит внутренние напряжения. Поэтому им и не надо сгонять напряжения через межрельсовые стыки — они банально терпят растягивающие напряжения всю зиму.

Т.е. эти рельсы главным образом являются заслугой нашего брата — металловедов. 

[Toman]

Во-первых, давайте терминологию применять правильную. То, о чём идёт речь, называется: бесстыковой путь (когда речь идёт о пути в сборе, т.е. вместе со шпалами, скреплениями, балластом) или рельсовая плеть (когда речь идёт о длинной рельсине длиной более стандартного рельса, у нас стандартные рельсы ширококолейных дорог бывают 25 м или 12,5 м). Называть их бесшовными как раз категорически некорректно, потому что бесшовными называют изделия, не имеющие сварных швов. Но рельсовые плети как раз сваривают из рельсов стандартной длины, так что по технологии изготовления они сварные.

Всё время слышал, что зазоры на стыках рельс нужны для температурного расширения.
А как выдерживают температурное расширение бесшовные рельсы?

А чего там такого выдерживать? С точки зрения рельса-то? Для металла эти температурные напряжения - сущая фигня. По сравнению хотя бы с теми напряжениями, которые испытывает рельс при нагружении колёсами поезда.

Бесшовные рельсы изготовлены из другого сплава, в отличие от более традиционных.

Это не так. Плети, как я уже сказал, свариваются из обычных рельсов стандартной длины. Существенное отличие там разве что в термообработке (закалка или как там его, я не в курсе этих подробностей, увы) - рельсы, которые выпускаются для укладки "как есть", т.е. в традиционный звеньевой путь (который со стыками), часто (не всегда) подвергают некой особой термообработке на концевых участках, потому как там в сборном стыке особые нагрузки. Для бесстыкового пути это неактуально, плюс, электроконтактная сварка, пожалуй, всё равно похерит любую термообработку такого рода, поэтому, возможно (это только моё предположение) особой термообработки концов не делают для рельсов, предназначенных для сварки в плети.

Поэтому они выдерживают высокие температуры и не деформируются, а также настолько гибкие и в то же время прочные, что при повороте их можно

Вы сейчас взаимоисключающие параграфы выдали в одной фразе. Как я уже сказал выше, с точки зрения растягивающих или сжимающих напряжений ни для какой, даже самой поганой, стали проблем быть не может. Проблема у бесстыкового пути в устойчивости при действии сжимающих напряжений. Проще говоря, риск выброса пути. От материала рельсов риск выброса не зависит. Но чем гибче рельс (что определяется не столько материалом, сколько профилем), тем хуже устойчивость пути под сжимающей нагрузкой, и тем легче произойдёт выброс.
Проблема устойчивости бесстыкового пути решается на самом деле не какими-то особыми рельсами, а просто: 1) железобетонными шпалами (они более тяжёлые) или какими-либо шпалами "повышенной цепкости", лучше держащимися за балласт, 2) более тщательной и обильной балластировкой пути, в т.ч. торцов шпал, и 3) более тщательным поддержанием плана и профиля пути, чтобы исключить локальные "изломы" (т.е. слишком резкие изгибы) вбок или вверх, угрожающие потерей устойчивости и выбросом.

Или их сваривают на месте из рельс небольшой длины?

Так делают в нашей стране на трамваях (напр. на московском). Используют всякие паршивые способы сварки, включая термитную. Для трамвая, конечно, прокатывает, благо, у него осевая нагрузка в разы меньше. Ещё американцы так делают, хотя у них осевые нагрузки на ж.д., наоборот, огромные, почти что под 40 т - потому что они, американцы, пофигисты. Ну, лопнет сварной стык, ну свалится поезд под откос - ну и пофиг. В нашей стране плети сваривают в стационарных условиях на специальных сварочных установках. В принципе ничто не мешает сделать такую установку и мобильной, и тогда сваривать с хорошим качеством на месте. Но для сварки плетей из 25-метровых рельсов это просто непрактично: проще и быстрее привезти и уложить готовую плеть, нежели возиться с куче стыков. Опять же, это американцы с их стратегией вида "пропускать по ж.д. 1-2 пары грузовых составов в сутки, зато трёхкилометровой длины" могут себе позволить чуть ли не бОльшую часть суток копаться со сваркой на месте. А у нас движение в типичном случае на порядок плотнее, при более коротких поездах, время путевых работ очень дорого. Поэтому выгоднее укладывать готовые плети.

Как транспортируют?

Поездом, конечно. На рельсовозных платформах. Исходя как раз из соображений транспортировки в нашей стране стандартной считается длина плетей 800 м. Потому что в основном на магистральных направлениях станции вмещают поезда длиной до 850 м (включая локомотив, конечно). Поэтому состав длиной 800 м можно более-менее без проблем возить по всей стране на большие расстояния, не создавая проблем для других поездов, тогда как с большей длиной пришлось бы специально вставать на уши и устраивать довольно продолжительные сбои движения на линиях, чтобы протащить.

Как их укладывают?

Вначале выгружают внутрь колеи, потом заменяют ранее лежавшие рельсы путём протаскивания вдоль пути специального приспособления, которое поднимает те и другие рельсы, и кладёт новые изнутри колеи на штатные места, а старые куда-то в сторону (не помню - тоже внутрь колеи или наружу). Разумеется, перед протаскиванием этого приспособления разбирают все скрепления, держащие рельсы на шпалах.

Да, соответственно, любой новый путь всегда укладывается в виде звеньевого, и только после этого может быть превращён в бесстыковой. Путеукладчиков, которые бы клали сразу с нуля бесстыковой путь, нету.

Но как же такой состав поворачивает?

Ха, а как вас не удивляет, как лежат, и как были в своё время уложены рельсы в том пути, по которому этот состав едет? У них же примерно одинаковый радиус кривизны.

[Toman]

Насколько я понимаю, в этом и есть их особенность — металл этих рельсов хорошо переносит внутренние напряжения.

Как я уже говорил, под поездом напряжения гораздо выше. Так что любые рельсы должны на порядки лучше переносить внутренние напряжения. Иначе, например, головка могла бы легко треснуть вдоль: колёса расплющивают верхние слои головки рельса (особенно это хорошо видно - прямо невооружённым глазом - на старых незакалённых рельсах, но в той или иной степени происходит и с закалёнными), соотв. этот слой расширяется вширь, и при снятой нагрузке от колеса испытывает сжимающие напряжения, тогда как остальная нижележащая часть головки испытывает от него растягивающие напряжений, и может просто порваться напополам вдоль.

они банально терпят растягивающие напряжения всю зиму.

Проблема как раз не зимой, а летом. Когда температура рельсов выше температуры их закрепления, и напряжения сжимающие, ухудшающие устойчивость пути к выбросу. Закрепляют рельсы (т.е. прикручивают/прижимают их к шпалам) в тёплое время года, обычно при температурах в районе +24..30 градусов (на уложенных в путь плетях всегда должна быть написана краской их температура закрепления), но в летний солнечный день рельсы могут нагреваться и до 60..70 градусов, и в такое время порой случаются проблемы.

Чтобы его до места довезти, его тыщу раз согнут со всеми возможными для железных дорог радиусами.

Одно дело довезти, а другое дело - чтобы он летом от сжимающих напряжений не выдавился наружу кривой. Поэтому действительно,

кладут в тех местах, где нет крутых поворотов

т.е. в совсем уж крутых (по меркам главного пути) кривых бесстыковой путь не укладывают. Но на магистральных линиях такие кривые встречаются довольно редко, если не считать горную местность. Раньше, похоже, в нашей стране с этим было строже, и бесстыковой путь клали только в прямых и самых пологих кривых (ну, типа полтора-два км радиусом), а теперь кладут практически везде, кроме особо крутых кривых.

[Toman]

Просто легкий изгиб рельс в нужную сторону - но очень слабый, без резких поворотов. Поэтому из кладут в тех местах, где нет крутых поворотов.

Вы таки хотите сказать, что звеньевой путь в крутых кривых укладывается за счёт изломов в плане по стыкам??? Такое, конечно, бывает - но либо только непосредственно на стадии укладки пути, до придания ему проектного положения в плане, либо на каком-нибудь временном пути какой-нибудь узкоколейки или какого-нибудь карьерного промтранспорта.
Некоторые углы излома в плане по стыкам на постоянных путях, конечно, встречаются, но это не есть нормально. В норме скорее участок пути, зажатый в стыке, "более прямой", чем соседние участки вне стыка.

[Hellerick]

они банально терпят растягивающие напряжения всю зиму.

Проблема как раз не зимой, а летом. Когда температура рельсов выше температуры их закрепления, и напряжения сжимающие, ухудшающие устойчивость пути к выбросу. Закрепляют рельсы (т.е. прикручивают/прижимают их к шпалам) в тёплое время года, обычно при температурах в районе +24..30 градусов (на уложенных в путь плетях всегда должна быть написана краской их температура закрепления), но в летний солнечный день рельсы могут нагреваться и до 60..70 градусов, и в такое время порой случаются проблемы.

Я это и имел в виду. Что укладывать их нужно в теплое время или даже в искусственно нагретом состоянии, чтобы максимальные напряжения были зимой, когда они менее опасны.

[Тайльнемер]

Спасибо, Томан. Очень интересно.

и как были в своё время уложены рельсы в том пути, по которому этот состав едет

А я думал для поворотов рельсы гнут прямо на заводе под разные радиусы кривизны и укладывают уже гнутые...

[Hellerick]

А я думал для поворотов рельсы гнут прямо на заводе под разные радиусы кривизны и укладывают уже гнутые...

Помню, я как-то предлагал отливать на заводе рельс сразу по форме трассы Москва-Петербург.

[Awwal12]

А я думал для поворотов рельсы гнут прямо на заводе под разные радиусы кривизны и укладывают уже гнутые...

Помню, я как-то предлагал отливать на заводе рельс сразу по форме трассы Москва-Петербург.

Прямо-таки отливать? 

[Hellerick]

Ну прокатывать.

[Toman]

А я думал для поворотов рельсы гнут прямо на заводе под разные радиусы кривизны и укладывают уже гнутые...

Для трамвая оно именно так и делается. Слишком там крутые радиусы (при рельсах, по жёсткости даже превосходящих ширококолейные железнодорожные - ибо желобчатый профиль), чтобы класть пути по-железнодорожному. Минус этого в том, что их из-за этого делают незакалёнными, и в результате они очень быстро изнашиваются. Сейчас в Москве при капремонтах трамвайных линий собственно трамвайные желобчатые рельсы кладут как раз только в кривых, а на прямых (и на самых плавных кривых) кладут железнодорожные рельсы обычного профиля (закалённые).

[Wolliger Mensch]

Прямо-таки отливать? 

Ну, когда-то были литые рельсы. Ломкие были, собаки.

[Georgos Therapon]

Toman, Вы, должно быть, железнодорожник ... Столько всего знаете по этому делу! А я вот, хотя и оттрубил два года в желдорбате, ничего не знаю.

[Тайльнемер]

Toman, Вы, должно быть, железнодорожник

Биолог он, вроде... (или химик?)

[Georgos Therapon]

или химик

Прям как я. Я ведь тоже химик.

[Тайльнемер]

Да тут полфорума химики же.

[Georgos Therapon]

Да тут полфорума химики же.

Откуда инфа такая? Опрос проводили?

[Awwal12]

Прямо-таки отливать? 

Ну, когда-то были литые рельсы. Ломкие были, собаки.

Были. Чугунные. Откуда уст. разг. диал. "чугунка" и белор. лит. "чыгунка".
Но сталь - не чугун, стальные расплавы более вязкие, а температуры плавления выше. В принципе, под давлением лить всё равно можно, только нафига козе баян?..

[Тайльнемер]

А в метро кладут бесстыковые рельсы?

[Hellerick]

А в метро кладут бесстыковые рельсы?

Плохо понимаю, зачем они там нужны. По-моему, только лишняя возня.

[Jeremy]

Под Тимашёвкой в прошлом году во время пекла как раз бесстыковый рельс и выгнулся, что вызвало крушение. У нас, как обычно, делают одни расчёты для средней полосы, а потом то от 60-градусного мороза трещит, то от 40-градусной жары выгибается. А ещё спасибо РЖД за электрички, которые нам с северов пригнали, в которых фрамуги на 20% открываются. Летом в них до 50 градусов доходит. При этом ценами автобусы обогнали.