Строительство путей, назначение рельсов
Итак, рельсы воспринимают нагрузки от колес железнодорожного состава и передают их нижнему строению пути. Также они служат для направления колес подвижного состава, когда тот движется.
Эти элементы пути должны отвечать следующим требованиям: 1) они должны быть устойчивыми и прочными; 2) должны обеспечивать безопасность движения состава при максимальных скоростях; 3) должны обладать как можно большим сроком службы; 4)они должны быть удобными в производстве и эксплуатации и не должны быть дорогими, чтобы строительство путей было максимально быстрым, а содержание дороги не требовало больших расходов.
Более развернуто эти требования выглядят так:
1. Рельсы должны быть тяжелыми, чтобы обеспечить устойчивость пути придвижении по нему железнодорожного состава, но при этом они должны быть достаточно легкими, чтобы с ними было удобно обращаться при их изготовлении, перевозке и в целях экономии металла;
2. Необходимо, чтобы рельсы были достаточно жесткими, чтобы лучше сопротивляться изгибу во время действия подвижной нагрузки. Но в тоже время они должны быть достаточно гибкими, для того чтобы смягчать удары колес о них, которые могут вызывать поломку ходовой части железнодорожного состава;
3. Чтобы исключить возможность излома рельсов при ударно-динамическом воздействии подвижного состава, необходимо, чтобы материал, из которого они изготовлены был вязким. Но из-за того, что на них действуют значительные силы, нужно, чтобы материал был достаточно твердым, не сминался и не истирался;
4. Для того чтобы обеспечить необходимую силу сцепления между колесами вагонов и рельсами, необходимо, чтобы его поверхность была шероховатой. Но также она должна быть гладкой, чтобы уменьшить сопротивления при движении колес;
5. Для того чтобы ведение путевого хозяйства было более простым, число типов этого изделия не должно быть большим.
Строительство путей происходит в различных условиях и условия эксплуатации также отличаются, поэтому нецелесообразно применять рельсы одних и тех же типов, это важно также в государственных интересах экономии металла. Разнообразие их типов все-таки должно быть, но в разумных пределах.
Из вышеперечисленного следует, что эти составляющие жд должны удовлетворять требования и условия, которые очень важны, но при этом противоречивы. Поэтому для конкретных условий оптимальным будет такой вариант, который удовлетворяет большей части перечисленных требований.
В процессе развития железнодорожного транспорта менялся и внешний вид рельсов, и материал, из которого они изготавливались. Предшественниками и прототипами современных изделий считаются, изготовленные из дерева, представляющие собой обработанные бревна. Затем появились бревна прямоугольного сечения, которые для уменьшения износа и сопротивления движению повозок покрывались сверху полосами из железа небольшой толщины. Их, наверное, уже можно отнести к первым железным. Во второй половине 18 века вместо деревянных брусьев с железными накладками начали применять чугунные рельсы, сначала корытообразные, а затем уголковые из чугуна и железа.
В Англии в 1789 году были уложены пути с использованием изделий грибовидной формы, конструкции Джессопа. Все эти разнообразие видов применялось для дорог с конной тягой, которые характеризовались незначительными нагрузками от экипажей и небольшими скоростями движения.
Появление паровозов, а затем и электровозов значительно изменило условия и характер работы пути и привело к увеличению нагрузки на него. Соответственно строительство путей должно было отвечать новым требованиям, поэтому изменился подход к выбору материала для него, его сечения и размеров.
Лучшей формой рельса был признан во всем мире двутавр с широкой подошвой, и именно они наиболее распространены на железных дорогах всего мира.
