Сварные рельсы

Поскольку считалось, что уход за рельсовыми стыками требует 50% общего количества времени, имеющегося в распоряжении путейцев, работники, связанные с текущим содержанием пути, уже давно стали задумываться о        способах устранения рельсовых стыков. Однако, когда была выдвинута идея сварки в одну плеть двух рельсов (или более) как способ уменьшения количества стыков многие трамвайные и междугородные электрические линии претворили эту идею в жизнь, в то время как железные дороги с паровой тягой не хотели следовать их примеру.
Проблема удлинения рельсов. Существовали веские причины, объясняющие такое отношение к сварке со стороны железных дорог с паровой тягой. Прежде всего каждый путеец заботится о том чтобы работы по текущему содержанию пути производились в условиях безопасности движения поездов; для того чтобы сделать применение сварных стыков безопасным, необходимо разрешить ряд проблем, о которых говорится ниже.
Путейцы хорошо знают, что под действием тепла солнечных лучей в рельсах развиваются очень высокие сжимающие усилия. Небольшие зазоры, имеющиеся в стыках обычного типа, дают возможность рельсам удлиняться без появления местных искривлений и выброса пути. Другими словами, небольшие зазоры, оставляемые между концами рельсов, имеющих обычные стыки, служат гарантией безопасности, от которой путейцы очень неохотно отказываются. Затем путейцы, работающие на железных дорогах с паровой тягой, не придают большого значения успеху, достигнутому городскими дорогами в области применения сварных стыков, не только вследствие большой разницы в весе и скорости движения экипажей, применяемых этими двумя видами транспорта, но также и потому, что на городских железных дорогах воздействию солнечных лучей подвергается только поверхность катания рельсов; кроме того, в этом случае перемещению рельсов препятствует мостовая.
Другими причинами, объясняющими медленное введение сварных стыков на железных дорогах с паровой тягой, являются следующие: неуверенность, будет ли сварной стык достаточно прочным для того, чтобы противостоять ударам со стороны подвижного состава; трудность смены дефектных рельсов; большие первоначальные затраты на сварку, транспортировку и укладку таких рельсов; боязнь того, что работы по смене шпал, по сплошной выправке пути по уровню или по подъемке пути на балласт могут привести к выбросу пути.
Применение сварных стыков в тоннелях. Несмотря на это, железными дорогами с паровой тягой проводились опыты со сварными рельсами; сварные рельсы укладывались на переездах, на путевых весах и поворотных кругах, а также вдоль станционных платформ.
Что касается Европы, то еще в 1924 г., после того, как в течение нескольких лет был проведен ряд экспериментов со сварными стыками, Государственными германскими железными дорогами сварные рельсы были уложены в тоннеле длиной 3 658 м. Самая длинная плеть, уложенная в средней части тоннеля, имела длину 1 219 м, длина других плетей равнялась 91,4 м. Немецкие инженеры установили, что колебания температуры оказывали незначительное влияние на длинные рельсы, за исключением концов пути, которые под влиянием изменения температуры могли удлиняться и укорачиваться, но при этом не более чем на 25,4 мм.
Подготовка длинных рельсов для укладки в тоннеле
Рис. 1. Подготовка длинных рельсов для укладки в тоннеле

В США длинные сварные рельсы впервые начали укладывать в путь в 1930 г.; первые рельсовые плети были уложены в двух тоннелях Центральной железной дороги штата Георгия (Central of Georgia), где ранее путь с обычными стыками должен был обновляться каждые три года (рис. 1). Рельсы для этих двух тоннелей сваривались за пределами тоннелей в плети, состоящие каждая из 11 рельсов; затем плети с помощью локомотива затаскивались в тоннели; в тоннелях, уже непосредственно в пути, плети сваривались, и таким способом создавался бес- стыковый путь. Длинные сварные рельсы оставались в эксплуатации в течение семи лет, т. е. дольше, чем в течение двойного срока службы рельсов с обычными стыками. Через семь лет рельсы снимали с пути и вместо них снова укладывали сварные рельсы.
Начиная с 1933 г. многие другие дороги стали укладывать длинные сварные плети как в тоннелях, так и на открытых путях. По сообщению AREA, количество таких рельсов, уложенных за период с 1933 г. по 1953 г. включительно, составило 612 км. Самая длинная плеть из сварных рельсов, лежащая на линии Элгин, Джолиет и Восточная (Elgin, Joliet & Eastern), имеет длину 6 042,66 м; она была получена соединением плети длиной 3 489,2 м, уложенной в путь в 1944 г., с плетью длиной 2 553,46 м, уложенной в 1950 г.

Применяемые способы сварки.

 Сварка стыков производилась различными способами. Самым первым методом была сварка оплавлением с помощью кислородно-ацетиленовой горелки. Другим способом является термитная сварка, при которой используется большое количество тепла, выделяемого при переходе алюминия в окись алюминия. При этом способе сварки металл расплавляется; после того как расплавленный металл начнет затвердевать, свариваемые концы рельсов прижимают один к другому. Наконец,существует еще электроконтактный способ сварки; в этом случае необходимая для сварки температура достигается созданием электрической дуги между двумя концами свариваемых рельсов; после достижения нужной температуры концы рельсов с силой прижимаются один к другому. При газопрессовом методе сварки применяют специальную сварочную машину, в которой концы рельсов нагреваются кислородно-ацетиленовым пламенем, а затем прижимаются один к другому с большой силой.
В течение многих лет в тех случаях, когда сварка в стык производилась на сварочной базе, почти исключительно применялась газопрессовая сварка. В 1955 г. в стране снова получила распространение электроконтактная сварка, и с этих пор стали широко использовать оба способа сварки.

Экономия, получаемая от применения сварных рельсов.

Имеются сведения, что, несмотря на более значительные первоначальные затраты, в результате применения длинных сварных рельсов получается значительная экономия за счет меньших затрат на текущее содержание пути. Вследствие отсутствия стыков сварные рельсы имеют больший срок службы, объем работ по смене шпал меньше, сплошную выправку пути по уровню можно производить через большие промежутки времени и случаи необходимости местной выправки пути по уровню сведены до минимума. Другим преимуществом сварных рельсов является значительное снижение количества сменяемых прокладок, стыковых соединителей, стыковых накладок и болтов, а также подлежащих наплавке концов рельсов; при применении сварных рельсов улучшается работа системы сигнализации, улучшаются условия движения поездов и уменьшается количество ударов, воспринимаемых подвижным составом.
Специальный комитет AREA проводил исследования, касающиеся экономичности применения длинных сварных рельсов по сравнению с рельсами с обычными стыками и представил доклад по этому вопросу. С помощью данных о расходах и калькуляций, которые Комитет смог получить от дорог, имеющих опытные участки протяжением не менее двух миль, Комитет смог сделать заключение, что применение длинных сварных рельсов повышает первоначальные затраты на 14% в случае применения рельсов весом от 65,0 кг/пог. м до 67,5 кг/пог. я включительно, на 7% — при рельсах весом 55,5 и  57 кг/пог. м и на 13% — при рельсах весом 44,5 кг/пог. м. Однако Комитет сделал следующее заключение: при рельсах весом от 55,5 до 57,0 кг/пог. м дополнительные первоначальные расходы будут компенсированы за счет экономии на текущем содержании пути через 5 лет, а при более тяжелых типах рельсов эта компенсация произойдет через 7 лет. Было также отмечено, что экономия, получаемая от применения длинных сварных рельсов, будет особенно ощутительна на тех участках пути, где не наблюдается особенно интенсивного износа рельсов, вызванного кривыми или уклонами пути.

 
« Сварка металлических мостов   Световые фонари »
железные дороги