
Szyny bezspawowe: czy nie będzie stukania kół?
Złącze doczołowe jest prawdopodobnie najsłabszym punktem projektu toru kolejowego. W całej historii „żeliwa” inżynierowie nigdy nie byli w stanie znaleźć najlepszego sposobu połączenia szyn. Już dziś złącza są źródłem negatywnego oddziaływania dynamicznego na lokomotywę i jadące za nią wagony.
Ze wszystkich kosztów utrzymania kolei około 40% stanowią złącza, które wymagają stałej konserwacji. Tak, dzisiejszych ścieżek oczywiście nie można porównywać z tymi, które były 100 i więcej lat temu. Niemniej jednak nie udało się całkowicie wyeliminować negatywnego wpływu połączeń kolejowych. Wyjście jest tylko jedno - stworzyć ciągły („aksamitny”) tor kolejowy. Oczywiście nie będzie możliwe całkowite pozbycie się stawów. Ale ograniczenie ich liczby do minimum jest całkiem możliwe i właśnie to się dzisiaj robi.
Pomysł takiego połączenia kolejowego po raz pierwszy przyszedł do głowy rosyjskiemu inżynierowi Stetsewiczowi w 1896 roku. Aby zrekompensować siły rozciągające i ściskające, zaproponował wykonanie ścieżek pofalowanych (zakrzywionych). W 1907 roku Niemiec Otto Gronau opracował technologię spawania szyn w jeden długi pasek. Metodę zaczęto stosować w wielu krajach, jednak I wojna światowa uniemożliwiła dalszy rozwój torów bez szwu.
Klasyczne połączenie przyczynia się do odkształcenia szyny i powoduje obciążenie pociąg. Zdjęcie: youtube.com
Na początku lat trzydziestych większość stanów stopniowo przechodziła na układanie długich szyn. Umożliwił to VII Kongres Kolejowy, który potwierdził możliwość stosowania wyrobów o długości do 1930 m bez negatywnych konsekwencji w postaci rozszerzalności i kurczenia termicznego. Mniej więcej w tym samym czasie pojawiły się specjalne maszyny mobilne, które potrafiły spawać szyny bezpośrednio na torze kolejowym.
Utrzymanie stawów to ciężka praca. Zdjęcie: youtube.com
W ZSRR rok 1932 na kolei upłynął pod znakiem ułożenia ciągłego ciągłego toru o długości 215–225 m na mostach przez Wołgę (Kalyazin) i Okę (Serpukhov). W 1933 roku na stacji. Podmoskovnaya jako pierwsza wybudowała odcinek o długości 477 m. Do 1966 roku w kraju było już 5,5 tys. km takiej linii kolejowej. W 1982 roku zaczęto stosować rzęsy o długości 850 m. Szyny stały się cięższe, a podczas spawania zastosowano wkładki odporne na zerwanie przy sile 2,5 MN.
Głównym problemem jest rozszerzalność cieplna kolei latem i kurczenie się zimą. Występuje, ale tylko na końcach spawanej szyny. Obszary te nazywane są obszarami niwelacyjnymi. Aby zminimalizować wpływ temperatury, dwuteownik jest mocowany częściej: w środku jest więcej połączeń niż na końcach.
Jednak nie wszystko jest takie idealne: w ekstremalnych upałach tzw. przeregulowanie, czyli ostre poziome zakrzywienie szyny. Przy silnym mrozie spoina może pęknąć. W związku z tym ograniczana jest długość toru ciągłego, najczęściej do 1700 m – zgodnie ze standardową długością odcinka blokowego. W praktyce pomiędzy rzęsami (850 m) wprowadza się przęsło wyrównawcze składające się z 2-4 szyn zwykłych. Ich standardowa długość wynosi 12 m.
Dokręcanie elementów złącznych za pomocą klucza dynamometrycznego. Zdjęcie: youtube.com
Jest jeszcze jeden powód, dla którego ciągła ścieżka nie może być „nieskończona”. Jest to konieczność odizolowania szyn od siebie, ponieważ może w nich powstać napięcie statyczne. A prąd zasilający lokomotywy jest przemienny lub bezpośredni. I nie można tego „mieszać”.
Procedura jest dość skomplikowana, ponieważ stosuje się stal wysokowęglową. Dlatego takie prace wykonują wyłącznie wysoko wykwalifikowani specjaliści w firmach, które mają uprawnienia do wykonywania tej operacji. Istnieje kilka metod łączenia rzęs za pomocą spawania.
Najbardziej niezawodna metoda polega na łączeniu poprzez wstępne podgrzanie i stopienie końców szyny. Procedurę przeprowadza się w sposób ciągły lub w trybie pulsacyjnym, gdy szew jest okresowo schładzany i osadzany. Do wykonania tej pracy wykorzystywana jest specjalna maszyna.
Maszyna PRSM do zgrzewania szyn pracuje. Zdjęcie: youtube.com
Metoda charakteryzuje się wysokim stopniem automatyzacji i jest najczęściej stosowana przy budowie autostrad. Wytrzymałość połączenia w porównaniu do całej szyny waha się od 90 do 110%.
Wstępne przygotowanie polega na mechanicznym docięciu końcówek w celu zapewnienia szczelnego dopasowania. Szyna jest również traktowana dichloroetanem. Następnie oba końce zaciska się za pomocą prasy hydraulicznej, podgrzewa do temperatury 1200°C i ściska, zbliżając je do siebie. Metoda ta jest popularna w USA: zapewnia 90-100% wytrzymałości.
Połączenie wykonuje się poprzez wypełnienie szczeliny o szerokości 14-16 mm roztopioną elektrodą. Umieszcza się go pomiędzy końcami i przepuszcza przez niego prąd.
Metodą tą stosuje się łączenie torów na stacjach. Jakość pracy zależy od elektrody; osiągnięta siła połączenia wynosi 55-70% w porównaniu do produktu całkowicie metalowego.
Istotą chemiczną jest redukcja żelaza z jego tlenku w „sąsiedztwie” z aluminium. Podczas reakcji wydziela się dużo ciepła, które nagrzewa końce szyn. Technologia stworzona specjalnie do łączenia surowych końcówek. Ponadto mogą być wykonane z różnych gatunków stali. Konieczne są prace przygotowawcze: czyszczenie, montaż form, w których umieszcza się termit (i gdzie następnie podpala się). Służy do tego latarka. Po rozpoczęciu procesu materiał topi się i wpływa do szwu.
Spawanie termitem: widoczne pochodnie. Zdjęcie: youtube.com
Wszystko dzieje się w ciągu 15-20 minut. Następnie złącze jest szlifowane. Technologia jest prosta i wydajna: nie ma potrzeby stosowania nieporęcznych maszyn, pociągów do spawania szyn ani źródeł energii. Wszystko wykonywane jest ręcznie, przez profesjonalistów. Całkowity czas dokowania nie przekracza godziny. Wytrzymałość w porównaniu do poprzedniej metody łączenia jest wyższa - od 65 do 70%.
Jak wspomniano wcześniej, główną troską pracowników kolei jest kontrola temperatury, która wzrasta latem i zimą. W tym celu stosuje się przenośne termometry. W czasie upałów położenie szyny mierzy się na długości od 8 do 15 m.
Pomiar temperatury torów kolejowych. Zdjęcie: youtube.com
Jeżeli odchylenie wynosi więcej niż 10 mm na 10 m ścieżki, niebezpieczny obszar należy odgrodzić sygnałami instalacyjnymi i podjąć działania mające na celu rozładowanie naprężeń temperaturowych. Prace trwają na najbliższym przęśle niwelacyjnym. Jeżeli nie można tego zrobić szybko, wycina się kawałek szyny i zastępuje go innym.
Wycięcie zdeformowanego kawałka szyny. Zdjęcie: youtube.com
W zimne dni, gdy metal jest ściskany, sprawdzane są spoiny: w razie potrzeby łączniki są dokręcane na końcach rzęs. W razie potrzeby odcinki szyn są zastępowane wydłużonymi w odcinkach wyrównawczych.
Pomimo pewnych trudności w utrzymaniu, utrzymanie toru ciągłego jest łatwiejsze i tańsze niż klasycznego. Ponadto warto rozważyć zalety szyn „solidnych”:
✅ płynny ruch pociągów pasażerskich: mniejszy hałas, drgania
✅zwiększona żywotność zarówno szyn, jak i wagonów i lokomotyw
✅ niższe koszty napraw i utrzymania torów
✅oszczędność metalu podczas budowy kolei
✅ zmniejsza się opór kół pociągu: wzrasta jego prędkość
✅ zwiększone bezpieczeństwo: zmniejsza się prawdopodobieństwo wykolejenia pociągu
Jedną z wad jest względna trudność naprawy uszkodzonego odcinka toru. A także konieczność ułożenia grubej (co najmniej 45 cm) warstwy balastowej. Ponadto może zwisać, co należy monitorować. Jednakże długość linii kolejowych ciągłych w Federacji Rosyjskiej stopniowo rośnie: według danych za 2003 rok stanowiły one 40% całkowitej długości linii kolejowych.
Ze wszystkich kosztów utrzymania kolei około 40% stanowią złącza, które wymagają stałej konserwacji. Tak, dzisiejszych ścieżek oczywiście nie można porównywać z tymi, które były 100 i więcej lat temu. Niemniej jednak nie udało się całkowicie wyeliminować negatywnego wpływu połączeń kolejowych. Wyjście jest tylko jedno - stworzyć ciągły („aksamitny”) tor kolejowy. Oczywiście nie będzie możliwe całkowite pozbycie się stawów. Ale ograniczenie ich liczby do minimum jest całkiem możliwe i właśnie to się dzisiaj robi.
Historia kolei bezdokowych
Pomysł takiego połączenia kolejowego po raz pierwszy przyszedł do głowy rosyjskiemu inżynierowi Stetsewiczowi w 1896 roku. Aby zrekompensować siły rozciągające i ściskające, zaproponował wykonanie ścieżek pofalowanych (zakrzywionych). W 1907 roku Niemiec Otto Gronau opracował technologię spawania szyn w jeden długi pasek. Metodę zaczęto stosować w wielu krajach, jednak I wojna światowa uniemożliwiła dalszy rozwój torów bez szwu.

Na początku lat trzydziestych większość stanów stopniowo przechodziła na układanie długich szyn. Umożliwił to VII Kongres Kolejowy, który potwierdził możliwość stosowania wyrobów o długości do 1930 m bez negatywnych konsekwencji w postaci rozszerzalności i kurczenia termicznego. Mniej więcej w tym samym czasie pojawiły się specjalne maszyny mobilne, które potrafiły spawać szyny bezpośrednio na torze kolejowym.

W ZSRR rok 1932 na kolei upłynął pod znakiem ułożenia ciągłego ciągłego toru o długości 215–225 m na mostach przez Wołgę (Kalyazin) i Okę (Serpukhov). W 1933 roku na stacji. Podmoskovnaya jako pierwsza wybudowała odcinek o długości 477 m. Do 1966 roku w kraju było już 5,5 tys. km takiej linii kolejowej. W 1982 roku zaczęto stosować rzęsy o długości 850 m. Szyny stały się cięższe, a podczas spawania zastosowano wkładki odporne na zerwanie przy sile 2,5 MN.
Jak działa płynny utwór?
Głównym problemem jest rozszerzalność cieplna kolei latem i kurczenie się zimą. Występuje, ale tylko na końcach spawanej szyny. Obszary te nazywane są obszarami niwelacyjnymi. Aby zminimalizować wpływ temperatury, dwuteownik jest mocowany częściej: w środku jest więcej połączeń niż na końcach.
Długość 850, stosowana do kolei ciągłej, musi mieć podobny skład metalu i być produkowana w tym samym przedsiębiorstwie.
Jednak nie wszystko jest takie idealne: w ekstremalnych upałach tzw. przeregulowanie, czyli ostre poziome zakrzywienie szyny. Przy silnym mrozie spoina może pęknąć. W związku z tym ograniczana jest długość toru ciągłego, najczęściej do 1700 m – zgodnie ze standardową długością odcinka blokowego. W praktyce pomiędzy rzęsami (850 m) wprowadza się przęsło wyrównawcze składające się z 2-4 szyn zwykłych. Ich standardowa długość wynosi 12 m.

Jest jeszcze jeden powód, dla którego ciągła ścieżka nie może być „nieskończona”. Jest to konieczność odizolowania szyn od siebie, ponieważ może w nich powstać napięcie statyczne. A prąd zasilający lokomotywy jest przemienny lub bezpośredni. I nie można tego „mieszać”.
Jak spawać szyny
Procedura jest dość skomplikowana, ponieważ stosuje się stal wysokowęglową. Dlatego takie prace wykonują wyłącznie wysoko wykwalifikowani specjaliści w firmach, które mają uprawnienia do wykonywania tej operacji. Istnieje kilka metod łączenia rzęs za pomocą spawania.
Elektrokontakt
Najbardziej niezawodna metoda polega na łączeniu poprzez wstępne podgrzanie i stopienie końców szyny. Procedurę przeprowadza się w sposób ciągły lub w trybie pulsacyjnym, gdy szew jest okresowo schładzany i osadzany. Do wykonania tej pracy wykorzystywana jest specjalna maszyna.

Metoda charakteryzuje się wysokim stopniem automatyzacji i jest najczęściej stosowana przy budowie autostrad. Wytrzymałość połączenia w porównaniu do całej szyny waha się od 90 do 110%.
Prasa gazowa
Wstępne przygotowanie polega na mechanicznym docięciu końcówek w celu zapewnienia szczelnego dopasowania. Szyna jest również traktowana dichloroetanem. Następnie oba końce zaciska się za pomocą prasy hydraulicznej, podgrzewa do temperatury 1200°C i ściska, zbliżając je do siebie. Metoda ta jest popularna w USA: zapewnia 90-100% wytrzymałości.
Spawanie łukiem elektrycznym
Połączenie wykonuje się poprzez wypełnienie szczeliny o szerokości 14-16 mm roztopioną elektrodą. Umieszcza się go pomiędzy końcami i przepuszcza przez niego prąd.
Spawanie elektrodami
Metodą tą stosuje się łączenie torów na stacjach. Jakość pracy zależy od elektrody; osiągnięta siła połączenia wynosi 55-70% w porównaniu do produktu całkowicie metalowego.
Spawanie termitem
Istotą chemiczną jest redukcja żelaza z jego tlenku w „sąsiedztwie” z aluminium. Podczas reakcji wydziela się dużo ciepła, które nagrzewa końce szyn. Technologia stworzona specjalnie do łączenia surowych końcówek. Ponadto mogą być wykonane z różnych gatunków stali. Konieczne są prace przygotowawcze: czyszczenie, montaż form, w których umieszcza się termit (i gdzie następnie podpala się). Służy do tego latarka. Po rozpoczęciu procesu materiał topi się i wpływa do szwu.

Wszystko dzieje się w ciągu 15-20 minut. Następnie złącze jest szlifowane. Technologia jest prosta i wydajna: nie ma potrzeby stosowania nieporęcznych maszyn, pociągów do spawania szyn ani źródeł energii. Wszystko wykonywane jest ręcznie, przez profesjonalistów. Całkowity czas dokowania nie przekracza godziny. Wytrzymałość w porównaniu do poprzedniej metody łączenia jest wyższa - od 65 do 70%.
Ciągłe utrzymanie torów
Jak wspomniano wcześniej, główną troską pracowników kolei jest kontrola temperatury, która wzrasta latem i zimą. W tym celu stosuje się przenośne termometry. W czasie upałów położenie szyny mierzy się na długości od 8 do 15 m.

Jeżeli odchylenie wynosi więcej niż 10 mm na 10 m ścieżki, niebezpieczny obszar należy odgrodzić sygnałami instalacyjnymi i podjąć działania mające na celu rozładowanie naprężeń temperaturowych. Prace trwają na najbliższym przęśle niwelacyjnym. Jeżeli nie można tego zrobić szybko, wycina się kawałek szyny i zastępuje go innym.

W zimne dni, gdy metal jest ściskany, sprawdzane są spoiny: w razie potrzeby łączniki są dokręcane na końcach rzęs. W razie potrzeby odcinki szyn są zastępowane wydłużonymi w odcinkach wyrównawczych.
odkrycia
Pomimo pewnych trudności w utrzymaniu, utrzymanie toru ciągłego jest łatwiejsze i tańsze niż klasycznego. Ponadto warto rozważyć zalety szyn „solidnych”:
✅ płynny ruch pociągów pasażerskich: mniejszy hałas, drgania
✅zwiększona żywotność zarówno szyn, jak i wagonów i lokomotyw
✅ niższe koszty napraw i utrzymania torów
✅oszczędność metalu podczas budowy kolei
✅ zmniejsza się opór kół pociągu: wzrasta jego prędkość
✅ zwiększone bezpieczeństwo: zmniejsza się prawdopodobieństwo wykolejenia pociągu
Jedną z wad jest względna trudność naprawy uszkodzonego odcinka toru. A także konieczność ułożenia grubej (co najmniej 45 cm) warstwy balastowej. Ponadto może zwisać, co należy monitorować. Jednakże długość linii kolejowych ciągłych w Federacji Rosyjskiej stopniowo rośnie: według danych za 2003 rok stanowiły one 40% całkowitej długości linii kolejowych.
- Siergiej Mileszkin
- youtube.com, VK Video
Polecamy dla Ciebie

Od 1 lutego samochody starsze niż 10 lat będą podlegać karze grzywny
Nowe przepisy weszły w życie 1 lutego i przewidują karę grzywny w wysokości od 2000 tys. do 5000 tys. rubli. w przypadku awarii technicznych...

Do 300 000 rubli za wjechanie na przeciwległy pas ruchu i inne zmiany w przepisach ruchu drogowego
W 2025 roku kierowcy będą musieli stawić czoła poważnym zmianom, które dotkną niemal każdego. Po pierwsze, nastąpi masowa wymiana praw jazdy. Jeśli twój...

Most drogowy powstanie między Rosją a Koreańską Republiką Ludowo-Demokratyczną – opinie kierowców
Rząd wybrał już wykonawcę prac. Zgodnie z projektem most będzie gotowy na początku 2027 roku.

Chcą rozszerzyć produkcję Ił-76
A Ił-114, który powinien rozwiązać problem niedoboru samolotów regionalnych w naszym kraju, ma dobre perspektywy eksportowe. Szczegóły w...

Ural zdobył nowe szczyty – obiecuje produkować 25 tysięcy ciężarówek rocznie
Firma uruchamia nowy kompleks montażowy. Jest też pełnoprawny przenośnik taśmowy.

Po raz pierwszy zaprezentowano publicznie model produkcyjny silnika lotniczego PD-8
Elektrownia jest zaprojektowana dla SJ-100. Na wystawie nie zabrakło również innych, długo oczekiwanych jednostek dla naszego lotnictwa....

Zatwierdzono trzeci etap budowy mostu nad Leną
Budowa rozpocznie się pod koniec 2024 roku. Projekt został osobiście zatwierdzony przez Prezydenta Federacji Rosyjskiej....

Duża modernizacja BAM i Kolei Transsyberyjskiej – najważniejsze wydarzenia miesiąca
Koleje w naszym kraju zmieniają się dosłownie na naszych oczach. W naszym materiale szczegółowo opisano najobszerniejsze z wykonanych prac.

Ciągniki Władimiriec będą produkowane w Rosji
Tylko pod nową marką, która wygląda na to, że zostanie przemianowana na „Chinese”. Więcej o projekcie możesz przeczytać w naszym artykule....

Produkcja seryjna ciężarówek BAZ rozpocznie się w Petersburgu
Nowe pojazdy będą mogły transportować ładunki o masie do 20 ton. Znaczna część podzespołów jest produkowana w Rosji.

„Niva” w nadwoziu typu pick-up z fabrycznym kungiem
Klasyczna Niva to samochód, który zyskał w Rosji status kultowego. Jest stosunkowo niedrogi, łatwy w modernizacji i ma niedrogie części zamienne.

Boeing „ląduje”, ponieważ firma ponosi rekordowe straty z powodu projektu kosmicznego
Okazało się, że suma ta była nawet większa niż PKB Serbii. Wygląda na to, że firma będzie musiała skupić się wyłącznie na produkcji samolotów i patrzeniu w gwiazdy...

Pierwsze radzieckie enduro: co nie wyszło Verkhovina 6 Sport?
Radzieckie motorowery to nie tylko sprzęt, ale cała epoka. „Verkhovyna 6 Sport” to jeden z najciekawszych i najbardziej niezwykłych przedstawicieli czasów, które minęły bezpowrotnie...

Gazelle i Sobol są teraz sprzedawane z ulepszonymi silnikami
Są to silniki klasy Euro 5 i nie wszystkie modele je posiadają. No cóż, silniki są krajowe, ale z „chińskim akcentem”...

Bombardier CRJ700: jak minibus, tylko w niebie
Dość ciasno, ale równie niezawodnie i mało je. Jaki jest sekret jego popularności wśród linii lotniczych?...

KAMAZ jest gotowy do produkcji nowych produktów – przeprowadzono szeroko zakrojoną modernizację zakładów
Łącznie w projekcie brało udział ponad 1400 specjalistów. Ulepszenia i naprawy sprzętu przeprowadzono we wszystkich głównych oddziałach.