Les rails sont des produits laminés profilés en acier sous forme de bandes ; ce sont des éléments de la structure supérieure de la voie, posés sur des supports et fixés entre eux et entre eux, formant une voie ferrée.

Les rails sont destinés au déplacement du matériel roulant ferroviaire et métropolitain, des tramways, des locomotives, des chariots et monorails miniers, des chariots-grues, des grues et autres structures mobiles, rotatives et tournantes.

En Russie, les rails sont produits par KMK et NTMK. GOST R 51685-2000 pour les rails ferroviaires prévoit les types de rails P43, P50, P65 et RP65, les rails sont fournis selon les catégories de qualité

• B - renforcé thermiquement de la plus haute qualité ;
• T1 et T2 - renforcés thermiquement ;
• N - non renforcé thermiquement.

Le nouveau GOST a introduit un rail spécial R65K pour la pose de sections courbes de voie dans les filetages externes du rail. Leur principale différence réside dans le contour de la tête. Ses faces latérales en partie supérieure présentent une pente de 3,5:10, ce qui réduit l'intensité de l'usure latérale des rails. Il existe un certain nombre d'exigences pour les rails :

• la rectitude doit être assurée dans les plans vertical et horizontal ;
• des tolérances sont établies dans les dimensions du profil transversal ;
• la composition chimique et la dureté de l'acier des rails ont été déterminées ;
• les défauts inacceptables dans la production métallurgique et les inclusions de coutures non métalliques, etc. sont spécifiés.

Les rails finis en usine sont soumis à l'acceptation, à la détection complète des défauts et au marquage.

Sur le col le long de l'axe de chaque rail (du même côté où sont déroulés les repères convexes), le numéro de chaleur de la chaleur est appliqué en 2 endroits sur la longueur du rail à une distance d'au moins 1,0 m de son se termine (le numéro de manche du 1er groupe de rails doit commencer par la lettre P) ; désignation du numéro de série du rail.

Les marques appliquées sur le col du rail chaud doivent avoir une hauteur de 12 mm et être encastrées dans le corps de 0,8 à 1,5 mm. La distance entre les panneaux doit être de 20 à 40 mm.

Au fur et à mesure que le tonnage s'accumule pendant l'exploitation, divers dommages, déformations, défauts, etc. s'accumulent dans les rails.

Actuellement, les rails et les roues du matériel roulant du transport ferroviaire sont fabriqués à partir d'aciers perlitiques à haute teneur en carbone de la même classe avec une composition chimique similaire, en partie dans les mêmes entreprises métallurgiques ou proches les unes des autres. La grande majorité des rails tombent en panne pendant leur fonctionnement, principalement en raison de l'usure, de l'écrasement et de la fatigue.

Grâce aux nombreuses années de travail mené par JSC Russian Railways en relation avec les entreprises métallurgiques produisant des rails, la qualité de ces derniers ne cesse d'augmenter. Ces dernières années, la reconstruction de la production sidérurgique à l'usine sidérurgique de Nijni Tagil a été presque achevée et la modernisation de la production à l'usine sidérurgique de Novokuznetsk est activement menée. Cela a permis aux deux entreprises, à partir de 2000, de passer complètement à la production de rails de nouvelle génération en termes de qualité d'acier, qui diffèrent de l'acier ferroviaire de la fin des années 90 par les indicateurs suivants :

• le rendement d'une catégorie sur une longueur de 25 mètres est de 96 à 97 % contre 76 à 78 % ;
• la longueur des lignes d'inclusions non métalliques est de 0,5 mm contre 4 à 6 mm ;
• améliorer la rectitude des rails ;
• une forte diminution de la teneur en impuretés nocives et en oxygène.

13 années de travail conformément à GOST R 51685-2000 ont montré que les deux usines métallurgiques ont maîtrisé avec succès la production de rails de catégorie T1, ainsi que de rails intermédiaires entre T1 et B avec une rectitude accrue pour le trafic combiné à grande vitesse (CC), fiabilité à basse température (NK et NE), ainsi qu'une résistance à l'usure et une endurance de contact accrues (IE et IR), produites selon des conditions techniques particulières.

Cependant, malgré les succès obtenus, une comparaison de la qualité des rails russes produits par NTMK et NKMK avec des échantillons étrangers montre le leadership des échantillons étrangers. Des études ont montré que la ressource de 80% des lots les plus représentatifs de la production nationale était égale à 500 millions de tonnes de marchandises brutes transitées. Dans les mêmes conditions d'exploitation, les rails produits au Japon et en France ont montré une ressource de 1 milliard de tonnes de fret brut.

La demande annuelle totale de rails pour le réseau ferroviaire russe est estimée à environ 600 000 tonnes, et la demande annuelle de rails de catégorie B est d'environ 400 000 tonnes. La demande de rails ferroviaires d'une longueur de 25 m ou plus représente 90 % de l'offre totale. La mise en œuvre de tous les plans esquissés par les métallurgistes et les cheminots permettra d'augmenter la ressource ferroviaire à 1 000-1 500 millions de tonnes de marchandises dans les sections droites et à 300-700 millions de tonnes dans les sections courbes de la voie.

Les rails constituent l'élément le plus important de la superstructure de la voie. Ils sont destinés :

• percevoir directement la pression des roues du matériel roulant et transmettre ces pressions aux éléments sous-jacents du VSP ;
• guider les roues du matériel roulant lors de leurs déplacements ;
• dans les zones à blocage automatique, servent de conducteur de courant de signal et, en traction électrique, servent de conducteur de courant de puissance inverse.

Cette norme utilise le terme suivant avec la définition correspondante : « Rails industriels possédant des qualités de consommation répondant aux conditions d'exploitation sur les voies technologiques ferroviaires des entreprises et des organisations de divers secteurs de l'économie nationale ».

Les rails standards et généralement acceptés sur toutes les routes du monde sont des rails larges et pleins.

Le rail de base large se compose de trois parties principales :

• têtes
• semelles
• cou reliant la tête à la semelle.

Types de rails

Les rails sont divisés en :

• par type:
  • P43,
  • RP65 (pour les filetages extérieurs des sections courbes de voie),
• par catégorie de qualité :
  • B - rails renforcés thermiquement de la plus haute qualité,
  • T1, T2 - rails renforcés thermiquement,
  • N - rails non renforcés thermiquement ;
• par la présence de trous de boulons :
  • avec des trous aux deux extrémités,
  • sans trous ;
• par méthode de fusion de l'acier :
  • M - en acier à foyer ouvert,
  • K - en acier convertisseur,
  • E - en acier électrique;
• par type de flans initiaux :
  • à partir de lingots,
  • à partir de billettes coulées en continu (CCB) ;
  • selon la méthode de traitement anti-flock :
  • en acier sous vide, soumis à un refroidissement contrôlé,
  • subi une exposition isotherme.

pour type de rail R-43 R-50 R-65 RP-65 Hauteur du rail 140 152 180 181 Hauteur du col 71 83 105 105 Largeur de la tête 70 72 75 75 Largeur de la base 114 132 150 150 Épaisseur du col 14 16 18 18

Sur le réseau routier, le passage aux rails d'une longueur de 25 m a été réalisé non seulement par le laminage de nouveaux rails en usine, mais également par le soudage d'anciens rails sur une longueur de 25 m de rails de l'ancienne longueur standard de 12,5 m. sont utilisés uniquement comme niveleurs sur une voie sans soudure, lors de la pose d'appareils de branchement et comme inventaire lors de l'assemblage d'une grille de voie avec des traverses en béton armé puis de leur remplacement par des brins de rail continus. Pour la pose de courbes sur le filetage interne, des rails raccourcis sont produits avec une longueur de 24,84 et 24,92 m pour les rails de 25 mètres et 12,42 et 12,46 pour les rails de 12,5 mètres, et pour une voie continue - également 12,38 m les rails ont des trous ronds. pour les boulons, cette forme a été choisie pour augmenter la résistance des rails et simplifier la technologie de fabrication. Des trous de boulons aux extrémités des rails sont percés perpendiculairement au plan longitudinal vertical des rails ; les bavures et les dépôts métalliques au niveau des trous de boulons et aux extrémités des rails sont éliminés par nettoyage. Il est prévu un chanfreinage d'une profondeur de 1 à 1,5 mm sur les bords des trous de boulons et le long des bords inférieurs du champignon du rail. Les extrémités des rails doivent être fraisées perpendiculairement à l'axe longitudinal du rail ; l'inclinaison des extrémités ne doit pas dépasser 1,0 mm lorsqu'elle est mesurée dans n'importe quelle direction. La distance entre l'extrémité du rail et le premier trou pour les rails P65 est de 96 mm, entre les axes des premier et deuxième trous - 220 mm et de l'axe du deuxième à l'axe du troisième - 130 mm ; pour les rails P50, ces distances sont respectivement de 66, 150 et 140 mm. Toutes ces distances ont des tolérances de +1 mm. Tous les rails neufs sont marqués en usine, ce qui garantit un contrôle de la qualité des rails lors de leur fabrication et de leur exploitation. Le marquage en usine des rails est réalisé de manière permanente (marquage) et temporaire (peintures).

D'un côté, sur la ligne médiane du cou, des chiffres et des lettres convexes (au moins 1 mm) d'une hauteur de 30 à 40 mm sont déroulés le long de chaque rail avec une transition en douceur vers la surface du cou dans l'ordre suivant :

• désignation du fabricant (lettre initiale du nom de l'usine) :
  • K - Usine métallurgique de Kuznetsk,
  • T - Usine métallurgique de Nijni Tagil ;
• mois - en chiffres romains et les deux derniers chiffres - l'année de fabrication des rails ;
• type de rails ;
• désignation de la tête de lit par une flèche.

Sur le col le long de l'axe de chaque rail (du même côté où vous avez roulé les repères convexes), le numéro de la bande est appliqué à chaud en 2 endroits sur la longueur du rail à une distance d'au moins 1,0 m de ses extrémités (le numéro de fusion des rails du 1er groupe doit commencer par la lettre P) ; désignation du numéro de série du rail. Les marques appliquées sur le col du rail chaud doivent avoir une hauteur de 12 mm et être encastrées dans le corps de 0,8 à 1,5 mm. La distance entre les panneaux doit être de 20 à 40 mm. Une fois les rails terminés, les éléments suivants sont estampés à une extrémité du rail :

• à l'extrémité de la tête se trouvent des marques d'inspection - pour les rails de classe I, un noyau, un panneau « Clé et marteau », un panneau « Marteau et faucille » ;
• pour les rails de grade II, deux noyaux, deux panneaux « Clé et Marteau » ;
• à l'extrémité dans le quart inférieur du col du rail - un panneau indiquant le durcissement du rail K (si seules les extrémités du rail sont durcies) ou Z (si le rail est durci sur toute la longueur) ;
• à l'extrémité au-dessus du signe de durcissement sur le col, les signes des rails supérieurs et inférieurs sont appliqués - I (le rail est roulé à partir de la partie supérieure du lingot) ou X (le rail est roulé à partir de la partie inférieure du lingot );
• à l'extrémité de la semelle du rail - le numéro de coulée, répétant le numéro de coulée indiqué sur le col le long du rail.

Pour indiquer les caractéristiques de chaque rail, des marquages ​​supplémentaires des rails sont réalisés avec des peintures. Les rails de grade 1 acceptés sont marqués de tampons d'acceptation le long du contour de la tête avec une peinture indélébile : bleu pour les rails du groupe 1 ; blanc pour les rails du groupe II. Les rails de classe I sont indiqués dans le quart supérieur du rail par une bande transversale de couleur pistache, classe II - par une bande transversale jaune. Le durcissement est en outre indiqué sur les rails. Le long du rail « brut » sur le champignon, à une distance d'environ 0,5 m de l'extrémité, une bande d'environ 20 mm de large de couleur bleue (rails du groupe I) ou blanche (rails du groupe II) est appliquée. Un rail durci est signalé le long du rail à une distance d'environ 1 m de l'extrémité sur le col par une bande transversale d'environ 20 mm de large de couleur pistache, ainsi qu'un anneau embouti d'un diamètre de 15...20 mm sur le col indiquant le numéro de la manche. Les rails de grade I ont la moitié du col et la partie inférieure de la semelle peintes à l'extrémité en rouge (rail « brut ») ou en vert (rail « durci »). Aux deux extrémités des têtes de rail, trois noyaux qui ne répondent pas aux exigences de la norme sont arrachés et leurs extrémités sont recouvertes d'une peinture indélébile bleu foncé.

Le marquage des anciens rails retirés de la voie se fait à la peinture blanche sur le collet du rail tourné vers l'intérieur de la voie, à une distance d'environ 1 m du joint ou de l'extrémité gauche (lorsqu'une personne se trouve à l'intérieur de la voie face au marquage). rail). En hiver, un marquage provisoire à la craie peut être réalisé puis renouvelé à la peinture à l'huile. Le marquage est constitué de panneaux qui déterminent le groupe d'aptitude des rails. Les rails du groupe I sont marqués d'une ligne verticale, du groupe II de deux lignes, du groupe III de trois lignes, du groupe IV de trois croix obliques. Sur les rails soumis à réparation avant remise en place sur la voie, un tiret supplémentaire et la lettre P sont placés.

Exemples de symboles ferroviaires :

• type P43, catégorie T1 en acier M76T, longueur 12,5 m et 25 m avec trois trous de boulonnage aux deux extrémités du rail :
  • Rail R43-T1-M76T-25-3/2 GOST R 7173-54
• type P50, catégorie T1 en acier M76T, longueur 12,5 m et 25 m avec trois trous de boulonnage aux deux extrémités du rail :
  • Rail R50-T1-M76Ts-25-3/2 GOST R 7174-75
• type P65, catégorie T1, en acier M76F, longueur 12,5 m et 25 m avec trois trous de boulonnage aux deux extrémités du rail et sans trous de boulons :
  • Rail R65-T1-M76-25F-25-3/2 GOST R 51685-2000
• type RP65, catégorie B, en acier M76F, de longueur 12,5 m et 25 m avec trois trous de boulonnage aux deux extrémités du rail et sans trous de boulons :
  • Rail RP65-V-M76F-25-3/2 GOST R 51685-2000

Les rails sont fabriqués conformément aux exigences de la présente norme selon les réglementations technologiques approuvées de la manière prescrite. Les rails sont fabriqués en acier doux provenant de la production de foyers ouverts, de convertisseurs ou de fours électriques.

Type de rail R-43

Type de rail R-50

Rail type R-65

Type de rail RP-65

Rail de grue

Rail de grue KR70 GOST 4121-76

Rail de grue KR80 sont utilisés lors de la pose des voies de grue nécessaires au fonctionnement des grues. GOST 4121-76

Rail de grue KR100 sont utilisés lors de la pose des voies de grue nécessaires au fonctionnement des grues. GOST 4121-96.

Les rails de grue KR100 ont structurellement un large plan de support, ainsi qu'une paroi d'épaisseur accrue. Le rail KR100 est fixé aux poutres de la grue puis posé sur des fondations préparées. Les extrémités de ces rails sont toujours coupées droites.

Longueur mesurée des rails : 12,0 ; 11,5 ; 11,0 ; 10,5 ; 10,0 ; 9,5 et 9,0 mètres, et la longueur non mesurée varie de 4 à 12 mètres.

Principales caractéristiques des rails KR100 :

• Poids du rail de 1 mètre de long (kg) : 83,09
• Hauteur (mm) : 150 mm ;
• Section transversale du rail (mm): 34
• Hauteur du champignon du rail (mm): 100
• Largeur semelle (mm) : 150

Par accord entre le client et le fabricant, il est possible de réaliser des rails de différentes longueurs. La longueur exacte des rails est précisée dans un ordre précis. La désignation des rails de grue KR100 en termes de précision de roulement est normale (A) et augmentée (B). Il est possible de produire des rails de grue KR100 sans trous de boulons ou avec eux.

Rails de grue KR120 sont utilisés lors de la pose de voies de grue nécessaires au fonctionnement normal de grues de différentes conceptions. Les rails KR120 ont une tête arrondie et sont fabriqués en acier à haute teneur en carbone K63 (selon GOST 4121-96).

Le rail KR120 est droit. Une légère courbure est autorisée dans le plan horizontal (pas plus de 0,08 % de la longueur), ainsi que dans le plan vertical (pas plus de 0,06 % de la longueur). La courbure des rails de grue KR80 ne dépasse pas 2 mm dans les plans vertical et horizontal. Dans ce cas, la perpendiculaire des plans d'extrémité par rapport à l'axe longitudinal ne dépasse pas 5 mm. Il n’y a pas d’ongles de plus de 4 mm. Les extrémités des rails sont coupées droites.

Principales caractéristiques techniques des rails de grue KR120 :

• Poids du rail 1 m de long (kg) : 113,47
• Hauteur (mm): 170
• Superficie de la section transversale (mm): 40
• Hauteur de tête à 13 mm, à partir de la surface de roulement (mm) : 120
• Largeur semelle B (mm) : 170

La longueur mesurée des rails KR120 est de 12 à 9 mètres. Longueur non mesurée - de 12 à 4 mètres. Les rails KR120 ont une paroi plus épaisse et un plan de support plus large que les rails conventionnels, ce qui garantit une transmission uniforme de la pression des roues à la courroie des poutres de la grue. GOST 4121-76

Rail KR140

Les rails sont produits dans les longueurs suivantes :

• longueur mesurée - 12,0 m, 11,5, 11,0, 10,5, 10,0, 9,5, 9,0 ;
• longueur non mesurée - de 12,0 à 4,0 m.

Par accord entre le fabricant et le consommateur, les rails de grue peuvent également être fabriqués dans d'autres longueurs - en fonction des besoins individuels et des conditions techniques. Le degré de précision de roulement peut être normal (A) ou augmenté (B). Les rails sont produits sans trous de boulons. De plus, par accord entre le fabricant et le consommateur, les rails peuvent être fabriqués avec des trous aux deux extrémités ou à une extrémité. Les rails de grue sont fabriqués exclusivement à partir d'acier au carbone de qualité 63. GOST 4121-76

Type de rail KR70

Type de rail KR80

Type de rail KR100

Type de rail KR120

Type de rail KR140

Tramway

Rail de tramway T62 GOST 21174-75 rails de tramway T 62 T58 T62 TV60 Longueur mesurée L= 12,5 mètres 10,6 m non mesuré n.d. de 10,5m à 12,49m ou de 18,7m à 24,9m.

Type de rail T62

Rail à voie étroite

Rails R-18

Les rails de chemin de fer R-18 GOST 6368-82 sont destinés à être posés sur des voies ferrées à voie étroite et des voies minières souterraines.

Caractéristiques des rails R-18 :

• le poids d'un mètre de rail est de 17,91 kg

Rails R-24

Les rails de chemin de fer R-24 GOST 6368-82 sont destinés à être posés sur des voies ferrées à voie étroite et des voies minières souterraines.

Les voies ferrées à voie étroite sont divisées en :

• entreprises externes reliant les entreprises à d'autres entreprises, bases de matières premières, jetées, gares ferroviaires à écartement de 1 520 mm ;
• interne - sur les territoires des usines et des entreprises et des voies de liaison destinées aux travaux de train et de manœuvre.

Caractéristiques des rails R-24 :

• le poids d'un mètre de rail est de 24,90 kg ;
• utilisé sur les pistes des entreprises industrielles, des carrières et des mines ;
• conformément au SNiP 2.05.07-95 "Transport industriel", en fonction de la charge de trafic annuelle, les routes à voie étroite sont divisées en trois catégories (1 - plus de 0,5 ; II - de 0,2 à 0,5 et III - 0,2 ou moins million de tkm /km, et sur les itinéraires de transport du bois en fonction du volume forestier) ;
• les rayons minimaux de courbes sont autorisés selon les catégories dans des conditions particulièrement difficiles sur les voies externes et internes avec travaux ferroviaires, respectivement 200, 150 et 100 m, et sur les voies internes 60-80 m. Les courbes circulaires sont associées à des courbes de transition droites. ;
• les rails à voie étroite sont en acier à foyer ouvert conformément à GOST. Ils sont divisés en deux qualités en fonction des écarts de dimensions géométriques et des défauts métallurgiques. En termes de dureté, elles peuvent être normales, dures ou augmentées ;
• La longueur standard des rails à voie étroite est de 7 et 8 linéaires. m.;
• En plus des rails de longueur standard, les rails de 12,5 et 25 m de long sont de plus en plus courants, y compris les anciens rails retirés des lignes MPS de types P43 et plus légers ;
• les rails sont transportés par des modes de transport ferroviaires, fluviaux ou maritimes conformément aux règles de transport en vigueur pour le mode de transport correspondant ;

Rails R-33

Les rails ferroviaires R-33 TU 14-2-297-78 sont destinés à être posés sur des voies ferrées à voie étroite et des voies minières souterraines.

Les voies ferrées à voie étroite sont divisées en :

• entreprises externes reliant les entreprises à d'autres entreprises, bases de matières premières, jetées, gares ferroviaires à écartement de 1 520 mm ;
• interne - sur les territoires des usines et des entreprises et des voies de liaison destinées aux travaux de train et de manœuvre

Caractéristiques des rails R-33 :

• le poids d'un mètre de rail est de 33,48 kg
• utilisé sur les pistes industrielles, les carrières et les mines.
• conformément au SNiP 2.05.07-95 "Transport industriel", en fonction de la charge de trafic annuelle, les routes à voie étroite sont divisées en trois catégories (1 - plus de 0,5 ; II - de 0,2 à 0,5 et III - 0,2 ou moins million de tkm /km, et sur les itinéraires de transport du bois en fonction du volume forestier).
• les rayons minimaux de courbes sont autorisés selon les catégories dans des conditions particulièrement difficiles sur les voies externes et internes avec travaux ferroviaires, respectivement 200, 150 et 100 m, et sur les courbes circulaires internes 60-80 m sont associées à des courbes de transition droites.
• les rails à voie étroite sont en acier à foyer ouvert conformément à GOST. Ils sont divisés en deux qualités en fonction des écarts de dimensions géométriques et des défauts métallurgiques. En termes de dureté, elles peuvent être normales, dures ou augmentées.
• La longueur standard des rails à voie étroite est de 7 et 8 linéaires. m.
• En plus des rails de longueur standard, les rails de 12,5 et 25 m de long sont de plus en plus courants, y compris les anciens rails retirés des lignes MPS de types P43 et plus légers.
• les rails sont transportés par des modes de transport ferroviaires, fluviaux ou maritimes conformément aux règles de transport en vigueur pour le mode de transport correspondant.

Rails R-43

Les rails ferroviaires R-43 GOST R 51685-2000 sont destinés aux voies sectionnelles et sans joints des chemins de fer à large voie et à la production de branchements.

Caractéristiques des rails R-43 GOST R 51685-2000 :

• la masse d'un mètre de rail est de 44,653 kg
• utilisé sur les pistes des entreprises industrielles.
• les rails sont fabriqués à partir d'acier à foyer ouvert (M76 ; M76F - coulée en lingots) et de four électrique (E76 ; E76F ; E76ХSF - billette coulée en continu).
• les rails sont droits. La déflexion des rails dans les plans horizontaux et verticaux à courbure uniforme ne dépasse pas 1/2 200 de la longueur du rail. Les écarts des extrémités des rails par rapport à la rectitude dans les plans horizontal et vertical (vers le haut) sur une longueur de base de 1,5 m ne dépassent pas respectivement 0,5 mm et 0,7 mm.
• la torsion du rail ne dépasse pas 1/10 000 de la longueur du rail.
• lors des essais de battage de pieux, l'échantillon de rail peut résister à une chute de charge pesant 1 000 kg (à une température d'essai de -60° ± 5° C) d'une hauteur de 4,2 m pour les rails renforcés thermiquement et pesant 1 000 kg (à une température d'essai de -60° ± 5° C) température de 0° C à +40° ± 5°C) à partir d'une hauteur de 7,3 m pour les rails non renforcés thermiquement.
• les rails sont transportés par des modes de transport ferroviaires, fluviaux ou maritimes conformément aux règles de transport en vigueur pour le mode de transport correspondant.

Type de rail P18

Type de rail P24

Le transport ferroviaire en Russie revêt une importance particulière. Compte tenu des énormes distances, il ne s’agit pratiquement pas d’un autre moyen de transport de marchandises. Et dans les grandes villes, les tramways et les métros permettent de contourner les embouteillages. Naturellement, les chemins de fer font désormais partie de notre vie : ce type de transport permet de gagner du temps de trajet et nous amène des marchandises intéressantes en provenance d'autres régions du pays. Et ils aident un écolier à expliquer clairement ce que sont les lignes parallèles. Et malgré la création de divers concurrents futuristes tels qu'une lévitation magnétique et un tube à vide, les rails seront définitivement hors compétition pendant au moins un demi-siècle.

Les besoins ont poussé à la modernisation

Quand on regarde le transport ferroviaire, on voit d'abord le matériel roulant - locomotives, voitures, tramways. Et on note toutes les améliorations de ces dernières années et décennies associées à ce type de transport notamment en termes de matériel roulant. Les vieux tramways sont remplacés par de nouveaux, à plancher surbaissé, modernes et, surtout, qui ne vibrent pas dans toute la rue. Dans le vocabulaire des trois capitales russes (principale, septentrionale et olympique), les mots « faucon pèlerin », « hirondelle » et « rapide » sont plus souvent liés au chemin de fer qu'à l'ornithologie. La modernisation à grande échelle n'a pas seulement touché les passagers : le parc de wagons de marchandises en Russie est désormais l'un des plus jeunes au monde ; les vieux wagons sont remplacés par de nouveaux, innovants, plus spacieux et moins susceptibles de nécessiter des réparations. Les locomotives sont de plus en plus puissantes et respectueuses de l'environnement.

Derrière toute cette abondance technique, il est facile de passer à côté de l'élément sans lequel toutes les locomotives et voitures deviennent en fait des structures métalliques dénuées de sens - les rails. Parallèlement, les produits ferroviaires eux-mêmes ont également connu certaines métamorphoses au cours de leur histoire. Par exemple, au milieu du XIXe siècle, la fonte a été remplacée par l'acier Bessemer - une méthode introduite par l'Anglais Henry Bessemer, qui consiste à oxyder les impuretés contenues dans la fonte. Et il a, à son tour, été remplacé par de l'acier produit selon la méthode à foyer ouvert, du nom des ingénieurs français Emile et Pierre Martin (la fusion était réalisée dans des fours spéciaux « régénératifs » des frères Siemens, où la chaleur des gaz chauds d'échappement servait à chauffer l'air). Les deux dernières méthodes étaient très demandées au siècle dernier, mais au début du XXIe siècle, les exigences relatives aux produits ferroviaires fabriqués par les fabricants nationaux ont considérablement changé. Il y a 15 ans, en 2003, le principal consommateur de produits ferroviaires en Russie (à cette époque, d'ailleurs, le principal client, le ministère des Chemins de fer de la Fédération de Russie, était devenu la société par actions des chemins de fer russes) a exposé son de nouveaux vœux. Les métallurgistes devaient améliorer la qualité de l'acier.

Cela a conduit au fait qu'en 2003, le plus grand et à l'époque le seul fabricant russe de produits ferroviaires, Evraz (au cours de différentes années, l'entreprise fournissait aux chemins de fer russes de 0,5 million à 1 million de tonnes par an) s'est tourné vers la production de rails à partir de acier électrique. Après cela, l'entreprise a introduit le traitement hors four et le dégazage sous vide de l'acier et a commencé à fabriquer des rails à partir de billettes coulées en continu.

« Cette révolution de la sidérurgie nous a permis d'augmenter la durée de vie des rails de 50 %. Si plus tôt la ressource gamma (durabilité opérationnelle des rails.- "Kommersant-Science"), déterminé lors d'essais sur le terrain sur l'anneau expérimental de VNIIZHT (Shcherbinka, région de Moscou), était de 500 millions de tonnes, puis nous avons réussi à augmenter ce chiffre d'une fois et demie - jusqu'à 750 millions de tonnes », a souligné Gennady Yunin, conseiller en location de technologie de production ferroviaire "Evraz".

En conséquence, en 2008, la Russie a commencé à produire des rails en acier propre en termes d'inclusions non métalliques, de saturation de gaz et d'impuretés nocives, ce qui constituait déjà un produit de classe mondiale.

Un autre paramètre important est la « géométrie » des rails, les exigences de rectitude et de précision de fabrication des profilés. Au 21e siècle, la voie dite de velours (sans joints) a commencé à se développer à un rythme accéléré. Si auparavant les rails étaient reliés par des superpositions avec des joints tous les 25 mètres, ils ont désormais commencé à être soudés en torons jusqu'à 800 mètres de long. Ces cils sont fabriqués dans des usines de soudage de rails et soudés ensemble à l'endroit où ils sont posés sur la route. Cela nécessite une géométrie précise des rails afin de les aligner et d'obtenir un joint soudé de haute qualité.

"Nous avons introduit le renforcement thermique des rails par la méthode de durcissement volumétrique à la fin des années 60 à Nijni Tagil, dans les années 70 à Novokuznetsk, ce qui a également augmenté la durabilité opérationnelle des rails renforcés thermiquement par rapport aux rails "bruts"", a déclaré Gennady Nikolaevich. Cependant, les rails durcis en volume au 21e siècle ne plaisaient plus autant aux cheminots - la technologie contribuait à la formation de contraintes résiduelles élevées dans les rails, ce qui réduisait leur résistance à la fatigue de contact et à l'usure. Les rails ont été durcis sur toute la section transversale, de sorte que tous les composants (tête, col et pied) avaient une dureté élevée - mais cela n'est pas nécessaire, car le champignon du rail interagit directement avec le matériel roulant et subit des contraintes de fatigue de contact élevées, ce qui doit avoir une dureté suffisante pour garantir une durabilité opérationnelle élevée. La résistance structurelle du rail est assurée par le col et la semelle non renforcés thermiquement.

La volonté de réduire le nombre de joints soudés a conduit les cheminots à vouloir passer à l'utilisation de rails de 100 mètres. Evraz a convenu avec les chemins de fer russes d'un plan visant à poursuivre la reconstruction de sa production ferroviaire : l'entreprise a remplacé le laminoir, introduit une nouvelle technologie de laminage et une méthode de renforcement thermique. Depuis le printemps 2013, Evraz produit à Novokuznetsk des rails de 100 mètres d'une nouvelle génération - renforcés thermiquement différentiellement. « Ainsi, nous avons satisfait aux exigences des chemins de fer russes et avons pu exporter des rails jusqu'à 100 mètres de long qui répondent aux exigences modernes en matière de propreté de l'acier, de précision et de rectitude de fabrication des profilés, et possèdent un ensemble optimal de propriétés mécaniques qui garantissent une durabilité opérationnelle élevée. » Yunin a résumé.

L’exportation doit être réfléchie

Les fabricants étrangers de produits ferroviaires estiment que 100 mètres ne sont pas la limite du rêve. Les Japonais, par exemple Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation (NSSMC), exportent déjà des rails de 150 mètres de long vers les États-Unis. L'entreprise a construit des navires spéciaux pour de telles livraisons. La logistique joue ici un rôle important. Novokuznetsk n'est pas située sur la côte maritime, ce qui signifie que des rails de 100 mètres sont transportés dans toute la Russie le long des mêmes rails - par chemin de fer. Mais Evraz exporte actuellement des produits allant jusqu'à 25 mètres de longueur. L'entreprise travaille actuellement sur un projet de chargement de rails longs.

« Parallèlement, nous avons déjà reçu un certificat de conformité de la Deutsche Bahn (entreprise ferroviaire allemande - "Kommersant-Science"), mais ils demandent des rails de 60 et 90 mètres de long », a déclaré Evraz. « Nous réfléchissons maintenant à la logistique nécessaire pour rivaliser avec les deux principaux acteurs de ce marché pour les consommateurs européens - Voestalpine AG (Autriche) et ArcelorMittal (enregistré). au Luxembourg). L'obtention d'un certificat en Allemagne a pris deux ans : ils ne disposent pas de leur propre site expérimental (comme, par exemple, à Shcherbinka près de Moscou, où un chiffre d'affaires élevé peut être atteint en peu de temps), et de tels tests sont effectués sur des sites expérimentaux spéciaux. Dans le même temps, un certificat qui vous permet de fournir des produits à la Deutsche Bahn constitue un certain label de qualité ; une entreprise possédant un tel certificat peut fournir des produits dans le monde entier. Bien sûr, chaque lieu a ses spécificités.»

En Inde, les clients cumulent parfois les exigences relatives aux rails : certains paramètres sont ordonnés selon leur propre standard, et d'autres selon les normes européennes. Ici, des exigences plus strictes sont imposées quant au niveau de contrainte résiduelle dans les rails. De plus, de nombreux consommateurs ne commandent que deux tests : au début et à la fin des livraisons contractuelles. Et les Indiens demandent de tester séparément chaque 20e manche.

Les Brésiliens, à leur tour, ont des exigences particulières en matière de composition chimique, par exemple en ce qui concerne une proportion plus élevée de chrome. Ainsi, ils souhaitent obtenir des rails plus résistants que les normes européennes. Cela est dû au fait que les Brésiliens ont développé un trafic intense (des trains pesant plus de 7 000 tonnes traversent le réseau).

Mais les Égyptiens demandent des tests de rails à double pieu. Ce test consiste à faire tomber une charge de 1 tonne sur un rail d'une hauteur de 5 mètres. Les consommateurs égyptiens demandent donc de répéter ce test deux fois.

« Environ 15 millions de tonnes de produits ferroviaires sont produites chaque année dans le monde. Dans le même temps, les marchés européen et américain « digèrent » seulement 1 million de tonnes par an. 1 million supplémentaire est consommé par la Russie, 5 millions sont fabriqués par les Chinois eux-mêmes. Dans d'autres pays, les exigences relatives à la longueur des rails ne sont pas aussi strictes. Par exemple, nous fournissons des rails de 18 mètres à l'Égypte et à Taiwan, ainsi que des rails de 24 et 25 mètres au Brésil et en Inde, respectivement, y compris pour le métro, les exigences pour le chemin de fer et le métro sont généralement identiques ; Mais pour les tramways, c'est une histoire légèrement différente, l'acier pour rails de tramway a une composition chimique différente, le produit n'est pas aussi résistant que les rails de chemin de fer, ce qui n'est pas nécessaire pour ce type de transport - les charges sont bien inférieures à celles du chemin de fer. Bien que les premières demandes des clients apparaissent déjà concernant le renforcement thermique des rails des voies de tramway », a déclaré Gennady Yunin.

Du général au particulier

Il convient de noter qu’au fil des années, les ingénieurs ont tenté de trouver différentes manières d’éviter le transport ferroviaire. Une alternative était les trains à sustentation magnétique. Mais il faut comprendre que ce moyen de transport a été inventé il y a 40 ans en Allemagne. Et puis, 20 ans plus tard, cette idée a été mise en œuvre en Chine : un tel train circule entre Shanghai et l'aéroport local à une vitesse pouvant atteindre 350 km/h. Mais c’est en fait la seule incarnation d’une idée plutôt ambitieuse.

L'Américain Elon Musk a proposé un projet encore plus audacieux appelé Hyperloop : voyager dans un tube à vide à des vitesses allant jusqu'à 1 200 km/h. Mais les experts du secteur s'accordent à dire que si le projet réussit et s'étend à travers le monde, cela ne se produira pas avant un demi-siècle. D’ici là, la demande de rails restera stable.

Il y a 30 ans, le ministère des Chemins de fer de l'URSS consommait 2,5 millions de tonnes de rails par an (la demande adressée au Comité national de planification portait sur 2,9 millions de tonnes). Aujourd'hui, les chemins de fer russes consomment environ 1 million de tonnes - même sans tenir compte du Kazakhstan, de l'Ukraine et d'autres anciennes républiques qui consomment des rails à une échelle moins modeste, il s'avère en moyenne qu'en 30 ans, la demande a diminué d'environ la moitié. Au cours des 30 prochaines années, la demande continuera de diminuer dans « l’espace 1 520 » (pays unis par des voies ferrées à écartement de 1 520 mm).

Malgré les projets ambitieux de construction en Russie du chemin de fer dit de latitude nord (une autoroute dans l'Okrug autonome de Yamalo-Nenets) et d'expansion des chemins de fer Baïkal-Amour et transsibérien, le réseau va s'étendre à l'avenir, mais les besoins en produits ferroviaires diminueront néanmoins. Il se forme principalement à cause du retrait des rails. Et chaque année, malgré l'augmentation des charges et des vitesses, la marge de sécurité et de cycle de vie, qui améliore la qualité des rails, va croître plus vite.

Il existe également une construction active de chemins de fer à l'étranger. La Chine a doublé la longueur de ses voies ferrées en 20 ans, soit de 70 000 km. L'Inde prévoit également d'augmenter considérablement la longueur du réseau : environ 1 000 km de nouvelles voies seront posées ici en 2018-2019, et l'intensité de la construction continuera de croître dans les années à venir. Et compte tenu de ces tendances, même malgré l'amélioration de la qualité et de la durabilité des rails, la différence entre la demande mondiale pour ces produits (14 millions de tonnes) et la capacité de production réelle (15 millions de tonnes) n'est pas si grande, et cette sécurité la marge pourrait bien s’épuiser.

« À l'avenir, nous prévoyons une demande pour différents types de rails pour différentes conditions d'exploitation. Mais jusqu’à présent, la situation est quelque peu différente. Il est désormais possible de produire quatre catégories de rails : usage général, résistance à l'usure et endurance de contact accrues, mouvement combiné à grande vitesse et fiabilité à basse température. Mais ces dernières années, le portefeuille de commandes des chemins de fer russes a bénéficié d'un avantage considérable dans le domaine des rails à usage général. Jusqu'à présent, les clients souhaitent plus de polyvalence de nos produits. Bien que spécialisés (et donc plus chers), les rails dureront plus longtemps dans les zones qui leur sont destinées. Ici, l'effet économique ne se limite pas à une durée de vie accrue. Il faut tenir compte du fait que moins les rails défectueux sont démontés et les réparations avec remplacement complet des rails sont effectuées, moins les arrêts de trafic sont nécessaires sur ces tronçons, leur débit et leur capacité de transport augmentent, ce qui garantit un chiffre d'affaires plus élevé du fret. Et cela représente un avantage direct pour les chemins de fer russes », a déclaré Yunin.

Et les produits continuent d'évoluer conformément aux exigences de l'époque. Actuellement, un nouveau produit Evraz est en cours de certification - les rails DT400 IK, caractérisés par une résistance élevée et une résistance à l'usure. Ces rails sont conçus pour des conditions d'exploitation particulières - pour un trafic intense et pour des sections de voie complexes avec des courbes raides d'un rayon inférieur à 650 mètres. Les rails conventionnels à usage général servent sur des sections aussi lourdes avec une capacité de charge de 150 millions de tonnes brutes par an pendant sept à dix mois au maximum. Et la durée de vie du DT400 IR devrait dépasser un an. Par rapport aux principaux analogues étrangers, les rails japonais durent environ 15 mois dans les courbes à petit rayon. Le produit russe doit leur offrir une concurrence digne. Les rails pour autoroutes à grande vitesse sont également certifiés, en tenant compte d'une vitesse maximale allant jusqu'à 400 km/h.

Soit dit en passant, les chemins de fer russes partagent le point de vue sur la nécessité d'une spécialisation des chemins de fer. Selon l'ingénieur en chef de la Direction centrale de l'infrastructure des chemins de fer russes, Gennady Nasonov, il est en effet plus judicieux d'utiliser des rails spécialisés, en tenant compte des exigences déterminées par l'emplacement, la zone climatique, l'intensité du trafic et d'autres facteurs.

« Il est évident que les lignes à grande vitesse nécessitent des rails spéciaux. Et lors de la construction du Northern Latitudinal Railway, il faudra des rails qui ne sont pas aussi résistants aux conditions de vitesse élevée, mais qui peuvent fonctionner pendant une durée suffisante dans des conditions de basses températures constantes. Des exigences distinctes doivent être imposées aux rails qui doivent être posés dans des zones où un trafic intense est prévu. Par ailleurs, le réseau des chemins de fer russes compte un certain nombre de lignes à faible intensité transportant moins de 8 millions de tonnes de marchandises par an. Nous pensons que dans de telles sections, les rails doivent être appropriés », a déclaré à Kommersant-Science un représentant des chemins de fer russes.

Selon lui, cela permettra de différencier les budgets et les exigences en matière d'entretien des infrastructures. À propos, Evraz note qu'un entretien approprié peut encore augmenter la durée de vie des rails.

« Dans un avenir proche, nous souhaitons offrir à nos clients un service clé en main : non seulement la fourniture de produits, mais aussi le soudage, la pose et la maintenance des rails tout au long de leur cycle de vie. De notre point de vue, il s’agit d’un secteur d’activité très prometteur », a résumé Evraz.

Constantin Mozgovoy

Pendant de nombreuses années, les rails ont été fabriqués selon un cahier des charges ; cependant, en raison des progrès de la métallurgie, ainsi que des besoins changeants des chemins de fer, il est devenu nécessaire de réviser les spécifications. Les modifications apportées aux spécifications n'ont été apportées qu'après une étude approfondie de cette question par des représentants du comité ferroviaire de l'AREA en collaboration avec des représentants du comité technique de l'American Iron and Steel Institute. Les conditions techniques des rails en acier à foyer ouvert, adoptées avec les modifications qui y ont été apportées, sont indiquées ci-dessous.

SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES DES RAILS EN ACIER MARTEN

1. Introduction

L'inspection et les tests des rails sont effectués dans les usines de laminage de rails avant que les rails ne soient envoyés aux consommateurs ; les usines doivent être équipées d'équipements permettant de déterminer la qualité des rails fabriqués.

1. Composition chimique

Le processus de détermination de la composition chimique de l’acier est décrit ci-dessous. Le nombre d'éléments compris dans l'acier doit rester dans les limites suivantes :

Les trois derniers lingots de chaque louche. La composition de l'acier peut être vérifiée à la fois par analyse chimique et spectrographique. Les résultats moyens d'analyse de l'acier pour chaque poche doivent être conformes aux exigences énoncées dans la partie 2. À la demande de l'inspecteur, des échantillons pour analyse de contrôle de l'acier sont mis à sa disposition.

1. La ductilité de l'acier et sa capacité à résister aux chocs

a) La ductilité de l'acier des rails et sa capacité à résister aux chocs sont déterminées à l'aide d'un batteur de pieux AREA standard. Des échantillons de rails d'une longueur de 1,22 à 1,83 m sont découpés dans le champignon des rails A des deuxième, milieu et dernier lingots de chaque coulée. La température des prototypes ne doit pas dépasser 38°C. La distance entre les supports sur lesquels sont posés les prototypes pour les rails de poids inférieur à 52,6 kg/linéaire. m doit être de 0,91 m, pour des rails pesant de 52,6 à 69,4 kg/linéaire. m - 1,22 m et pour les rails pesant plus de 69,4 kg/linéaire. m-1,42 m.
Des échantillons de rails sont placés sur des supports tête haute et soumis à un coup de rail en chute libre ; La hauteur de chute de la femme dépend du poids du rail.


b) Si tous les échantillons résistent au choc sans les casser entre les supports, alors tous les rails de cette fonte sont considérés comme acceptés et sont soumis à l'inspection finale, qui consiste à vérifier l'état de leur surface, leurs dimensions transversales et leur finition.
c) En cas de rupture d'un échantillon à l'extérieur des supports, l'essai est considéré comme invalide et des essais répétés sont effectués sur des échantillons prélevés au champignon des mêmes rails.
d) Si l'un des trois échantillons prélevés conformément au paragraphe « c » de la partie 5 se brise, alors tous les rails A de cette masse fondue sont rejetés.
Ensuite, des échantillons sont découpés à l'extrémité inférieure des mêmes rails A ou à l'extrémité supérieure des rails B du même lingot et testés conformément au paragraphe « c » de la partie 5. Si l'un des échantillons se brise, alors tous les rails B de cette masse fondue est rejetée.
Ensuite, trois échantillons supplémentaires sont prélevés à l'extrémité inférieure des rails B ou à la tête des rails C des mêmes lingots, qui sont testés conformément au paragraphe « c » de la partie 5 ; Si aucun des échantillons n'échoue, la partie restante de la masse fondue est acceptée pour inspection et l'état de la surface des rails, les dimensions de la section transversale et la finition des rails sont vérifiés. Si au moins un de ces échantillons se brise, la totalité de la masse fondue est rejetée.
7. Etat du métal à l'intérieur du rail
a) Sur les prototypes découpés dans les têtes des rails supérieurs de tous les lingots de chaque fonte, qui ont été testés sur un batteur de pieux conformément au paragraphe « c » de la partie 5, une encoche est pratiquée dans laquelle est inséré un marteau droit. ; l'échantillon est ensuite placé sous une presse hydraulique, qui appuie sur la tête plate d'un marteau redresseur avec une force de 544 kg et brise l'échantillon. La qualité du rail est déterminée par l'inspection des fractures. Si des couchers de soleil, des délaminages métalliques, des coques, des inclusions étrangères se trouvent dans la fracture du prototype et que la structure métallique est légère et à grain fin, alors ces rails sont classés comme rails X.
b) Si, en accord avec le client, il est prévu d'examiner des échantillons de rails prélevés sur tous les lingots (à l'exception des X-rails), en les encochant et en les cassant, alors ces essais sont effectués dans l'ordre suivant.
Sur des échantillons d'essai prélevés aux têtes des rails supérieurs de tous les lingots de chaque coulée répondant aux exigences de la partie 5, des entailles sont pratiquées et les rails sont cassés afin de pouvoir vérifier l'état du métal à l'intérieur du rail. Si un défaut interne est détecté dans la fracture, alors un échantillon est à nouveau découpé de la tête du rail supérieur ; une entaille est faite sur l'échantillon et celui-ci est à nouveau cassé. Si une fissure, exempte de défauts internes, apparaît à une distance telle de l'extrémité qu'il est possible d'obtenir la longueur acceptable du rail après finition, alors ce rail, ainsi que les autres rails de ce lingot, sont considérés comme acceptés. S'il est impossible d'obtenir un rail de longueur suffisante, alors les rails sont rejetés et un échantillon est découpé à l'extrémité inférieure du rail, ce qui caractérise le deuxième rail du lingot. Les deuxième et suivant rails du lingot sont testés de la même manière.
Des échantillons présentant des encoches à casser sont prélevés aux extrémités supérieures des rails à des distances établies par les fabricants de rails, et s'il est nécessaire d'obtenir une rupture exempte de tout défaut, le dernier échantillon peut être prélevé à une telle distance de l'extrémité à laquelle le rail fini aura une longueur minimale autorisée.
Les défauts internes des rails peuvent être des couchers de soleil, des délaminages métalliques, des vides, des inclusions étrangères dans le métal ou une structure claire ou à grain fin clairement visible ; lors d'essais avec destruction de l'échantillon, ces défauts deviennent visibles.
Les rails raccourcis obtenus lors des essais décrits ci-dessus ne sont pas compris dans le nombre de rails 11°/0 spécifié dans la partie 1 0.

1. Classement ferroviaire

Rails n°1. Les rails n°1 doivent être exempts de dommages et de tout type de défauts.
Rails X Ces rails sont décrits au paragraphe « a » de la partie 7.
Rails n°2. Il s'agit notamment des rails suivants :
a) ne pas présenter de défauts de surface en quantité et en qualité telles qu'ils ne permettraient pas à l'inspecteur de les reconnaître comme étant aptes à l'usage ;
b) ceux arrivant sur des presses droites avec de fortes courbures ou avec des déflexions dont l'ordonnée moyenne est supérieure à 152 mm à 11,89 le ;
c) sur lequel il n'y a aucune marque.

1. Taille des lingots

Une certaine quantité de métal est retirée des extrémités supérieure et inférieure du lingot, suffisamment pour garantir que le lingot soit exempt de ségrégation et de piqûres nuisibles.

1. Longueur du rail

La longueur standard des rails doit être de 11,89 m à une température de 16 °C. Il est admis que 11 °/0 des rails de la quantité totale disponible dans un lot donné aient une longueur plus courte, variant par pas de 0,305 m de 11,58 à 7,62 m. L'écart admissible par rapport à la longueur théorique des rails est de 9,52 mm ; Les rails 15°/0 de l'ensemble du lot peuvent présenter un écart de longueur égal à 11,11 mm.

1. Section transversale du rail

La section transversale des rails doit correspondre au plus près aux gabarits et dessins soumis par les clients. Les écarts admissibles par rapport à la hauteur théorique du rail sont de + 0,79 mm et -0,40 mm. La largeur de chaque moitié de la semelle peut présenter un écart par rapport à la largeur théorique de 1,59 mm, à condition que l'écart par rapport à la largeur théorique totale de la semelle ne dépasse pas non plus 1,59 mm. Aucun écart n'est autorisé par rapport aux dimensions de la section transversale du rail, dont dépend la conformité de la cavité du rail avec les plaques de couche ; la seule exception est le modèle de contrôle du boîtier du rail, approuvé par le client ; La taille du modèle dans le sens horizontal peut varier dans la limite de 1 mm.

12. Poids des rails
Dans les rails de l'ensemble du lot, un écart par rapport au poids de section calculé jusqu'à 1/2 °/o est autorisé

1. Perçage des trous de boulons

Selon les dessins fournis par les clients, des trous de boulons ronds doivent être percés dans les rails. Il est permis d'augmenter le diamètre du trou de pas plus de

1. mm. Les tolérances dimensionnelles qui déterminent la position du trou de boulon sont de 0,79 mm.
2. Finition des rails

a) Tous les rails doivent avoir une surface de tête lisse, leur axe doit être droit ; La torsion, l'ondulation et la flexion des rails ne sont pas autorisées. Dans une presse appropriée, les supports de rail doivent avoir une surface plane, il ne doit y avoir aucune dépression sur les supports et il ne doit y avoir aucun support plié ou tordu. La distance entre les supports doit être d'environ 1,52 m. Pour redresser les extrémités des rails, des supports supplémentaires avec une distance entre eux inférieure à 1,52 m peuvent être utilisés. Si vous placez le champignon du rail vers le haut sur une surface horizontale, il est alors possible d'utiliser des supports supplémentaires espacés de moins de 1,52 m. permettre que ses extrémités soient légèrement surélevées, à condition que la courbure des extrémités soit uniforme et que l'ordonnée moyenne de la flèche ne dépasse pas 31,75 mm sur une longueur de 11,89 m. Les extrémités des rails doivent être sciées selon un carré. ; dans ce cas, des écarts ne dépassant pas 0,79 mm sont autorisés et pour des rails pesant 69,4 kg/p^g. m et plus - pas plus de 2,38 mm ; les bavures aux extrémités doivent être complètement éliminées.
b) Si les rails présentés à l'inspection ne répondent pas aux exigences énoncées dans les parties 13 ou 14, paragraphe « a », il est permis de les corriger en usine, à condition qu'après correction, les rails répondent pleinement aux exigences qui les concernent.
c) Si les défauts spécifiés au paragraphe « a » de la partie 7 sont constatés à l'extrémité ou dans le trou de boulon de l'un des rails finis, alors l'extrémité d'un tel rail doit être limée ou cassée jusqu'à ce que le métal sain soit atteint ; les rails pourront alors être acceptés comme rails raccourcis n° 1 ou 2 conformément aux exigences énoncées aux parties 8 et 10. Pour déterminer l'état du métal à l'intérieur du rail, des échantillons de fracture sont mis à la disposition de l'inspecteur.

1. Marquage des rails

Riz. 1. Inspection des rails au niveau de la zone de chargement de l'usine de laminage ferroviaire et leur répartition en groupes
Un tampon est déroulé sur un côté du cou ; la marque doit rester bien visible pendant toute la durée d'utilisation du rail ; Le timbre est déployé conformément aux exigences suivantes :
a) Les données déroulées sur le cou et son emplacement doivent correspondre au marquage standard indiqué ci-dessous. La forme des lettres et des chiffres est fixée par le fabricant, par exemple :

b) Le numéro de coulée, le type de rail et le numéro de lingot sont placés sur le col de chaque rail à l'endroit où ils ne peuvent pas être recouverts par des plaques de couche. Il est souhaitable que le numéro du lingot corresponde au numéro de série du moule. Les données inscrites sur le cachet et l'ordre dans lequel elles sont disposées doivent être celles indiquées sur le cachet standard :
63345 I ABCDEFGH I 17
(numéro de manche) I (lettre ferroviaire) | (numéro du lingot)
c) Les rails supérieurs sont généralement désignés par la lettre A, et les suivants par les lettres B, C, D, E, etc.
Si le volume de métal retiré de la tête du lingot est très important, alors le premier rail peut être désigné par la lettre B ou les lettres suivantes dans l'ordre, selon la quantité de métal retirée. Le contour et la taille des lettres et des chiffres de la marque doivent être comme indiqué ci-dessous :
ABCDEFGHIJKHLMNO 15,88 mm 1234567890 MM ou IM 15,88 mm
Les rails sont chargés sur les plates-formes à l'aide d'un pont roulant électromagnétique
Rails fabriqués avec refroidissement contrôlé, pesant plus de 49,6 kg/ml. m, sont désignés par les lettres CC (control cooled rails), qui font partie de la marque. Rails réalisés avec refroidissement réglable, pesant 4C,6 kg1 linéaire. m et moins (sauf pour le profilé de type 100 RE), sont indiqués par les mêmes lettres СС, également inscrites dans le cachet ou gravées à chaud sur le col du rail.

1. Refroidissement par rail réglable

a) Tous les rails sont refroidis de la manière habituelle sur des racks et en cours de déplacement vers les caisses jusqu'à ce que leur température descende à 538 - 385°C, après quoi les rails sont immédiatement chargés dans les caisses.
b) Avant le chargement, la température des rails est déterminée à l'aide de pyromètres ; la température est mesurée sur la surface de roulement du champignon à au moins 304,8 mm de l'extrémité du rail.
c) Afin d'éviter de plier les rails et de minimiser le besoin de redressage à froid, vous devez manipuler les rails avec beaucoup de précaution lorsque vous les déplacez du rack vers la boîte et lorsque vous les retirez de la boîte.
d) Une fois le chargement terminé, la caisse est immédiatement fermée avec un couvercle et laissée dans cette position pendant au moins 10 heures. Après avoir retiré le couvercle, le déchargement de la caisse ne commence que lorsque la température de la rangée supérieure de rails descend à. 149°C ou moins.
E) Après cela, mesurez la température entre le rail extérieur et le rail adjacent de la rangée inférieure à une distance d'au plus 914,4 mm et d'au moins 304,8 mm de l'extrémité du rail. La vitesse de refroidissement est jugée par le changement de température à cet endroit.
e) La boîte doit être protégée et isolée de manière à ce que la température de contrôle lors du refroidissement des rails pèse 49,6 kg/l. m et plus ne peuvent pas descendre en dessous de 149°C 7 heures après la pose de la rangée inférieure de rails dans le caisson ; pour les rails pesant moins de 49,6 kg" m linéaire, l'intervalle de temps mentionné ci-dessus est de 5 heures. Si, pour une raison quelconque, ces exigences ne peuvent être respectées, alors les rails peuvent être considérés comme fabriqués avec un refroidissement contrôlé dans le cas où la température à distance de 304, à 8 mm de l'extrémité du rail, située approximativement au centre du paquet de rail médian, ne descendra pas en dessous de 149°C avant 15 heures.
g) Conformément au formulaire 401-D du manuel AREA, le consommateur reçoit un enregistrement complet des processus se déroulant dans chaque boîte.
h) Si les rails ne répondent pas aux exigences spécifiées, les lettres СС sont supprimées de chaque timbre.
i) Avant le numéro de coulée, les lettres CH peuvent être marquées à chaud sur le col, indiquant que ces rails sont réalisés à refroidissement lent et qu'ils ont des extrémités durcies.
17. Marquage des rails avec leur répartition en groupes
(Fig. 77)
a) Les extrémités des rails n°2 sont peintes en blanc et le numéro 2 est estampé aux deux extrémités.
b) Les extrémités des rails X sont peintes en marron et les lettres X sont estampées aux deux extrémités.
c) Les extrémités des rails A sont peintes en jaune.
d) Les extrémités des rails n°1 d'une longueur inférieure à 11,89 m sont peintes en vert.
e) Tous les rails de fonte avec un pourcentage maximum (supérieur) de carbone ou qui s'en différencient de pas plus de 0,05 % sont classés dans un seul groupe et les deux extrémités sont peintes en bleu.
Chaque rail doit être peint d’une seule couleur conformément à l’ordre dans lequel suivent les points ci-dessus.
18. Chargement
Les rails doivent être manipulés de manière à exclure toute possibilité de dommage ; Les rails doivent être chargés dans des wagons séparés selon leur classification (rails n° 1 à faible teneur en carbone, rails n° 1 à haute teneur en carbone, rails n° 2 et rails X).
Pour effectuer un chargement séparé des rails, aucun marquage plus détaillé que ceux indiqués ci-dessus n'est nécessaire.

1. Processus de roulement des rails

L’ensemble du processus de fabrication des rails doit être à jour. On suppose qu'il est possible d'obtenir de l'acier complètement désoxydé et que l'expérience des usines individuelles est prise en compte à chaque étape de la fabrication des rails.

1. Acceptation et paiement des rails

a) Pour que les rails proposés soient acceptés, ils doivent répondre à toutes les exigences du présent devis.
b) Les rails n°2 peuvent être acceptés en quantités allant jusqu'à 8°/0 de l'ensemble du lot.
c) Les rails acceptés sont payés en fonction de leur poids réel et sous réserve des restrictions énoncées à la partie 12.

ADDENDA AUX CONDITIONS TECHNIQUES

Étant donné que l'utilisation de longs rails soudés a déjà dépassé le stade expérimental, il est devenu nécessaire de modifier les spécifications techniques des rails en acier à foyer ouvert, afin de rendre ces rails plus adaptés au soudage bout à bout. Ainsi, par exemple, dans les rails destinés au soudage, il n'est pas nécessaire de percer des trous de boulons, à l'exception des rails qui seront situés aux extrémités de longs torons soudés. La présence de trous de boulons dans les longs rails soudés peut entraîner l'apparition de fissures autour d'eux ; De plus, pendant le processus de soudage sous pression, la distance entre les trous de boulons sera sujette à des changements. Il serait beaucoup plus judicieux de produire de tels rails sans trous de boulons aux extrémités. Il est conseillé de souder uniquement des rails de qualité supérieure et de ne pas durcir ni peindre les extrémités de ces rails.
Afin de résumer toutes les exigences ci-dessus et de créer une ligne directrice permanente qui peut être suivie lors de la commande de rails destinés au soudage bout à bout, des ajouts aux spécifications de rail existantes ont été élaborés par le comité des rails longs soudés de l'AREA. Les spécifications supplémentaires ont été examinées et approuvées par les représentants du comité ferroviaire de l'AREA et du comité technique de l'American Iron and Steel Institute. En 1955, des spécifications supplémentaires ont été adoptées comme éléments du manuel, sous la forme suivante.

DOMAINE SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES POUR LA FABRICATION DE RAILS DESTINÉS AU SOUDAGE

1. une partie commune

Sauf indication contraire ci-dessous, tous les rails destinés au soudage bout à bout doivent être fabriqués conformément aux dernières spécifications AREA ; la longueur des rails doit être de 11,89 m ; les rails doivent être fabriqués avec refroidissement contrôlé.
2. Commande de rails
a) La commande de rails doit indiquer non pas le nombre de rails (en pièces), mais leur poids total.
b) La commande doit indiquer (en tonnes) le nombre souhaité de rails avec trous de boulons aux extrémités droite et gauche, ainsi que le nombre de rails sans trous de boulons. Les extrémités gauche et droite du rail sont déterminées par la face avant sur laquelle le tampon est appliqué.
c) Afin de garantir le nombre requis de rails (en tonnes) adaptés au soudage bout à bout, il est nécessaire de produire plus de rails que spécifié dans la commande, au cas où une partie des rails conformément à la partie 3 n'est pas reconnue comme adaptée au soudage bout à bout. soudage bout à bout.

1. Classification des rails par le fabricant

a) Sauf indication contraire, les rails A, les rails X et les rails n°2 ne sont pas inclus dans le tonnage des rails destinés au soudage bout à bout.
b) Sauf indication contraire, les rails raccourcis (rails de longueur inférieure à 11,89 m) ne sont pas compris dans le tonnage des rails destinés au soudage bout à bout.
c) Les rails non compris dans le tonnage des rails destinés au soudage bout à bout sont acceptés par le consommateur conformément aux paragraphes. Parties «b», «d» et «e» 4.

1. Trous de boulons

a) Conformément à la demande du client, ce lot de rails doit contenir des rails dans lesquels des trous de boulons sont percés uniquement à l'extrémité gauche.
b) Si la commande nécessite des rails avec des trous de boulons aux extrémités droite et gauche, alors le nombre de ces rails doit être augmenté par rapport à celui spécifié dans la commande.
c) Un certain nombre de rails installés par le client doivent être fabriqués sans trous de boulons aux extrémités.
d) Sauf indication contraire, les rails A, courts et X sont percés aux deux extrémités.
e) Les rails classés lors du contrôle sur les racks de contrôle comme rails n°2 et comportant des trous de boulons uniquement à l'extrémité droite ou gauche ou n'ayant pas de trous de boulons du tout sont acceptés sans les retourner à l'atelier de finition pour percer les trous.

1. Finition des extrémités de rail

a) Conformément aux dernières spécifications AREA, les extrémités de tous les rails sciés à chaud sont fraisées ou meulées jusqu'à ce que les rails aient la longueur spécifiée ; la surface de l'extrémité du rail doit être perpendiculaire à l'axe du rail.
b) S'il est prévu de durcir les extrémités des rails, seules les extrémités comportant des trous de boulons doivent être durcies et chanfreinées ; en même temps, les lettres CH sont estampillées sur le rail.
c) Les extrémités ne sont pas durcies et les extrémités des rails qui n'ont pas de trous de boulons ne sont pas chanfreinées. Dans le cas où la commande prévoit un nombre quelconque de rails sans trous de boulons, mais avec des extrémités durcies, les lettres CH peuvent également être placées sur ces rails.
V. Marquage des railsAvant

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Objectif des rails et exigences pour ceux-ci

Le principal élément porteur de la superstructure de la voie est des rails. Il s'agit de barres d'acier de sections spéciales le long desquelles se déplace le matériel roulant. Les rails standards et généralement acceptés sur toutes les routes du monde sont des rails larges et pleins.

(Fig. 1) se compose de trois parties principales :

• têtes;
• semelles;
• cou reliant la tête à la semelle.

Les rails constituent l'élément le plus important de la superstructure de la voie. Ils sont destinés :

• percevoir directement la pression des roues du matériel roulant et transmettre ces pressions aux éléments sous-jacents de la structure supérieure de la voie ;
• guider les roues du matériel roulant lors de leurs déplacements ;
• dans les zones à blocage automatique, servir de conducteur de courant de signal et en traction électrique - de conducteur de courant de puissance inverse. Les fils des rails doivent donc avoir la conductivité électrique nécessaire.

Basique exigences ferroviaires sont qu'ils doivent être stables et durables ; avoir la durée de vie la plus longue ; assurer la sécurité des trains ; être pratique et peu coûteux à exploiter et à fabriquer.

Riz. 1 - Rail de base large

Plus en détail, l'objectif et les considérations économiques déterminent les exigences suivantes pour le rail :

1. Pour assurer la sécurité des trains avec des charges par essieu importantes à des vitesses maximales, les rails doivent être plus lourds. En même temps, pour économiser du métal et faciliter le chargement, le déchargement et le changement, ces mêmes rails doivent avoir un poids rationnel et, si possible, le plus faible possible.
2. Pour une meilleure résistance à la flexion sous une charge en mouvement, les rails doivent être suffisamment rigides (avoir le moment de résistance le plus élevé). Dans le même temps, afin d'éviter les chocs violents des roues sur les rails, qui peuvent provoquer la rupture de certaines parties des éléments de roulement du matériel roulant, ainsi que l'aplatissement et même la rupture des rails, il est nécessaire que le les rails soient suffisamment flexibles.
3. Pour que les rails ne se brisent pas sous l'effet dynamique des chocs des roues du matériel roulant, le matériau des rails doit être suffisamment visqueux. Compte tenu du transfert concentré de pression des roues sur de très petites surfaces aux points de contact entre les roues des rails, il est nécessaire que le métal des rails ne se froisse pas, ne s'use pas, dure plus longtemps et soit suffisamment dur.
4. Pour assurer une adhérence suffisante entre les rails et les roues motrices des locomotives, il est nécessaire que la surface de roulement des rails soit rugueuse. Pour réduire la résistance au mouvement des roues restantes - wagons, annexes et roues de support des locomotives - il est nécessaire que la surface de roulement des rails soit lisse ;
5. Pour standardiser les éléments de la superstructure de la voie, conduisant à la simplicité et à la réduction du coût de leur entretien, il est nécessaire que le nombre de types de rails soit le plus petit possible. Dans un souci d'économie de métal, il est impensable que des rails du même type soient posés sur toutes les lignes ferroviaires, quelles que soient la charge de trafic, les charges axiales et la vitesse des trains. Le nombre de types de rails doit être minime mais raisonnable.

Ainsi, les exigences et conditions auxquelles doivent satisfaire les rails sont extrêmement importantes, nécessaires et en même temps contradictoires. Tout cela rend extrêmement difficile la résolution du problème ferroviaire en général. Sa solution constitue l’une des tâches les plus importantes de la science et de la technologie des transports.

Matériau des rails

Les rails modernes sont roulés uniquement à partir de lingots d'acier. L'acier est produit dans des convertisseurs selon la méthode Bessemer ou dans des fours à sole. L'acier Bessemer est obtenu en soufflant de la fonte fondue avec de l'oxygène (15-18 minutes). Dans ce cas, le carbone et certaines impuretés brûlent. L'acier à foyer ouvert est cuit à partir de fonte et de ferraille dans de grands fours d'une capacité de 200 à 1 500 tonnes sur une période de plusieurs heures. Cet acier est plus propre et moins cassant à froid que l’acier Bessemer. Les rails de type lourd (P65 et P75) sont laminés uniquement à partir d'acier à foyer ouvert.

La qualité de l'acier des rails est déterminée par sa composition chimique, sa micro et sa macrostructure. La composition chimique de l'acier des rails domestiques est caractérisée par des additifs au fer en pourcentage (voir tableau ci-dessous).

Type de rail	nuance d'acier	Carbone	Manganèse	Silicium	Phosphore	Soufre	Arsenic	Résistance à la traction, MPa (kgf/mm 2), pas moins	Extension relative, %
P75(P65)	M-76	0,71-0,82	0,75-1,05	0,20-0,40	≤0,035	≤0,045	≤0,15	885(90)	4
P50	M-75	0,69-0,80	0,75-1,05	0,20-0,40	≤0,035	≤0,045	≤0,15	765(88)	5

Carbone augmente la dureté et la résistance à l'usure de l'acier des rails. Cependant, plus la teneur en carbone est élevée, plus l'acier est, toutes choses égales par ailleurs, plus fragile et plus il est difficile de redresser les rails à froid. Par conséquent, une répartition plus uniforme du métal sur la section transversale du rail est requise ; la composition chimique doit être plus strictement respectée, notamment pour le phosphore et le soufre.

Manganèse augmente la dureté et la résistance à l'usure de l'acier, lui conférant une ténacité suffisante.

Silicium améliore la qualité de l'acier, augmentant la dureté du métal et sa résistance à l'usure.

Phosphore Et soufre- des impuretés nocives, elles fragilisent l'acier : à haute teneur en phosphore, les rails deviennent cassants à froid, à haute teneur en soufre - cassants au rouge.

Arsenic augmente légèrement la dureté et la résistance à l'usure de l'acier des rails, mais son excès réduit la résistance aux chocs.

Microstructure installé sous un microscope avec un grossissement de 100 à 200 fois. Les composants de l'acier pour rails ordinaire sont la ferrite, constituée de Fe sans carbone, et la perlite, qui est un mélange de ferrite et de cémentite.

L'étude de la microstructure de l'acier des rails montre qu'il acquiert la capacité de résister de manière significative à l'usure et à la ténacité grâce à une structure en sorbitol, obtenue grâce à un traitement thermique spécial.

Actuellement, le durcissement volumétrique des rails est le plus répandu. Il augmente la ductilité et la ténacité, augmente la résistance à la fatigue et la résistance des rails à la formation de fractures de fatigue transversales. La durabilité opérationnelle de ces rails est 1,3 à 1,5 fois supérieure à la durabilité opérationnelle des rails non durcis. Selon des calculs techniques et économiques, l'utilisation de rails durcis volumétriquement pour 1 km de voie en moyenne par an permet des économies monétaires importantes.

Le facteur le plus important pour la qualité de l'acier des rails est sa macrostructure(la structure est fracturée lorsqu'on la regarde à l'oeil nu ou à la loupe). L'acier doit avoir une structure homogène à grains fins, sans scories, cheveux, films ou traces de répartition non uniforme d'additifs chimiques sur la section transversale. L'amélioration de la qualité est obtenue par le strict respect des spécifications techniques et l'amélioration continue de la fabrication de l'acier et de la technologie du roulement des rails. La densité de l'acier des rails est estimée à 7,83 t/m3.

Forme et dimensions des rails

Profil ferroviaire

Les propriétés de service des rails sont principalement caractérisées par leur poids par m de longueur, leur profil en section (Fig. 2) et les caractéristiques mécaniques du métal à partir duquel ils sont fabriqués. Pour augmenter la résistance aux forces verticales, le rail a la forme d'une poutre en I dont la semelle supérieure ( tête de rail) est adapté au contact avec les roues du matériel roulant, et l'inférieur ( base de rail) - pour la fixation aux supports. La paroi verticale reliant la tête et la semelle s'appelle cou.

Riz. 2 - Principales parties des rails

Profil ferroviaire est dû à son interaction avec les roues du matériel roulant et à la conception des éléments de la superstructure de la voie. Un profil typique des rails modernes à pieds larges est illustré dans la (Fig. 3).

La surface de roulement de la tête est toujours convexe pour assurer la transmission la plus favorable de la pression des roues. Pour les types de rails P75, P65 et P50, rayon plus grand R. 1 de cette surface est pris égal à 300 mm. Vers les faces, la courbure se transforme en rayon R. 2 égal à 80 mm. Dans les rails de type P43, la surface de roulement du champignon du rail est délimitée par un rayon R. 1 .

Riz. 3 - Rail moderne à pieds larges

La surface de roulement s'accouple avec les faces latérales de la tête le long d'une courbe avec un rayon r 1 (Fig. 3), de taille proche du rayon du filet du bandage. Dans des rails de types P75, P65 et P50 r 1 équivaut à 15 mm.

Les bords latéraux de la tête sont soit verticaux, soit inclinés. Pour les rails des types P75, P65 et P50 cette inclinaison est de (1 : k) est pris égal à 1:20. Les bords latéraux de la tête ont tendance à s'accoupler avec les plus petits rayons inférieurs r 2 égal à 1,5-4 mm. Ceci est fait pour garantir que la surface d'appui pour les superpositions est aussi grande que possible. Pour les mêmes raisons, les rayons sont supposés identiques r 6 et r 7 .

Les surfaces d'appui des revêtements sont les bords inférieurs du champignon et les bords supérieurs du pied du rail. Actuellement, les angles α les plus courants sont ceux pour lesquels tan α = 1 : n pour les rails des types P75, P65 et P50, le rapport est de 1:4.

L'accouplement des bords inférieurs de la tête avec le col doit fournir une surface d'appui suffisante pour le revêtement et la transition la plus douce d'une tête épaisse à un col relativement mince afin de réduire les contraintes locales et un refroidissement uniforme des rails pendant le roulement. Dans les rails de types P75, P65 et P50, r 3 = 5÷7 mm et r 4 = 10÷17mm.

Le col d'un rail moderne a un contour incurvé avec un rayon R. w (de 350 à 450 mm pour les rails domestiques), qui assure au mieux une transition en douceur du col à la base et à la tête.

La liaison entre le col et la semelle se fait avec un rayon r 6 dont la valeur est dictée par les mêmes considérations que les valeurs des rayons r 3 et r 4 . La transition vers la surface supérieure inclinée de la semelle pour les rails des types P75, P65 et P50 se fait le long d'un rayon r 5 égal à 15-25 mm.

Sur les chemins de fer de la Fédération de Russie, on utilise des rails des types P75, P65 et P50 (Fig. 4), ayant une masse de 74,4 ; 64,6 et 51,6 kg/linéaire. m. Les rails prédominants utilisés pour l'installation sont désormais des rails de type P65 ; sur les lignes particulièrement lourdes - rails renforcés thermiquement de type P75. Ils mesurent 25 mètres de long.

Riz. 4 - Profils de rails standards : UN- tapez P75 ; b-P65 ; V-P50

Longueur du rail

Sur les routes du monde entier, ils s'efforcent d'utiliser plus largement les rails longs et les brins de rails soudés. De ce fait, le nombre de joints est réduit, ce qui améliore les conditions d'interaction entre la voie et le matériel roulant et procure un effet économique important. Par exemple, si à la place des rails de type P65 d'une longueur de 12,5 m, on pose des rails du même type, mais d'une longueur de 25 m, alors en réduisant le besoin de fixations bout à bout, 3 902 tonnes de métal seront économisé tous les 1000 km. De plus, la réduction du nombre de joints d'environ 10 % réduira la résistance au mouvement des trains, réduira l'usure des roues du matériel roulant et réduira le coût de l'entretien continu des voies.

Standard longueur moderne des rails dans différents pays, elle varie de 10 à 60 m : en Fédération de Russie 25 m ; en Tchécoslovaquie 24 et 48 m, en RDA et en Allemagne 30, 45 et 60 m ; en France 18, 24 et 36 m ; en Angleterre 18, 29 m ; au Japon 25 m ; aux États-Unis, 11,89 et 23,96 m. En Fédération de Russie, des rails de 12,5 m de long sont roulés en quantités limitées pour les aiguillages.

En plus des rails de longueur standard, des rails raccourcis sont également utilisés pour la pose de sections de voie courbes sur des filetages internes. Dans la Fédération de Russie, ces rails sont raccourcis de 80 et 160 mm et d'une longueur de 12,5 m - de 40, 80 et 120 mm.

Masse (poids) des rails

La principale caractéristique qui donne une idée générale du type et de la puissance du rail est sa poids, exprimé en kilogrammes par mètre linéaire.

Déterminer l'optimal poids des rails- la tâche est extrêmement difficile, car elle dépend d'un grand nombre de facteurs : charges par essieu, vitesses des trains, intensité de la charge, qualité de l'acier des rails, profil des rails et autres.

Poids des rails déterminé à partir des considérations suivantes :

• plus la charge sur l'essieu du wagon, la vitesse des trains et la densité de charge de la ligne sont importantes, plus, toutes choses égales par ailleurs, la masse du rail doit être Avec;
• plus la masse du rail est grande q, d'autant plus faibles, toutes choses égales par ailleurs, les coûts d'exploitation sur les lignes fortement chargées (pour l'entretien des voies, pour la résistance au mouvement des trains).

Il existe actuellement diverses propositions permettant de déterminer empiriquement la masse d'un rail, en fonction d'un nombre limité de facteurs. Le professeur G. M. Shakhunyants a proposé de déterminer la masse du rail en fonction du type de matériel roulant, de la charge en ligne, de la vitesse du train et de la charge statique sur l'essieu de la locomotive selon l'expression

Où UN- coefficient égal à 1,20 pour les voitures et 1,13 pour les locomotives ;

T max - intensité du fret, millions de t km/km par an ;

υ - vitesse du train pour laquelle la conception de la voie est calculée, km/h ;

Les valeurs numériques incluses dans la formule peuvent être extraites du tableau 1.2

Sans aucun doute, la formule donnée ci-dessus ne reflète pas la complexité de la relation entre les facteurs influençant le choix du poids des rails. Elle permet cependant de prendre une décision en première approximation tout à fait raisonnablement.

La masse finale du rail sont sélectionnés sur la base de calculs de résistance et de faisabilité économique. Le poids des rails standard en Fédération de Russie est de 44 à 75 kg/m. Leurs principales caractéristiques sont données dans (Tableau 1.3) et indiquées dans (Fig. 5). Les rails P43 sont roulés en quantités limitées pour les aiguillages.

Riz. 5 - Dimensions de base d'un rail moderne (au tableau 1.3)

Sur les chemins de fer des autres pays, les rails ont une masse, en kg/m :

• États-Unis - 30-77 ;
• Angleterre:
  • à deux têtes - 29,66-49,53;
  • aux pieds larges - 22,37-56,5;
• France et Belgique - 30-62 ;
• RDA et RFA - 30-64.

Efficacité économique de l'utilisation de rails lourds

Effet de l'utilisation de rails lourds réside dans leur durabilité, la réduction de la consommation de matériaux, la réduction de la résistance au mouvement des trains et la réduction des coûts d'entretien continu des voies.

Selon VNIIZhT, si l'on prend comme base un rail de type P50, une augmentation de sa masse de 1 kg réduit les coûts de main-d'œuvre pour l'entretien actuel des voies de 1,5 à 1,8 % et réduit la consommation de matériaux à 1,4 %.

Un rail plus lourd répartit la pression des roues du matériel roulant sur un plus grand nombre de traverses, ce qui entraîne une diminution de la pression sur chaque traverse, un ralentissement de l'usure mécanique et une augmentation de leur durée de vie. Dans le même temps, la pression dynamique sur le ballast est réduite, l'abrasion, l'écrasement des particules de ballast et sa contamination sont réduits.

À mesure que le poids des rails augmente, le besoin de réparations des voies intermédiaires et de levage se fait moins souvent sentir. Les rails lourds peuvent transporter plus de marchandises. Ainsi, les rails P50 sont 15 % et les P65 45 % plus lourds que les rails P43, mais les rails P50 pendant leur durée de vie peuvent transporter 1,5 fois plus de tonnage et le P65 est 2 fois plus que le P43. Avec une augmentation de la masse des rails, la consommation de métal par unité de tonnage traversée diminue et les coûts de remplacement des rails (grosses réparations) sont réduits, la résistance au mouvement des trains et les coûts de traction sont réduits.

Dans les calculs économiques pour le choix du type de rail, la préférence est donnée au rail pour lequel la somme annuelle des coûts de construction et d'exploitation donnés est de ∑ E pr avec une période de récupération normalisée t n est le plus petit. Il est déterminé par la formule

Où UN- les coûts de construction (coût de pose des rails) ;

B i - frais de fonctionnement je-ro année.

La période de récupération des investissements supplémentaires dans la pose de rails lourds est courte - généralement de 1,5 à 4,5 ans. Puisqu'il est très rentable d'utiliser des rails lourds, leur poids moyen dans la Fédération de Russie est de ( q cf) est en constante augmentation.

Durée de vie des rails

Attendu durée de vie des rails sont déterminés à la fois pour une gestion efficace de l'entretien des voies (par exemple, connaître la fréquence des changements de rails) et pour leur évaluation technique et économique.

La durée de vie des rails est fonction de leur exploitation sous matériel roulant, du type et de la puissance des rails, des caractéristiques de la superstructure et du matériel roulant, des conditions d'exploitation de la voie et de la technologie de fabrication des rails.

Les rails tombent en panne en raison de l'usure et des défauts. Ils doivent être retirés du chemin lorsqu'ils sont portés jusqu'à une certaine quantité autorisée ; Ce facteur est utilisé pour déterminer la durée de vie des rails. Usure admissible z 0 (Fig. 6), les champignons de rail sont installés de telle manière que la section transversale du rail après usure par la zone ω 0 fournisse des contraintes admissibles, et de sorte que lorsque les pneumatiques des roues sont usés, les arêtes ne touchent pas le des écrous et des têtes de boulons au niveau des joints de rail ou des parties des garnitures à double tête dépassant derrière le champignon du rail.

Riz. 6 - Coupe transversale du champignon du rail (la zone d'usure admissible est grisée)

Selon l'image

ω 0 = bz 0 - ∆,

Où b- largeur du champignon du rail ;

z 0 - usure limite normalisée du champignon du rail, acceptée dans la Fédération de Russie selon PTE ;

∆ - prend en compte la différence entre le contour de la tête et un rectangle imaginaire, pris égal à 70 mm 2.

T = ω 0 / β,

où β est l'usure spécifique de la section transversale du champignon du rail due au passage de 1 million de tonnes de marchandises brutes, mm 2.

La valeur de β est déterminée pour des conditions spécifiques de service ferroviaire, en effectuant des calculs de traction et en tenant compte de la qualité de l'acier des rails. Pour des calculs approximatifs, vous pouvez utiliser les valeurs moyennes du réseau β moy (mm 2 / million de tonnes brutes) du tableau

Étant donné que l'usure des rails durcis en volume est 1,3 à 1,5 fois plus lente que celle des rails non durcis, la valeur de β cf pour les premiers doit être ajustée par un coefficient α égal à environ 0,65-0,5.

Ainsi, connaissant ω 0 et β moy, on peut trouver le tonnage T, dont les rails en question peuvent manquer pendant toute leur durée de vie. De plus, si l'intensité du fret (tonnage annuel) T g d'une ligne donnée est connu et constant, alors la durée de vie des rails en années sur cette ligne peut être trouvée comme suit :

Mais comme le fret sur nos chemins de fer augmente chaque année, la durée de vie des rails sur une ligne donnée est basée sur la durée d'exploitation du tonnage passé.

Où T 1 , T 2 , T 3 , …, Tt- respectivement tonnage en premier, deuxième, troisième, tème année après la pose des rails.

Malgré l'augmentation de la résistance à l'usure des rails, ceux-ci doivent être remplacés avant d'atteindre l'usure standard en raison d'une seule défaillance due à des défauts. La défaillance des rails due à des défauts se produit à la fois en raison de violations ou d'imperfections dans la technologie de fabrication et en raison des conditions de leur fonctionnement.

Lors de l'établissement de la durée de vie des rails, ils sont considérés comme la défaillance unique totale autorisée due à des défauts : P50 - 6 pièces, et P65 et P75 - 5 pièces par 1 km de voie ou le rendement annuel le plus élevé pour ces rails - 2 pièces. pendant 1 km.

Durée de vie des rails entre les réparations majeures de la voie en millions de tonnes brutes sur la base d'une seule production de rails en raison de défauts T od G.M. Shakhunyants a proposé de déterminer par la formule

où λ р est un coefficient prenant en compte la qualité de l'acier des rails, la longueur des rails non trempés est λ р = 1, et pour les rails durcis en volume λ р = 1,5 ;

Terme qui prend en compte l’influence de la courbure du chemin et de la lubrification ; à R.≥ 1200 m UN= 0 et à R. < 1200 м UN= 800 ; en l'absence de lubrification des faces latérales des champignons de rail et des boudins de roues, α lubrifiant = 1, en cas de lubrification avec des crayons graphite-molybdène ou pour un lubrifiant graphite à base de graisse, α lubrifiant = 0,2 ;

Terme qui prend en compte l'influence de la longueur des rails (lash) ;

R. dn - charge standard de tonnage moyen sur le rail à partir de l'axe de la paire de roues, établie en 1964 lors de l'adoption de la durée de vie standard des rails non durcis (pour P50 - 350 millions de tonnes de fret brut, pour P65 - 500 millions de tonnes de fret brut) , égal aux rails P50 : R. dn = (1 + 0,012υ je) q ok = (1 + 0,012 50) 14 9,8 = 228,6 kN et pour les rails P65 : P. dn = (1 + 0,012 60) 18 9,8 = 303,8 kN ;

R. c est la charge moyenne pondérée en tonnage sur le rail à partir de l'axe de l'essieu roulant, kN ;

q p - masse du rail, kg/m ;

normes γ - valeur standard du retrait unique autorisé des rails en raison de défauts (P50 - 6 pièces, P65 et P75 - 5 pièces pour 1 km de voie) ;

q ok - charge moyenne sur le rail depuis l'essieu de l'essieu, en fonction du type de rail.

Parmi les deux valeurs trouvées à l'aide des formules données ci-dessus, la plus petite doit être prise pour le calcul.

Limiter la durée de vie des rails en fonction de leur puissance unique ne peut pas être considéré comme normal, c'est pourquoi la tâche principale est de prendre des mesures pour augmenter la durée de vie des rails en fonction de leur puissance jusqu'à l'usure complète de conception. Cet objectif peut être atteint en améliorant la qualité du métal des rails, notamment grâce à un traitement thermique ; l'utilisation d'une voie continue avec des brins de rail soudés de longueur accrue ; revêtement des extrémités de rail usées ; améliorer la conception de la superstructure de la voie dans son ensemble ; l'utilisation de graisseurs qui lubrifient les faces latérales du champignon du rail dans les courbes ; améliorer l'entretien courant des rails et de la voie dans son ensemble.

Après expirationétabli durée de vie sur les lieux de pose initiale, les rails sont retirés de la voie, triés, soumis à réparation et soudage dans des entreprises de réparation ferroviaire, puis posés à nouveau sur la voie, mais dans des conditions d'exploitation plus faciles, où ils transportent environ 2/3 supplémentaires du tonnage standard initial.

Des mesures importantes visant à prolonger la durée de vie des rails tout au long du trajet sont affûtage leurs têtes avec des trains de meulage de rails pour éliminer les irrégularités et la couche métallique endommagée en surface de la surface de roulement, surfaçage extrémités de rail, lubrifiant rails dans les courbes pour réduire l'usure latérale de la tête.

La durée de vie des rails conventionnels à haute teneur en carbone est 2 à 3 fois supérieure à celle des rails étrangers, et les rails renforcés thermiquement sont 3 à 4 fois plus élevés ; mais cela ne suffit pas, car l'intensité de l'utilisation des chemins de fer dans notre pays est 6 à 10 fois plus élevée qu'à l'étranger. Des recherches scientifiques sont donc en cours pour créer des rails encore plus solides et durables.