Железнодорожные рельсы – это основной элемент инфраструктуры железнодорожного транспорта. Однако мало кто задумывается о том, почему они имеют открытую конструкцию с промежутками между шпалами. Ведь на первый взгляд, сплошные рельсы создали бы более гладкую дорогу для движения поездов и обеспечили бы более комфортную езду. Однако, на самом деле, есть несколько важных причин, почему железные рельсы не сплошные.
Первая и, пожалуй, самая весомая причина – это расширение железнодорожного полотна в условиях высоких температур. При нагреве металла рельсов происходит его расширение, и если бы рельсы были сплошными, то при нагреве они начали бы выпирать из-под шпал. Для предотвращения такой ситуации между рельсами оставляют промежутки, чтобы дать им возможность расширяться без повреждений. Это также позволяет избежать образования трещин и деформаций.
Вторая причина связана с отводом влаги, которая может попадать на железные рельсы в виде дождевой, снежной или талой воды. Между рельсами оставляются специальные промежутки, по которым влага может стекать и не задерживаться на пути движения поездов. Если бы рельсы были сплошными, вода стала бы препятствием для нормального движения поездов и могла бы привести к возникновению аварий.
Также, конструкция с промежутками значительно упрощает обслуживание и ремонт железнодорожных путей. Открытые промежутки между рельсами позволяют доступ к ним для проведения необходимых работ. Замена поврежденных участков или простой ремонт становятся намного проще, поскольку нет необходимости вынимать всю сплошную секцию рельсов. Это позволяет значительно сократить время и затраты на обслуживание железнодорожных путей.
Износ и усталость материала
Железнодорожные рельсы подвергаются постоянным нагрузкам, которые могут приводить к износу и усталости материала. Основные причины износа и усталости следующие:
| Причина | Описание |
|---|---|
| Трение | Постоянное трение колес железнодорожных транспортных средств по поверхности рельсов приводит к их износу. В результате трения происходит снимание металлических частиц, что может приводить к образованию выбоин и неровностей на поверхности рельсов. |
| Ударные нагрузки | Передвижение по железнодорожным путям сопровождается ударными нагрузками, которые возникают при проезде поездов по переводам, стыках и других конструктивных элементах. Эти ударные нагрузки могут приводить к появлению трещин и деформаций в материале рельсов. |
| Коррозия | Железнодорожные рельсы подвержены воздействию влаги и агрессивных химических веществ, которые могут вызывать коррозию и разрушение металлического материала. Коррозия может приводить к образованию трещин и отслаиванию поверхностного слоя рельсов. |
| Термические нагрузки | Изменение температуры окружающей среды и нагревание от проезда поездов приводят к термическим напряжениям в материале рельсов. Эти напряжения могут вызывать усталости материала и приводить к трещинам и деформациям. |
Все эти факторы вместе приводят к постепенному износу материала и ухудшению состояния железнодорожных рельсов. Для предотвращения износа и усталости материала проводятся специальные работы по обслуживанию и замене рельсов, а также осуществляется контроль и регулярные проверки состояния путей.
Следствие регулярного использования
Кроме того, отдельные рельсы обладают гибкостью и способны адаптироваться к изменениям температуры и влажности. Это особенно важно в условиях разных климатических зон, где на железнодорожных путях часто происходят сезонные изменения, приводящие к расширению или сжатию рельсов. При использовании сплошных рельсов данные изменения могут вызывать деформацию и повреждение всего пути, что требует регулярного и дорогостоящего обслуживания. В свою очередь, использование отдельных рельсов позволяет компенсировать эти изменения и обеспечить более стабильное движение поездов.
Еще одним важным следствием регулярного использования отдельных рельсов является возможность совершенствования железнодорожной инфраструктуры. Благодаря разделению рельсов на отдельные секции, можно проектировать более сложные и эффективные участки пути, включая разветвления, скрещивания и затормаживающие секции. Это позволяет оптимизировать движение поездов, сокращая время на ожидание и уменьшая вероятность аварий или задержек.
Расширение и сжатие при изменении температуры
При возрастании температуры, железные рельсы начинают расширяться. Если рельсы были сплошными, это привело бы к проблемам. Расширение рельсов могло бы вызвать их деформацию, скручивание или трещины. Кроме того, при движении поезда по расширившимся рельсам, возникли бы существенные проблемы с трением между колесами поезда и рельсами.
Именно поэтому рельсы делаются с зазорами между сегментами. Зазоры позволяют рельсам свободно расширяться при нагреве, не причиняя вреда. Сегменты рельсов могут немного смещаться друг относительно друга за счет выдержанного зазора.
При охлаждении железные рельсы начинают сжиматься. Благодаря зазорам между сегментами, они могут сжиматься свободно, не причиняя вреда. Это также позволяет рельсам удерживать исходную форму и предотвращает их деформацию.
Таким образом, наличие зазоров между сегментами железных рельсов необходимо, чтобы компенсировать влияние изменения температуры на свойства железа. Это позволяет рельсам свободно расширяться и сжиматься, не причиняя вреда конструкции и обеспечивая безопасность движения поездов на железнодорожных путях.
Причина в погодных условиях
Сильные дожди могут привести к образованию грязи и глины на рельсах, что снижает сцепление поезда с путем и может привести к сходу с рельсов. Снегопады и град могут привести к образованию снежных заносов и наледи, которые также затрудняют движение поездов. Кроме того, низкие температуры могут вызвать замерзание рельсов и образование льда, что снижает сцепление и увеличивает риск возникновения аварий.
Раздельные рельсы, состоящие из отдельных секций, дают возможность более гибко адаптироваться к погодным условиям. В случае неблагоприятных погодных условий, поврежденные секции рельсов могут быть заменены или отремонтированы без необходимости полной замены всего пути. Это позволяет оптимизировать затраты на обслуживание и увеличить безопасность движения поездов.
Обеспечение гибкости и упругости
Если бы рельсы были сплошными, они не смогли бы адекватно амортизировать удары и тряску, которые возникают при проезде поезда по рельсам. Гибкие рельсы позволяют распределять энергию удара вдоль всей длины рельса, что снижает деформации и улучшает комфортность проезда.
Кроме того, гибкие рельсы способны адаптироваться к изменениям окружающей среды, таким как изменения влажности и температуры. Рельсы могут сжиматься и расширяться, чтобы компенсировать эти изменения и предотвратить возникновение нежелательных деформаций.
Благодаря гибкости и упругости, железные рельсы обеспечивают долговечность и надежность железнодорожных путей. Они способны выдерживать высокие нагрузки и многократные проезды поездов без значительного повреждения или износа. Без гибких рельсов железнодорожное движение было бы неэффективным и небезопасным.
Залог безопасности движения
Одна из основных причин, почему рельсы не являются сплошными, заключается в возможности осмотра и обслуживания. Несплошные рельсы позволяют обслуживающему персоналу производить проверку состояния рельсов и своевременное восстановление повреждений без необходимости остановки движения поездов на длительное время.
Также, несплошные рельсы позволяют эффективно управлять движением поездов, обеспечивая возможность смены направления движения на перекрестках и разветвлениях. Благодаря этому, возможно обеспечить плавное и безопасное движение поездов по железнодорожным путям.
Кроме того, наличие промежутков между рельсами позволяет обеспечить эффективную дренажную систему. Вода, осадки и снег имеют возможность стекать через эти промежутки, предотвращая образование луж на путях и снижая вероятность замерзания рельсов.
Таким образом, несплошные рельсы играют важную роль в обеспечении безопасности движения на железнодорожных путях. Они обеспечивают возможность осмотра и обслуживания, управление движением поездов, а также способствуют дренажу и предотвращению образования луж и замерзания рельсов. Все эти факторы вместе являются залогом безопасности и эффективности железнодорожного транспорта.
| Изображение железных рельсов: |  |
Облегчение ремонтных работ
Использование раздельных железных рельсов в основании позволяет облегчить ремонтные работы на железнодорожных дорогах. Если бы рельсы были сплошными, то при необходимости замены или ремонта всей секции рельсов пришлось бы снимать все рельсы подряд.
Сплошные рельсы могут быть крайне сложными и трудоемкими для замены в случае обнаружения дефектов или повреждений. Кроме того, замена сплошных рельсов требовала бы большого количества тяжелой техники и значительного времени, чтобы выкопать и заменить всю секцию. Это создавало бы значительные неудобства для движения поездов и долгие простои.
Железные рельсы, сделанные из отдельных секций, обеспечивают гораздо большую гибкость и удобство при проведении ремонтных работ. Если обнаружен дефект или повреждение в одной секции рельсов, можно заменить только эту конкретную секцию, не задействуя остальные. Это позволяет ускорить ремонтные работы и снизить их стоимость, а также минимизировать простои движения поездов.