Как производят рельсы для железных дорог?

18 Ноя
2015

Их называют символом индустрии, но на заводе по их производству чувствуешь себя, как у ворот в ад: просторно, жарко, шумно. Здесь делают то, чем многие из нас пользуются ежедневно, даже не думая об этом – рельсы.

Не рельсы эти необычные: они самые длинные из всех, что когда-либо делались. Длина одного рельса – 120 метров, они предназначены для европейской высокоскоростной сети железных дорог.

Поезда на этих дорогах движутся с феноменальной скоростью в 350 км/ч, что сравнимо с максимальными скоростями на автогонках «Формула-1». Обычные рельсы не выдерживают нагрузок, создаваемых высокоскоростными поездами – слишком много сварных стыков, слишком много крутых поворотов.

Чтобы езда была плавной и безопасной, нужно делать меньше стыков и более плавные повороты. Это значит, что рельс надо делать длиной с футбольное поле. Как же это сделать?

История начинается в глубине австрийских Альп. Пряничные домики и снежные вершины гор, возможно, кажутся чем-то далеким от объектов тяжелой индустрии. Но именно здесь решил обосноваться австрийский железнодорожный гигант «Voest-Alpine».

Рельсы рождаются в мартеновской печи, стальные чушки раскаляются до неимоверно высокой температуры в 1400 °С. И в таком пекле надо удалить примеси, всплывающие на поверхность раскаленной стали. Но как это сделать на раскаленном до красна металле?

При появлении из металлургической печи новеньким рельсам предстоит суровое крещение – очищение под мощным напором струи воды. Процесс называется гидросбив окалины. Сталь так раскалена, что вода буквально взрывается при соприкосновении с ней. Зрелище это яркое, но процесс этот очень важен: происходит соскабливающее воздействие на поверхность металла, это своего рода экстремальная обработка паром.

В этот момент очищенные чушки – это просто бесформенные стальные балки, для превращения их в рельсы необходимо мощное оборудование – катки, которые представляют собой огромные стальные цилиндры с аккуратными пазами, благодаря которым рельсы формируются на всю длину в 120 метров.

Огромные рельсы прокатываются на заводском полу через эти катки туда сюда не менее 16 раз. Глядя, как очередная раскаленная до красна чушка ударяется о пол каждые пять минут, можно сравнить прокат с хорошо отрепетированной хореографией.

В кабине управления видны все эти тонны раскаленной до красна стали, процессом управляет оператор. Неточно рассчитаешь время, и столкновение балки с другой – а это тонны безнадежно искривленной раскаленной стали. Если выбьешься из ритма, когда рельсы проходят сквозь эту систему, либо выходят из нее, тогда неизбежно столкновение. Чтобы избежать столкновения, оператор направляет наполовину готовый рельс в сторону, давая тема самым возможность прохода для другой балки.

Когда рельсы прокатаны до правильной формы, они подвергаются новому испытанию огнем. Огромная циркулярная пила отрезает их точно по длине, требуемой для конкретной железной дороги. Теперь рельсы имеют правильную форму и длину, но есть проблема: головка рельса слишком мягкая.

Стандартный высокоскоростной пассажирский поезд состоит из 12 вагонов, каждый вагон весит 65 тонн и имеет 8 колес. При полной нагрузке это означает, что каждое колесо поезда давит на рельс с силой в 11 тонн. Такая сила равна весу египетской пирамиды, давящей на площадь размером с двор обычного дома. Если делать расчет сил, действующих на рельсы изо дня в день, получаются огромные величины.

Эта огромная сила трения, создаваемая таким весом и воздействующая на колеса, вскоре привела бы к износу рельсов и колес. Компания «Voest-Alpine» вскоре нашла решение: сделать головку рельса тверже.

Вымачивание остывающего рельса в специальном жидком пластике, называемом полимером, приводит к склеиванию молекул стали с большей прочностью, чем это происходит на открытом воздухе. Такая прочность головки позволяет снизить плотность контакта между рельсом и колесом.  Площадь контакта между стальными колесами поезда от поверхности качения до внешней поверхности рельса незначительная – лишь пара квадратных миллиметров на колесо. А результат: колеса скользят по поверхности головки рельса, а это значит меньше трения, меньше износ.

А на заводе рельсы окончательно прокатывают для того, чтобы они были абсолютно прямыми. Затем – испытание кислотой, рельсы длинные, прямые, твердые. Но они предназначены для 25-летней эксплуатации в суровом режиме. Безопасны ли они?

Для выяснения этого они помещаются в машины, у которых одна задача: выявить в металле какие-либо несоответствия норме, которые могут привести к крушению поезда. На смотровой площадке рельсы проверяются на наличие поверхностных и внутренних изъянов. На скорости в 1,5 м/с каждый новый рельс проходит четыре разных автоматических контроля. Световым сканирование выявляются изъяны поверхности, магнитный контроль позволяет выявить незаметные глазу изъяны на стали, а ультразвуковой контроль позволяет обнаружить внутренние изъяны.

Даже малейший изъян внутри рельса может привести к трещинам или преждевременной усталости металла. Если что-то обнаруживается, рельс переходит с автоматического контроля к ручному. Контроль должен быть тщательным, каждая царапина внимательно изучается. Иногда это только поверхностный износ, но если нет – рельс бракуется.

Работники компании «Voest-Alpine» очень серьезно относятся к безопасности рельсов, от них зависит жизнь пассажиров.

Миллионы людей пользуются железными дорогами. В Европе железнодорожный транспорт остается самым безопасным видом транспорта, в основном – благодаря точной технологии, лежащей в основе высокоскоростных железных дорог.


 

Комментарии:

наверх