Szyny kolejowe

 

Szyny są elementem nawierzchni kolejowej, po którym bezpośrednio poruszają się koła taboru. Przekrój poprzeczny szyny przystosowany jest do przejmowania obciążeń przekazywanych z kół taboru i przekazywania ich na podkład. W przekroju poprzecznym szyny wyróżnia się trzy obszary [2]:

– główka – bezpośrednio współpracująca z kołami taboru,

– szyjka – łącząca główkę ze stopką i nadająca szynie odpowiednią sztywność,

– stopka – przekazująca obciążenia na podkład, zapewniająca szynie stabilne oparcie.

Obecnie na normalnotorowych liniach kolejowych w Polsce podstawowo stosuje się szyny typu 60E1 i 49E1. W użyciu są także produkowane wcześniej szyny UIC60 i S49, nieznacznie różniące się szczegółami przekroju poprzecznego [6]. Liczba w oznaczeniu szyny jest równa w przybliżeniu masie jednego metra szyny [1]. Dawniej stosowany lżejszy typ szyn S42 jest wycofywany z eksploatacji w trakcie remontów – napraw głównych nawierzchni.

 

Podstawowe parametry

Przekrój poprzeczny szyny 60E1 charakteryzuje się większą wartością wskaźnika wytrzymałości niż przekrój szyny 49E1, co oznacza, że szyna 60E1 posiada zdolność do przenoszenia większych momentów zginających. Według [2] szyna typu 60E1 może przenieść obciążenie o 200 mln ton większe niż szyna 49E1, a według instrukcji Id-1 [4], w zależności od gatunku stali szynowej i rodzaju podkładów, graniczne obciążenie szyny typu 60E1 jest większe o od 250 do nawet 400 mln ton niż w przypadku szyny 49E1. Przekroje poprzeczne obu typów szyn, opracowane przez Ingenieurbüro für Bauwesen Schmidt GmbH, przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Ponadto w tabeli 1 zestawiono ich podstawowe parametry. 

 

 

Tab. 1. Podstawowe parametry szyn S49 i UIC60.

Parametr	Jednostka	Szyna
		S49	UIC60
Masa	kg/m	49,43	60,34
Wysokość	mm	149	172
Szerokość stopki	mm	125	150
Szerokość główki	mm	67	72
Grubość szyjki	mm	14	16,5
Pole powierzchni przekroju	mm2	6297	7686
Standardowe długości	m	25; 27,5; 30; 120	25; 27,5; 30; 120
Moment bezwładności względem osi poziomej	cm2	1819	3055
Moment bezwładności względem osi pionowej	cm2	320	513
Wskaźnik wytrzymałości	cm3	240	335,5

Źródło: Instrukcja Id-1 [4]

W tor klasyczny zasadniczo wbudowuje się szyny o długościach 25 m lub 30 m. Tor bezstykowy buduje się z szyn długich, powstające poprzez zgrzewanie w zgrzewalni stacjonarnej szyn o długościach 25 m, 30 m lub 70 m w szynę o długości 200 m lub 210 m.  Szyny produkowane w długości 120 m mogą być bezpośrednio wbudowane w tor bezstykowy.

 

Stal szynowa

Obecnie w Polsce szyny produkowane są z dwóch gatunków stali szynowej węglowo-manganowej: R260 i R350HT. Stal szynowa R260 charakteryzuje się twardością w skali Brinella zawierającą się w przedziale 260÷300 HBW i minimalną wytrzymałością na rozciąganie 880 MPa, podczas gdy stal szynowa R350HT charakteryzuje się twardością z przedziału 350÷390 HBW i minimalną wytrzymałością na rozciąganie 1175 MPa [6]. Zgodnie z instrukcją Id-1 [4] szyny ze stali o wyższej wytrzymałości (R_m,min ≥ 1100 MPa) należy stosować w łukach o promieniu 600 m i mniejszym. Natomiast zgodnie z Warunkami Technicznymi Wykonania i Odbioru Szyn Kolejowych [5] szyny ze stali o wyższej wytrzymałości (R350HT) należy stosować w tokach zewnętrznych łuków o promieniach R ≤ 800 m i natężeniu przewozów powyżej 9 Tg (teragramów, czyli milionów ton). W pozostałych przypadkach należy stosować szyny ze stali R260.

 

Szyna przejściowa

Łączenie szyn o profilu 49E1 i 60E1 wykonuje się za pomocą szyny przejściowej, a w przypadku łączenia szyn o innym profilu, a także w trakcie wymiany nawierzchni dopuszcza się zastosowanie łubków przejściowych [4]. Szyna przejściowa składa się z trzech elementów: odcinka szyny o profilu 60E1, odkuwki o długości 450 mm (przejście z profilu 60E1 do 49E1) i odcinka szyny o profilu 49E1 [1]. Wszystkie trzy elementy zgrzewane są elektrooporowo. Ze względu na konieczność zachowania prostoliniowości krawędzi tocznej główki szyny, szyna przejściowa nie jest symetryczna, w związku z czym jest wykonywana jako lewa i prawa.

 

Galeria

 

 

Literatura

[1] Kiewlicz S., Łączyński J., Pelc S.: Nawierzchnia kolejowa typu S60, S49, S42. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 1974.

[2] Sancewicz S.: Nawierzchnia kolejowa. Kolejowa Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2010.

[3] Drogi kolejowe. Praca zbiorowa pod red. J. Sysaka. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1982.

[4] Id-1 (D1) Warunki techniczne utrzymania nawierzchni na liniach kolejowych. Tekst ujednolicony. PKP Polskie Linie Kolejowe, Warszawa 2005.

[5] Warunki techniczne wykonania i odbioru szyn kolejowych – wymagania i badania. PKP Polskie Linie Kolejowe S.A., Biuro Dróg Kolejowych, Warszawa 2007.

[6] Grulkowski S., Kędra Z., Koc W., Nowakowski M.J.: Drogi szynowe. Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2013.