Рельсы — это стальные профилированные прокатные изделия в виде полос, это элементы верхнего строения пути, уложенные на опоры и скрепленные с ними и между собой, образуют рельсовую колею.
Рельсы предназначены для движения подвижного состава железных дорог и метрополитена, трамвая, локомотивов, вагонеток рудничного транспорта и монорельсовых дорог крановых тележек, подъёмных кранов и др. передвижных, поворотных и вращающихся конструкций.
В России рельсы производят КМК и НТМК. ГОСТ Р 51685-2000 на рельсы железнодорожные предусматривает виды рельс Р43, Р50, Р65 и РП65 , по категориям качества предусматриваются рельсы
- В — термоупрочненные высшего качества;
- Т1 и Т2 — термоупрочненные;
- Н — нетермоупрочненные.
В новом ГОСТе введен специальный рельс Р65К для укладки в наружные рельсовые нити кривых участков пути. Основное их отличие заключается в очертаниях головки. Боковые грани ее в верхней части имеют уклон 3,5:10, что уменьшает интенсивность бокового износа рельсов. К рельсам предъявляется ряд требований:
- должна быть обеспечена прямолинейность в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
- установлены допуски в размерах поперечного профиля;
- определен химический состав и твердость рельсовой стали;
- оговорены недопускаемые дефекты металлургического производства и неметаллические строчечные включения и др.
Готовые рельсы на заводе подлежат приемке, сплошному дефектоскопированию и клеймению.
На шейке вдоль оси каждого рельса (на той же стороне, где выкатаны выпуклые знаки) наносятся в горячем состоянии номер плавки в 2-б местах по длине рельса на расстоянии не менее 1,0 м от его концов (номер плавки рельсов 1 группы должен начинаться с буквы П); обозначение порядкового номера рельса. Клейма, наносимые на шейку горячего рельса, должны быть высотой 12 мм и углублены в тело на 0,8…1,5 мм. Расстояние между знаками должно быть 20…40 мм. По мере наработки тоннажа в процессе эксплуатации в рельсах накапливаются различные повреждения, деформации, дефекты и т. д.
В настоящее время рельсы и колеса для подвижного состава железнодорожного транспорта изготавливаются из высокоуглеродистых перлитных сталей одного и того же класса с близким химическим составом частично на одном и том же, или на близких друг к другу металлургических предприятиях. Подавляющее большинство рельсов в процессе эксплуатации выходят из строя преимущественно из-за износа, смятия и усталости.
В результате многолетней работы проводимой ОАО «РЖД» по отношению к металлургическим предприятиям производящим рельсы, качество последних неуклонно повышается. В последние годы практически завершена реконструкция сталеплавильного производства на Нижнетагильском металлургическом комбинате и активно проводится модернизация производства на Новокузнецком металлургическом комбинате. Это позволило обоим предприятиям начиная с 2000 года полностью перейти на выпуск рельсов нового поколения по качеству стали, которая имеет отличия от рельсовой стали конца 90-х годов по следующим показателям:
- выходу 1 сорта в длине 25 метров 96-97 % против 76-78 %;
- длине строчек неметаллических включений 0,5 мм против 4-6 мм;
- улучшению прямолинейности рельсов;
- резкому уменьшению содержания вредных примесей и кислорода.
13 лет работы по ГОСТ Р 51685-2000 показали, что оба металлургических комбината успешно освоили выпуск рельсов категории Т1, а так же промежуточных между Т1 и В рельсов повышенной прямолинейности для скоростного совмещенного движения (СС), низкотемпературной надежности (НК и НЭ), а так же повышенной износостойкости и контактной выносливости (ИЭ и ИК), выпускаемых по специальным техническим условиям.
Однако, несмотря на достигнутые успехи, сравнение качества российских рельсов производства НТМК и НКМК с зарубежными образцами, показывает лидерство зарубежных образцов. Проведенные исследования показали, что 80%-ный ресурс наиболее представительных партий отечественного производства был равен 500 млн т пропущенного груза брутто. В этих же условиях эксплуатации, рельсы производства Японии и Франции показали ресурс 1000 млн.т груза брутто.
Общая ежегодная потребность в рельсах для сети железных дорог РФ составляет по оценкам около 600 тысяч тонн, а ежегодная потребность в рельсах категории В составляет около 400 тысяч тонн. Потребность в железнодорожных рельсах длиной 25 м и более составляет 90 % от общего объема поставок. Реализация всех намеченных металлургами и железнодорожниками планов позволит довести ресурс рельсов до 1000—1500 млн.т груза в прямых и до 300—700 млн.т в кривых участках пути.
Рельсы являются главнейшим элементом верхнего строения пути. Они предназначены:
- непосредственно воспринимать давление от колёс подвижного состава и передавать эти давления нижележащим элементам ВСП;
- направлять колеса подвижного состава при их движении;
- на участках с автоблокировкой служить проводником сигнального тока, а при электротяге обратного силового тока.
В настоящем стандарте применяют следующий термин с соответствующим определением: «Рельсы промышленные, имеющие потребительские качества, удовлетворяющие условиям эксплуатации на железнодорожных технологических путях предприятий и организаций различных отраслей народного хозяйства».