Złącza szyn łączą końce sąsiadujących odcinków szyn i utrzymują ciągłą geometrię toru oraz nośność-, jednocześnie umożliwiając szynie rozszerzanie się i kurczenie pod wpływem temperatury. W artykule dokonano klasyfikacji głównych typów złączy szynowych stosowanych na liniach kolejowych oraz wyjaśniono, jak każdy z nich zachowuje się w eksploatacji.
Dlaczego istnieją złącza szynowe
Przykręcane złącze szynowe składa się z dwóch nakładek, zwanych także prętami łączącymi lub prętami łączącymi, przykręconych do obu stron środnika szyny, za pomocą czterech lub sześciu śrub na każde złącze, w zależności od przekroju szyny. Złącze spełnia trzy zadania: przenosi obciążenie pionowe na szczelinę między końcami szyn, utrzymuje oba końce szyn w jednej linii w pionie i poziomie oraz pozostawia niewielką szczelinę, aby rozszerzalność cieplna stali nie powodowała wyboczenia w czasie upałów.
Klasyfikacja według pozycji i ustawienia
Ze względu na położenie na torze złącza są złączami kwadratowymi, gdy złącza na dwóch szynach znajdują się naprzeciw siebie, lub złączami schodkowymi, gdy złącze na jednej szynie leży naprzeciw środka sąsiedniej szyny. Na zakrętach preferowane są połączenia przestawne, ponieważ zmniejszają siły dynamiczne działające na tor w dowolnym punkcie.
Dzięki położeniu względem podkładów połączenie podparte umieszcza oba końce szyn na pojedynczym podkładie przegubowym, zapewniając sztywne, ale-podparcie trudne w utrzymaniu, natomiast złącze podwieszane umieszcza końce pomiędzy dwoma podkładami, co jest najczęstszym rozwiązaniem i zapewnia bardziej elastyczny-samonastawny zespół.
Klasyfikacja według funkcji i zastosowania
| Typ złącza | Funkcjonować |
|---|---|
| Zwykłe połączenie śrubowe | Standardowe połączenie nakładkowe i śrubowe umożliwia ruch termiczny |
| Połączenie kompromisowe | Łączy szyny o różnych przekrojach za pomocą stożkowych nakładek |
| Izolowane złącze | Izoluje elektrycznie odcinki szyn dla obwodów torowych i sygnalizacji |
| Złącze przewodzące | Utrzymuje ciągłość elektryczną prądu trakcyjnego |
| Złącze dylatacyjne | Umożliwia kontrolowany ruch wzdłużny na mostach i długich odcinkach CWR |
| Złącze spawane | Szyny stopione termitem lub-zgrzewaniem doczołowym w celu utworzenia ciągłej spawanej szyny |
Pręty przegubowe i zespoły śrub
Nakładki stykowe są wykonane ze średnio-stali węglowej o wytrzymałości dostosowanej do gatunku szyny i są wiercone tak, aby pasowały do otworów na śruby w szynie. Śruby są dokręcane za pomocą podkładek sprężystych i należy je okresowo-dokręcać, ponieważ wibracje powodowane przez ruch uliczny rozluźniają połączenie. Izolowane złącza wykorzystują-przewodzące elementy kompozytowe lub nylonowe pomiędzy szyną, płytkami i śrubami, dzięki czemu oba końce szyny są całkowicie oddzielone elektrycznie.
Połączenia spawane i ciągła szyna spawana
Zgrzewanie termitowe i zgrzewanie-doczołowe łączą końce szyn w pojedyncze złącze metalurgiczne, które prawie całkowicie eliminuje wpływ szczeliny śrubowej. Ciągła szyna spawana jest mocniejsza, gładsza i tańsza w utrzymaniu, ale przetrzymuje duże siły termiczne, dlatego należy ją układać w odpowiedniej-temperaturze wolnej od naprężeń i utwierdzać ją skutecznymi mocowaniami i balastem. Połączenia śrubowe pozostają niezastąpione na rozjazdach, mostach i wszędzie tam, gdzie szyny wymagają indywidualnej wymiany.
Często zadawane pytania
P: Jaka jest różnica między złączem podpartym a złączem podwieszanym?Odp.: Złącze podparte opiera się na pojedynczym podkładie przegubowym i jest bardzo sztywne, natomiast złącze podwieszane obejmuje przestrzeń pomiędzy dwoma podkładami i jest bardziej powszechnym, elastycznym układem.
P: Do czego służy złącze kompromisowe?Odp.: Złącze kompromisowe łączy dwie szyny o różnych przekrojach, np. lżejszą szynę na podwórku i cięższą szynę na głównej linii, za pomocą specjalnie ukształtowanych nakładek.
P: Dlaczego potrzebne są izolowane złącza szynowe?Odp.: Izolują jeden odcinek szyny od drugiego, dzięki czemu obwody torowe mogą wykrywać obecność pociągu na potrzeby systemów sygnalizacji.
P: Ile śrub wykorzystuje się w standardowym połączeniu szynowym?Odp.: W standardowym połączeniu płytkowym zwykle wykorzystuje się cztery lub sześć śrub, w zależności od ciężaru szyny i długości złącza.
P: Dlaczego na głównych liniach preferowana jest ciągła szyna spawana?Odp.: CWR usuwa uderzenia na złączach, zapewniając płynniejszą jazdę, mniejsze koszty konserwacji i dłuższą żywotność komponentów, pod warunkiem prawidłowego zarządzania siłami termicznymi.
