ریل راه آهن:
ریل راهآهن یکی از اجزای اصلی خط راهآهن است که وظیفهی هدایت و تحمل بار چرخهای قطار را بر عهده دارد.ریل یک تیر فولادی طویل با مقطع خاص (معمولاً به شکل «I» یا مشابه آن) است که روی تراورسها (تیرهای عرضی چوبی یا بتنی) نصب میشود و مسیر حرکت قطار را تشکیل میدهد. دو ریل موازی در کنار هم، با فاصلهی مشخص (که به آن «عرض خط» یا Gauge گفته میشود)، خط راهآهن را میسازند.
اجزای اصلی مقطع ریل:
سر ریل (Head): بخش بالایی که چرخ قطار روی آن حرکت میکند.
جان ریل (Web): بخش عمودی وسط که سر و پای ریل را به هم متصل میکند.
پای ریل (Foot/Base): بخش پایینی و پهن که روی تراورسها قرار میگیرد و پایداری ریل را تأمین میکند.
وظایف ریل راه آهن:
تحمل و انتقال بار وارده از چرخهای قطار به تراورسها و بستر خط
هدایت چرخها در مسیر مشخص
ایجاد سطحی صاف و کماصطکاک برای حرکت روان قطار
در برخی سیستمها، هدایت جریان الکتریکی (مثلاً در مترو یا خطوط برقی)
جنس و ساخت ریل راه آهن:
ریلها معمولاً از فولاد کربنی با استحکام و سختی بالا ساخته میشوند تا در برابر فرسایش ناشی از عبور مکرر قطارها و بارهای سنگین مقاوم باشند. طول ریلها میتواند استاندارد (مثلاً ۱۲ یا ۲۵ متر) یا بهصورت «ریل پیوسته جوشدادهشده» (CWR) باشد که برای کاهش صدا و ارتعاش در خطوط سریعالسیر استفاده میشود.
انواع مقاطع ریل راه آهن و ویژگی های آن:
| نوع مقطع ریل | شکل مقطع | ویژگیها | کاربرد |
|---|---|---|---|
| ریل ویگنول (Vignole) | مقطع I شکل با سر، جان و پای مسطح | پرکاربردترین نوع ریل؛ پای پهن برای نصب روی تراورس؛ توزیع مناسب بار | راهآهنهای معمولی و پرسرعت در سراسر جهان |
| ریل شیاردار (Grooved Rail) | دارای شیار در کنار سر ریل | امکان عبور فلانژ چرخ در سطح خیابان؛ همسطح با آسفالت | خطوط تراموا و راهآهن شهری در سطح خیابان |
| ریل بلوک (Block Rail) | مقطع توپر بدون جان باریک | استحکام بسیار بالا؛ وزن زیاد؛ هزینه ساخت بالاتر | راهآهنهای صنعتی سنگین و جرثقیلهای ریلی |
| ریل باولاتر (Bull-head Rail) | مقطع متقارن با سر و پای همشکل (بدون پای پهن) | روش قدیمی؛ نیاز به تکیهگاه (Chair) برای اتصال به تراورس | خطوط قدیمی راهآهن بریتانیا (کمتر استفاده میشود) |
| ریل جرثقیلی (Crane Rail) | مقطع پهن با سر بزرگ و منحنی | تحمل بارهای متمرکز و نقطهای بسیار سنگین | جرثقیلهای سقفی و بندری |
انواع ریل راهآهن:
ریلها را میتوان از چند منظر مختلف دستهبندی کرد: از نظر شکل مقطع، از نظر نحوهی ساخت و اتصال، و از نظر کاربرد. در ادامه توضیح کامل هر دسته آمده است.
۱. دستهبندی بر اساس شکل مقطع
ریل ویگنول (Vignole / Flat-bottom Rail)
پرکاربردترین نوع ریل در جهان با مقطعی شبیه حرف I. دارای سر گرد برای تماس با چرخ، جان نازک عمودی و پای پهن و مسطح که مستقیماً روی تراورس (با پابند) نصب میشود. حدود ۹۰٪ خطوط راهآهن جهان از این نوع استفاده میکنند، چون نصب و نگهداری آن ساده و اقتصادی است.
ریل باولاتر (Bull-head Rail)
مقطعی تقریباً متقارن دارد؛ یعنی سر و پای آن شکل نزدیک به هم دارند. برخلاف ویگنول، پای پهن ندارد و برای نصب روی تراورس نیاز به یک قطعه واسط به نام «چیر» (Chair) دارد. این نوع در قرن نوزدهم در بریتانیا رایج بود اما امروزه به دلیل هزینه و پیچیدگی نصب، کاربرد بسیار محدودی دارد.
ریل شیاردار (Grooved Rail)
دارای یک شیار در کنار سر ریل است که فلانژ چرخ در آن حرکت میکند. این طراحی اجازه میدهد سطح ریل همتراز با آسفالت خیابان باشد، بدون اینکه مزاحم عبور خودرو و عابر شود. مخصوص خطوط تراموا و مترو سطحی در شهرهاست.
ریل جرثقیلی (Crane Rail)
سری پهن و تخت و ضخیم دارد تا بتواند بارهای متمرکز و نقطهای بسیار سنگین (چرخهای جرثقیل) را بدون تغییر شکل تحمل کند. در جرثقیلهای سقفی کارخانهها و جرثقیلهای بندری استفاده میشود.
ریل بلوکی یا توپر (Block Rail)
مقطع تقریباً توپر و بدون جان باریک دارد، در نتیجه استحکام بسیار بالایی دارد اما وزن و هزینهی ساخت آن نیز بیشتر است. در خطوط صنعتی سنگین با بار محوری فوقالعاده بالا کاربرد دارد.
۲. دستهبندی بر اساس نحوهی ساخت و اتصال
ریل استاندارد (Jointed Rail): قطعات ۱۲ تا ۲۵ متری که با پیچ و صفحهی اتصال (Fish plate) به هم وصل میشوند؛ صدا و لرزش بیشتری تولید میکند.
ریل پیوسته جوشدادهشده (CWR – Continuous Welded Rail): قطعات ریل با جوش حرارتی (ترمیت) یا جوش فلشباتِ کارخانهای به هم متصل میشوند و طول پیوستهای تا چند کیلومتر ایجاد میکنند. حرکت روانتر، صدای کمتر و نگهداری کمتری دارد و در خطوط سریعالسیر استاندارد است.
۳. دستهبندی بر اساس کاربرد
ریل خط اصلی (Main Line Rail): برای قطارهای مسافری و باری با سرعت و بار بالا
ریل خطوط سریعالسیر (High-speed Rail): با تلورانس ساخت دقیقتر و سطح صافتر
ریل متروی زیرزمینی و ریل سوم (Third Rail): علاوه بر تحمل بار، جریان برق را نیز هدایت میکند.
ریل صنعتی و کارگاهی (Light/Industrial Rail): وزن سبکتر برای خطوط کمتردد داخل کارخانه.
ویژگی های فنی انواع ریل راه آهن:
| نوع ریل | شکل مقطع | وزن معمول (کیلوگرم بر متر) | جنس / گرید فولاد | سختی سطحی (برینل) | طول تولید | استاندارد رایج | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ویگنول (Vignole) | I شکل، پای پهن | ۳۰ تا ۶۰ | فولاد کربنی پرلیتی | ۲۶۰ تا ۴۰۰ | ۱۲ تا ۲۵ متری یا CWR | UIC 60 / EN 13674 / AREMA | خطوط اصلی، مسافری، باری، سریعالسیر |
| باولاتر (Bull-head) | متقارن بدون پای پهن | ۳۵ تا ۵۰ | فولاد کربنی معمولی | ۲۰۰ تا ۲۶۰ | ۹ تا ۱۸ متری | استاندارد قدیمی بریتانیا (BR) | خطوط تاریخی و موزهای |
| شیاردار (Grooved) | دارای شیار فلانژ | ۳۵ تا ۵۵ | فولاد کربنی پرلیتی | ۲۶۰ تا ۳۲۰ | ۱۸ متری یا CWR | EN 14811 | تراموا و خطوط شهری همسطح خیابان |
| جرثقیلی (Crane Rail) | سر پهن و تخت | ۵۵ تا ۱۷۵ | فولاد کربنی سختشده | ۳۲۰ تا ۴۰۰ | ۶ تا ۱۲ متری | DIN 536 / ASCE | جرثقیلهای سقفی و بندری |
| بلوکی / توپر (Block Rail) | تقریباً توپر | ۷۰ تا ۱۲۰ | فولاد کربنی پرمقاومت | ۳۲۰ تا ۳۸۰ | متغیر | استانداردهای صنعتی داخلی | خطوط صنعتی با بار محوری بسیار بالا |
| ریل سریعالسیر (High-speed) | ویگنول با تلورانس دقیق | ۵۴ تا ۶۰ | فولاد آلیاژی پرلیتی | ۳۶۰ تا ۴۰۰ | CWR (پیوسته جوشدادهشده) | UIC 60 / EN 13674-1 | قطارهای سریعالسیر (۲۵۰+ کیلومتر بر ساعت) |
| ریل سبک / صنعتی (Light Rail) | ویگنول کوچکشده | ۱۵ تا ۳۰ | فولاد کربنی معمولی | ۲۰۰ تا ۲۶۰ | ۶ تا ۱۲ متری | استانداردهای داخلی کارخانهها | خطوط داخلی کارخانه و انبار |
