Σιδηροτροχιά

Η σιδηροτροχιά είναι χαλύβδινη ράβδος με ειδική διατομή και χρησιμοποιείται στην κατασκευή της επιδομής των σιδηροδρομικών γραμμών. Επιδομή ονομάζεται το σύνολο "έρμα - στρωτήρας - σιδηροτροχιά" πάνω στο οποίο κινούνται τα σιδηροδρομικά οχήματα (τρένα).

 Οι σιδηροτροχιές κατατάσσονται σε δύο βασικά είδη: Σιδηροτροχιές με πέλμα: Οι σιδηροτροχιές με πέλμα έχουν μεγαλύτερη στατική επάρκεια λόγω του πέλματος τους και εδράζονται πολύ καλύτερα επάνω στον ξύλινο ή μεταλλικό ή από σκυρόδεμα στρωτήρα. Η διατομή μίας σιδηροτροχιάς με πέλμα χαρακτηρίζεται βασικά από το ύψος της, το πλάτος πέλματος και κεφαλής και το βάρος του ανά μέτρο μήκους. Σήμερα στις κύριες γραμμές το βάρος των τροχιών κυμαίνεται μεταξύ 50 - 64kg/m και σπανιότερα 70kg/m και εξαρτάται από το φορτίο ανά τροχό, την ταχύτητα και την πυκνότητα κυκλοφορίας στη γραμμή που εξετάζεται. Σιδηροτροχιά Vignolle: Αυτή σήμερα έχει καταργηθεί εντελώς λόγω των προβλημάτων σταθερότητος επί των ξύλινων στρωτήρων. Χαρακτηριστικό είναι ότι στη Μεγάλη Βρετανία, όπου η χρήση της ήταν γενική, βαθμηδόν εξετοπίσθη. Αυτές σχεδιάσθηκαν πρώτα από τον Stevens το 1830 και προτάθηκε η χρησιμοποίησή τους, από τον Vignolle, το 1836. Οι σιδηροτροχιές κατασκευάζονται από χάλυβα πολύ καλής ποιότητας με αντοχή σε φορτίο θραύσεως 70 - 80kg/mm2. Η παραγωγή τους παρακολουθείται συστηματικά και υπόκειται σε αυστηρότατες προδιαγραφές προτυποποιήσεως. Ανά ορισμένη ποσότητα από τις παραγόμενες σιδηροτροχιές λαμβάνεται ένα δείγμα από τον χάλυβα και ελέγχεται η περιεκτικότητα του σε άνθρακα, που βρίσκεται μεταξύ 0,4 - 0,8% ενώ η περιεκτικότητα σε φώσφορο και άνθρακα πρέπει να βρίσκεται μεταξύ 0,5%. Μεγαλύτερα ποσοστά φωσφόρου και άνθρακος καθιστούν την σιδηροτροχιά εύθραυστη. Σημειώνεται ότι στις θέσεις όπου βρίσκονται καρδιές αλλαγής τροχιάς το υλικό κατασκευής τους είναι μαγγανιούχος χάλυβας. Το μήκος των σιδηροτροχιών περιορίζεται για λόγους ευκολίας χειρισμού και λόγω των περιορισμένων διαστάσεων των εργοστασίων κατασκευής στα 25 μέτρα το πολύ. Από το έλαστρο οι σιδηροτροχιές βγαίνουν με μήκος περίπου 56 μέτρα. Κόβονται περίπου στο 1 μέτρο από τα άκρα τους τα οποία είναι πάντοτε ελαττωματικά και κόβεται σε δύο κομμάτια των 27 μέτρων, ή σε τρία κομμάτια των 18 μέτρων και αφήνονται να κρυώσουν σε υπόστεγα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Παλαιότερα μάλιστα το μήκος τους περιοριζόταν πολύ περισσότερο υπό τον φόβο της θερμικής διαστολής κατά τους καλοκαιρινούς μήνες.. Χρησιμοποιήθηκαν λοιπόν σιδηροτροχιές μήκους 5 ή 6 μέτρων που βαθμηδόν και όσο οι διατομές των σιδηροτροχιών γίνονταν βαρύτερες, οι συνδέσεις γίνονται στερεότερες και η συντήρηση τους καλλίτερη, αυξήθηκαν τα μήκη σε 12, 18 και 27 μέτρα. Η τάση αυτή οφείλονταν στο γεγονός ότι οι αρμοί των σιδηροτροχιών ήταν ενοχλητικοί για τον επιβάτη λόγω του ρυθμικού (γνωστού) ήχου τους από το πέραμα των τροχών από τους αρμούς που συνοδεύεται και από μια αναπήδηση. Οι αρμοί, εξάλλου, αποτελούν το ασθενές σημείο της γραμμής, γιατί η κεφαλή των σιδηροτροχιών στην θέση του αρμού φθείρεται γρήγορα, καθιστά πολύ πιο αισθητή την κρούση του τροχού και είναι η κύρια αιτία της μικρής διάρκειας ζωής των γραμμών. Τέλος οι κρούσεις στους αρμούς προκαλούν ταχεία φθορά στους τροχούς και γενικώς στα σιδηροδρομικά οχήματα. Σήμερα με τις βαριές και καλλίτερης ποιότητος τροχιές, με την χρησιμοποίηση τελειοποιημένων συνδέσμων και μεγαλύτερη διατομή του έρματος, με την βελτίωση των μεθόδων συγκολλήσεως και την καλλίτερη συντήρηση της γραμμής, έχει αποδειχθεί θεωρητικώς αλλά και στην πράξη ότι χωρίς κίνδυνο οι σιδηροτροχιές μπορούν να απορροφήσουν τις δυνάμεις συστολής και διαστολής. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την χρησιμοποίηση μεγαλύτερου μήκους τροχιών της τάξεως των 80, 250, 800 μέτρων και καταλήξαμε ακόμη και σε τροχιές χωρίς αρμούς από τον ένα σταθμό στον άλλο. Υποχρεωτικά αρμοί αφήνονται σήμερα μόνο σε ειδικές θέσεις όπως στα δύο άκρα των αλλαγών τροχιάς και στις εισόδους - εξόδους των μεταλλικών σιδηροδρομικών γεφυρών. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω οι σιδηροτροχιές δεν μπορούν στα εργοστάσια να γίνουν μεγαλύτερες από 27 μέτρα. Για αυτό συγκολλούνται σε μήκη 250 - 300 μέτρα σε ειδικά αυτοματοποιημένα εργοστάσια, φορτώνονται σε ειδικές αμαξοστοιχίες από επίπεδα φορτηγά, τοποθετούνται στους στρωτήρες και συγκολλούνται επί τόπου με ηλεκτρικό τόξο ή με αλουμινοθερμική μέθοδο. Κατά την συγκόλληση πρέπει να επικρατεί μέση θερμοκρασία. Ανά ορισμένα χρονικά διαστήματα χαλαρώνονται οι σύνδεσμοι με τους στρωτήρες και θερμαίνονται οι τροχιές στην μέση αυτή θερμοκρασία για την εξουδετέρωση των συστολικών και διαστολικών τάσεων. Η συγκολλημένη τροχιά απαιτεί αυστηρότερη παρακολούθηση στην στρώση από όσο η γραμμή με αρμούς, επειδή είναι απαραίτητο να διατηρείται η καλή σύσφιγξη των συνδέσμων και η σφήνωση του έρματος. Απαιτεί επίσης μεγαλύτερη ποσότητα έρματος επειδή λόγω θερμοκρασίας είναι δυνατόν να προκληθεί απότομη και μεγάλη παραμόρφωση. Έτσι η παρακολούθηση τους είναι εντατική κατά τους θερινούς μήνες του έτους για τον κίνδυνο θερμοκρασιακής παραμορφώσεως της γραμμής η οποία ξεκινά με την οφιοειδή μορφή στην οριζοντιογραφία, εμφανίζει κατόπιν μία απότομη ανύψωση των τροχιών και των στρωτήρων από το έρμα και καταλήγει σε επικίνδυνη στρέβλωση της γραμμής προς τα πλάγια. Κατά τις ψυχρές περιόδους του έτους δημιουργείται κίνδυνος θραύσεως από συστολές (ειδικά στις θέσεις συγκολλήσεως) η οποία δημιουργεί αιφνιδίως μεγάλο χάσμα στην τροχιά. Πάντως με επιμελημένη εργασία και συστηματική παρακολούθηση οι πιθανότητες αυτές περιορίζονται εις το ελάχιστο. Στην Ελλάδα στο δίκτυο του κανονικού εύρους οι τροχιές έχουν βάρος 44, 46, 50, 54 και 60kg/m ενώ στο μετρικό δίκτυο έχουν βάρος 31kg/m. Pike, J., (2001), Track, Sutton Publishing, (ISBN 0-7509-2692-9) Firuziaan, M. and Estorff, O., (2002), Simulation of the Dynamic Behavior of Bedding-Foundation-Soil in the Time Domain, Springer Verlag. Robinson, A M (2009). Fatigue in railway infrastructure. Woodhead Publishing Limited. ISBN 978-1-85573-740-2. Lewis, R (2009). Wheel/rail interface handbook. Woodhead Publishing Limited. ISBN 978-1-84569-412-8. Table of North American tee rail (flat bottom) sections ThyssenKrupp handbook, Vignoles rail ThyssenKrupp handbook, Light Vignoles rail Track Details in photographs "Drawing of England Track Laying in Sections at 200 yards an hour" Popular Mechanics, December 1930 Winchester, Clarence, επιμ.. (1936), «The permanent way», Railway Wonders of the World, σελ. 331–338, http://www.railwaywondersoftheworld.com/permanent-way.html illustrated description of the construction and maintenance of the railway Railway technical Αρχειοθετήθηκε 2017-05-03 στο Wayback Machine.