Σιδηροτροχιά

Σιδηροτροχιά. Οι σιδηροτροχιές είναι χαλύβδινες ράβδοι με ειδική διατομή που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή της επιδομής των σιδηροδρομικών γραμμών. Όταν λέμε επιδομή εννοούμε την ενότητα: έρμα - στρωτήρας - σιδηροτροχιά. Οι σιδηροτροχιές είναι κατατεταγμένες σε δύο βασικά είδη:

• Σιδηροτροχιές με πέλμα.: Οι σιδηροτροχιές με πέλμα έχουν μεγαλύτερη στατική επάρκεια λόγω του πέλματος τους και εδράζονται πολύ καλλίτερα επάνω στον ξύλινο ή μεταλλικό ή από σκυρόδεμα στρωτήρα. Η διατομή μίας σιδηροτροχιάς με πέλμα χαρακτηρίζεται βασικά από ύψος της, το πλάτος πέλματος και κεφαλής και το βάρος της 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 τροχόν, την ταχύτητα και την πυκνότητα κυκλοφορίας στη γραμμη που εξετάζεται.
• Σιδηροτροχιά Vignolle.: Αυτή σήμερα έχει καταργηθεί εντελώς λόγω των προβλημάτων σταθερότητος επί των ξύλινων στρωτήρων. Χαρακτηριστικό είναι ότι στην Μ. Βρεττανία όπου η χρήση της ήταν γενική βαθμηδόν εκτοπίστηκε. Αυτές σχεδιάσθηκαν πρώτα από τον Stevens το 1830 και προτάθηκε η χρησιμοποίησή τους στην Μ. Βρετανία από τον Vignolle το 1836.

Υλικά κατασκευής των σιδηροτροχιών. 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 χάλυψ.

Τα μήκη των σιδηροτροχιών. Οι σιδηροτροχιές κατασκευάζονται από τα εργοστάσια κατασκευής περιορίζονται για λόγους ευκολίας χειρισμού και λόγω των περιορισμένων διαστάσεων των εργοστασίων κατασκευής στα 25 μέτρα το πολύ. Από το έλαστρο οι σιδηροτροχές 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 με την θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Παλαιότερα μάλιστα το μήκος τους περιοριζόταν πολύ περισσότερο από τον φόβο της θερμικής διαστολής κατα τους καλοκαιρινούς μήνες. Χρησιμοποιήθηκαν λοιπόν σιδηροτροχιές μήκους 5 ή 6 μέτρων που βαθμιδόν και όσο οι διατομές των σιδηροτροχιών γίνοταν βαρύτερες, οι συνδέσεις γίνονται στερεώτερες και η συντήρηση τους καλλίτερη, αυξηθηκαν τα μήκη σε 12, 18 και 27 μέτρα. Η τάσις αυτή οφείλετο στο γεγονός ότι οι αρμοί των σιδηροτροχιών ήσαν ενοχλητικοί για τον επιβάτη λογω του ρυθμικού (γνωστού) ήχου τους από το πέραμα των τροχών από τους αρμούς που συνοδεύεται και από μια αναπήδησις. Οι αρμοί εξ άλλου 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 τροχιών. 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 χωρί κίνδυνο οι σιδηροτροχιές μπορούν να απορροφήσουν τις δυνάμεις συστολής και διαστολής. Αυτό έχει ώς αποτέλεσμα την χρησιμοποίηση μεγαλύτερου μήκους τροχιών της τάξεως των 80, 250, 800 μέτρων και καταλήξαμε ακόμη και σε τροχίες χωρίς αρμούς από τον ένα σταθμό στον άλλο. Υποχρεωτικά αρμοί αφήνονται σήμερα μόνο σε ειδικές θέσεις όπως στα 2 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 συγκολλώνται σε μήκη 250 - 300 μέτρα σε ειδικά αυτοματοποιημένα εργοστάσια, φορτώνονται σε ειδικές αμαξοστοιχίες απο επίπεδα φορτηγά, τοποθετούνται στους στρωτήρες και συγκολώνται επι τόπου με ηλεκτρικό τόξο ή με αλουμινοθερμική μέθοδο. Κατά την συγκόλληση πρέπει να επικρατεί μέση θερμοκρασία. Ανά ωρισμένα χρονικά διαστήματα χαλαρώνονται οι σύνδεσμοι με τους στρωτήρες και θερμαίνονται οι τροχιές στην μέση αυτή θερμοκρασία για την εξουδετερωση των συστολικών και διαστολικών τάσεων.