Чтобы понять, как работает стрелочный перевод, сначала нужно составить общее представление о стрелочном переходе. Стрелочный переход — это совокупность взаимодействующих устройств, позволяющих колесам переходить с одной железнодорожный путь к другому. В эту группу в основном входят основные рельсы, стрелочные головки, закрывающие рельсы, сердечники, боковые рельсы и другие соединительные детали. Стрелочные головки — это подвижная часть стрелочного перевода. Закрывающие рельсы соединяют стрелки с сердечником. Опорные рельсы расположены напротив сердечника рядом с основными рельсами, которые направляют колеса по правильному рельсовому пути и предотвращают сход поезда с рельсов.

Колеса катятся по боковому рельсу и движутся по нему до тех пор, пока не зацепятся за стрелку. Опора колеса ни в коем случае не может упасть в зазор между двумя рельсами, поскольку она прочно опирается на эти два рельса, поэтому она просто катится по крылу, зацепляется за стрелочный переход, когда передается на стрелочный рельс, и прокатывается через него. Благодаря такой геометрии оборудование прокатывается через сердечник без ударов и не проваливается в зазор между рельсами в сердечнике. Для этого очень важно, чтобы канавка для реборды была как можно уже, а протектор колеса — как можно шире. Это позволяет колесу скатиться по пролету боковых рельсов на стрелку и затем прокатиться на стрелку.  

Типы стрелочных переходов

В зависимости от формы перехода различают прямой и кривой железнодорожные стрелочные переходы. Еще одним критерием классификации является тип конструкции. Стрелочные переходы могут быть либо сборными, состоящими из двух обработанных рельсов, соединенных между собой, либо отлитыми как единое целое.

Неподвижная лягушка

• Комбинированная ласточка

Комбинированная стрелочная переходная часть изготавливается из стальных рельсов и других деталей, которые подвергаются резке и сборке. Она состоит из переходного носа, боковых рельсов, распорки, опорной плиты и других деталей. Процесс изготовления прост, поскольку не предъявляется никаких особых технологических требований. Однако она редко используется из-за значительной трудоемкости технического обслуживания.

• Цельная литая подковышка

Современные стрелочные сердечники изготавливаются из марганцевой стали — высокотехнологичного сплава, твердость которого увеличивается по мере эксплуатации. Это важное свойство, поскольку носовая часть стрелочного перевода подвергается сильным ударным нагрузкам при прохождении колес поезда.

Переходная стрелка с подвижным перемычком (переход с поворотным перемычком)

В отличие от фиксированных стрелочных переходов, стрелочные переходы с подвижными стрелками оснащены специальными подвижными элементами, такими как подвижные боковые рельсы или подвижный переходной нос. Изменяя положение подвижной части в стрелочном сердце, рабочую сторону боковых рельсов или переходный нос можно совместить, чтобы обеспечить непрерывную траекторию движения проходящего поезда. Это позволяет устранить зазор в точке пересечения, что дает возможность значительно увеличить скорость поездов, проходящих через стрелочные переводы.

Стрелочные перемычки с подвижным стрелочным языком продлевают срок службы стрелочного перемычка. Многолетний опыт эксплуатации показывает, что срок службы стрелочного перевода с подвижными стрелочными головками в 6–9 раз превышает срок службы аналогичной модели из литой высокомарганцевой стали. Кроме того, объем работ по техническому обслуживанию и ремонту сокращается на 40%, что значительно снижает воздействие проходящего подвижного состава.

Сварка железнодорожных стрелочных переходов

Сварка сердечников из высокомарганцевой стали и рельсов из углеродистой стали предъявляет разные требования к процессу сварки. Эти различия затрудняют их соединение сваркой. При прямой сварке возникают трещины. Современная передовая технология заключается в использовании в качестве промежуточного материала материала с хорошими сварочными характеристиками для обеспечения сварного соединения.

Высокомарганцевая сталь представляет собой однофазную аустенитную сталь. Данная структура обладает высокой чувствительностью к горячим трещинам и легко подвержена образованию трещин разжижения в зоне термического влияния. Поэтому при сварке следует уменьшить степень нагрева и время нагрева. Стальной рельс имеет высокое содержание углерода. Чтобы предотвратить появление сварных трещин во время сварки, необходимо проводить предварительный нагрев перед сваркой и охлаждение после сварки. Если сваривать сердечники из высокомарганцевой стали и рельсы из высокоуглеродистой стали напрямую, то и процесс сварки, и выбор сварочных материалов становятся более сложными. Поэтому самой передовой технологией в мире является выбор материала с хорошими сварочными характеристиками в качестве промежуточного слоя для реализации сварного соединения двух материалов. В прошлом только несколько стран, таких как Австрия и Франция, овладели этой технологией сварки. Позже ученые со всего мира, включая Китай, после неустанных усилий, с помощью сварки встык с разбегом успешно соединили сваркой стрелочные сердечники из высокомарганцевой стали и высокоуглеродистую сталь.