Железнодорожный рельс имеет сложный профиль, который в разрезе напоминает двутавровую балку. Такое конструктивное исполнение позволяет справляться с огромными нагрузками от составов, оставаясь устойчивым к изгибающим усилиям.
Главные элементы стандартного железнодорожного рельса рельсы железнодорожные р75:
Рабочая часть рельса Это верхняя часть профиля, имеющая округлую (выпуклую) форму. Именно верхний элемент соприкасается с ободами колёсных пар. Её ключевое назначение — создавать надёжное взаимодействие с колесом, задавать траекторию движения и перераспределять усилие на шейку. Поверхность катания головки подвергается самой сильной нагрузке и износу.
Соединительная перемычка рельса Вертикальная перемычка, соединяющая головку с основанием. Шейка работает на изгиб и сдвиг. При увеличении нагрузки и скорости требуется более массивная шейка для исключения деформации и поломки рельса.
Опорная часть рельса Горизонтальный нижний элемент. Она служит для опоры всей конструкции на шпалы (подрельсовое основание). Подошва имеет широкую плоскую поверхность, которая плотно прилегает к металлическим подкладкам. Это обеспечивает устойчивость пути, не даёт рельсу опрокидываться вбок под воздействием боковых сил (например, в кривых участках) и передаёт вес поезда на деревянные или бетонные шпалы.
Дополнительные элементы:
Верхние и нижние закругления (галтели) — участки плавного перехода между основными частями рельса. Они нужны, чтобы уменьшить локальные напряжения в металле и не допустить растрескивания при ударах колёс.
За счёт такой конфигурации профиль рельса обладает значительной прочностью: основная масса металла сосредоточена далеко от центральной оси (в головке и подошве), что создаёт высокий момент инерции и позволяет балке сопротивляться прогибу гораздо эффективнее, чем простому квадратному бруску той же массы.