Hoofdmenu openen

Rail (spoorwegen)

stalen spoorstaaf
Railprofiel 60 E1, een voorbeeld van een vignoleprofiel

Een rail of spoorstaaf is een stalen staaf waarover de wielen van een spoorvoertuig rijden. Twee parallelle rails die onderling door dwarsliggers verbonden zijn vormen een spoorweg. Om spoorwielen beter over het spoor te geleiden worden op sommige plaatsen in de spoorweg contrarails of strijkregels aangebracht. Een groefrail is een rail met een profiel dat geschikt is voor een spoor in bestrating.

Inhoud

De geleiding van spoorwielenBewerken

  Zie Stuureffect van de spooras voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Wielen van railvoertuigen zijn star aan de as verbonden en vormen zo een wielstel. Door de starre verbinding met de as kunnen de wielen niet met verschillende snelheid draaien. Hierdoor, én doordat de wielen een conisch loopvlak hebben, houdt het wielstel zichzelf in het spoor en heeft het een rustige loop.

Om ontsporingen te voorkomen zijn spoorwielen ook voorzien van een flens. De flens raakt de rail eigenlijk alleen bij krappe bogen, zoals bij wissels op emplacementen, en als een trein met een hogere dan de optimale snelheid door een boog in de vrije baan rijdt.

RailprofielenBewerken

Moderne spoorstaven hebben een vignoleprofiel. Dit profiel kan gezien worden als een variant van een I-profiel. De onderzijde van de voet van de spoorstaaf zorgt voor een eenvoudige en stabiele montage op de dwarsliggers. De kop van de spoorstaaf is massief om de belasting van de wielen van treinen te kunnen weerstaan en deze belasting over een groter deel van de rail te verdelen. Het deel tussen de kop en de voet is het lijf. Hoe hoger het lijf, hoe groter de draagkracht van de rail.

Benamingen of aanduidingen van rails bestaan uit een combinatie van letters en cijfers. Bij treinrails is in de aanduiding vaak het gewicht per meter opgenomen.

Rails voor treinen en metro'sBewerken

Rails voor treinen en metro's hebben een enigszins bolle kop. Dit vermindert de slijtage van rails en wielen en maakt het stuureffect van de spooras mogelijk.

Enkele veelgebruikte railprofielen
Nieuwe
aanduiding
Oude
aanduiding
Massa Hoogte Voet-
breedte
Kop-
breedte
Gebruik
46 E3 NP46 46,66 kg/m 142 mm 120 mm 74 mm Nederland, is bijna overal vervangen door 54 E1.
54 E1 UIC54 54,43 kg/m 159 mm 140 mm 70 mm Nederland.
60 E1 UIC60 60,34 kg/m 172 mm 150 mm 72 mm Nederland, op de Betuweroute en de HSL.
België.
Duitsland, op hoofdspoorlijnen.
50 E6 UIC50 50,9 kg/m 153 mm 140 mm 65 mm België.

Rails voor lage snelheden en hoge belastingenBewerken

Rails voor lage snelheden en hoge belastingen, zoals rails voor kraanspoor, hebben een vrijwel platte kop. Dat maakt het contactoppervlak tussen rail en wiel groter. De kracht waarmee het wiel op de rail drukt wordt daardoor over dat grotere contactoppvervlak verdeeld, zodat de druk op het contactoppervlak kleiner is. Daarom kunnen rails met een platte kop grotere belastingen aan dan rails met een ronde kop. Voorbeelden van aanduidingen van deze rails zijn MRS 73, PRI 85, BSC 56 en A 100.

Groefrails voor trams en treinenBewerken

 
Spoorstaaf voor trams, zogenoemde groefrail

Trams rijden vaak over 'straatspoor'. Voor straatspoor gebruikt men in het algemeen groefrails, spoorstaven met het Gorgeprofiel. Deze spoorstaven hebben een 'vleugel' aan de binnenzijde van het spoor. Door deze extra vleugel kan het wegdek of de grond waarin de spoorstaaf gelegen is, gemakkelijk buiten het spoor gehouden worden. Wanneer trams over een eigen tracé rijden worden vignoleprofielen gebruikt.[1]

Soms rijden treinen of trams op de flens. Voor treinverkeer wordt dit in zeldzame gevallen, niet in België of Nederland, toegepast bij spoorwegkruisingen waarbij in de ene richting veel meer treinen rijden dan in de andere. Bij trams wordt het vaker toegepast, met name bij wissels.

Groefrails voor treinen worden gebruikt in straatspoor, zoals op industrieterreinen met gemengd weg- en railverkeer. Ook worden ze, zelden, in stedelijke gebieden toegepast, zoals bij de RhB in Chur, waar de trein over straatspoor rijdt.

ContrarailsBewerken

 
Contrarails op spoorbrug over de Mooball Creek in New South Wales, Australië.

Contrarails zijn rails die de gevolgen van een ontsporing beperken. Ze voorkomen geen ontsporingen. Ze worden evenwijdig tussen de spoorrails van een spoorweg gemonteerd. Als een trein ontspoort, zorgen contrarails dat de trein niet verder ontspoort en de spoorbaan blijft volgen. De ontspoorde wielstellen blijven dan over de dwarsliggers rijden. De dwarsliggers kunnen hierdoor wel zwaar beschadigd raken.

Contrarails zijn te vinden op plaatsen waar een verdere ontsporing grote gevolgen kan hebben, bijvoorbeeld op bruggen, onder viaducten of overkappingen en in tunnels. In een scherpe boog wordt soms één contrarail aangebracht. Deze wordt dan gemonteerd langs de spoorrail in de binnenbocht.

Als contrarails kunnen vignoleprofielen worden gebruikt, maar ook andere stalen profielen. Bij betonnen bruggen worden contrarails soms weggelaten en wordt de geleidfunctie voor ontspoorde wielstellen overgenomen door het profiel van de betonnen brug. Dan zijn er alleen contrarails vlak voor en vlak na de brug.

StrijkregelBewerken

  Zie ook Wissel

Een strijkregel is een geleiderail die ontsporingen tegengaat. De afstand tussen een strijkregel en rail is veel kleiner dan de afstand tussen een contrarail en een rail. Een strijkregel wordt gemonteerd in wissels tegenover het puntstuk, waar de flens van het spoorwiel over een korte afstand geen geleiding heeft. Een strijkregel garandeert dan dat elk wielstel bij het puntstuk de richting volgt die door het wissel is ingesteld.

Andere functies van railsBewerken

Rails voor treinverkeer hebben naast het ondersteunen en geleiden van treinwielen soms andere functies:

Het gebruik van rails voor treindetectie en treinbeïnvloeding vereist dat treinen geen storende werking mogen hebben op gecodeerde spoorstroomlopen, en dat de wielstellen van de treinen voldoende contact moeten maken met de spoorrails om de spoorstroomloop betrouwbaar kort te sluiten. Treinen die niet aan deze eisen voldoen mogen niet rijden op baanvaken waar zij de extra functies van de rails verstoren. Dat staat het vrij circuleren van treinmaterieel in de weg. Daarom worden spoorrails gaandeweg minder voor deze functies ingezet.

OntwikkelingBewerken

Houten rails in mijnenBewerken

 
Replica van wagons met wielen zonder flens bij Gloucester Docks in Engeland. Ze staan op originele ijzeren rails met opstaande geleiderand.

De oudst bekende rails werden gebruikt in mijnen. Mijnbouwproducten hoefden niet meer in manden uit de mijn gedragen te worden, maar mijnwerkers duwden of trokken kleine karren met houten wielen zonder flens over twee evenwijdige houten planken. Elk van de twee planken was voorzien van een opstaande rand, die de wielen van de karretjes op de planken hield. Er wordt voor het eerst melding van gemaakt in de 16e eeuw. Het hout werd later met ijzeren strips versterkt en uiteindelijk helemaal door ijzer vervangen. De opstaande rand langs de rails werd vervangen door flenzen aan de wielen. In de 18e eeuw werd dat voor het eerst beschreven.

BrugrailsBewerken

 
Brugrail met een ondersteunende balk in de lengterichting

Brugrails zijn vrij laag en hebben een brede voet. In het midden zijn deze rails hol, waardoor ze de vorm hebben van een omgekeerde U. Omdat ze laag zijn moeten ze overal ondersteund worden, wat gebeurt met houten balken die in de lengterichting onder de brugrail liggen. Dit type spoor wordt in het Engels een 'baulk road' genoemd, dat met 'balkweg' vertaald zou kunnen worden. Een andere naam voor brugrails is brunelrails, naar de Engelse ingenieur Isambard Kingdom Brunel (1806-1859), die actief was op het gebied van spoorwegen en dit type spoor en bijbehorend railprofiel ontwikkelde.

VignoleprofielBewerken

Het vignoleprofiel is in 1830 ontworpen door de Amerikaanse ingenieur Robert Livingston Stevens en in Engeland geproduceerd. In 1836 introduceerde de Engelse ingenieur Charles Blacker Vignoles dit profiel voor gebruik in Engeland. Het vignoleprofiel verscheen rond 1860 in Nederland.

Voegloos spoorBewerken

  Zie Voegloos spoor voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Rails worden tegenwoordig 'voegloos' aangelegd. Dit wordt voegloos- of langelastspoor genoemd. Voegloze rails kunnen niet in de lengte krimpen of uitzetten, waardoor bij warmte drukspanning op de rails komt te staan en bij koude trekspanning. De constructie van de spoorbaan moet deze spanningen kunnen weerstaan. Door het ontbreken van voegen in de rails treedt minder slijtage op en is minder onderhoud nodig. Langelastspoor is ook stiller, het vroeger bekende ‘kedeng-kedeng’-geluid is niet meer te horen.

Levensduur en onderhoudBewerken

Spoorstaven gaan ongeveer dertig jaar mee. Slijtage van rails is afhankelijk van de intensiteit van het treinverkeer en van het materieeltype dat over het spoor rijdt. Door slijtage kan de vorm van de kop veranderen. Door slippende wielen of door druk van de flens van wielen tegen de spoorstaaf kunnen haarscheurtjes in spoorstaven ontstaan, waardoor uiteindelijk breuken kunnen ontstaan. Meettreinen sporen beginnende breuken in de spoorstaaf tijdig op. Een slijptrein kan de spoorstaven weer in het juiste profiel terugbrengen en daarmee verdere slijtage tegengaan. Een ander middel om slijtage te voorkomen is de sporen aan de zijkant van de kop te smeren met vet het of ze te conditioneren met specifieke chemicaliën. Dit kan ook het piepen in bogen verminderen.

TriviaBewerken

  • Het profiel van een spoorstaaf vormt de letter I in het oude logo van de Belgische railinfrastructuurbeheerder Infrabel.
  • Het dubbeldeksinterregiomaterieel blijkt vooral in bogen veel slijtage aan spoorstaven te veroorzaken. Om deze slijtage te verminderen is een speciaal railprofiel ontwikkeld, met een iets rondere kop. Het profiel wordt aangeduid met 54 E5.[2]

Foto’sBewerken

Zie ookBewerken

Externe linksBewerken

VerwijzingenBewerken

  1. Zie voor een voorbeeld van precieze beschrijvingen van groefrailprofielen: (en) Railway track manual. ThyssenKrupp Gft Schienentechnik (9 jan 2013) Gearchiveerd op 14 april 2014.
  2. (en) Rudolf P.B.J. Dollevoet, Design of an Anti Head Check profile based on stress relief p 120 (augustus 2010).