Рельсы непосредственно воспринимают нагрузку колёс подвижного состава, они имеют профиль двутавра, который наиболее целесообразен при работе на изгиб. Ширина рельсовой колеи — расстояние между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железных дорог СССР — принята равной 1520 мм. Рельсы крепят к шпалам промежуточными скреплениями, которые сохраняют установленную ширину колеи, не допускают опрокидывания и продольного смещения рельсовых нитей. Стыковые соединения соединяют рельсы в непрерывную и прочную нить, места такого соединения называют рельсовыми стыками.

Шпалы служат для крепления рельсов, передачи давления от них на балластный слой, сохранения установленной ширины колеи и обеспечения устойчивости рельсового пути, Для равномерной передачи давления от шпал на земляное полотно служит балластный слой. Он смягчает удары колёс о рельсы, способствует удалению воды от верхнего строения пути и препятствует перемещению шпал. Основными материалами для балласта служат щебень и карьерный гравий.

На макетах железных дорог конструкция верхнего строения пути значительно упрощена. Международными нормами установлена ширина колеи — 9; 12; 16,5; 32 и 45 мм, что соответствует определённому масштабу модели железной дороги. Предприятия, изготавливающие модели железных дорог, делают звенья железнодорожного пути различной длины, для прямых и кривых участков, рельсы, шпальную решётку, стрелочные переводы, глухие пересечения, тупиковые упоры, элементы инженерных сооружений и др. Звенья пути (рис. 38, а) состоят из шпальной решётки, соединенной с рельсами. Шпальную решётку обычно изготавливают из пластмассы, она служит изолятором для рельсовых нитей, по которым проходит электрический ток для питания электродвигателей моделей локомотивов. Для подведения к рельсам электрического тока служат специальные звенья пути с выносными контактами (рис. 38, б). Кроме того, изготавливают звенья с изолирующими вставками (разрывами) на одной или двух рельсовых нитях (рис. 38, в), с рельсовой педалью (контактом, рис. 38, г), подающей сигнал о прохождении поезда. Особенности применения этих элементов рассмотрены в главе V.

Рис. 38. Звенья железнодорожного пути в масштабе 1:87:

а — прямые и кривые; б — с токоподводящими контактами; в — с изолирующими вставками (разрывами); г — с рельсовой педалью (контактом)

Рельсы изготавливают из жести, меди, латуни методом штамповки, прокатыванием или протягиванием. В зависимости от технологии изготовления рельсы бывают различных профилей (рис. 39, а), поэтому различают способы крепления рельсов к шпальной решётке и стыковые соединения звеньев пути (рис. 39, б). Последние должны обеспечивать надёжный контакт и минимальное сопротивление электрическому току. Во избежание схода подвижного состава с рельсов в стыках недопустимы вертикальные или горизонтальные смещения рельсов относительно друг друга.

Рис. 39. Профили рельсов (а) и стыковые соединения (б)

При постройке макетов железной дороги в домашних условиях используют готовые детали верхнего строения пути. В клубах, лабораториях, кружках железнодорожного моделизма при домах пионеров, станциях юных техников и профессионально-технических училищах возможно организовать изготовление рельсов и шпальных решёток, что целесообразно при постройке больших выставочных и учебных макетов.

Для изготовления рельсов делают специальные прокатные станки (рис. 40), на которых проволока прокатывается через валки, постепенно приобретая профиль рельса, соответствующий норме NEM 120 (см. главу IX). Основным рабочим органом такого станка являются прокатные валки диаметром 100 мм, изготовленные из стали марки 45. Канавки (ручьи) на валках протачивают специальными фасонными резцами (рис. 41). Первые две канавки протачивают только на нижнем валке. Расстояния между соответствующими канавками на нижнем и верхнем валках должны точно совпадать. После проточки канавок валки подвергают электротермической обработке и последующему шлифованию цилиндрических поверхностей. Установленные на станине валки должны свободно, без заедания, вращаться в подшипниках. Соответствующие канавки на нижнем и верхнем валках должны точно совпадать друг с другом. Осевые смещения валков и зазоры между их поверхностями в рабочей зоне не допускаются. Оси валков связаны между собой шестернями; привод осуществляется от электродвигателя через редуктор на нижний валок с частотой вращения 45 об/мин.

Рис. 40. Прокатный станок для изготовления рельсов:

1 — основание; 2 — станина; 3, 4 — нижний и верхний валки; 5 — канавки (ручьи); 6 — электродвигатель; 7 — редуктор

Рис. 41. Профили фасонных резцов (1 — 8) для изготовления рельсопрокатных валков (масштаб 1:87)

Станину прокатного станка изготавливают из стальных пластин толщиной 35 — 40 мм, собранных на болтовых соединениях. Прокатный станок жёстко закрепляют на основании на высоте 1,2 — 1,5 м от уровня пола. В качестве материала для прокатывания рельсов используют латунную проволоку сечением 2,3 мм2. При подготовке к работе конец проволоки длиной 50 мм затачивают по форме квадрата и вводят в первый ручей, после чего станок включают в работу. После прокатывания проволоки через первые два ручья полученную заготовку поворачивают на 90° и вводят в последующие ручьи. Длина прокатываемых рельсов зависит от размеров помещения, где установлен станок. Однако максимально её следует принимать не более 4 — 5 м. Для правки и снятия напряжений в прокатанных рельсах делают приспособление (рис. 42), состоящее из одноканавочных валков, последовательно расположенных в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Причём валки, оси вращения которых расположены вертикально, имеют проточки резцом 8 (см. рис. 43), а валки с горизонтальными осями вращения имеют проточки, соответствующие ширине головки и основания (подошвы) рельса. Правку и снятие напряжений в рельсах достигают протягиванием вручную рельсовой нити через это приспособление 12—15 раз.

Рис. 42. Приспособление для правки рельсов

Шпальные решётки отливают из капрона или другой эластичной пластмассы в прессформе на ручных или полуавтоматических полистироловых прессах. Пресс-форма (рис. 43) состоит из трёх основных частей — верхней пластины с обратным изображением шпальной решётки, нижней пластины со шпильками для оттиска внутренней стороны промежуточных рельсовых скреплений и средней пластины, служащей выталкивателем. Пресс-форму изготавливают из стали, поверхности всех пластин должны быть отшлифованы и плотно прилегать друг к другу. Литник делают в верхней пластине. Верхняя пластина — форма, состоит из корпуса и двух матриц. Матрицы шпальной решётки изготавливают на фрезерном станке и после выполнения всех операций по обработке запрессовывают в корпус. В пресс-форме целесообразно размещать не более двух матриц, так как при большем их количестве пресс-форма будет очень тяжелой и потребуется пресс большой мощности.