Стыки служат для соединения отдельных рельсов, примыкающих друг к другу торцами, в непрерывные рельсовые нити.
Стыкование рельсов между собой производится с помощью шести- или четырёхдырных накладок и болтов с пружинными или тарельчатыми шайбами.
Шестидырные накладки применяются на бесстыковом пути, на звеньевом пути в регионах с годовой амплитудой температур более 100оС, на мостах, тоннелях и в кривых радиусом 1200 м и менее.
По конструкции различают стыки болтовые, клееболтовые и сварные.
В болтовых стыках между концами рельсов, перекрытых накладками, оставляют зазоры для возможности изменения длины рельсов при изменении температуры. По условию предупреждения изгиба или среза стыковых болтов при низких температурах зазоры в стыках рельсов длиной 25,00 м не должны превышать: 22 мм при диаметре отверстий в рельсах 36 мм.
Всеобщее распространение получили стыки на весу. Для снижения изгибающего момента расстояние между осями стыковых шпал устраивают меньшими (420 мм против 550 мм на прочих шпалах).
По взаимному расположению стыков на обеих рельсовых нитях различают стыки по наугольнику, вразбежку и расположенные бессистемно.
Преимущества стыков по наугольнику по сравнению со стыками вразбежку следующие: одновременность ударных воздействий колес при проходе стыков, в связи с чем количество ударов в два раза меньше, чем при стыках вразбежку; центральность ударов, что снижает раскачивание подвижного состава; возможность применения звеньевых путеукладочных кранов при смене рельсов со шпалами. Поэтому на дорогах России принят стык по наугольнику.
Основными элементами болтовых стыков являются накладки и болты с гайками и упругими шайбами.
На отечественных дорогах для рельсов современных типов применяют простые по форме двухголовые накладки.
Нормальная работа стыка обеспечивается прочностью накладок, плотным прилеганием и достаточным прижатием их рабочих граней к рельсу, а также достаточной длиной накладок.
Двухголовые накладки почти повсеместно изготавливаются распирающими, т. е. они входят как клин между наклонными плоскостями головки и подошвы рельса, образующими пазухи. Это позволяет подтягиванием стыковых болтов выбирать зазоры между накладками и рельсами, обеспечивая необходимую плотность, заклинивая накладки в пазухе рельсов. К рельсам Р75 и Р65 накладки изготавливают взаимозаменяемыми длиной 800 и 1000 мм — соответственно четырех- и шестидырные. В накладке чередуются круглые и овальные отверстия.
В овальные отверстия стыковые болты входят своими овальными подголовниками, мешающими болтам проворачиваться при завинчивании гаек. Чередование круглых и овальных отверстий предопределяет поочередную постановку болтов гайками то наружу колеи, то внутрь. Пружинные шайбы обеспечивают упругое натяжение стыковых болтов. Одновитковые шайбы имеют небольшую упругую деформацию и практически служат только против саморазболчивания. Несколько большей упругой способностью обладают тарельчатые пружинные шайбы.
Гайки стыковых болтов должны затягиваться с усилием, соответствующим следующему крутящему моменту: с пружинными одновитковыми шайбами при рельсах типа Р65 и Р75 - 600 Н·м (60 кг*м); при рельсах типа Р50 - 400 Н·м (40 кг*м); при рельсах типа Р65 и Р75 и высокопрочных стыковых болтах (устанавливаются в стыках уравнительных пролетов бесстыкового пути) гайки затягивают с усилием 1100 Н·м (110 кг*м); с тарельчатыми пружинами при рельсах типа Р65 и Р75–350Нм(35 кг*м). В стыках уравнительных рельсов затягивают гайки с крутящим моментом 600 Н·м (60 кг*м).
Сварные стыки обеспечивают непрерывность рельсовых нитей (поэтому понятие стыка в этом случае становится несколько условным). Сварка может быть термитной, электроконтактной.
У клееболтовых стыков накладки приклеиваются к рельсам. Особенностью таких стыков является глухое соединение рельсов. Поэтому таким способом обычно устраивают изолирующие стыки, в которых требуется неизменность стыкового зазора.
Переходные стыки рельсов применяются на участках пути, где стыкуются разнотипные рельсы, а также однотипные рельсы, имеющие различный вертикальный износ.
На участках, оборудованных электрической сигнализацией, а также на электрифицированных участках (с электрической тягой поездов) рельсовые нити являются токопроводящими.
Электрический ток может проходить через рельсовую нить с обычными стыками, однако вследствие наличия пленки окислов, покрывающей поверхности металлических элементов стыка и некоторой неплотности прилегания накладок к рельсам сопротивление электрическому току в стыках значительно больше, чем на протяжении рельса.
В то же время для обеспечения устойчивой работы устройств сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ) омическое сопротивление электрическому току в стыке должно быть не более сопротивления целого рельса на длине 3 м.
Для уменьшения сопротивления прохождению сигнального тока через стык ставят стыковые соединители.
Они состоят из двух оцинкованных проволок диаметром 5 мм, концы которых входят в конические луженые штепсели, забиваемые в высверленные в шейках рельсов отверстия 9,8 мм (по одному с обоих концов накладки). Эти соединители помещают в пазуху стыковой накладки.
Для пропуска сигнального тока вместо штепсельных соединителей применяют также короткие соединители в виде стального троса диаметром 6 мм и длиной 200 мм, привариваемого к головке рельса.
На электрифицированных линиях для пропуска по рельсам обратного тягового тока с минимальным сопротивлением в стыках ставят приварные соединители из медного троса общим сечением 70 мм2 при постоянном и 50 мм2 при переменном токе. Концы медного троса находятся в стальных наконечниках или манжетах, привариваемых к рельсу электродуговым способом.
Стыковые соединители делают с напуском (изогнутыми) для обеспечения возможности изменения величины стыкового зазора при температурных деформациях рельсов и при регулировке стыковых зазоров в допустимых пределах.
Изолирующий стык устраивают таким образом, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Изолирующие стыки устанавливают в створе со светофорами и на стрелочных переводах.
Изоляция рельсов обеспечивается постановкой специальных прокладок 1 под накладки 2 и подкладки, а также втулок на болты из фибры, текстолита или полиэтилена. В зазор между рельсами также вставляют изолирующую прокладку, имеющую очертание, соответствующее профилю рельса.
В уравнительных пролетах бесстыкового пути применяют клееболтовые изолирующие стыки с двухголовыми накладками. В таких стыках используются типовые двухголовые шестидырные накладки, простроганные по верхней и нижней граням и специальные накладки, облегающие пазуху рельсов (полнопрофильные накладки). Изоляция обеспечивается стеклотканью, пропитанной эпоксидным клеем.