Общий характер рельса определяется тем, что лучшей формой балки, работающей на изгиб, является двутавр. Поскольку на головку рельсов действуют большие нагрузки от катящихся по нему колёс и рельс является не только несущей, но и изнашиваемой конструкцией, верхней полке, двутавра придана форма головки.

Профиль рельса при определенных его массе и качестве металла должен обеспечивать наибольшую выносливость рельса в эксплуатации, быть удобным для проката на заводах и размещения конструкций стыковых скреплений. Большое значение для работы рельса имеет распределение металла между основными элементами сечения рельса головкой, шейкой и подошвой.

Рельсы прежних профилей (в основном довоенного проката) отличались большой головкой, на которую приходилось 45,5% площади сечения, на подошву — 34,8% и на шейку 19,3%. Эти рельсы изготовлялись из мягкой стали, поэтому естественным было стремление дать побольше металла в головку на износ. Такие рельсы при остывании после проката сильно коробились с образованием выпуклости в сторону подошвы вследствие того, что шейка и подошва остывали раньше, а массивная головка позже. Все рельсы после остывания приходилось править. По мере роста сил воздействия на путь, особенно повышения осевых нагрузок, увеличивали процент содержания углерода в рельсовой стали и этим повышали твёрдость рельсов; соответственно повышались и их износостойкость и стойкость против расплющивания. Большая доля металла в головке рельсов стала уже неоправданной. Кроме того, нельзя было допускать большое искривление рельсов из твёрдой углеродистой стали при остывании, так как при значительной правке в них могли появиться даже трещины.

Прежние профили рельсов имели слишком резкие переходы от головки к шейке, тонкую шейку и широкую тонкую подошву, что было причиной появления трещин под головкой и в шейке, а также выколов подошвы. Это вызвало переход к профилям рельсов с более равномерным распределением металла по сечению рельса, что уменьшило искривление рельсов при остывании.

Тип современных рельсов обозначают буквой Р и числом, округленно равным массе 1 м рельса. Например, рельс, 1 м которого имеет массу 64,72 кг, обозначается Р65.

Поверхность катания головки рельсов для центральности передачи давления имеет выпуклое криволинейное очертание. Средняя часть головки прокатывается по радиусу 500 мм, переходящему в радиус 80 мм и затем в радиус 15 мм. Боковые грани головки делают наклонными 1:20, а нижние грани головки и верхнюю поверхность подошвы рельca — 1:4, как и опорные поверхности стыковых накладок. При затяжке болтов накладки входят как клин в пазуху рельса, распирая головку и подошву.

Нижняя грань головки сопрягается с шейкой рельса двумя радиусами — верхним 5 мм у рельсов Р50 и 7 мм у рельсов Р65 и Р75 и нижним соответственно 12,15 и 17 мм, с тем чтобы местные подголовочные напряжения (при переходе от широкой головки к тонкой шейке) были возможно меньшими. Боковые грани шейки рельсов Р50, Р65 и P75 имеют криволинейное очертание по радиусам соответственно 350, 400 и 450 мм. Шейка с подошвой сопрягается по радиусу большему, чем с головкой (20 мм у рельсов Р50 и 25 мм у Р75 и Р65).
Поперечные профили рельсов показаны на рис.1

Рис. 1
Рис. 1 Поперечные профили рельсов

Основным отличием профилей рельса Р75 от прежних является то, что размеры его стыковой пазухи и ширина подошвы такие же, как у P65. Это позволяет иметь одинаковые стыковые и промежуточные скрепления для рельсов обоих типов.
Основные сведения о стандартных рельсах приведены в табл. 1.

Табл. 1
Таблица 1. Характеристики рельсов

Длина рельсов по действующему стандарту равна 25 м. На сети дорог завершен переход к рельсам длиной 25 м не только прокатом новых на заводе, но и сваркой старогодных рельсов по длине 25 м. Рельсы прежней стандартной длины 12,5 м используют только как уравнительные на бесстыковом пути, при укладке стрелочных переводов и как инвентарные при сборке путевой решётки с железобетонными шпалами с последующей заменой их бесстыковыми рельсовыми плетями. Для укладки на внутренней нити кривых изготовляют укороченные рельсы длиной 24,84 и 24,92 м при 25-метровых рельсах и 12,42 и 12,46 при 12,5-метровых, а для бесстыкового пути — еще и 12,38 м.

Вновь выпускаемые рельсы имеют круглые отверстия для болтов. Такая их форма выбрана по условиям увеличения прочности рельсов и Болтовые отверстия на концах упрощения технологии изготовления. Болтовые отверстия на концах рельсов просверливают перпендикулярно к вертикальной продольной плоскости рельсов; заусенцы и наплывы металла у болтовых отверстий и на торцах рельсов удаляют зачисткой. Предусмотрено снятие фаски глубиной 1…1,5 мм на кромках болтовых отверстий и по нижним кромкам головки рельсов.

Концы рельсов должны быть отфрезерованы перпендикулярно продольной оси рельса; перекос торцов не должен быть более 1,0 мм при измерении в любом направлении. Расстояние от торца рельса до первого отверстия у рельсов Р75 и Р65 равно 96 мм, между осями первого и второго отверстия 220 мм и от оси второго до оси третьего 130 мм; у рельсов Р50 эти расстояния составляют соответственно 66, 150 и 140 мм. Все эти расстояния имеют допуски ±1 мм.