Железнодорожная колея, состоит из двух параллельных рельсовых нитей, уложенных на основание, в состав которого входят блоки, брусья и шпалы. Последние изделия изготавливаются из различной древесины, но предпочтение отдаётся сосне. В последнее время всё чаще для этих целей применяется железобетон. Все перечисленные составляющие крепятся с учётом определённого расстояния друг от друга. Рельсовая колея непосредственно направляет колёса подвижного состава, следующего во время движения по криволинейным и прямым участкам дороги. Рельсовая подуклонка и ширина самой колеи считаются основными параметрами всей колеи в целом. Наклон внутренней части колеи в соотношении с верхней плоскостью, состоящей из шпал, в терминологии носит название подуклонка рельсов. Как и во всех инженерных сооружениях, рельсовые пути имеют специальные допуски превышать которые нельзя, для этих целей совершаются периодические осмотры железной дороги. Установленный регламент проведения осмотровых работ предназначен регулирования периодичности их исполнения.

Ширина колеи в России

Стандартная

Ширина колеи железной дороги в России имела в разные времена и на разных путях различные параметры данного показателя. Так первая российская железная дорога, соединяющая Царскосельский вокзал города Санкт-Петербурга, Царское Село и Павловское, была запущена в эксплуатацию в 1837 году. Носила название Царскосельского пути. Ширина рельсовой колеи той поры равнялась значению - 1829 мм. Но уже в 1851 году Россия торжественно открывает Перетербурго-Московскую железную дорогу. После смерти императора Николая Первого в 1855 году, ветка пути становится Николаевской. Как правило, после свершения революции в России начинают переименовывать всё и вся. Не избежала данной участи и Николаевская дорога, начиная с 1923 года, во всех документах она проходит уже, как Октябрьская. Сообщение по ней осуществлялось между Москвой и Санкт-Петербургом, параметр ширины рельсовой колеи равен 1524 мм, отличаясь от значительной части европейских стран, порядка 60 % от общего числа государств в большую сторону на 89 мм. Но, несмотря на все эти описанные различия, данный размер ширины колеи железной дороги на долгие годы в Российской империи и в СССР становится тем самым пресловутым стандартом.

Протяжённость Николаевской дороги составляла шестьсот четыре версты или 645 километров. В качестве сравнения, астрономический расчёт данного пути между Москвой и Санкт-Петербургом равен показателю 598 версты, тогда, как длина шоссейной дороги между назваными городами равнялась 674 вёрстам. Всё это ярко свидетельствует в защиту чисти легенд, связанных со строительством дороги.

Одной из популярных баек заключалась в том, что Николай Первый отдавал все распоряжения, касающиеся строительства будущей Николаевской железной дороги, лично сам. Свидетели подтверждают, что император очертил линию путей сообщения по линейке. Правда, не обошлось без казуса, якобы самодержец, проводя линию дороги, очертил на карте, в районе Бологого один из пальцев своей руки. Государевы указания не обсуждаются, а выполняются. Хотя, на самом деле данный изгиб имеет своё объяснение. В районе Мстинского моста должен был прокладываться путь по прямой, но мощности тогдашних паровозов явно бы не хватило, поскольку перепад природного профиля не позволил бы это сделать, дополнительно пришлось бы цеплять ещё один паровик. Потому пришлось строить путь с изгибом, так называемый, Веребьинский обход, при этом, создавая и новую станцию Оксочи. Сегодня другие времена и другие мощности локомотивов, а кривая железной дороги с большим радиусом позволяет обеспечивать на указанном участке скоростное движение поездных составов. Даже кривые с меньшим радиусом сегодня будут реконструированы. Давно уже нет серпантина Веребьинского обхода, а в станции Оксмочи больше нет надобности, Октябрьская железная дорога стала действительно прямой, как и хотел того российский самодержец. Дорога изначально создавалась с двумя линиями путей.

Что касается ширины рельсовой колеи, то к этому стандарту инженеры обратились из-за экономии, учитывая опыт строительства Царскосельской дороги, а также строительный опыт американских инженеров по созданию железнодорожных путей. Чем шире колея, тем больше потребуется денежных ассигнований. В действительности споров о ширине рельсовой колеи вначале проектирования было очень много. На этом настаивал в своё время американский инженер Уистлер. Европейская колея с размером - 1435 мм российскими спецами была отвергнута по причине отсутствия необходимого уровня устойчивости, а главное, невозможности развивать высокую скорость, а какой же русский человек не любит прокатится с ветерком. Имелись по этому поводу и соображения оборонительного характера. Тогда считалось, что наступающий неприятель не сможет воспользоваться русской железной дорогой из-за разницы в её ширине. Что в большей степени и подтвердилось при ведении военных действий вражескими войсками на территории нашего государства в период первых двух мировых войн. Любители легенд свидетельствуют, что спорам о ширине рельсовой колеи положил конец Николай Первый, ответив на вопрос инженеров о возможности выбора ширины дороги относительно европейского или американского параметра. Решение императора было быстрым, кратким и лаконичным: «Шире американской не надо - дорого, меньше европейского стандарта не следует, рассчитывайте на размер русской телеги.» Что и было создано, в обличии русского стандарта, равного - 1524 мм. Несмотря на то, что это всего лишь легенда, но она родилась на реальных событиях. Ширину колеи российского стандарта применяют В Монголии и по сегодняшний день в Финляндии. Начиная с мая 1970 года, на железной дороге России применяется рельсовая колея с шириной, равная - 1520 мм. Поскольку разница с предыдущим стандартом является незначительной, всего четыре миллиметра, то подвижной состав не подвергался переоборудованию. Однако уже в то время начавшийся переходный период показал, что наши железные дороги сталкивались с серьёзными проблемами, поскольку на подвижном составе, у колёсных пар начался резкий рост износа. До сегодняшнего учёные так и не определили точной взаимосвязи колёсного гребня колёсной пары и рельсовой шириной железной дороги.

Узкая колея

Железная дорога с узкой колеёй может обладать следующими параметрами, например, декавилевскую колею создали во Франции, её ширина равна значению - 500 мм, строилась она первоначально в сельских районах. Проект создавался французским инженером Полем Декавилем. Поскольку он был выходцем из сельской местности, то и приложил свои руки для облегчения крестьянского труда. Основу такой дороги составляли рельсошпальные решётки с металлическими элементами. В вагонетках по таким путям перевозили вручную урожай свёклы. В последующем система модернизировалась и имела широкое применение на полях сражений, во внутренних помещениях оборонительных сооружений доставлялись снаряды непосредственно к орудиям. Горная промышленность Европы тоже использовала подобную колею, перевозя добытую руду. Тяговая сила таких дорог начинала свою модернизацию с гужевой тяги. В Российской империи возможности применения декавилевской колеи было опробовано инженером путей сообщения М. С. Волковым.

Возможности узкоколейных дорог с шириной - 600 мм или 1200 мм нашли своё применение на гражданских или военных объектах. Российские узкоколейные железные дороги имели ширину путей, равную - 750 мм. Все республики Прибалтики тоже применяли подобную ширину колеи на своих предприятиях и сооружениях. Эстония стала использовать такую колею с 1896 года, первый путь соединил города Валга и Пярну. В начале двадцатого столетия ветка с узкой колеёй появилась и в таллиннском порту. В последующем были налажены сообщения с районами Украины и СССР. В Эстонии и по сей день функционирует депо, которое обслуживало составы, работающие на дорогах с узкой колеёй. Сегодня это предприятие обслуживает дизельные составы и обычные локомотивы.

Трамвайная

Трамвайные пути в различных российских городах имеют и разную ширину. Так, в Ростове-на-Дону ширина трамвайных путей равна размеру стандарта европейских железнодорожных путей - 1435 мм. Такие города, как Пятигорск или Калининград применяют трамвайные пути с шириной – 1067 мм. Такая же ширина путей в эстонском Таллине. В германском городе Лейпциге ширина трамвайной колеи равна – 1458 мм, а в Дрездене – 1458 мм. Сегодня на российской территории сохранена пятигорская и калининградская система.

Метро

В российском метрополитене используется такая же ширина путевой колеи, как и на железной дороге в нашем государстве.

Ширина колеи в разных странах

В 1830 году открывается железная дорога по маршруту Манчестер – Ливерпуль, одним из авторов проекта являлся английский инженер Джордж Стефенсон. Размер ширины рельсовой колеи был равен - 1435 мм, что составляло в английских мерах: четыре фута и восемь с половиной дюймов. По истечению шестнадцати лет, указанная ширина колеи становится европейским стандартом. Эта же колея была установлена на железных дорогах в США, в 60 % части европейских стран и в Китае.

Сверхширокая колея

В тридцатых годах девятнадцатого столетия была завершена стройка Большой западной дороги. Ширина её рельсовой колеи была равна значению – 2135 мм. Английским инженером Изамбартом Брунелем, жившему в то бурное время, были сделаны предложения о строительстве сверх широкой колеи. Но его прожектам не суждено было сбыться. В 1945 году разногласиям относительно размеров ширины рельсовой колеи был положен конец английским законодательным органом.

Согласно решению английского парламента, обоснованного по результатам работы специальной парламентской комиссии, эталоном размера ширины рельсовых путей на территории Великобритании становится показатель, равный значению - 1435 мм, и с той поры должен устанавливаться на всех строящихся железнодорожных путях. Дороги, которые не соответствовали принятому стандарту подлежали реконструкции. Интересен и тот факт, что нарушители того принятого закона, полежали штрафу в размере десяти фунтов стерлингов за каждый день существования, каждой обнаруженной сухопутной мили нестандартной дороги.

На этом история создания сверх широкой рельсовой колеи не заканчивается. В 30-х годах. 20 столетия, специалистами третьего рейха была предпринята попытка по разработке сверх ширококолейной скоростной железной дороги, носящей название «Breitspurbahn», ширина её колеи равнялась - 3000 мм. Строительство данной сети дорог планировалось на европейском и в последующем на азиатском континенте. Замысел авторов проекта заключался в связывании территорий Индии и Японии со всей Европой. Для наглядной демонстрации был построен небольшой участок дороги. Инженеры трудились над созданием принципиально нового типа вагонов, тепловозов и паровозов. Осуществить проект не удалось.

В 2001 году в виде горной фуникулёрной дороги для осуществления подъёма горных лыжников была создана «Cairngorm Mountain Railway», её ширина равна – 2000 мм. В Нидерландах такая дорога имела колею, равную - 1945 мм. В Англии максимальное значение ширины достигло - 1880 мм. Максимальная ширина колеи первой российской Царскосельской железной дороги составила - 1829 мм, на территории Франции данный показатель достиг значения – 1750 мм.

История рельсовой колеи

Рельсы и паровозы

В нашем обществе сложилось несколько утилитарное представление о том, что рельсовый транспорт как таковой появился в середине XVIII века с изобретением паровых колёсных машин. При этом в истории остались такие имена гениальных конструкторов как Иван Иванович Ползунов, Джеймс Уатт и Ричард Тревитик. Однако перемещение больших грузов по рельсам имеет более древнюю историю и традиции. Не менее древнюю, чем такое понятие как колея железной дороги.

Немного теории

Для того, чтобы немного более правильно воспринимать необходимость возникновения рельсового транспорта и такого параметра как колея железной дороги стоит немного вспомнить курс физики из той же начальной школы. Из него мы где-то можем вспомнить, что давление на ту или иную поверхность распределяется прямо пропорционально площади, на которую мы воздействуем. В данном случае вполне приемлем пример, когда усилием нашей руки мы не можем отверстие в той же ткани или древесине, но вооружившись иголкой, при той же силе воздействия мы это делаем без особого труда. В несколько ином примере ступая по снегу, мы запросто проваливаемся под свежевыпавший наст. Но если мы наденем на ноги лыжи или иные приспособления, то данная проблема будет решена.

Рельс – слово произошло от многочисленного числа английского слова «rails» - от латинского «regula», что означает прямая палка. Такое техническое решение было изобретено древними римлянами, и начальная ширина между рельсами составляла 143,5 см., что несколько меньше современного значения такого параметра как колея железной дороги для большегрузного рельсового железнодорожного транспорта.

Аналогичная проблема возникала и у наших предков, при транспортировке больших тяжёлых грузов. Грузы просто застревали в том же грунте или песке. С учётом именно этой особенности и обстоятельств наши предки начали располагать сам груз, на какой либо подложке, которая и распределяла общую нагрузку на более большую площадь, чем площадь самого груза, и делала возможность перемещения груза более приемлемой.

Именно таким образом поступили древние греки, когда у них появилась необходимость транспортировать свои морские корабли через Коринфский перешеек. Выложив весь маршрут из каменных плит, смазанных жиром, греки с наименьшими затратами перемещали свои суда в нужном направлении. И здесь возможно впервые стоит упомянуть такое понятие как колея железной дороги, хотя более корректно это необходимо было бы назвать как колея каменной дороги, но сущность понятия и параметра от этого не меняется. В данном случае это был желоб, выдолбленный в каменных плитах по которым и перемещали сами корабли. Правда, в отличие от современных аналогов в качестве движущей силы применяли не паровые локомотивы или упряжки лошадей тяжеловозов, корабли тащили рабы, и если верить древнегреческим историкам это им удавалось довольно не плохо.

Колея железной дороги это строго установленное расстояние между внутренними сторонами уложенного рельса, и являющееся неизменным на всём протяжении данного пути.

Рельсовый транспорт в Европе

Многовековой опыт древних греков и римлян по перемещению больших грузов при помощи рельсов не канул в лету и успешно был реализован в горнорудной промышленности Германии и Англии XVI – XVIII веков. Так в частности на шахтах германской Тюрингии для транспортировки добытой руды, предприниматели начали применять деревянные рельсы, по которым перемещались вагонетки. Особенностью этого проекта являлось то обстоятельство, что отличие от иных аналогичных разработок конструкция колёс вагонеток имели так называемые реборды.

Реборда - от французского слова «reborde» - «гребень», несколько выступающая часть конструкции колеса или шкива, предназначенная для удержания движения колеса или троса в заданном направлении. Расстояние между наружными кромками реборды у железнодорожных колёсных пар соответствует такому параметру как колея железной дороги.

В то же время предприниматели предприятий расположенных на поверхности не стали отставать от своих коллег занимавшихся шахтным бизнесом. И уже в 1603 году для транспортировки добытого угля к потребителям вблизи Ноттигема появляется первая наземная «Уоллатонская вагонная дорога». На ней тоже применялись деревянные рельсы, у которых колея железной дороги была аналогичной той, которая применялась в шахтах, а её протяженность по тем временам была просто колоссальной, целых три с половиной километра. Просуществовала «Уоллатонская вагонная дорога» так же довольно продолжительное время вплоть до закрытия в 1620 году самой шахты.

Отечественный рельсовый транспорт

Не отставали от своих европейских коллег и отечественные изобретатели и бизнесмены. Так в 1755 году на Алтайском горнодобывающем предприятии была построена одна из первых в России узкоколейных рельсовых дорог. Колея железной дороги составляла значительно меньшие размеры, чем это было принято в Европе, и имела всего 650 миллиметров между внутренним расстоянием деревянных рельс. В данном случае такая колея железной дороги была обусловлена шириной, как самой шахтной выработки, так и применением несколько иного метода транспортировки груза.

Так в частности, если на европейских шахтных выработках для транспортировки вагонеток использовались или сами шахтёры или лошади, то на алтайских шахтах вагонетки перемещались при помощи троса протянутого вдоль всего маршрута. При этом сам трос был выполнен в виде замкнутого кольца закреплённого на двух шкивах, вращение которых приводило к перемещению всего троса вдоль всего маршрута. Сами же вагонетки можно было зацепить специальными крючками за кольца, расположенные на тросе с определённым шагом. Шкивы, как и сам трос, приводились в движение парой или тройкой лошадей. Такое решение однозначно давало возможность применения не только меньшей величины такого параметра как колея железной дороги, но и возможность осуществлять торможение вагонетки и изменение направления её движения при непрерывном движении троса.

С отечественный историей железнодорожного транспорта можно ознакомится в .

Чугунный колесопровод

Не менее примечательным моментом в истории отечественных железных дорог является строительство в 1788 году в Пертрозаводстке, на Олонецких горных заводах Чарльза Гаскойна первой в царской России железной дороги. В отличие от многих существовавших в то время в России рельсовых дорог, эта рельсовая дорога была полностью выполнена из чугуна, из-за этого в народе, она была прозвана «Чугунным колесопроводом». Колея железной дороги, по примеру европейских производителей подвижного состава, была установлена в пределах 800 миллиметров. В данном случае этого было вполне достаточно для устойчивой транспортировки руды и отливок из сталеплавильного цеха в сверлильный, где дополнительно обрабатывались отливки стволов пушек. При этом на всём протяжении этой дороги в качестве тягловой силы использовались рабочие.

Эта узкоколейная железная дорога в том или ином виде просуществовала до 1956 года, когда Онежский сталелитейный завод был перепрофилирован в тракторный. А отдельные фрагменты данной дороги были демонтированы и выставлены в Карельском краеведческом музее.

Первые паровозы

Хотя, по мнению многих историков, пальма первенства в изобретении и постройке первого парового локомотива принадлежит англичанину Ричарду Тревитику, однако его проект 1804 года к сожалению не получил должного распространения. И основная проблема была не в самой конструкции парового локомотива, а в конструкции и материале из которого изготавливались рельсы. И если такой параметр железнодорожного полотна как колея железной дороги удалось определить более или менее объективно в 1435 миллиметров, что обеспечивало вполне надёжную устойчивость движения состава, однако проблема возникла с качеством рельс. Так как, на то время основным материалом для их изготовления использовали чугун, то такие чугунные рельсы не всегда выдерживали те нагрузки, которые развивали, как сам паровой локомотив, так и перемещаемые им нагруженные вагоны.

С учётом этого наиболее удачная модель парового локомотива появилась только в 1812 году с лёгкой руки англичанина Джорджа Стеферсона. Его паровой локомотив «Ракета» была настолько удачной конструкции, что выиграл специальные соревнования на участке Манчестер – Ливерпуль, что послужило толчком для многих шахтовладельцев выделить средства на строительство железной дороги Дарлингтон – Стоктоун. При этом рельсы начали изготавливать из стали, а колея железной дороги стала практически стандартом и составила 1435 миллиметров.

Не менее интересным моментом является и то обстоятельство, что именно с этого периода деревянные шпалы под рельсы, начали укладывать не вдоль расположения рельс, а в поперечном, более привычном для нас положении. При этом такая конструкция крепления рельс давала более жёсткое их расположение одной рельсы относительно другой, тем самым колея железной дороги на всём протяжении пути имела меньший разброс этого параметра.

Типы рельс

Рельсы деревянные

Если первые рельсы, изготовленные из дерева, имели один и существенный недостаток это износостойкость, то для его устранения или минимизации, некоторые конструкторы начали покрывать поверхность деревянной рельсы полосами металла. Но более перспективным предложением стало применение вместо металлических полос, уголков изготовленных из железа. В данном случае вертикальная направляющая железного уголка являются направляющими при движении, как парового локомотива, так и самих вагонеток. При этом впервые в практике рельсового транспорта колёса катились по внешней стороне вертикальной полки уголка, а расстояние между этими элементами рельса есть не что иное, как колея железной дороги.

Рельсы чугунные

Приблизительно в 1790 году английский изобретатель Джордж Утрам предложил изготавливать рельсы в виде чугунных пластин с двойными направляющими. Где колея железной дороги уже по самой конструкции рельса, была неизменной и составляла уже знакомую нам величину в 1435 миллиметров, что в свою очередь определяло неизменность такого параметра как колея железной дороги на всём протяжении уложенной колеи. Такие рельсы довольно легко монтировались в цельный путепровод и при необходимости могли с минимальными трудозатратами быть демонтированы и перенесены в иное место по необходимости. Не менее примечательным моментом такой конструкции было и то обстоятельство, что возможность изготовления таких плит методом литья решала и такую проблему как их взаимозаменяемость и стандартизация данной конструкции. В связи с этим данный тип рельс получил довольно большое распространение как на угольных шахтах и открытых рудниках, так и на промышленных предприятиях в качестве транспортного средства перемещения сырья и материалов внутри производственных помещений.

Головчатые рельсы Джессона

Однако более революционным изобретением этого периода стала работа английского инженера-механика Стивена Джессона, работавшего на угольных рудниках Лоуберроу. Немного разбираясь в теоретической механике и такой научно-технической дисциплине как сопротивлении материалов, Джессон предложил практически современную конструкцию рельса, головчатого типа, где колея железной дороги определялась так же по расстоянию между внутренними сторонами головки рельса.

При этом такая конструкция обеспечивала не только приемлемую технологичность изготовления и монтажа этого типа рельс, но и давала довольно существенную экономию самого металла. Так в частности в конструкции Джессона, направляющая реборда, располагалась не по всей длине рельса, а только на колёсной паре парового локомотива или грузопассажирского вагона. При этом сама форма рельса вместо чисто прямоугольной формы, имеет форму «двутавра», что существенно снижает не только вес самого рельса, но и снижает расход металла на его изготовление. Но не зависимо от этого колея железной дороги осталась не изменой величиной в 1435 миллиметров, так как при помощи специальных зажимов, так называемых «глухарей», обе рельсы довольно жёстко крепились к набору уложенных шпал.

Металлургия

По мнению многих историков, именно разработка и широкое применение рельса конструкции Джессона дало существенный толчок развитию металлургии. Ведь перед её специалистами были поставлены задачи не только по увеличению объёмов производства стали, но и получения соответствующего профиля. С учётом этого уже к середине XVIII века сталь начали производить наиболее прогрессивными методами, такими как бессемеровский, мартеновский и конверторный. А само производство стальных рельс, освоили на прокатных станах. Что в свою очередь давало более стабильные значения как самой геометрии рельса, так и такого параметра, как колея железной дороги. При этом первый прокатный стан, для масштабного промышленного производства рельс был сконструирован ещё в 1828 году английским инженером Нилом Беркиншау. На первой конструкции этого прокатного стана, было возможно получение стальных рельс, длинной в 4.5 метра. Однако после соответствующей его модернизации этот показатель на прокатном стане был доведен до 7.25 метра, что давало существенное сокращение трудозатрат при монтаже рельсового пути или при проведении ремонтных работ. И здесь не следует забывать, что при более длинной базе единицы рельсового полотна, такой показатель, как колея железной дороги так же имеет более стабильные показатели допустимого предела отклонений.

Ещё одной проблемой, которую необходимо было решить металлургам в вопросах производства рельсовой продукции это её прочность и износостойкость. Первые рельсы, изготовленные из углеродистой стали, имели довольно низкие показатели этих параметров, которые помимо всего прочего существенно влияли и на такой показатель как колея железной дороги.

Так, что со временем для устранения этих недостатков металлурги разработали специальные легированные сплавы для производства как самих рельс, так и основных элементов подвижного состава. К последним в первую очередь следует отнести колёсные пары подвижного состава, которые в значительной степени влияют на такой параметр как колея железной дороги.

С учётом этого, металл из которого изготавливают эти изделия, содержат в определённом процентном содержании такие легирующие металлы как марганец, ванадий, титан и цирконий. При этом с технологической точки зрения для получения требуемых параметров металла немаловажную роль играет и термическая обработка готовых изделий. Так в частности по разработанным технологиям глубина термической обработки должна составлять не менее 8 – 10 миллиметров от поверхности изделия, а в самой макроструктуре металла не допускаются микротрещины, пустоты и посторонние включения. Хотя данные показатели химического состава и физических свойств металла существенно не влияют на такой показатель как колея железной дороги, но они в значительной степени определяют качество и надёжность основных элементов подвижного состава.

Как выбрали стандарт колеи?

По мнению многих специалистов железнодорожников остаётся определённой загадкой, по какой именно причине в качестве стандарта такого параметра как колея железной дороги был выбран размер именно 4"81/2" или 1435 миллиметров. Существует немало версий появления этого размера, но практически все они не имеют строго научного и документального подтверждения.

При этом многие из этих специалистов считают, что увеличение такого параметра как колея железной дороги до величины 51/2" или даже до 6", имело бы хоть какое-то экономически целесообразное обоснование. Ведь более широкая колея железной дороги дала бы возможность более рациональное размещение механизмов парового локомотива, в частности при той же его длине можно было существенно увеличить объём парового котла. Не говоря уже о большей устойчивости подвижного состава и реальной возможности увеличения скорости движения, в тех же грузовых или пассажирских вагонах, возможно, было бы большего количества грузов. Здесь достаточно вспомнить довольно амбициозный проект начала 30 - х годов разрабатывавшийся в Германии «Breitspurbahn», где колея железной дороги составляла не много не мало, а 3000 миллиметров. И это были не только фантазии немецких конструкторов по созданию трансконтинентальной железной дороги начинавшейся в столице Третьего рейха и пересекавшей всю Европу и Азию с целью соединить Берлин с Японией и Индией.

Так, что данный вопрос не является абсолютно праздными и носит под собой существенные как технические, так и экономические проблемы.

Где-то с аналогичными проблемами, по определению такого параметра как колея железной дороги столкнулись конструкторы скоростных пассажирских поездов. Ведь при тех же габаритах подвижного состава необходимо было решить многие технические проблемы для возможности движения таких поездов со скоростью гораздо более 320 км/час.

Вопросы стыковки

Не менее интересной проблемой в развитии отечественной железной дороги является вопрос стыковки европейской железнодорожной колеи с колеёй расположенной на территории России. Ведь европейская колея имеет стандартный размер в 1435 миллиметров, при, том, как российская колея железной дороги имеет размер 1520 миллиметров.

С целью обеспечения беспрепятственного перемещения грузопассажирских потоков в такие страны как Польша, Словакия, Венгрия и Румыния на приграничной территории были оборудованы так называемые «стыковочные» узлы, где производится перестановка вагонных тележек одного стандарта на иной. В среднем данная операция занимает до двух – двух с половиной часов. При этом на «стыковочных» узлах задействуются мощные домкраты, поднимающие пассажирские и грузовые вагоны на требуемую высоту. При этом на подвижный состав устанавливаются колёсные пары, на которых колея железной дороги соответствует требуемому размеру.

Устройство рельсовой колеи тесно связано с конструкцией и размерами колесных пар подвижного состава. Колесная пара состоит из стальной оси, на которую наглухо насажены колеса, имеющие для предотвращения схода с рельсов направляющие гребни. Поверхность катания колес подвижного состава в средней части имеет коничность 1/20, которая обеспечивает более равномерный износ, большее сопротивление горизонтальным силам, направленным поперек пути, меньшую чувствительность к неисправностям его и препятствует появлению желоба на поверхности катания, затрудняющего прохождение колесных пар по стрелочным переводам. В соответствии с этим и рельсы устанавливаются также с подуклонкой 1/20, что при деревянных шпалах достигается за счет клинчатых подкладок, а при железобетонных - соответствующим наклоном поверхности шпал в зоне опирания рельсов. Расстояние между внутренними гранями головок рельсов называется шириной колеи . Эта ширина складывается из расстояния между колесами (1440 + 3 мм), двух толщин гребней (от 25 до 33 мм) и зазоров между колесами и рельсами, необходимых для свободного прохождения колесных пар. Ширина нормальной (широкой) колеи в прямых и кривых участках пути с радиусом более 349 м принята в СССР 1520 мм с допусками в сторону уширения б мм и в сторону сужения 4 мм. До 1972 г. нормальной на наших дорогах считалась ширина колеи 1524 мм; сужение ее до 1520 мм принято для уменьшения зазора между колесами и рельсами, что при возросших скоростях движения способствует уменьшению расстройств пути.
В соответствии с ПТЭ верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне Разрешается на прямых участках пути на всей протяженности каждого из них содержать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой.
При сооружении пути стыки на обеих рельсовых нитях располагают точно один против другого по па-угольнику, что по сравнению с расположением стыков вразбежку уменьшает число ударов колесных пар о рельсы, а также позволяет заготавливать и менять рельсошпальную решетку целыми звеньями с помощью путеукладчиков.
Для того чтобы каждая колесная пара не могла поворачиваться вокруг вертикальной оси, колесные пары вагона или локомотива соединяют по две и более жесткой рамой. Расстояние между крайними осями, соединенными рамой, называется жесткой базой, а между крайними осями вагона или локомотива - полной колесной базой. Жесткое соединение колесных пар обеспечивает устойчивое положение их на рельсах, но в то же время затрудняет прохождение в кривых малого радиуса, где возможно их заклинивание. Для облегчения вписывания в кривые современный подвижной состав выпускают на отдельных тележках с небольшими жесткими базами.

:
а - электровоза ВЛ8, б - одной секции тепловоза ТЭЗ, в - паровоза серии ФД,
г - четырехосного полувагона

Особенности устройства пути в кривых

В кривых участках устройство пути имеет ряд особенностей, основными из которых являются: возвышение наружного рельса над внутренним, наличие переходных кривых, уширение колеи при малых радиусах, укладка укороченных рельсов на внутренней рельсовой нити, усиление пути, увеличение расстояния между осями путей на двух- и многопутных линиях.
Возвышение наружного рельса предусматривается при радиусе кривой 4000 м и менее для того, чтобы нагрузка на каждую рельсовую нить была примерно одинаковой с учетом действия центробежной силы, для равномерного износа наружного и внутреннего рельсов, а также погашения центробежного ускорения, отрицательно влияющего на комфортность езды пассажиров. Размер возвышения зависит от скорости движения поездов и радиуса кривой и обычно не превышает 180 мм (в России - 150 мм).
Известно, что при следовании подвижного состава по кривой радиусом R возникает центробежная сила

где m - масса единицы подвижного состава;
G- вес единицы подвижного состава;
g - ускорение силы тяжести

При возвышении наружного рельса на величину h появляется составляющая сила веса Н, направленная внутрь кривой.

Схема сил, действующих на подвижной состав в кривой при возвышении наружного рельса

Из рисунка понятно, что отношение H/G равно отношению h/s 1. Следовательно Н = Gh/s 1 .
Для одинакового давления на рельсовые нити необходимо, чтобы Н уравновешивала I, тогда равнодействующая N будет перпендикулярна наклонной плоскости пути.
Учитывая, что угол α мал и при максимальном допускаемом возвышении наружного рельса 150 мм cos α = 0,996, можно принять, что Н=I .
Тогда

Откуда

Подставляя s 1 =1,6м, g=9,81 м/с 2 и выражая скорость v в км/ч, а радиус R в метрах, получим возвышение в мм
Поскольку в реальных условиях по кривым проходят поезда разной массы Q i , и с различными скоростями V i , то для равномерного износа рельсов в приведенную формулу подставляют среднюю квадратическую скорость

При h=2,5v ср 2 /R в поездах, следующих со скоростями выше v ср, на пассажиров и грузы будет действовать непогашенное ускорение, равное разнице между центробежным ускорением v 2 /R и направленным к центру кривой ускорением gh/s 1
На дорогах бывшего СССР допускаемое непогашенное ускорение составляет 0,7 м/с 2 и лишь в исключительных случаях 0,9 м/с 2 . При движении поездов со скоростью менее v ср нагрузка на внутренний рельс будет больше, чем на наружный.
Для обеспечения плавного вписывания подвижного состава круговые кривые сопрягаются с прямыми участками с помощью переходных кривых. Между смежными кривыми на железной дороге предусматриваются прямые вставки минимальной величиной от 30 до 150 м в зависимости от категории линии и направления кривых (в одну или в разные стороны).
Устройства переходных кривых связано с необходимостью плавного сопряжения кривой с примыкающей прямой как в плане, так и в профиле. Переходная кривая в плане представляет собой кривую переменного радиуса, уменьшающегося от ∞ (бесконечно большого) до R - радиуса круговой кривой с уменьшением кривизны пропорционально изменению длины. Кривая, обладающая таким свойством, представляет собой радиоидальную спираль, уравнение которой выражается в виде ряда

где С - параметр переходной кривой (С=lR)

В связи с тем что длина переходной кривой l мала по сравнению, с С , практически достаточно ограничиться двумя первыми членами ряда приведенной формулы. В профиле переходная кривая в обычных условиях представляет собой наклонную линию с однообразным уклоном i = h/l.

. НПК - начало переходной кривой. КПК - конец переходной кривой

Уширение колеи производится для обеспечения вписывания подвижного состава в кривые. Поскольку колесные пары закреплены в раме тележки таким образом, что в пределах жесткой базы они всегда параллельны между собой, в кривой только одна колесная пара может расположиться по радиусу, а остальные будут находиться под углом Это вызывает необходимость увеличения зазора между гребнями колес и рельсами во избежание заклинивания колесных пар. Для свободного вписывания двухосной тележки в кривую необходимая ширина колеи:

S c =q max +f н +4

где f н - стрела изгиба кривой по наружной нити при хорде 2λ ;
q max - максимальное расстояние между наружными гранями гребней колес;
4 - допуск по сужению колеи, мм.

Установлены следующие нормы ширины колеи в кривых:
при R≥ 350 м - 1520 мм;
при R = 349-300 м- 1530 мм,
при R≤ 299 м -1535 мм.

Укладка укороченных рельсов во внутреннюю нить необходима для исключения разбежки стыков. Поскольку внутренняя рельсовая нить в кривой короче наружной, то укладка, в нее рельсов той же длины, что и в наружную, вызовет забегание стыков вперед на внутренней нити. Для устранения разбежки стыков при каждом радиусе кривой необходимо иметь свою величину укорочения рельса. В целях унификации применяют стандартные укорочения рельсовых звеньев длиной 25 м на 80 и 160 мм. Общее число укороченных рельсов n , требующихся для укладки в кривой,

n = e/k,

Где e - общее укорочение,
k - стандартное укорочение одного рельса
Укладку укороченных рельсов во внутренней нити чередуют с укладкой рельсов нормальной длины так, чтобы забег стыков не превышал половины укорочения, т. е. 40; 80 мм.
Усиление пути в кривых производится при R<1200 м для обеспечения необходимой равнопрочности с примыкающими прямыми. Для этого увеличивают число шпал на километр, уширяют балластную призму с наружной стороны кривой, ставят несимметричные подкладки с большим плечом в наружную сторону, отбирают наиболее твердые рельсы. В круговых кривых на двух- и многопутных линиях увеличивается расстояние между осями путей в соответствии с требованиями габарита, что достигается в пределах переходной кривой внутреннего пути за счет изменения ее параметра С.

Выписка из Правил технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации

Глава III. Сооружения и устройства путевого хозяйства. План и профиль пути
3.4. Железнодорожный путь в отношении радиусов кривых, сопряжения прямых и кривых, крутизны уклонов должен соответствовать утвержденному плану и профилю линии.
3.5. Станции, разъезды и обгонные пункты, как правило, должны располагаться на горизонтальной площадке; в отдельных случаях допускается расположение их на уклонах, не превышающих 0,0015; в трудных условиях допускается увеличение уклонов, но, как правило, не более чем до 0,0025.
В особо трудных условиях на разъездах и обгонных пунктах продольного или полупродольного типа, а с разрешения МПС и на промежуточных станциях, на которых не предусматривается маневров и отцепки локомотива или вагонов от состава, допускаются уклоны более 0,0025 в пределах станционной площадки. Допускаются также в особо трудных условиях с разрешения МПС уклоны более 0,0025 при удлинении приемо-отправочных путей на существующих станциях, при условии принятия мер против самопроизвольного ухода вагонов или составов (без локомотивов).
Для предотвращения самопроизвольного ухода вагонов или составов (без локомотива) на станциях, разъездах и обгонных пунктах вновь построенные и реконструированные приемо-отправочные пути, на которых предусматривается отцепка локомотивов от вагонов и производство маневровых операций, должны иметь, как правило, продольный профиль с противоуклонами в сторону ограничивающих стрелок и соответствовать нормативам на его проектирование.
В необходимых случаях для предупреждения самопроизвольного выхода вагонов на другие пути должно предусматриваться устройство предохранительных тупиков, охранных стрелок, сбрасывающих башмаков или стрелок.
Во всех случаях расположения станций, разъездов и обгонных пунктов на уклонах должны быть обеспечены условия трогания с места поездов установленной весовой нормы.
3.6. Станции, разъезды и обгонные пункты, а также отдельные парки и вытяжные пути должны располагаться на прямых участках. В трудных условиях допускается размещение их на кривых радиусом не менее 1500 м.
В особо трудных условиях допускается уменьшение радиуса кривой до 600 м, а в горных условиях - до 500 м.
3.7. План и профиль главных и станционных путей, а также подъездных путей, принадлежащих железной дороге, должны подвергаться периодической инструментальной проверке.
Организация работ по инструментальной проверке плана и профиля путей, изготовлению соответствующей технической документации, а также составлению масштабных и схематических планов станций возлагается на службы пути железных дорог с привлечением для выполнения этих работ проектных институтов, проектно-изыскательских и проектно-сметных групп.
Дистанции пути должны иметь:

• чертежи и описания всех имеющихся на дистанции сооружений и устройств путевого хозяйства, а также соответствующие стандарты и нормы;
• масштабные и схематические планы станций, продольные профили всех главных и станционных путей, сортировочных горок, а также подъездных путей, где обращаются локомотивы дороги.

Продольные профили сортировочных горок, подгорочных и вытяжных путей на сортировочных, участковых и грузовых станциях проверяются не реже одного раза в три года, на остальном протяжении станционных путей профиль проверяется не реже одного раза в 10 лет. Продольный профиль главных путей на перегонах проверяется в период проведения капитального и среднего ремонта путей. По результатам проверок устанавливаются конкретные сроки производства работ по выправке профилей. Участки, на которых производится реконструкция пути и другие работы, вызывающие изменения плана и профиля, проверяются исполнителями работ после их окончания с представлением в дистанцию пути, а на станциях и начальнику станции соответствующей документации.
При возведении на территории станции новых объектов, расширении или переносе существующих любая организация, выполняющая такие работы, должна незамедлительно передавать начальнику дистанции пути и начальнику станции исполнительную документацию, определяющую привязку объекта к существующему развитию станции.

Железнодорожные перевозки - один из самых лидирующих видов транспортировки пассажиров и грузов. Мало кто задумывается о ширине колеи, садясь в поезд. Ещё меньше людей знают, чем были продиктованы эти параметры. По различным причинам, колея жд пути в различных странах имеет существенные различия.

Немного истории

Писатель-фантаст из Англии Герберт Джордж Уэллс рассказывает, что размеры колеи подбирали исходя из расстояния между колесами обыкновенной конной повозки. Об этом можно прочитать в его сочинении «Предвидения».

Развитие железнодорожного транспорта приходится на середину 19 века. Тогда же компании-гиганты в этой отрасли максимально усиливают свое влияние в бизнес-кругах. Разумеется, в то же время фиксируется значительный рост промышленности.

Первые локомотивы воспринимались как альтернатива лошадиной силе. Их параметры полностью соответствовали размерам экипажей. Именно этим продиктованы габариты первого железнодорожного транспорта и ширина колеи (1435 мм).

Не все первые пути прокладывались исходя из общепринятой нормы. Так, например, ширина жд колеи на дороге из Дублина в Дрогеда (Ирландия) составляла 1600 мм.

Борьба за размер колеи

Инженер Изамбарт Брунель, живший в 1806-1859 годах, всегда высказывался за расширение колеи. В 1835 году было окончено строительство Большой Западной дороги. Расстояние между рельсами составило 2135 мм.

Разногласия по вопросу относительно того, какая же ширина жд колеи должна приниматься за стандарт, продолжались до 1845 года. За время споров были тщательно изучены эксплуатационные характеристики дорог различного типа. Для принятия единственно правильного решения в Англии создали специальную парламентскую комиссию, которая должна была установить единые размеры жд колеи. Таким образом, в 1845 году появился закон о строительстве железных дорог с колеей в 1435 мм. А существующие пути, которые не соответствовали этим данным, обязаны были реконструировать. Нарушителям грозил штраф в стерлингов за каждую милю за 1 день существования незаконной дороги.

Особые условия для Ирландии

Большая Западная дорога вынуждена была проложить ещё один, третий, рельс. Для Ирландии правительство Англии сделало исключение (ширина колеи здесь и до сих пор 1600 мм). В стране в 40-х годах 19 века благополучно сосуществовали колеи шести стандартов. Для того чтобы проблема была решена справедливо, правительство определило единый стандарт, высчитав средний результат.

Железные дороги США

В США до гражданской войны штаты стремились обособиться. Конечно, это не могло не отразиться на транспорте. Первые дороги очень различались расстоянием между рельсами. В Нью-Йорке был утвержден закон, который запрещал другим веткам соединяться с дорогами (ширина колеи у них составляла 1524 мм).

С 1865 по 1886 год происходило объединение американских магистралей. Штаты начинают находить пути взаимодействия, английский стандарт обретает все больше сторонников.

Только в феврале 1886 года приняли «Конвенцию», которая закрепила введение единой колеи в США. Магистрали продолжительностью 21000 км были перешиты всего за два дня. А подготовка заняла 79 дней. Ширина жд колеи в США была сведена к 1435 мм. Такой же размер у железнодорожных дорог Канады.

Европейские железные дороги

Английская колея (1435 мм) была распространена и на европейском континенте. Законодательно этот размер был утвержден в разных странах в разное время: в Баварии в 1836 году, в Пруссии в 1837 году, на территории всего Германского ТС - в 1850 году.

С тех пор ширина колеи принятая в Англии, взята за основу и является самой распространенной.

Однако истоки этих параметров следует искать в Древнем Риме. В те далекие времена, с целью предотвращения постоянных поломок колесниц, было принято решение создавать повозки с одинаковым расстоянием между колесами (а равнялось оно 1435 мм).

Широкая колея

Кроме Ирландии, широкая колея (1600 мм) используется также в таких странах, как Австралия (частично и с 1854 года) и Бразилия. Более широкая (1676 мм) введена была в Испании в 1848 году, в Португалии - в 1854 году, в Аргентине - в 1857-м, а еще позже - в Индии, Чили, на Цейлоне.

Во всех этих странах принятая тогда ширина колеи до сих пор так и осталась преобладающей.

А что в России

Ширина колеи жд в России была больше английской. От цифры в 1829 мм, введенной на Царскосельской дороге, страна перешла на размер в 1524 мм. Она была характерна для дороги Москва - Петербург. В дальнейшем этот параметр и стал нормой. Судя по всему, российские инженеры позаимствовали цифру у США. В то время консультанты из Америки принимали активное участие в прокладывании новых путей.

Ширина в 1524 мм была обоснована экономическими расчетами. При создании такой колеи правительство несло меньше бесполезных издержек. Возможно, это было еще и стратегическим решением. Поскольку соседние страны не смогли бы вторгнуться в страну через железнодорожные транспортные пути.

В конце 60-х годов прошлого века колею уменьшили до 1520 мм. Это было сделано для удобства расчетов. На сегодняшний день транспортные пути с колеями 1520 и 1524 мм занимают второе место в мире по длине дорог (суммарная их продолжительность).

Ширина жд колеи в России и Европе принималась за стандарт в разное время. По каким причинам регионы не пришли к общему показателю, доподлинно не известно.

Российские метрополитены

Ширина колеи жд в России во всех метрополитенах такая же, как и на большинстве железных дорог страны. Это касается также и всех стран СНГ. Трамвайные линии России имеют аналогичное расстояние между рельсами - 1520 мм. Есть несколько городов, которые в этом плане отличаются. В Ростове-на-Дону, к примеру, проложена европейская колея. Её ширина составляет 1435 мм. В некоторых российских субъектах и населенных пунктах СНГ для движения трамваев используется узкая колея шириной 1000 мм. Это такие города, как Калининград (Россия), Пятигорск (Россия), Львов (Украина), Житомир (Украина), Винница (Украина) и другие.

Страны с российской колеей

Ширина колеи с показателями 1520 и 1524 мм имеет место ещё в ряде государств. В основном это страны бывшего СССР и граничащие с ним: Финляндия, Монголия, Афганистан. Конечно, это не означает, что там не применяются другие колеи.

Есть такие варианты, когда используется несколько железнодорожных полотен, ширина которых отличается от принятого стандарта. Например, в Болгарии есть небольшой участок дороги в Варне на В Германии - в порту Засниц. Ширина колеи жд в Китае на с Россией также имеет соответствующий размер. В КНДР в 2011 году восстановили участок на пограничном переходе Хасан - Туманган. Румыния имеет линию, которая соединяет металлургический комбинат и Молдову. Также такие короткие пути имеются в Словакии, Швеции, Иране.

Несмотря на то что ширина колеи жд в Европе отличается от наших параметров, участки с российской колеей позволяют сэкономить средства при частой транспортировке грузов с заводов, комбинатов и при большом стабильном пассажиропотоке.

Применение узкой колеи

Когда только начинали прокладывать рельсы, в Англии появилась дорога с колеей в 590 мм. Потом такое железнодорожное полотно стелили во Франции, Бельгии, странах Скандинавии. В России также была введена узкоколейка (в 1871 году).

В некоторых странах такие дороги до сих пор используются. Так, например, в Капской колонии их протяженность настолько велика (112 тысяч километров), что они остались неизменными. Дорога так и называется - «Капская колея», её ширина - 1067 мм.

В странах ЮАР и центральной Африки, на Филиппинах, в Новой Зеландии, в части Японии и Австралии также есть такие узкие ж/д дороги. Ширина жд колеи на Сахалине также имела размер 1067 мм. С 2004 года ОАО «РЖД» проводит реконструкцию для повышения объемов грузопотока.

В Японии для высокоскоростных поездов строят магистрали с расстоянием между рельсами в 1435 мм.

Ширина колеи жд в России на границе с Польшей и до Калининграда такая же. Сейчас на Южном вокзале этого города обустроено несколько таких путей.

В СССР использовалась также колея шириной 750 мм. Эти пути занимали второе место по популярности и использовались до 1980 года. В настоящее время их либо перешили под общепринятый стандарт, либо просто закрыли.

В некоторых европейских странах использовали 1000-мм пути.

Недостатки узкоколеек

Узкая колея всегда выбиралась из соображений экономии. По ним могли свободно передвигаться только легкие составы. Это способствовало удешевлению сооружения ж/д-полотен. Вычисления показали, что дорога в Фестиньоге стоила бы в три раза дороже, если бы имела нормальную колею.

К сожалению, такая ширина не позволяла удовлетворять все потребности. В конце 19 века страны начали активно переходить на большие размеры.

Несмотря на уверенность сторонников узкоколейки и их желание доказать целесообразность и практичность таких полотен, эти взгляды не были приняты большинством. И 1435-миллиметровые пути распространялись с огромной скоростью на дорогах различного значения.

Сейчас узкие колеи используются для промышленных перевозок внутри крупных заводов и комбинатов, для туристических маршрутов, в шахтах, на некоторых линиях внутри страны для перевозки пассажиров.

Немного статистики и курьезы

Дороги с колеей в 1435 мм являются самыми распространенными. Их доля составляет 75 % от всех ж/д путей. Более широкие варьируются в пределах 11 %, а узкоколейки - 14 %.

Протяженность ж/д путей во всем мире - 1,2 млн км. Больше всего дорог проложено в США (почти 240 тысяч км). На втором месте Канада (90 тысяч км). Третье место принадлежит России (86 тысяч км).

Самой узкой шириной колеи (0 мм) может похвастать часть ж/д дороги в Германии, где использовалась одна рельса. Этот путь носил экспериментальный характер.

Самая широкая колея жд пути (3000 мм) предлагалась генеральным штабом Гитлера для того, чтобы вывозить из оккупированной Украины и других стран Европы сырье и материалы. Победа над фашистами сделала этот план невозможным. Трехметровая ширина жд колеи в Украине осталась только на бумаге.

Самые распространенные колеи

Ширина колеи (мм)	Протяженность (км)	Название дороги	Страны, где используется
1676	42300	Индийская	Индия, Чили, Пакистан, Аргентина
1668	14300	Иберийская	Испания и Португалия
1600	9800	Ирландская	Ирландия, Бразилия и Австралия (частично)
1524	7000	Русская	Эстония и Финляндия
1520	220000	Русская	в странах СНГ, Литва, Латвия, Эстония, Монголия (частично)
1435	720000	Европейская	Европа, Канада, США, Китай, Австралия, Корея, Северная Африка, Ближний Восток, Куба, Панама, Мексика, Венесуэла, Перу, Уругвай
1067	112000	Капская	Южная Япония, Индонезия, Тайвань, Новая Зеландия, Австралия, Сахалин (Россия)
1000	95000	Метровая	Азия (юго-восток), Индия, Боливия, Бразилия, Уганда, Чили, Кения

Трудности использования колеи с разной шириной

Использование полотен с различной шириной колеи в разных странах мира создает целый ряд неудобств при транспортировке грузов и перевозке пассажиров. На месте «встречи» таких путей приходится пересаживать людей (перемещать товар). Также используется технология перестановки вагонов на другие тележки.

Ширина жд колеи в России и Европе отличается на 85 мм. Поэтому все пересечения границы связаны с дополнительными трудностями. Самые используемые стандарты - это европейская и русская колеи.

Самое большое количество стыковочных пунктов (15 штук) сосредоточено на приграничных территориях с Украиной. Это узлы в Польше, Словакии, Венгрии и Румынии. Ширина колеи ЖД в России и Украине одинакова. Тем не менее, все вагоны приходится переставлять. Эта операция занимает не меньше двух часов для пассажирского транспорта. Грузовой состав может стоять неделями в очереди для совершения перестановки.

Еще в 1968 году была разработана технология автоматического изменения ширины колеи. Это происходит на небольшой скорости без участия работников железнодорожных путей.

Конечно, учитывая все эти факторы, многие предпочитают отправлять свои товары морем. полностью загружены. Представители европейских железнодорожных компаний и руководство российской железной дороги постоянно обсуждают возможность усовершенствования стыковки путей в автоматическом режиме.

1.5.

Рельсовая колея ж/д пути

Взаимодействие пути и подвижного состава. Рельсовой колеей называют расстояние между внутренними рабочими гранями головок рельсов, изме­ ренное на 15 мм ниже поверхности катания (на уровне контакта колеса сголовкой рельса). Основным условием при устройстве рельсовой колеи яв­ ляется обеспечение безопасности движения поездов с установленными ско­ ростями. Устройство рельсовой колеи, ее размеры и величины допускаемых отклонений от норм зависят от устройства ходовых частей подвижного со­ става и, в свою очередь, влияют на их конструкцию, размеры и допуски. Особенности ходовых частей подвижного состава следующие:

- наличие у колес гребней (рис. 1.78);

- глухая насадка колес на ось;

- постоянство расстояний междувнут­
ренними гранями колес;

- параллельность осей;

- коничность поверхности катания.

Гребни необходимы для того, чтобы на­ правлять движение колес по рельсу и пре­пятствовать сходу.

Глухая насадка колеса на ось, при которой колесо вращается вместе с осью, исключает износ ступицы колеса и подступичной части оси и благодаря это­ му не допускается наклонное положение колеса, опасное для движения.

Постоянство расстояний между внутренними гранями колес всех осей необходимо для обеспечения безопасности движения подвижного состава по колее. Расстояние между рельсовыми нитями колеи постоянно и состав­ ляет 1520 мм. При такой ширине колеи расстояние между внутренними гра­нями колес составляет 1440 мм с допусками ±3 мм и называется насадкой

(см. рис. 1.78). Для подвижного состава, следующего в поездах со скоростя­ми более 140 км/ч, допуски +3, -1 мм.

Параллельность осей необходима для избежания перекоса осей и провала колес внутрь колеи. Для обеспечения параллельности оси объединяют жест­кой рамой. Расстояние между крайними осями, остающимися параллельны­ ми придвижении как в прямых, так и в кривых участках пути, называют

жесткой базой экипажа. Расстояние между крайними осями экипажа - пол­ной колесной базой (рис. 1.79).

Чем длиннее жесткая база, тем слож­ нее движение экипажа в кривых. Для об­ легчения вписывания в кривые вагоны, тепловозы и электровозы при количестве осей больше трех, располагают на тележ­ ках, объединяющих две или три оси. Жест­ кой базой экипажа будет расстояние меж­ ду крайними осями тележки (см. рис. 1.79).Коничность поверхности катания обеспечивает более равномерный износ колес и головки рельса вследствие по­ перечных перемещений колеса при ви­ лянии экипажа с коническими колеса­ ми в прямых участках пути. Колесо катится по рельсу преимущественно ча­ стью поверхности катания с наклоном 1:20, которая поэтому изнашиваетсязначительно больше, чем часть, имею­ щая наклон 1:7 (пис. 1.80). Пои одно-

Образномнаклоне поверхности в 1:20 неравномерность износа привела бык быстрому образованию местного седлообразного износа (желоб). Проход по крестовине, переход с рамного рельсана остряк и обратно при наличии желобчатого износа колес сопровождается резкими толчками и ударами. Наклон в 1:7 способствует равномерному износу поверхности катания. На рис. 1.80 показано пунктиром и препятствует желобчатому износу. Наклон 1:7 и фаска 6:6 создают также благоприятные условия для перекатыванияколеса с прижатого остряка на рамный рельс и обратно. Толщина гребня колес допускается по ПТЭ (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Ширина колеи в прямых участках. Нормальная ширина колеи в пря­ мых участках и кривых радиусом 350 м и более между внутренними граня­ми головок рельсов должна быть 1520 мм (ПТЭ, п. 3.9). Величины откло­нений не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, на участках со скоростями 50 км/ч и менее допуски -4 мм, +10 мм. Следова­тельно, ширина колеи колеблется от 1530 мм до 1516 мм. Для того, чтобыисключить заклинивание колес подвижного состава в колее, при котором

77

Из таблицы видно, что максимальный зазор для локомотивов 39 мм, а минимальный 7 мм. Для вагонов соответственно 29 и 5 мм.Чем больше за­зор, тем больше виляние подвижного состава в прямых и тем сильнее боко­ вые удары гребней при набегании на рельсы. При меньших зазорах движе­ ние происходитболее плавно . Именно это определило нормальную ширину колеи 1520 мм (уменьшение на 4 мм по сравнениюс ранее существующей).

Верх головок рельсов обеих рельсовых нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне. Разрешается на прямых участках пути содер­ жать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой на всем протяжении прямо­го участка. При возвышении одной рельсовой нити на 6 мм, экипаж немно­го наклоняется и от этого наклона появится боковая сила, которая будет слегка прижимать колеса к пониженной нити и затруднять их виляние и дви­жение подвижного состава будетболее плавным .

Устройство рельсовой колеи в кривых участках. Для того, чтобы облег­ чить вписывание подвижного состава в кривые и прохождение по ним, рель­ совая колея в кривых имеет следующие особенности:

- уширение колеи при радиусах менее 350 м:

- возвышение наружного рельса над внутренним рельсом;

- переходных кривых в местах сопряжения прямых участков с кривыми;

- укороченные рельсы на внутренних рельсовых нитях;

Увеличенные расстояния между путями при наличии двух и более путей.
Ширина колеи в кривых. Уширение рельсовой колеи в кривых делают

Для того, чтобы подвижной состав с длинной жесткой базой мог проходить по кривым без заклинивания колесных пар. Правила технической эксплуа­ тации (ПТЭ, п. 3.9) устанавливают ширину колеи в кривых участках путипри радиусе

От 349 до 300 м...............................................................................1530 мм

От 299 м и менее.............................................................................1535 мм

На участках железнодорожных линий, где комплексная заменарельсош-пальной решетки не производилась, допускается на прямых и кривых учас­ тках пути радиусом более 650 м номинальный размер колеи - 1524 мм. Приэтом на более крутых кривых ширина колеи принимается:

При радиусе

От 650 до 450 м...............................................................................1530 мм

От 499 до 350 м...............................................................................1535 мм

От 349 м и менее.............................................................................1540 мм

Допуски на кривых участках так же, как на прямых, не должны превы­ шать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм. Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается. Переход от уширенной колеи к нормальной делается в пределах переходной кривой с отводом 1 мм/м.

Вписывание подвижного состава в кривую может быть свободное, зак­ линенное и принудительное. Наиболее благоприятно для взаимодействия подвижного состава и путисвободное вписывание в кривую жесткой базы локомотива или вагона (рис. 1.82). При свободном вписывании гребень од­ного колеса передней оси прижат к наружной рельсовой нити и направляет движение экипажа, а гребень задней оси касается внутренней рельсовой нити, при этом задняя ось располагается по радиусу кривой. В этом случае жест­ кая база располагается в рельсовой колее совершенно свободно.

Наиболее неблагоприятным являетсязаклиненное вписывание (рис. 1.83),при котором наружные колеса упираются гребнями в наружную рельсовую нить, а внутренние колеса упираются во внутреннюю рельсовую нить. Закли­ненное вписывание не допускают, так как оно сопровождается значительнымувеличением сопротивления движению поездов, чрезмерным износом греб-

Железнодорожная колея – один из главных элементов железной дороги. Рельсовая колея представляет собой две параллельные рельсовые нити, которые располагаются друг от друга на определённом расстоянии. Это расстояние называется ширина колеи.

Ширина колеи является главным параметром рельсовой колеи и непосредственно связана с размерами колёсных пар. Измеряется между внутренними рабочими гранями головок рельсов. Железнодорожная колея в России и Европе разная. Это объясняется различными причинами – историческими и стратегическими.

Самая популярная колея во всём мире считается так называемая стефенсоновская колея. Её ширина составляет 1435 мм. Своё название она получила по имени английского изобретателя железных дорог Джорджа Стефенсона (изобрёл первую пассажирскую жд линию направления Ливерпуль - Манчестер).

Европейская колея используется на железных дорогах Северной Америки, Китая и большинства стран Европы. Это примерно 75 % железных дорог на земном шаре.

Железнодорожная колея в РФ отличается от европейской. Её ширина составляет 1520 мм (принята с 70-х годов 20 в.). Используется на всех железных дорогах, метрополитенах и трамвайных линиях РФ и большинства стран СНГ, Финляндии, Монголии. Это примерно 11% железных дорог. Согласно исследованиям, данная величина ширины колеи оказалась наиболее оптимальной: позволяет увеличить стабильность путей при эксплуатации грузовых локомотивов, поездов, уменьшается износ рельсов и колёсных пар (до 94 %), повышается скорость движения, при этом не требуется модернизация подвижного состава.

Изначально ширина Российской колеи составляла 1524 мм и впервые использовалась при постройке Николаевской железной дороги (сер. 19 века). Бытует множество мнений, почему была принята именно такая величина:

переняли американский опыт в ходе сотрудничества с консультантами из США (в то время такая ширина колеи была популярна в южных штатах);

предложение русских инженеров, которые посетили Америку перед началом строительства Николаевской жд.

военный аспект: другая ширина колеи затруднила бы транспортировку военного обеспечения войскам противника из Европы в Россию.

Разная ширина колеи не препятствует пассажирским и грузовым перевозкам. При пересечении границы поезда переставляют на новые колёсные пары, которые соответствуют установленной ширине колеи (1435 мм или 1520 мм).

Остальные материалы: