18. История железнодорожного пути.

Железнодорожный путь - комплекс инженерных сооружений и устройств, образующих дорогу с направляющей рельсовой колеей для движения подвижного состава. Железнодорожный путь состоит из верхнего строения пути (рельсовая колея), земляного полотна с укрепительными устройствами и сооружениями, а также искусственных сооружений (выемки, насыпи, мосты, тоннели), оборудуется специальными путевыми и сигнальными знаками.

Важнейший параметр рельсовой колеи - ее ширина (измеряется по внутренним граням головок рельсов). Ширина колеи явилась результатом исторического процесса развития колейных дорог. Сначала она была приспособлена к ширине колеи деревянных конных дорог, по которым двигались уличные экипажи, составляла около 5 футов. Первая железная дорога Стоктон-Дарлингтон имела ширину колеи 1372 мм, там пассажирские вагоны следовали за конной тягой. При конструировании нового типа паровоза для удобного размещения парового цилиндра Стефенсон расширил колею, и на магистрали Ливерпуль-Манчестер он применил ширину колеи 1435 мм. Такая колея получила название "стефенсоновской" и широко распространилась в Европе и США, т.к. паровозы Стефенсона, строившиеся на его заводе, покупали многие страны. Это была не единственная колея. Железные дороги в Англии, Германии, США имели ширину колеи 1600, 1676, 1880, даже 2135 мм.

По мере развития железнодорожного строительства встал вопрос о создании единой сети железных дорог стран, затем и континентов. Вопрос о ширине колеи решался на государственном уровне. В Англии в 1846 г. специальная парламентская комиссия приняла ширину колеи 1435 мм, т.к. уже более 80% железных дорог страны имели "стефенсоновскую" колею. В США решением Конгресса (1886 г.), была выбрана единая ширина колеи 1435 мм. На Европейском континенте в результате межгосударственных соглашений основной стала "стефенсоновская” колея. В целом 75% железных дорог в мире имеют «стефенсоновскую» или как ее называют «нормальную широкую» железнодорожную колею.

Железные дороги шириной колеи более 1435 мм называют ширококолейными. Таких дорог в мире - более 11%, в том числе и в России. Первая железная дорога С.-Петербург - Царское Село была построена с шириной колеи 1829 мм. Железная дорога С.-Петербург - Москва имела ширину колеи 1524 мм, эти параметры учитывались при строительстве железных дорог в стране. Ширина колеи 1524 мм стала общегосударственной на сети российских железных дорог вплоть до нашего времени (с 70-х годов XX века ширина колеи стала 1520 мм).

Железные дороги с колеей менее 1435 мм называют узкоколейными. Всего в мире 14% с узкой колеей. Такие дороги строятся в Африке, на юго-востоке Азии, в Латинской Америке, в нашей стране - в основном на путях промышленного транспорта.

Верхнее строение пути - рельсы, рельсовые скрепления, соединяющие рельсы между собой и основанием, шпалы, балластный слой. Все эти элементы инженерного сооружения взаимосвязаны: изменения в условиях работы одного из них отражаются на остальных элементах.

Рельсы (англ. rails, множеств. число от rail -рельс, от латинского regula - прямая палка, брусок, планка) являются наиболее ответственным элементом верхнего строения пути. Первые металлические рельсы были изготовлены в Великобритании в 1767 г. В России чугунные рельсы были применены в 1788 г. для рудничных и заводских путей на Александровском пушечном заводе в Петрозаводске. Со второй половины XIX века начали распространяться катаные стальные рельсы (в России, например, изготавливались на Путиловском заводе в Петербурге).

При строительстве первых железных дорог применялся различный профиль рельсов: грибовидный, рыбообразный, английский двухголовый, корытообразный и др. Распространение получили две конструкции рельсов - двухголовый и широкоподошвенный. Русские инженеры выбрали широкоподошвенный рельс, на линии С.-Петербург - Москва были уложены такие рельсы, изготовленные на Людиновском заводе. Впоследствии этот профиль рельса распространился по всем железным дорогам мира.

При строительстве железных дорог шло увеличение массы рельса: с 20-24 до 75-77 кг/м. Рельсы соединяются со шпалами промежуточными скреплениями с помощью костылей или шурупов. В США, Канаде, СНГ и других странах это, как правило, костыльное соединение. В Западной Европе типовым решением является шурупное прикрепление рельса к шпале. Новым во второй половине ХХ века явился переход к промежуточным скреплениям пружинного типа.

Шпалы (от голланд. spalk - подпорка) мало изменили свою форму, с начала строительства железных дорог были деревянными. На большинстве первых железных дорог укладывали непропитанные шпалы (срок службы - 8-12 лет). В России при строительстве дороги С.-Петербург- Москва шпалы пропитывали под давлением. В настоящее время на всех дорогах мира в путь укладываются деревянные шпалы, пропитанные антисептиком, что повышает срок их службы в 2 раза. За рубежом применяются шпалы из деревьев твердых пород (дуб, бук). На отечественных железных дорогах распространены шпалы из древесины хвойных пород (в основном сосна).

С 1950-х гг. в Европе и Азии широкое применение получили железобетонные шпалы, срок их службы достигает 50-60 лет.

Важным элементом конструкции железнодорожного пути является стрелочный перевод, позволяющий подвижному составу перемещаться с одного пути на другой при пересечении и соединении путей. На многих линиях за рубежом и на первых русских дорогах укладывали стрелочные переводы с подвижными рельсами. С середины XIX века появились остряковые стрелки с двумя подвижными остряками - прототипы современных стрелок. Совершенствование стрелки проходило в направлении улучшения конструкции остряков, их прикрепления в корне, изготовления их из высококачественной стали, применения методов термообработки.