2.2.2.3. Конструкция железнодорожного пути

Железнодорожный путь - это комплекс сооружений и устройств, образующих рельсовый путь для движения поездов. Конструкция верхнего строения пути основывалась на опыте эксплуатации Петербурго-Московской железной дороги. Так, ширина русской колеи, габариты подвижного состава и приближения строений брались такими же, как на Петербурго-Московской дороге. Рельсы первых железных дорог были железными, весом 24 - 35,5 кг/м, соединялись они стыком на шпале. Длина рельсов составляла 4,6; 5,5; 6,1 м. Поэтому они быстро изнашивались. В дальнейшем стали использовать более экономичные составные рельсы: у них головка была из стали, а остальные части рельса: шейка и подошва - из железа.

В 1868 году появились первые стальные рельсы – их уложили на Воробьинском подъеме линии Петербург - Москва и частично на Нижегородской железной дороге. Массово использовать стальные рельсы стали с 1875 года, а с конца 90-х годов – их стали укладывать на всех магистральных линиях; (на подъездных путях использовались пока еще железные рельсы).

В 1903 году на сети отечественных железных дорог был установлен стандарт на рельсы; их стало четыре типа - I, II, III, IV. Различались они по весу погонного метра и длине. Установленный стандарт впоследствии уточнялся. В развитии такого подхода, связанного со стандартизацией была большая заслуга Н. А. Белелюбского, Л. Ф. Николаи и других ученых, принявших активное участие с создании рациональных конструкций элементов отечественных железных дорог.

Как и рельсы, с течением времени изменялись стрелочные переводы. Вначале использовались стрелки с подвижными рельсами, затем появились стрелки с рамными рельсами и остряками; при этом рамные рельсы располагались на сплошных металлических лафетах. Первые крестовины у нас были подвижные, состоявшие из коротких рельсов. Очень быстро они были заменены на неподвижные стальные литые крестовины. Позднее стали устраивать сборные крестовины из обыкновенных рельсов со стальными литыми сердечниками. На большинстве железных дорог России применялись два вида переводов: одни - имеющие большую длину и крестовины с маркой 1/11, другие - меньшей длины и с крестовинами марки 1/9.

Шпалы вначале изготовлялись из соснового, елового и дубового леса. Размеры шпал колебались в широких пределах, причем длина их варьировалась от 2,45 до 3,20 м. В 80-х годах существовало 12 типов шпал. К 1900 году их число сократилось до пяти. На один км линии вначале укладывали 1300 - 1400, затем 1500 и к концу рассматриваемого периода 1600 шпал. Для увеличения срока службы деревянных шпал они пропитывались антисептиками (медным купоросом или хлористым цинком). Это увеличивало срок службы шпал почти в 2 раза.

Петров Николай Павлович (1836-1920).

Профессор Инженерной академии и Петербургского практического технологического института. В 1888-1892 гг. председатель управления казенных железных дорог. С 1892 г. председатель инженерного совета министерства путей сообщения и в течение нескольких лет - товарищ министра путей сообщения. В 1883 г. вышла работа Петрова 'Трение в машинах и влияние на него смазывающей жидкости', в которой впервые сформулирован закон - трения при наличии смазки. Труды Петрова послужили основой для создания гидродинамической теории трения при смазке и толчком к дальнейшему развитию теоретических и экспериментальных, исследований в этой области. Ряд работ Н. П. Петрова относится к области железнодорожной техники (тяговые расчеты поездов, давление колес на рельсы и их прочность, исследование действия тормозных систем и др.). Принимал активное участие в строительстве Сибирской магистрали. В 1896-1905 гг. председатель Русского технического общества.

Балластный слой на первых магистральных линиях состоял из двух частей: нижний, - из песка, верхний, - из щебня или крупного гравия. С 60-х годов пути стали сооружать на балласте из чистого песка без щебня и гравия. Толщина балластного слоя принималась 0,30-0,38 м; а с начала XX века она увеличилась до 0,43 м.

Благодаря усилиям А. А. Холодецкого, А. Л. Васютинского и Н. П. Петрова теоретические работы по расчетам пути и прочности рельсов находились в России на высочайшем уровне.

В 1914 году инженерный совет министерства путей сообщения утвердил "Временные указания для соображений при определении наибольших допускаемых нагрузок осей подвижного состава и наибольших допускаемых скоростей движения на железных дорогах в зависимости от типов верхнего строения пути и паровозов". В Указаниях дана классификация дорог и типов рельсов, эпюр шпал, предельных скоростей движения, наибольших нагрузок на колесные пары пассажирских паровозов ("Временные указания" 1914 года действовали до 1925 года, когда взамен их на совете НТК НКПС был утвержден метод расчета пути, за основу которого взята балка на сплошном упругом основании).

Классическим трудом по исследованию железнодорожного пути является работа Н. П. Петрова "Давление колес на рельсы железных дорог, прочность рельсов и устойчивость пути" [2.20], в которой обобщены работы автора, написанные в 1903-1915 годах. А. А. Холодецкий применил общие формулы Н.П.Петрова для неровности и получил широко известное решение для впадины на пути, имеющей треугольное очертание.

Значительным вкладом в теорию динамического расчета пути явилась работа профессора А. М. Годыцкого-Цвирко, опубликованная в 1915 году [2.21].

Расчет железнодорожного пути современной конструкции при рассмотрении его как балки на сплошном упругом основании разработан в 1915 году С.П.Тимошенко. Однако идея расчета и его основы были впервые сформулированы еще в 1907 году Н.П.Петровым.

Всесторонние исследования взаимосвязанных вопросов динамики пути и движущего механизма паровозов в кривых частях пути выполнил профессор К. Ю. Цеглинский [2.22].

В результате Россия оказалась первой среди стран, создавших методы теоретического расчета железнодорожного пути.

Большое внимание уделялось механизации путевых работ, организации снегоборьбы и очистки пути от снега. Проблема снегоборьбы была особенно актуальной, ее решением занимались Н. Е. Жуковский, профессора Института инженеров путей сообщения Н.А.Рынин, С. Д. Карейша и инженер Н.Е. Долгов. Они разработали теоретические основы образования снежных наносов на железных дорогах; ими руководствовались при проектировании новых линий.