История колеса. От гончарного круга до шасси авиалайнера - Артём Мельников

практических предложений и проектов, электрические локомотивы не производились вплоть до начала электрификации железных дорог, осуществляемой с 1924 года. Первый отечественный магистральный грузовой электровоз ВЛ19 (Владимир Ленин) построен в 1932 году, он был спроектирован на Коломенском заводе совместно с заводом «Динамо».

Первый пассажирский магистральный электровоз серии ПБ (Политбюро) был выпущен в 1934 году Коломенским заводом также совместно с заводом «Динамо».

В период между Первой и Второй мировыми войнами в ряде стран Европы фактически остановилось развитие железнодорожной сети. В Великобритании строительство новых железных дорог не велось. То же самое можно сказать о Чехословакии, Румынии и некоторых других странах. Однако сеть железных дорог Германии увеличилась примерно на 10 тыс. км.

Почти настолько же возросла длина сети во Франции. В СССР сеть увеличилась почти на 30 тыс. км. В Бельгии длина сети возросла на 1,5 тыс., в Швеции — почти на 3 тыс., в Испании — на 2 тыс. км. В Европе с 1913 по 1939 год протяжённость сети возросла на 89 тыс. км.

К началу Второй мировой войны примерно половина мировой железнодорожной сети приходилась на семь государств: США, СССР, Великобританию, Францию, Германию, Италию, Японию. В этих странах (кроме СССР и Италии) была достигнута очень высокая густота сети, во много раз превосходящая густоту сети стран Африки или Азии. В Европе наибольшую густоту железнодорожной сети имели Великобритания, Франция, Бельгия, Голландия, Дания, Германия, Чехословакия, Австрия, Швейцария. Менее развитая сеть была в СССР, Италии, Польше, Венгрии, Румынии, балканских и скандинавских странах. Железнодорожные линии сосредоточивались в промышленных районах.

Железнодорожная сеть СССР на 1 января 1938 года по протяжённости занимала второе место в мире и составляла 85,1 тыс. км. Основные железнодорожные линии меридионального направления связали Донбасс, Кавказ и Нижнее Поволжье с Москвой, Ленинградом и северными районами страны.

В широтном направлении важная роль принадлежала железнодорожным линиям, идущим из Москвы, Ленинграда и Донбасса на Урал и в Среднюю Азию. Большое значение имела Транссибирская магистраль, связавшая районы Урала, Сибири и Дальнего Востока. «Турксиб» обеспечил кратчайший путь из Средней Азии в Сибирь и на Дальний Восток. Но густота сети СССР была невелика.

После второй мировой войны железнодорожная сеть СССР стала восстанавливаться, а затем и возрастать. На 1989 год её общая длина составила 1234,9 тыс. км.

История рельсовых дорог в России

Первоначально колейные дороги появились на разработках камня, в рудниках и угольных шахтах в середине XVI века. Так называемые рельсы представляли собой деревянные брусья — лежни. По такому колейному пути лошадь могла везти груз в 4 раза больший, чем по обыкновенной грунтовой дороге. Однако деревянные лежни быстро изнашивались, повозки сходили с пути. Чтобы уменьшить износ деревянных лежней, их стали укреплять железными или чугунными полосами. Для предотвращения сходов повозок с пути на лежнях стали делать закраины.

Чугунные рельсы появились в XVIII веке. Одна из первых чугунных дорог длиной около 160 м была построена на Александровском заводе в Петрозаводске (Онежский завод) в 1788 году под руководством А. С. Ярцева. Ширина колеи была около 0,8 м, рельс — уголковым. Движение по этому пути было в 12 раз легче, чем по обыкновенным грунтовым дорогам.

В процессе эксплуатации железных дорог поверхность рельсов засорялась и оказывала большое сопротивление качению. Эта причина, видимо, привела к появлению выпуклых рельсов с эллиптической формой поверхности катания, введенных горным инженером П. К. Фроловым. Колёса имели жёлоб, соответствующий форме головки рельса. Этот рельс явился прообразом современного железнодорожного рельса. С появлением паровозов резко повысились нагрузки от колёс, а скорости (уже у первых локомотивов) достигали 50 км/ч и более. Учитывая высокие динамические нагрузки от колёс подвижного состава и необходимость работы на изгиб, все варианты рельсов в той или иной степени по профилю приближались к форме двутавровой балки. Распространение получили две конструкции рельсов — двухголовый и широкоподошвенный.

При создании двухголового рельса его авторы полагали, что после износа одной головки рельс можно будет перевернуть и использовать другую его сторону. Однако эта идея не оправдалась, так как износ верхней головки от воздействия колёс подвижного состава сопровождался износом его нижней части. Первые рельсы изготавливались в основном из чугуна. Было установлено, что стальные рельсы изнашиваются меньше и равномернее, чем чугунные. В настоящее время во всех странах применяют только стальные рельсы, металл которых (кроме углерода) содержит кремний, марганец и другие добавки, повышающие его качество. Широкое распространение получили термически упрочненные рельсы, твёрдость материала которых повышена с 290–300 до 360–380 единиц по Бринеллю, что в 2–3 раза повышает их износоустойчивость.

П. К. Фроловым на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов на Алтае была построена первая в мире железная дорога со всеми её основными элементами: дорога имела насыпи, выемки, виадук, мост через реку Корбалиху на 20 каменных столбах высотой до 11 м. Уклон линии не превышал 14 %. По этой дороге одна лошадь могла везти груз в 25 раз больший, чем по грунтовой дороге.

В 1837 году была построена железная дорога Петербург — Царское Село протяжённостью 27 км. Почти всё полотно дороги было расположено на насыпи. На дороге было сооружено 42 деревянных небольших моста пролётами по 2–3 м. Мост через Обводный канал был длиной 25,6 м. Рельсы были двухголовые, укреплялись с помощью клиньев в чугунных подушках, которые прикреплялись к шпалам длиной 3 м нагелями. Длина рельсов была различной — от 3,7 до 6,9 м. Балласт состоял из слоя булыжника и слоя щебня общей толщиной 45–50 см. Наибольший уклон на дороге был 2 %. Ширина колеи первоначально была 6 футов (1829 мм).

Большим шагом вперёд в развитии железнодорожного дела, в том числе и железнодорожного пути, явилось строительство в 1842–1851 годах линии Петербург — Москва протяжённостью 651 км. На линии впервые были применены широкоподошвенные рельсы, изготовленные на Людиновском заводе, массой 29 кг, длиной 5,486 м и высотой 89 мм; балластный слой имел толщину 0,5 м на насыпях и 0,8 м в выемках и состоял из двух слоев: верхнего — из гранитного щебня толщиной 18 см и нижнего — песчаного или гравийного. В процессе строительства подрядчики стали применять только песчаный балласт. Ширина колеи по настоянию П. П. Мельникова и других русских инженеров была установлена 5 футов (1524 мм). Мельников подчеркивал, что в пользу господствующей за рубежом колеи шириной 1435 мм «нет никаких убедительных доводов», колея в 1829 мм приведёт к бесполезному перерасходу материалов, а грузоподъёмность вагонов не повысится.

Одновременно с развитием железнодорожного строительства развивалась и наука о железнодорожном пути. Инженер П. П. Мельников в 1835 году предложил формулу для расчёта рельсов с учётом влияния подвижной нагрузки. Воздействия подвижного состава на путь были