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

исследованы профессором К. Ю. Цеглинским в 1903 году в труде «Железнодорожный путь в кривых». Большой вклад в расчёты пути на прочность внес академик Н. П. Петров. Отечественные специалисты вели большие работы по совершенствованию науки о железнодорожном пути, но в условиях царской России многие их начинания не находили должной поддержки. Поэтому железнодорожный транспорт в царской России был технически развит слабо.

В 1913 году протяжённость сети железных дорог составляла 71,7 тыс. км. Размещены они были крайне неравномерно. Основная часть сети (83 %) находилась в европейской части страны. В пути лежали рельсы лёгких типов массой (1 м) 30 кг, непропитанные шпалы, песчаный балласт. Было решено усилить верхнее строение пути, в том числе начать внедрение щебеночного балласта. В период до Великой Отечественной войны был построен ряд важных железнодорожных линий, в том числе Туркестано-Сибирская магистраль (1452 км). Грузооборот железных дорог в 1940 году превысил уровень 1913 года в 5,4 раза.

Поступательное развитие железнодорожного транспорта было прервано в 1941 году. В годы Великой Отечественной войны железнодорожный транспорт, имея необходимое техническое оснащение и квалифицированные кадры, успешно обеспечивал основные потребности в перевозках как фронта, так и тыла. В ходе войны и в период первой послевоенной пятилетки были выполнены большие работы по восстановлению железнодорожного транспорта. Было восстановлено 85 тыс. км главных путей, большое количество мостов, станций, линий связи и других сооружений.

В послевоенные годы наряду со строительством новых железнодорожных линий проводились большие работы по усилению пути. Начали прокатываться на отечественных заводах и укладываться в путь рельсы тяжёлых типов (Р65), внедрялись железобетонные шпалы, бесстыковой путь.

Протяжённость железных дорог СССР составляла около 12 % протяжённости железнодорожных линий мира. Они выполняли более половины грузооборота всех железных дорог, а внутри страны перевозили более 70 % грузов.

Грузонапряженность железных дорог СССР не имела себе равных в мире. Средняя грузонапряженность более чем в 5 раз превышала грузонапряженность дорог США, около 6 раз — ФРГ и Франции, в 15 раз — Англии. Ежегодно на развитие материально-технической базы железнодорожного транспорта в СССР выделялось 4–5 млрд руб.

Для обеспечения повышения скоростей движения поездов и увеличения осевых нагрузок подвижного состава усиливались и совершенствовались конструкция верхнего строения пути. На важнейших магистралях страны укладывался бесстыковой путь рельсами типов Р65 и Р75 на железобетонных шпалах; на грузонапряженных линиях применялись закаленные и легированные рельсы; на отдельных участках железнодорожный путь укладывался на железобетонные плиты или блочные железобетонные основания; совершенствовались промежуточные скрепления.

В конце 1980-х годов в СССР эксплуатационная длина сети железных дорог составляла около 145 тыс. км. В сеть железных дорог входило 32 дороги, 185 отделений железных дорог, свыше 11 000 железнодорожных станций.

Профиль рельса за последние 140 лет изменился мало, зато его масса увеличилась с 20–24 до 75–77 кг/м. Для дорог широкой колеи наиболее часто применяют рельсы массой 54–60 кг/м в Западной Европе, 65–75 кг/м в СНГ, 66–70 кг/м в США, Канаде, Австралии. На скоростных линиях повсеместно используют рельсы не легче 60 кг/м. Однако в странах Европы и США, а также в других странах на малодеятельных и станционных путях ещё имеются лёгкие рельсы массой 33–44 кг/м. Такие рельсы широко применяют на узкоколейных дорогах.

Различные варианты соединения рельсов со шпалами с помощью костылей или шурупов существовали с момента постройки первых железных дорог. Новым за последние 50–60 лет является переход к промежуточным скреплениям пружинного типа, обеспечивающим упругое соединение подошвы рельса с основанием. Деревянные шпалы мало изменили свою форму за последние 140 лет. Однако на большинстве первых железных дорог укладывали непропитанные шпалы, древесина которых выходила из строя через 8—12 лет. Следует отметить, что уже при строительстве дороги Санкт-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 не менее чем в 2 раза.

Железобетонные шпалы получили широкое применение в Европе и Азии в основном после 1950 года. Срок службы железобетонных шпал достигает 50–60 лет. В странах СНГ бесстыковой путь укладывают только на железобетонных шпалах с использованием упругих резиновых прокладок-амортизаторов в подрельсовых сечениях.

Для усиления подрельсового основания всё шире проводятся эксперименты с применением рамных, блочных, а также монолитных железобетонных конструкций. Одной из типовых конструкций на мостах, эстакадах и тоннелях является плитное подрельсовое основание.

Песок, гравий, щебень, как и 140 лет назад, являются типовыми составляющими балластной призмы. Следует отметить, что ещё на дороге Санкт-Петербург — Москва устраивали двухслойную песчаную призму, основную часть которой покрывали слоем щебня толщиной до 18 см. Качественно новым решением, которое ещё находится на стадии эксплуатационных испытаний, является монолитное скрепление балластной призмы латексами и другими вяжущими составами, что в 2–4 раза может повысить несущую способность подрельсового основания.

Строительство Транссиба

В конце 1880-х годов стала очевидной необходимость сооружения Транссибирской магистрали — железной дороги через всю страну. 12 февраля 1891 года члены Кабинета министров единодушно высказались за необходимость сооружения Транссиба. Первый камень великого Сибирского рельсового пути был заложен 19 мая 1891 года во Владивостоке. Возводить магистраль было решено в три очереди — и завершить строительство в течение 10 лет. Одновременно на стройке было задействовано более 100 тысяч рабочих; предварительная стоимость проекта определялась в 350 млн рублей золотом, или 44 тыс. рублей за версту. Работы производились вручную: орудиями труда были лопаты, топоры, ломы, пилы. Несмотря на многочисленные сложности (таёжный массив, горы, реки, и озёра, паводки и наводнения), дорога строилась с удивительной быстротой. Около 9100 вёрст (с учётом построенных тогда же примыкающих веток) было проложено со средним темпом строительства 740 км в год. Это высокая цифра даже для современного строительства.

Церемония закладки транссибирской магистрали с участием Его Императорского Высочества Государя Наследника Цесаревича Николая Александровича. 19 мая 1891 г.

Движение поездов по Транссибу началось 21 октября (3 ноября) 1901 года, после того как было уложено «золотое звено» на последнем участке строительства Китайско-Восточной железной дороги. Окончание строительства на территории Российской империи датировано 5 (18) октября 1916 года с пуском Хабаровского моста через Амур.

Многие технические решения, найденные отечественными инженерами при строительстве магистрали и осуществлённые героическим трудом народа, не имели аналогов в мировой практике. Одним из наиболее ярких достижений русской инженерной мысли стала постройка мостов через крупные сибирские реки. Мостовой переход через Амур был назван современниками амурским чудом. Это сооружение высотой 64 метра и длинной 2,6 км строилось в 1913–1916 годах по проекту инженеров Л. Д. Проскурякова и Г. П. Передерия. Мост включал 18 пролётов по 127 метров с 200-метровой левобережной эстакадой. На строительство моста было израсходовано 17 800 тонн металла,