Почему колея железной дороги в России шире, чем в Европе? Ширина колеи железной дороги в россии и других странах Расстояние между жд рельсами.

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

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.

Колея Стефенсона в 1435 мм до наших дней наиболее распространённая в мире (60 % всех железных дорог планеты). Её называют «европейской», хотя она преобладает и в странах Северной Америки, в Китае и Корее, Венесуэле, Перу, Уругвае и Парагвае, в Турции, Иране и в большинстве стран Ближнего Востока, в Либерии и Габоне, а вот в Европе как раз проложена не по всем странам (исключения - не только Россия и страны бывшего СССР, но и Финляндия, Ирландия, Испания и Португалия). При этом стоит отметить, что и в самой Англии стандарт Стефенсона прижился не сразу и одна из первых британских железнодорожных компаний использовала сверхширокую колею аж в 2140 мм (в 1866 году протяжённость дорог с такой колеёй подбиралась к 1000 км!).

Русская колея

Вокруг отличия ширины железнодорожной колеи в бывшей Российской империи, доставшейся по наследству и СССР с Финляндией и странам, возникшим на обломках бывшего СССР, а также соседним Афганистану с Монголией существует много мифов и даже исторических анекдотов. Мол, когда американские инженеры предложили Николаю I проект железнодорожного полотна, они спросили: - Строим как в Европе или шире? - На ​*** шире, - ответил царь. Американцы поняли его буквально и проложили железнодорожную колею шире на скромные 89 миллиметров.

Существует и более распространённая версия - мол, это для того было сделано, чтобы вторгшийся в Россию враг не мог перебрасывать войска по нашим железным дорогам. На самом деле всё куда прозаичнее: в работах по строительству дороги Санкт-Петербург - Москва действительно принимали участие американцы и они применили свой стандарт колеи - ровно 5 футов. Такие дороги в середине XIX века активно прокладывали в США, и лишь позже их «перешили» на европейский стандарт. Что же касается переброски вражеских войск, то во-первых железнодорожные войска могут перешивать ширину колеи со скоростью 20-50 км в сутки, а во-вторых уже не одно десятилетие существуют системы перевода состава с одной колеи на другую даже во время движения поезда. Наконец, ширина колеи в России могла бы быть и ещё большей - 6 футов или 1829 мм, именно такой она была на самой первой железнодорожной линии между Санкт-Петербургом и Царским Селом, но дальше решили всё-таки так широко не размахиваться - ведь чем шире колея, тем шире, а значит - дороже пришлось бы строить те же мосты.

Ширина железнодорожной колеи в разных странах мира, selfmade , 2006 год

Индийская и Иберийская колея

В Индии, Пакистане, Бангладеш и Шри-Ланке, а также в далёких от них Аргентине и Чили тоже своя особая железнодорожная колея, ещё более широкая, чем в России - 1676 мм или 5½ футов. Понятно, что раз такие круглые показатели в футах - значит, дорогу прокладывали британцы, чьей колонией была Индия и отделившиеся от неё страны. Впервые железную дорогу с такой колеей проложили в Шотландии, а потом она была популярна и в США. Сегодня там всё уже, конечно же, перешито на 1435 мм, а вот в Южной Азии и на юге Латинской Америки так и осталось. Индийская колея очень близка иберийской колее шириной 1668 мм, по которой катаются поезда Испании и Португалии. Разница в 8 мм невелика и делает испанские поезда и вагоны пригодными и для Чили с Аргентиной. Наконец, во многих странах основные железнодорожные системы по нашим меркам - самые настоящие «узкоколейки». Это так называемая «Капская колея» шириной в 1067 мм (Южная и Центральная Африка, Индонезия, Япония, Тайвань, Филиппины, Новая Зеландия, частично Австралия, доставшаяся России по наследству от Японии Сахалинская железная дорога) и «Метровая колея» (всего 1000 мм, страны Юго-Восточной Азии, некоторые железные дороги Индии, Бразилия, Боливия, Кения, Уганда. В Ирландии распространена собственная уникальная колея шириной 1600 мм.

в сообществе : Смена железнодорожной колеи на ходу

Стандартов ширины железнодорожной колеи довольно много. Обычно при переезде в другую зону поезд останавливают на несколько часов, поднимают вагоны и меняют вагонные тележки. Но оказывается, станции по автоматическому изменению колеи существуют уже лет сорок. Трансформация происходит на ходу, на скорости до 15 км/час.

Систем смены колеи на ходу несколько, один из пионеров тут - компания Talgo, которая уже в 60-х решила вопрос с изменением колеи вагонов на границе Франции и Испании. По мере прохождения поездом переводного устройства на каждую колёсную пару приходится пять фаз коррекции колеи:

1. Боковые части тележки вступают в контакт с внешними направляющими, колеса разгружаются от веса вагонов.

2. Опоры замков, расположенные внизу тележки, соединяются со специальными направляющими и отжимаются вниз, при этом разблокируют крепления осей.

3. Специальные рельсы, установленные под углом, сдвигают колёса ближе друг к другу или разводят их в стороны.

4. Замки смещаются обратно вверх и фиксируют оси в новом положении.

5. Колёса вступают в контакт с рельсами и на них снова переносится вес вагона.

Несколько лет назад проскакивала новость, что такие вагоны собирается закупить Россия с прицелом на поезд Москва-Берлин, но дошло ли до реализации - мне неизвестно.

Самая широкая и самая узкая

Но даже европейская, русская, капская, иберийская, индийская колея - это ещё не всё. В Эритрее, к примеру, ширина колеи - 950 мм (раньше такие дороги были в Италии, чьей колонией была Эритрея), а уж мир узкоколеек, существующих в самых разных странах, и вовсе не поддаётся краткому описанию. Упомянем лишь рекорды. Железные дороги с самой широкой колеёй в 3 метра (!) планировали строить в нацистской Германии и на оккупированных ей территориях. Гитлер мечтал дотянуть их от Берлина до Индии и Японии, но проект так и не был осуществлён. Ну а самая узкая колея на детской железной дороге Rudyard Lake Steam Railway в Англии - всего 260 мм.

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.

Во многих странах Европы, в Китае и США размер железнодорожной коли составляет 4 фута и 8,5 дюймов, то есть 1435 мм. Такая ширина была принята инженером Джорджем Стефенсоном для постройки первой пассажирской железнодорожной линии из Ливерпуля в Манчестер. На тот момент такая ширина путей была самой узкой из всех существующих.

Стефенсон не случайно остановился на ширине 1435 мм - она соответствовала расстоянию между колесами римских колесниц, а впоследствии и дилижансов. Ну а первый английский паровоз, как известно, построили именно по ширине дилижанса.

Чуть позже по проекту инженера Бринеля была построена железная дорога шириной 2135 мм. Считалось, расстояние создаст условия для увеличения скорости паровоза. По всей Европе началась настоящая чехарда, связанная с колеями разной ширины, а паровозы стали ходить нерегулярно. В результате в 1846 году парламент Великобритании издал указ, обязующий всех владельцев железных дорог перешить колеи по размеру Стефенсона.

Российская колея

В России железнодорожная колея шире колеи Стефенсона ровно на 85 см и составляет 1520 мм. Правда, на таком размере остановились далеко не сразу. Самая первая Санкт-Петербург – Царское Село, открывшаяся в 1837 году, вообще имела колею шириной 1829 мм.

В 1843 году инженер Мельников спроектировал железную дорогу Санкт-Петербург – Москва и заложил в ней колею шириной 1524 мм. По его мнению такой размер был гораздо более оптимален для скорости и устойчивости подвижного состава, чем Стефенсона. Кроме того, он обеспечивал более удобное размещение механизма паровоза и увеличение объема котла и массы груза. Железнодорожная колея такого размера была распространена в последствие не только по всей России, но и в Финляндии с Монголией.

Существует также версия, что отличные от европейских размеры железнодорожной колеи были связаны с тем, чтобы затруднить противнику ввод войск в России в случае нападения на страну.

В советские годы ширину колеи уменьшили на 4 мм, и все железные дороги были переведены на колею в 1520 мм, что осталось и по сей день, в том числе и в странах бывшего СНГ. Это было связано с целью повысить скорость движения железнодорожных составов, не проводя их модернизацию, а также чтобы увеличить стабильность при эксплуатации товарных поездов. В Финляндии ширина колеи осталась прежней – 1524 мм, да и в России некоторые линии метрополитена и трамваи по сей день имеют колею такой ширины.

Страница 3 из 10

Для начала ознакомимся с номинальными размерами ширины колеи, указанными в ПТЭ (приказ от 21 декабря 2010 года № 286):

Номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более - 1520 мм. Ширина колеи на более крутых кривых должна быть:

• при радиусе от 349 до 300 м - 1530 мм;
• при радиусе от 299 м и менее - 1535 мм.

На участках железнодорожных линий и железнодорожных путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, до их реконструкции допускается на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи - 1524 мм. В этих случаях на более крутых кривых ширина колеи принимается:

• при радиусе от 650 до 450 м - 1530 мм;
• при радиусе от 449 до 350 м - 1535 мм;
• при радиусе от 349 м и менее - 1540 мм.

Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее, - по сужению -4 мм, а по уширению +10 мм.

Порядок устранения отклонений, превышающих указанные значения, устанавливается, соответственно, владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей не общего пользования.

Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается . Нахождение и курсирование железнодорожного подвижного состава, предназначенного для использования на железнодорожных путях общего пользования, по железнодорожным путям, не соответствующим указанным нормам, не допускается.

На железнодорожных путях не общего пользования допускается сохранять до переустройства:

• номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на участках с деревянными шпалами на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более - 1524 мм;
• ширину колеи на более крутых кривых:
  • при радиусе от 349 м и менее - 1540 мм;
  • величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом 350 м и более не должны превышать по сужению -8 мм, по уширению +6 мм, а на участках железнодорожного пути радиусом 349 м и менее - по сужению -4 мм, по уширению +10 мм.

На строящихся, а также после проведения реконструкции и капитального ремонта железнодорожных путей номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более должен быть - 1520 мм.

Ширина колеи на прямых участках

Как известно, рельсовая колея в плане характеризуется прямыми и кривыми (рис. 1). Согласно ПТЭ для прямых и кривых с R ≥ 350 м S 0 = 1520 мм (+8; -4). Следовательно, S 0 max = 1528 мм и S 0 min = 1516 мм.

Рис. 1 - Схема рельсовой колеи: а - план; б - определение ширины колеи:1 - прямой участок; 2 - кривой участок

Рис. 2 - Положение колесной пары на прямом участке

Если на прямом участке колесную пару поставить на рельсы так, чтобы гребень одного колеса был прижат к рельсу, то между гребнем второго колеса и рабочей гранью другого рельса будет зазор δ (рис. 2). Из рисунка видно, что

δ = S 0 - (Т + 2h + 2μ) = S 0 - q ,

где S 0 - ширина колеи на прямом участке пути;

Т - насадка колес, равная согласно ПТЭ (1400 ± 3) мм, для поездов с v > 120 км/ч - 1440 мм (+3; -1);

h - толщина гребня; согласно ПТЭ h max =33 мм, h min =25 мм и для v > 120 км/ч h min =28 мм;

μ - утолщение ширины гребня, которое для вагонных колес равно 1 мм, а для локомотивных - нулю;

q - колесная колея.

Так как существуют минимальные, нормальные и максимальные значения S 0 , Т и h , то соответственно существуют и зазоры δ m in , δ 0 и δ max . Подставляя в формулу различные Т , h и μ, получим следующие значения величин δ и при S 0 = 1520 мм (в числителе - для локомотивных осей, в знаменателе - для вагонных).

Видно, что в некоторых случаях зазоры δ могут быть довольно большими. Наличие зазоров δ есть первая особенность рельсовой колеи на прямом участке пути . Зазоры необходимы для:

• уменьшения сопротивления движению поездов;
• замедления износа рельсов и колес;
• предотвращения заклинивания экипажей при движении и, как следствие, вползания гребня на рельс.

Однако если зазор δ слишком велик, ухудшаются условия взаимодействия пути и подвижного состава, а именно:

• увеличивается угол удара при косых набеганиях колес на прямых и при входе на кривые участки;
• ухудшаются условия комфортабельности езды (при значительном зазоре больше качка и виляние железнодорожных экипажей);
• быстрее расстраивается путь, требуется больше затрат на его содержание.

Вот поэтому в свое время встал вопрос об уменьшении зазоров δ. Это сделано за счет сужения колеи. На основании множества экспериментов ширина колеи S 0 принята равной 1520 мм вместо 1524 мм; при этом установлены допуски +8 и -4 мм, а на участках, где скорости движения поездов 50 км/ч и менее, +10 и -4 мм. Переход на ширину колеи 1520 мм дал годовую значительную экономию в путевом хозяйстве.

Вторая особенность рельсовой колеи на прямых участках (согласно ПТЭ) - понижение одной рельсовой нити относительно другой на 6 мм для улучшения плавности движения поездов.

Ширина колеи на кривых участках

На железных дорогах РФ согласно ПТЭ ширина рельсовой колеи на кривых участках пути S к установлена в зависимости от радиуса: при R ≥ 350 м S к = 1520 мм; при 300 ≤ R < 350 S к = 1530 и при R < 300 м S к = 1535 мм с допусками +8; -4 мм.

Уширение или ширина колеи в кривой определяется расчетом по вписыванию железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих условий:

• ширина колеи должна быть оптимальной, то есть обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьший износ рельсов и колес; предохранять рельсы и колеса от повреждений, а колею - от искажения в плане, колеса - от провала между рельсовыми нитями, то есть не превышать максимальную допустимую ширину;
• ширина колеи должна быть не меньше минимальной допустимой, чтобы ходовые части экипажа не заклинивались между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему примем такую, при которой экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять, и центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. При этом:

• во всех случаях определенная расчетом оптимальная ширина рельсовой колеи не должна превышать максимума S
• если расчетная ширина колеи S к будет больше S max , то следует перейти к определению минимальной допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему;
• если расчетная ширина колеи S к получится меньше нормальной ширины на прямом участке пути (S 0 = 1520 мм), то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи S к должна приниматься по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Рис. 3 - Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения оптимальной ширины колеи

Рассмотрим случай определения оптимальной ширины рельсовой колеи S на кривой радиусом R из условия вписывания экипажа с трехосной жесткой базой L 0 (рис. 3). Примем следующие обозначения:

q = (Т + 2h

С - центр поворота экипажа;

λ - расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса (для данного случая, как видно из рис. 3, λ = L 0);

b 1 - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом;

f н - стрела изгиба наружного рельса (при хорде АВ );

S - ширина рельсовой колеи в кривой;

Из (рис. 3) видно, что при ∑μ = 0 S = q + f н; при ∑μ ≠ 0 S = q + f н - ∑μ,.

Экипажем, требующим наибольшей ширины колеи будет тот, который имеет q max . Тогда, учитывая допуск на сужение колеи 4 мм, в общем виде выражение для S будет таким:

Величину b 1 профессор Г. М. Шахунянц предложил определять при неизношенных гребнях по формуле

где r - средний радиус катания колеса;

τ - угол наклона внутренней грани (образующей гребня) к горизонту, равный для вагонного профиля колеса 60°, а для локомотивных колес 70°.

Определение минимальной допустимой ширины колеи

За расчетную схему примем вариант заклиненного вписывания экипажа, при котором наружные колеса крайних осей жесткой базы своими ребордами упираются в наружный рельс кривой, а внутренние колеса средних осей упираются в рельс внутренней нити. Центр поворота экипажа либо находится посередине жесткой базы (двухосные экипажи, многоосные экипажи с симметричным расположением осей и их разбегов), либо стремится занять это положение. При этом к полученной на основании такой расчетной схемы ширине колеи следует прибавить минимальный зазор δ min между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса на прямом участке пути. Это необходимо сделать потому, что заклиненное вписывание при эксплуатации не допускается. При этом:

• во всех случаях определенная минимальная допустимая ширина рельсовой колеи S не должна превышать максимума S max = 1535 мм, установленного ПТЭ;
• если полученная расчетом ширина колеи получится больше S max то это значит, что данная кривая без специальных устройств (контррельсов) не может обеспечить прохождение рассматриваемого экипажа;
• если расчетная ширина колеи S получится меньше нормальной S 0 = 1520 мм, то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширину колен принимают по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Рис. 4 - Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи

Рассмотрим случай определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи S из условия вписывания экипажа с пятиосной жесткой базой L 0 (в которой средняя ось безребордная) в кривую радиусом R (рис. 4).

Примем следующие обозначения:

С - центр поворота экипажа;

q = (Т + 2h + 2μ) - ширина колесной колеи;

λ - расстояние от центра поворота до геометрической оси крайнего колеса, упирающегося в наружный рельс;

i - расстояние от С до оси четвертого колеса;

f н - стрела изгиба наружного рельса при хорде АВ ;

f в - стрела изгиба внутреннего рельса при хорде (2i - 2b 2);

b 1 - расстояние от геометрической оси пятой (или первой) колесной пары до точки касания колеса с наружным рельсом;

b 2 - то же четвертой (или второй) оси, но до точки касания колеса с внутренним рельсом;

∑μ - сумма поперечных разбегов осей.

Из (рис. 4) S = q + f н - f в - ∑μ. Однако с учетом допуска на сужение 4 мм, а также того, что экипаж, требующий наибольшей ширины колеи, имеет q max , окончательное выражение для S будет

S = q max + f н - f в - ∑μ + δ min + 4,

где f н - определяется по формуле

а f в - по выражению

Величину b 2 для неизношенных колес можно найти по формуле

Контррельсы на кривых участках укладывают у внутренней рельсовой нити или у обеих нитей (внутри колеи) в том случае, если возникает особая необходимость принимать ширину колеи в кривой больше максимальной допустимой S max .

Контррельсы у внутренней, нити укладывают для предотвращения бокового износа рельсов наружной нити и во избежание отбоя рельсов. Контррельсы у обеих нитей укладывают в тех случаях, когда ширину колеи в кривой приходится принимать более 1541 мм. К таким решениям на магистральных дорогах прибегают очень редко, поэтому данный вопрос подробно не рассматривается.