Ширина колеи железной дороги. Ширина железнодорожной колеи Ширина колеи железной дороги в разных странах

Рельсовая колея – две параллельные рельсовые нити, уложенные на основании (шпалы, брусья, блоки) и закрепленные на определенном расстоянии друг от друга. Назначение рельсовой колеи (РК) – направление колес подвижного состава при движении на прямых и криволинейных участках. К основным параметрам РК относятся: ширина колеи, положение рельсовых нитей по уровню и подуклонка рельсов. Важнейшим параметром является ширина колеи- расстояние между рабочими гранями головок рельсов, измеренное в расчетной плоскости наиболее вероятных контактов головок рельсов с рабочими гранями гребней колес (ок. 13 мм ниже поверхности катания головок рельсов). В период подготовки к строительству Петербург-Московской железной дороги принято решение об установлении единой ширины колеи на рос. ж. д., равной 5 футам, что соответствует 1524 мм; хотя на первой в России Царскосельской дороге ширина колеи была 6 футов или 1829 мм, а на Сахалине – 1067 мм.
На большинстве ж. д. стран Европы ширина колеи равна 1435 мм, в Центральной и Южной Америке от 1676 до 1435 мм, в Китае в основном 1435 мм, в Индии 1676-1667 мм, Японии 1435-1067 мм, Африке 1676 мм, Австралии 1600-1087 мм. Приведенные размеры РК обычно называют широкой колеей. Узкая колея по европейским стандартам имеет ширину 600, 750, 1000 мм, хотя на практике на узкоколейных ж. д. ширина колеи составляет от 420 до 1000 мм. В целом на земном шаре 62% длины ж.-д. сети имеют колею 1435 (1430) мм, 10% – 1524 (1520) мм, 6% – 1675 мм, 8% -1067 мм, 9% – 1000 мм, 5% – менее 1000 мм.
Параметры РК непосредственно связаны с размерами колесных пар, важнейшими из которых являются: ширина колесной пары (расстояние между рабочими гранями гребней колес в расчетной плоскости) q, величина насадки колес (расстояние между внутренними гранями колес) Т, толщина гребней колес в расчетной плоскости h, ширина колеса а (рис. 3.76). Ширина колесной пары равна: q = Т + h\ + Л2 + 2ц + е; здесь е учитывает изменение ширины колесной пары при упругом ее изгибе под нагрузкой (у загруженных вагонов сужение составляет 2-4 мм, у локомотивов уширение – 1 мм). Ширина колесной пары меньше ширины колеи. На прямой между рельсовыми нитями и гребнями колес образуются зазоры, обеспечивающие возможность «виляющего» движения колесной пары. С уменьшением зазора до оптимального значения уменьшается поперечное воздействие подвижного состава на путь. При очень малых зазорах увеличивается сопротивление движению поезда. Допускается минимальный зазор 7 мм для локомотивов и 5 мм для грузовых вагонов, оптимальный размер составляет соответственно 14 и 12 мм, а максимальный -31 и 29 мм. Виляющему движению колесной пары способствует коничность поверхности катания колес. Рельсы также ставят не вертикально, а с наклоном V20 внутрь колеи.

На основе научных исследований, а также учета зарубежного опыта в 1970 г. в России было принято решение перейти на уменьшенную ширину колеи 1520 мм. Исследования показали, что при ширине колен 1520 мм с уменьшением зазора до оптимального значения 14 мм для локомотивов и 12 мм для вагонов поперечные силовые воздействия колес подвижного состава на путь уменьшаются до 94%. Наименьшее сопротивление движению также оказалось при ширине колеи 1520 мм. Допускаемые отклонения ширины колеи от нормы приняты не более +8 (по уширению) и – 4 мм (по сужению), а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее, – не более +10 и -4 мм. В соответствии с приказом МПС № 6 Ц ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается. При ширине колеи менее 1512 мм возможно заклинивание колесной пары с максимальными ее размерами в расчетной плоскости. При ширине колеи более 1548 мм возникает опасность провала колес внутрь колеи, когда колесо покатится по головке рельса той частью бандажа, которая имеет коничность 1/7 (а не 1/20-го) – при этом возникнет дополнительное распирание колеи и при плохом состоянии пути рельс может быть отжат наружу.
Положение рельсовых нитей по верху головок рельсов на прямых участках должно быть в одном уровне; разрешаются отклонения ± 6 мм. Допускается на всем протяжении прямых участков содержать одну рельсовую нить на 6 мм выше другой. На двухпутных линиях выше ставят наружную (бровочную) нить, так как она менее устойчива, чем междупутная; на однопутных – через каждые 4-5 лет меняют нить, расположенную выше другой (для меньшего ослабления концов шпал из-за перешивок). Отклонения от нормативного положения рельсовых нитей как по ширине колеи, так и по уровню не должны превышать 1 мм; на 1 м длины пути при скоростях движения до 140 км/ч и 1 мм на 1,5 м при скоростях более 140 км/ч.
Подуклонкой рельсов называют их наклон внутрь колеи по отношению к верхней плоскости (постели) шпал. Подуклонка 1:20 соответствует коничности основной поверхности катания колес. Подуклонка обоих рельсов в прямых, а наружных рельсов в кривых участках должна быть не менее 1:60 и не более 1:12, а внутренней нити в кривых при возвышении наружного рельса св. 85 мм -не менее 1:30 и не более 1:12. На деревянных шпалах подуклонка рельсов обеспечивается, как правило, укладкой клинчатых подкладок, а на железобетонных основаниях – наклоном опорной подрельсовой площадки шпал или блока.
При движении подвижного состава в кривых появляются дополнительные поперечные силы – центробежные, направляющие, боковые, рамные. Поэтому РК в кривых пути имеет следующие особенности: уширение колеи при радиусе кривой менее 350 м и укладка контррельсов в необходимых случаях, возвышение наружного рельса, устройство переходных кривых, укладка укороченных рельсов на внутренней нити, увеличение расстояний между смежными путями.
Различают минимальную, оптимальную и максимальную ширину колеи в кривых. Минимально допустимая ширина колеи должна обеспечивать техническую возможность вписывания в кривые экипажей с большой жесткой базой. При оптимальной ширине колеи имеет место свободное вписывание массовых экипажей (вагонов). Максимальная ширина колеи определяется из условия надежного предотвращения провала колес подвижного состава внутрь колеи. В соответствии с приказом МПС РФ № 6 Ц от 6.03.96 установлен номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках и в кривых радиусом 350 м и более 1520 мм, при радиусах 349-300 м -1530 мм (в т. ч. на железобетонных шпалах -1520 мм), при радиусах 299 м и менее -1535 мм.
На участках ж. д., где комплексная замена рельсошпальной решетки не проводилась, допускается на участках пути с деревянными шпалами в прямых и кривых радиусом более 650 м номинальная ширина колеи 1524 мм. При этом на более крутых кривых принимается ширина колеи: при радиусе 649-450 м – 1530 мм, 449-350 м – 1535 мм, 349 и менее -1540 мм. Допускаемые отклонения от номинальных размеров не должны превышать по уширению +8 мм и по сужению – 4 мм при скорости 50 км/ч и более; соответственно +10 и -4 мм – при скорости менее 50 км/ч. При отводе уширения колеи уклон должен быть не круче 1 мм/м.
При проходе подвижного состава по кривым возникают центробежные силы, стремящиеся опрокинуть экипаж наружу кривой. Это может произойти лишь в исключительных случаях. Однако центробежная сила неблагоприятно действует на пассажиров, вызывает боковое воздействие на путь, перераспределение вертикальных давлений на рельсы обеих нитей и перегруз наружной нити, что приводит к усиленному боковому износу рельсов и гребней колес. Кроме того, возможны раскантовка рельсов, уширение колеи или поперечный сдвиг рельсошпальной решетки, т. е. расстройство положения пути в плане. Во избежание указанных явлений устраивают возвышение наружной рельсовой нити над внутренней. Возвышение наружного рельса рассчитывается исходя из двух требований: обеспечения одинакового давления колес на наружную и внутреннюю рельсовые нити, а следовательно, одинакового вертикального износа обоих рельсов; обеспечения комфортности езды пассажиров, характеризуемой допускаемым непогашенным центробежным ускорением. По нормам МПС допускаемая величина непогашенного ускорения составляет для пассажирских поездов 0,7 м/с2 (в отдельных случаях с разрешения МПС – 1 м/с2), а для грузовых поездов – +0,3 м/с2. Возвышение наружного рельса устраивается в кривых радиусом 4000 м и менее. В основу расчета положено стремление обеспечить равенство поперечных составляющих центробежной силы и веса экипажа G, т. е. Lcosoc = Gsinа (рис. 3.77). Это достигается изменением угла наклона а расчетной плоскости к горизонту или возвышением наружного рельса.

Величина возвышения (в мм) определяется по формуле: Л= 12,5Vприв2/R, где Vприв – приведенная скорость поездопотока, км/ч; R – радиус кривой, м. Приведенная скорость поездопотока где О, – масса поезда данного вида, т брутто; щ – суточное количество поездов каждого вида; Vlcp – средняя скорость движения поездов каждого вида в кривой (по скоростемерным лентам). Величина возвышения также проверяется из условия комфортности по формуле: hmm = (i2,5Vlaxnac/R-U5, где hmm – минимальное расчетное возвышение наружного рельса, мм; Vmax пас – максимальная допускаемая скорость пассажирского поезда, км/ч; R – радиус кривой, м; 115 – величина допускаемого максимального недовозвышения наружного рельса с учетом нормы непогашенного ускорения 0,7 м/с2. Из полученных по формулам величин возвышения принимается большая и округляется до значения, кратного 5. Максимальная величина возвышения на сети ж. д. РФ – 150 мм. Если по расчету получается ббльшая величина, то принимают 150 мм и ограничивают скорость движения в кривой до

Обычно возвышение наружного рельса устраивают его поднятием путем увеличения толщины балласта под наружной рельсовой нитью. Однако в ряде случаев целесообразно поднять наружную нитку на V2 расчетного возвышения и на такую же величину опустить внутреннюю нитку. В этом случае улучшается комфортность езды пассажиров и уменьшаются динамические воздействия на путь.
Переходные кривые обеспечивают плавное возрастание центробежной силы при переходе подвижного состава из прямой в круговую кривую или из круговой кривой одного радиуса в кривую другого (меньшего) радиуса. Кроме того, в пределах переходной кривой устраивают отвод возвышения наружного рельса и отвод уширения колеи (при радиусе менее 350 м). Плавное возрастание центробежной силы обеспечивается плавным изменением радиуса от бесконечности до величины радиуса круговой кривой. Этому условию наиболее удовлетворяет радиоидальная спираль (клотоида) или ее ближайшее приближение – кубическая парабола. Длина переходной кривой определяется рядом условий, которые можно разделить на 3 группы. Первая группа требует наибольшей длины переходной кривой, связана с отводом возвышения наружного рельса: предотвратить сход колес с рельсов внутренней нити, ограничить вертикальную составляющую скорости подъема колеса на возвышение, ограничить скорость нарастания непогашенной части центробежного ускорения. Вторая группа связана с наличием зазоров между гребнями колес и рельсовыми нитями, а также с потерей кинетической энергии при ударе колеса первой оси о рельс наружной нити. Третья группа учитывает необходимость обеспечения практической возможности разбивки переходной кривой на местности и дальнейшего исправного ее содержания.
На новых скоростных линиях, а также линиях I и II категорий длины переходных кривых /0 определяют из условия: /0 = = /штах/100, где h – возвышение наружного рельса (мм), a vm3LX – скорость движения (км/ч) наиболее быстроходного поезда в данной кривой. В соответствии с СТН Ц-01-95 уклон отвода возвышения наружного рельса обычно принимают не более 1 %о, а в трудных условиях на особогрузонапряженных линиях и на линиях III и IV категорий – не более 2%о, на подъездных путях – 3%>. Длины переходных кривых находятся в пределах от 20 до 180 м с интервалами между ними 10 м (зависят от категории линии и скоростей движения поездов по кривым). Различают следующие способы разбивки переходных кривых’ способ сдвижки круговой кривой вовнутрь, способ введения дополнительных круговых кривых меньшего радиуса, чем радиус основной кривой; способ смещения центра кривой и изменение радиуса.
В связи с тем, что на ж. д. РФ принято расположение стыков по наугольнику, каждый рельс внутренней нити кривой должен быть короче соответствующего наружного рельса. Допуская некоторое несовпадение стыков по наугольнику, устанавливают несколько типов стандартных укорочений рельсов: 40, 80 и 120 мм для рельсов длиной 12,5 м и 80 и 160 мм для 25-метровых рельсов. Количество и порядок укладки укороченных рельсов рассчитывают в зависимости от радиуса кривой, угла ее поворота, длины и параметра переходных кривых. Полное укорочение на переходной (21К) и круговой (кк) кривой определяется формулами:

Где S – расстояние между осями рельсов, 1,6 м; /0 и /кк - соответственно длины переходной и круговой кривой, м; С – параметр переходной кривой, м2. Расчетное (стандартное) укорочение каждого внутреннего рельса по отношению к наружному 25-метровому: ^CI = S-2b/R. Величина фактического укорочения принимается стандартной или близкой к ней (но не меньше стандартной).
На двухпутных линиях для обеспечения безопасности движения поездов по условиям габарита расстояние между осями путей должно быть увеличено. Это увеличение осуществляют двумя способами. В первом случае на прямой перед переходной кривой вводится дополнительная S-образная кривая, за счет которой сдвигается ось пути (рис. 3.78,а). Недостаток способа – появление двух дополнительных кривых с каждой стороны основной кривой. Второй способ {разных сдвижек) предпочтительнее; состоит в том, что длина и параметр переходной кривой внутреннего пути принимаются больше, чем наружного, сдвижка внутреннего пути будет больше, чем наружнопо (рис. 3.78,6). Требуемое уширение междупутья определяют расчетом или по таблицам.

Ширина железнодорожной колеи в различных странах мира отличается. В первую очередь, это связано с тем, что на заре строительства железных дорог стандарта ширины колеи не было - инженеры каждой новой дороги руководствовались своими представлениями об оптимальных размерах. В местностях со сложным рельефом или с плотной городской застройкой предпочтение отдавалось узкоколейкам. Там, где такие проблемы не стояли, возводили более широкие железные дороги - они считались более надёжными. В Европе, когда железнодорожные лини разных компаний стали соединяться в единую сеть, обнаружилось, что транспортировать товары с дороги одной колеи на дороги другой колеи проблематично. Приходилось перекладывать груз из одних вагонов в другие - а это было достаточно затратно. Тогда и решили выбрать единый стандарт колеи.

Что за стандарт?

Самой протяжённой в Европе и во всём мире считается железная дорога с колеёй 4 фута 8,5 дюймов (1, 435 мм). Эта дорога и была выбрана в качестве стандарта в Европе - сегодня она используется почти во всех европейских странах (за исключением стран СНГ, Прибалтики, Финляндии, Ирландии, Испании и Португалии), а также в Северной Америке, Китае, Австралии и других государствах. Впервые такая колея была применена на первой железной дороге, на которой использовались исключительно паровые машины, - Ливерпуль - Манчестер, построенной инженером Джорджем Стефенсоном в 1830 году. Точных свидетельств, почему Стефенсон остановился именно на такой ширине колеи, не осталось. По легенде, выбор был сделан из-за ширины оси между колёсами экипажей, которые в то время ездили по дорогам Англии. Якобы инженеры на первых порах использовали детали гужевых повозок для строительства паровозов.

А что в России?

В России стандарт колеи свой - 1520 или 1524 мм. Это вторая железная дорога по суммарной длине проложенных путей в мире - её называют Русской колеёй.

Ширина колеи 1524 мм была установлена в качестве стандарта сначала в Российской империи, а затем и в СССР с середины XIX века. Впервые она была применена в ходе постройки Николаевской железной дороги, соединившей Москву и Санкт-Петербург. При этом самая первая железная дорога России - Царскосельская - имела более широкую колею 1829 мм.

Считается, что ширина колеи Николаевской дороги была выбрана потому, что на строительстве работали консультанты из США - они предложили ширину колеи, популярную тогда в южных штатах США. По другой версии, эта ширина была выбрана из удобства - она выражается круглым числом - 5 футов или 60 дюймов. Также распространена версия, что инженеры Николаевской железной дороги остановились на колее, которая, по их мнению, обеспечивала более устойчивый и быстрый ход состава, чем колея Стефенсона.

Сейчас колея 1524 мм используется в Финляндии и частично в Эстонии. А вот страны СНГ и Россия перешли, начиная с 1970-х годов, на железные дороги с колеёй 1520 мм. Изменение стандарта было сделано для того, чтобы повысить скорость грузовых поездов, не модернизируя их. При этом разница ширины колеи в четыре миллиметра не потребовала смены колёс состава. Сейчас такая колея применяется на дорогах России, других бывших стран СССР, Монголии и частично Финляндии.

Как поезда преодолевают переход на другую колею?

Переход с Русской колеи на Стефенсоновскую и обратно осуществляется путём смены колёс. Также есть дороги, в которых действует инструмент для изменения ширины колеи - он может как сузить дорогу, так и расширить. На некоторых приграничных территориях, где используется различная колея, проложены пути с совмещённой колеёй.

Самого подвижного состава . После распада СССР это - стандарт ширины колеи на железных дорогах всех стран, образовавшихся на его месте. Железные дороги Финляндии и метрополитен Хельсинки до настоящего времени продолжают использовать прежний стандарт - 1524 мм.

Разница в 4 мм не требует переоборудования подвижного состава, но на переходном этапе вызвала серьёзные проблемы с резко увеличившимся износом колёсных пар подвижного состава.

Впрочем, до конца взаимосвязь ширины колеи или, более корректно, зазора между внутренней гранью головки рельса и гребнем колеса (ребордой) колёсной пары с интенсивностью их износа установить не удалось.

Эта же ширина колеи (1520 мм) используется во всех метрополитенах России и СНГ . На большинстве трамвайных линий СНГ применяется колея 1520 мм (хотя есть и узкоколейные трамвайные системы с шириной колеи в 1 метр , например в Калининграде , Пятигорске , Львове , Виннице , Житомире , Евпатории , в селе Молочное и в Лиепае). Трамвай в Хельсинки также имеет метровую колею.

Остров Сахалин до 2019 года так же использовал колею 1067 мм как в южной Африке, Японии или Индонезии, но к концу лета 2019 года все линии перешиты на стандартные для России 1520 мм.

Интересно отметить, что самая первая железная дорога России - Царскосельская - имела ещё более широкую колею: 1829 мм.

Ширина колеи в 1524 мм впервые стала использоваться в России в ходе постройки Николаевской железной дороги (середина XIX века). Существует мнение, что это было связано с работой на строительстве дорог консультантов из США, и прежде всего Дж. В. Уистлера (в то время эта колея была популярна в южных штатах США). Возможно также, что использовать эту ширину колеи предложили русские инженеры П. П. Мельников и Н. О. Крафт , посетившие Америку перед началом строительства Николаевской железной дороги. Кроме того, эта ширина колеи была удобна тем, что выражалась круглым числом - 5 футов .

Существует миф, что при выборе ширины колеи сыграл роль военный аспект - отличная от европейской ширина колеи затруднила бы гипотетическому противнику снабжение войск в случае вторжения в Россию. В действительности, Николай I и его приближенные не предполагали, что войска будут двигаться со скоростью паровоза, и смена колеи замедлит передвижение неприятеля (к началу строительства Николаевской железной дороги уже было известно, что лошадь проигрывает паровозу в скорости на дальние расстояния). Выбор связан с тем, что во второй трети XIX века США были лидерами в строительстве железных дорог. В народе в пользу мифа сыграли факты о том, что во времена Великой Отечественной войны наступающим войскам действительно приходилось менять ширину колеи для своего подвижного состава. По различным оценкам, скорость перешивки колеи железнодорожными войсками составляет до 20-50 км в сутки .

Кроме того, на момент установления в России стандарта на единую ширину колеи общеевропейский стандарт отсутствовал. Сама по себе колея 1520 мм не имеет больших преимуществ перед 1435 мм, кроме чуть большей устойчивости поездов, разница между ними невелика - 85 мм (≈6 %). Габарит подвижного состава колеи 1520 мм существенно шире и выше, чем в Европе, но это обусловлено не шириной колеи, а историческими причинами. В Китае, США, Корее и Австралии - где используется европейская колея - габариты подвижного состава сопоставимы с принятыми для колеи 1520 мм.

До начала 1980-х годов второй по распространённости в СССР шириной колеи была 750 мм , использовавшаяся для промышленных, торфо- и лесовозных узкоколеек , а также на детских железных дорогах . Строительство и обслуживание железных дорог с узкой колеёй значительно дешевле. Кроме того, узкоколейная железная дорога позволяет делать более крутые повороты, однако скорости прохождения поездов на ней существенно ниже. Поэтому за последние десятилетия протяжённость железных дорог этой колеи резко уменьшилась. Некоторые, наиболее оживлённые, узкоколейки были перешиты на стандартную колею, но большая часть узкоколеек просто была закрыта, часто из-за банкротства обслуживающих предприятий или замены технологических железных дорог автотранспортом и промышленными конвейерами .

Европейская колея

Совмещённый трёхрельсовый путь со стандартной и широкой колеёй в Англии

Самой распространённой в мире шириной колеи является 1435 мм (4 английских фута и 8,5 дюймов). Такую колею имеют железные дороги Северной Америки, Ближнего Востока, Северной Африки, Австралии, Китая, Кореи и Европы (за исключением стран СНГ, Прибалтики, Финляндии, Ирландии , Испании и Португалии). Именно эта ширина колеи была принята для постройки первой пассажирской железнодорожной линии Ливерпуль - Манчестер инженером Джорджем Стефенсоном . Фактически эта колея была самой узкой из всех многочисленных вариантов широкой колеи, выбранная для того, чтобы перешивка железных дорог не потребовала вложений для перестраивания мостов, насыпей и выемок [ ] . Спустя 20 лет (в 1846 году) эта колея была признана стандартом английским парламентом и должна была использоваться при постройке новых железных дорог.

Следует отметить, что одна из первых британских железнодорожных компаний Great Western Railway использовала широкую колею 2140 мм. В 1866 году протяжённость дорог на широкой колее этой компании составляла 959 км . Борьба между разными стандартами колеи в 1844-1846 годах в Англии вылилась в так называемые «колейные войны» (Gauge Wars ), однако в дальнейшем линии с широкой колеёй в 2140 мм были перешиты на стандартную колею.

На приграничных территориях, где используется различная колея, иногда используют пути с совмещённой колеёй, в частности, от Калининграда (Россия) до станции Бранево (Польша). Далее продолжается европейская колея.

Железная дорога в Польше

Первая железнодорожная линия на территории Польши в составе Российской империи была построена с европейской колеёй. Это была Варшавско-Венская железная дорога, открытая в 1848 году. Железные дороги с колеей 1524 мм стали возникать в последующие годы: Петербурго-Варшавская ж/д (1862), Варшавско-Тереспольская ж/д (1867), Привислинская ж/д (1877) и Варшавско-Калишская ж/д (1902). Несмотря на это, в то же время были построены железнодорожные линии с использованием европейской ширины, как это было в Варшавско-Бромбергской железной дороге (1862). После обретения Польшей независимости начался процесс модернизации железнодорожной сети, и в конечном итоге к 1929 году все железнодорожные линии с русской широкой колеёй в Польше были переделаны на ширину 1435 мм.

Распространённые колеи

Распространённые колеи по странам

Применение различной ширины колеи

Сверхширокая колея

• 3000 мм: Германия (конец 1930-х годов) - в Третьем рейхе был разработан проект строительства сети сверхширококолейных скоростных железных дорог, так называемый Breitspurbahn . Сеть эта была запланирована в Европе, а в будущем и в Азии, дороги должны были по замыслу связать Японию и Индию с Европой. Был построен демонстрационный участок, разрабатывались паровозы, тепловозы и вагоны. Проект не был осуществлён.
• 2140 мм: Англия (с 1833 по 1892 год) - Great Western Railway
• 2000 мм: Англия (с 2001 года) - Cairngorm Mountain Railway (горная фуникулёрная дорога для подъёма горнолыжников)
• 1945 мм: Нидерланды .
• 1880 мм: Англия .
• 1829 мм: Россия - первая железная дорога России (Царскосельская железная дорога)
• 1750 мм: Франция .

Широкая колея

• 1676 мм («Индийская колея»): Индия ; Пакистан ; Бангладеш ; Шри-Ланка ; Канада ; США (метрополитен Сан-Франциско). Также встречается в Аргентине и Чили .
• 1668 мм («Иберийская колея»): Португалия ; Испания . Подвижной состав этого стандарта пригоден и для использования на индийской колее 1676 мм.
• 1665 мм: Португалия . Старый стандарт до унификации с Испанией.
• 1600 мм («Ирландская колея»): Австралия (пригородные дороги штата Новый Южный Уэльс); Бразилия ; Ирландия ; Новая Зеландия ; Canterbury Provincial Railways .
• 1588 мм: США
• 1581 мм: США . Используется для трамваев в некоторых городах.
• 1575 мм: Ирландия .
• 1524 мм (историческая «Русская колея»): Российская империя и СССР (1851-1970 годы); Финляндия ; Эстония (после распада СССР - унификация стандартов с Финляндией); США (полностью заменена колеёй 1435 мм, остались короткие пути для технических нужд); Панамский канал (полностью заменена колеёй 1435 мм).
• 1520 мм (новая «Русская колея»): СССР с 1970-х годов; СНГ , включая Россию; Латвия ; Литва ; Монголия ; некоторые другие страны. На практике подвижной состав железных дорог с шириной колеи 1524 мм и 1520 мм совместим. Технические требования для поезда «Allegro » (маршрут: Санкт-Петербург - Хельсинки) включает число 1522 мм.
• 1495 мм: Канада . Используется для трамваев и метрополитена в Торонто.
• 1473 мм: США .
• 1435 мм (т. н. «стефенсоновская колея»): Основная колея железных дорог в мире (также часто именуется «Европейской», «нормальной», «стандартной» или «интернациональной» колеёй); Синкансэн ; Австралия (17678 км - все межштатные дороги, часть местных и пригородных дорог)

603 мм колея

Узкая колея

• 1372 мм: Япония . Трамваи.
• 1220 мм: Шотландия ; метрополитен Глазго ; Железная дорога Суонси и Мамблза до 1855 года .
• 1100 мм: Бразилия . Трамваи.
• 1093 мм: Швеция .
• 1067 мм (т. н. «Капская колея »): Ангола ; Австралия ; Ботсвана ; Гана ; Эквадор ; Индонезия ; Япония (за исключением высокоскоростных линий Синкансэн); Южно-Африканская Республика ; Канада (до 1880-1930); Конго ; Коста-Рика ; Малави ; Мозамбик ; Намибия ; Новая Зеландия ; Никарагуа ; Нигерия ; Судан ; Тайвань ; Таллин ; Танзания ; Гондурас ; Швеция . Снэфелльская горная железная дорога , Tanzania-Zambia Railway Authority ;
• 1050 мм: Иордания ; Сирия . Хиджазская железная дорога
• 1009 мм: Софийский трамвай
• 1000 мм : (т. н. «метровая колея»): Аргентина ; Бангладеш ; Бенин ; Бразилия ; Боливия ; Буркина-Фасо ; Бирма ; Вьетнам ; Индия ; Камбоджа ; Камерун ; Кения ; Лаос ; Малайзия ; Мали ; Мьянма ; Пакистан ; Польша ; Португалия ; Сенегал ; Танзания ; Таиланд ; Тунис ; Уганда ; Испания ; Швейцария ; Россия ; Железная дорога Юнгфрау ; Германия-музейная железная дорога Бруххаузена Вильзен.
• 950 мм: Италия ; Эритрея .
• 914 мм: Колумбия ; Перу ; Канада ; Сальвадор ; Гватемала ; США ; Испания ; Абхазия ; Новоафонская пещерная железная дорога , Железная дорога острова Мэн , White Pass and Yukon Railway
• 891 мм (известна как «Шведская трёхфутовая колея»): Швеция . Roslagsbanan
• 883 мм: Россия . Богословско-Сосьвинская железная дорога, Надеждинский сталерельсовый завод [ ]
• 800 мм: Обычно пром. линии - Уэльс ; Швейцария ; Сноудонская горная железная дорога
• 762 мм: Австралия ; Чили ; Индия ; Сьерра-Леоне ; США
• 760 мм: Бразилия ; Австрия ; Болгария (125 км)
• 750 мм : Белоруссия . Минск . «Детская железная дорога»; Греция ; Польша ; Россия ; Швейцария и в других странах. На практике подвижной состав железных дорог с шириной колеи 750, 760 и 762 мм зачастую совместим. Алапаевская узкоколейная железная дорога
• 700 мм (т. н. «Декавилевская колея»: Аргентина , Дания , Индонезия (сахарные заводы, солеварни), Испания , Нидерланды (промышленные линии), Франция (Chemin de fer d’Abreschviller),
• 686 мм: Уэльс . Corris Railway , Талиллинская железная дорога
• 610 мм: Австралия ; Индия ; Южно-Африканская Республика - две дороги: 248 км и 122 км; Англия ; США . Cleethorpes Coast Light Railway , Leighton Buzzard Light Railway , Дарджилингская Гималайская железная дорога
• 603 мм: Уэльс ; Бреконская горная железная дорога , Vale of Rheidol Railway
• 600 мм: Военные и пром. линии в XIX веке и первой половине XX века: Франция ; Греция ; Польша ; Германия, Литва, Латвия, Швеция ; Англия . Yaxham Light Railway Детская железная дорога Мальтанка в Польше . В России иногда используется для шахтных дорог. Подвижной состав колей 597, 600, 603, 610 мм полностью совместим.
• 597 мм: Уэльс ; Фестиниогская железная дорога , Валлийская нагорная железная дорога , Валлийская нагорная музейная железная дорога , Приозёрная железная дорога Лланбериса
• 578 мм: Уэльс ; Penrhyn Quarry Railway
• 508 мм: Россия ; Красноярская детская железная дорога (с 1961 года)
• 457 мм: Англия ; Steeple Grange Light Railway
• 410 мм: Германия ; Детский трамвай Франкфурта-на-Майне
• 381 мм: США в Висконсин Деллс ;

Железнодорожная колея – один из главных элементов железной дороги. Рельсовая колея представляет собой две параллельные рельсовые нити, которые располагаются друг от друга на определённом расстоянии. Это расстояние называется ширина колеи.

Ширина колеи является главным параметром рельсовой колеи и непосредственно связана с размерами колёсных пар. Измеряется между внутренними рабочими гранями головок рельсов. Железнодорожная колея в России и Европе разная. Это объясняется различными причинами – историческими и стратегическими.

Самая популярная колея во всём мире считается так называемая стефенсоновская колея. Её ширина составляет 1435 мм. Своё название она получила по имени английского изобретателя железных дорог Джорджа Стефенсона (изобрёл первую пассажирскую жд линию направления Ливерпуль - Манчестер).

Европейская колея используется на железных дорогах Северной Америки, Китая и большинства стран Европы. Это примерно 75 % железных дорог на земном шаре.

Железнодорожная колея в РФ отличается от европейской. Её ширина составляет 1520 мм (принята с 70-х годов 20 в.). Используется на всех железных дорогах, метрополитенах и трамвайных линиях РФ и большинства стран СНГ, Финляндии, Монголии. Это примерно 11% железных дорог. Согласно исследованиям, данная величина ширины колеи оказалась наиболее оптимальной: позволяет увеличить стабильность путей при эксплуатации грузовых локомотивов, поездов, уменьшается износ рельсов и колёсных пар (до 94 %), повышается скорость движения, при этом не требуется модернизация подвижного состава.

Изначально ширина Российской колеи составляла 1524 мм и впервые использовалась при постройке Николаевской железной дороги (сер. 19 века). Бытует множество мнений, почему была принята именно такая величина:

переняли американский опыт в ходе сотрудничества с консультантами из США (в то время такая ширина колеи была популярна в южных штатах);

предложение русских инженеров, которые посетили Америку перед началом строительства Николаевской жд.

военный аспект: другая ширина колеи затруднила бы транспортировку военного обеспечения войскам противника из Европы в Россию.

Разная ширина колеи не препятствует пассажирским и грузовым перевозкам. При пересечении границы поезда переставляют на новые колёсные пары, которые соответствуют установленной ширине колеи (1435 мм или 1520 мм).

Остальные материалы:

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.