Железнодорожный транспорт

Предшественники железных дорог – это так называемые колейные дороги, по которым перемещались с помощью людей или животных. Они использовались на рудниках и шахтах Европы еще в XVI ст. Колея на них устанавливалась или в виде желобов в камне, или в виде лыжни из древесины, а позже из бруса [2].

В 1762 г. Российский гидротехник К.Д.Фролов применил впервые в мире металлические рельсы в форме желоба на Змииногорском руднике на Алтае для транспортировки руды. Он использовал канат, как тягу от водяного колеса, для перемещения вагонеток с рудой.

Развитие товарных отношений в мире способствовало появлению и развитию железных дорог почти на всем земном шаре.

Первый паровоз для железной дороги создал англичанин Тревитик в начале ХІХ ст.

Отцом железной дороги признан англичанин Джордж Стефенсон, который сумел проанализировать, обобщить и учесть весь предыдущий опыт в паровозостроении. Известны три типа созданного им паровоза.

Дж. Стефенсон был первым паровозостроителем, который обратил внимание на колею и на взаимодействие с ней локомотива. Он изменил соединение рельсов, оборудовал паровоз подвесными рессорами, которые в значительной мере улучшали комфортность поездки.

В 1825 г. построена первая коммерческая железная дорога в Англии между Стоктоном и Дарлингтоном [10].

В 1830 г. Дж. Стефенсон построил вторую железную дорогу между Ливерпулем и Манчестером с использованием первого тоннелем. Поезд тянул паровоз «Ракета» со скоростью 38 км/час.

В 1840 г. в Англии уже было 3000 км, а в мире 9000 км железных дорог.

В 1834 г. в Нижнем Тагиле была построена чугунная дорога длиной 854 м с паровой тягой, локомотив для которой построили отец и сын Черепановы.

В 1837 г. начала работать первая российская железная дорога между Санкт-Петербургом и Царским Селом – длиной 27 км.

В 1843 – 1851 гг. была построена железная дорога Санкт -Петербург – Москва. Для нее были изготовленны отечественные паровозы и вагоны Эта дорога на тот период была самой длинной двухколейной железной дорогой со сложными конструкциями мостов, станциями, вокзалами.

Ширина колеи впервые составляла 1524 мм в России, в настоящее время – 1520 мм

Строительство железных дорог на территории Украины началось в 60 – х годах ХІХ ст.

В 1865 г. построена железная дорога Одесса – Балта, и дальше продленная через Жмеринку до Киева.

В 1870 г. открыта дорога Москва – Харьков – Ростов, которая имела большое значение для развития экономики нашего региона.

Паровоз, изобретенный Стефенсоном, господствовал на железных дорогах мира больше двух веков. На смену паровозам пришли тепловозы, а с электрификацией железных дорог – электровозы.

Скорость современных поездов:

1) грузовых – 100 – 120 км/час.;

2) пассажирских – 180 – 200 км/час.

В ведущих державах мира все шире реализуются проекты новейших скоростных поездов.

В 1964 г. в Японии поезд «Пуля» преодолевал 900 км со скоростью 160 км/час.

В настоящее время японский поезд «Шинкансен», французский поезд «TGV», поезд Южной Кореи «CTEX» преодолевают расстояние со скоростью 300 и больше км/час. [10].

2. Структура железнодорожного транспорта и особенности использования железнодорожного транспорта в общегосударственной транспортной системе

Железнодорожный транспорт Украины занимает главное место в транспортной системе и обеспечивает основной объем перевозок грузовых (почти 70 % общего грузооборота государства) и свыше 65% общегосударственных объемов перевозок пассажиров [11].

В Украине наивысшую ступень занимает Министерство Транспорта, второе звено – Украинские железные дороги. Основу Украинских железных дорог составляют управления разных уровней и отделы, которые координируют деятельность железнодорожного транспорта.

Для укрепления взаимодействия железнодорожной системы стран СНГ создан координационный центр. Органом, который координирует работу железнодорожного транспорта на международном уровне, является Совет по железнодорожному транспорту.

Основной целью Совета является координация работы железнодорожного транспорта на международном уровне и в сообщениях с третьими странами [5].

Постоянно действующим исполнительным органом Совета является Дирекция Совета по железнодорожному транспорту, которая находится в Москве. Дирекцию возглавляет Председатель. Основными заданиями Дирекции являются:

1) реализация решений Совета;

2) координация пропуска вагонопотоков;

3) разработка проектов основных положений, которые регламентируют взаимодействие и экономическую ответственность при перевозке пассажиров и грузов между государствами содружества, а также по транзитным перевозкам в сообщениях с третьими странами.

Создание и функционирование национальной сети международных транспортных коридоров, которые проходят через территорию Украины, – это один из важнейших приоритетов в сотрудничестве Украины и Европейского Союза.

На 11 сухопутных пересечениях западной границы с Польшей, Словакией, Венгрией и Румынией осуществляется перестановка вагонов (с европейской колеи 1435 мм на нашу колею 1520 мм и наоборот).

Через территорию Украины пролегают три трансъевропейских коридора № 3, 5, 9, а также коридоры Организации сотрудничества железных дорог (ОСЖД) «Балтийское море – Черное море»; «Европа – Кавказ – Азия» общей длиной 3162 км [4-5].

Инфраструктура международных транспортных коридоров на 92,3% состоит из двухколейных линий, 77,3% – электрифицированы, а 90% оборудовано автоблокировкой.

Железнодорожный транспорт является одним из ведущих видов транспорта.

К преимуществам железнодорожного транспорта следует отнести [12]:

– невысокая себестоимость перевозок;

– массовость, скорость, комфортность пассажирских перевозок;

– регулярность перевозок независимо от времени года, времени суток и погоды;

– возможность сооружения железной дороги на любой сухопутной территории с помощью мостов, тоннелей.

– возможность создания прямой связи между крупными предприятиями с помощью подъездных путей.

К недостаткам следует отнести:

– капиталоёмкость сооружения железных дорог;

– большое потребление металла – на 1 км пути необходимо почти 200 т;

– железнодорожный транспорт – трудоемкая отрасль (в среднем на 1 км эксплуатационной длины пути приходится 14 чел., занятых в транспортном процессе, а в США – 1,5 чел. при почти одинаковом объеме нагрузки).

Ближайшее будущее железнодорожной отрасли Украины – создание телекоммуникационной сети и внедрение современных технологий, строительство скоростных линий и осуществление реформирования системы управления.

3. Конструкция колеи и ее элементы

Путевое хозяйство составляет одну из важнейших отраслей железнодорожного транспорта от которого существенно зависит осуществление перевозочного процесса [11].

Путевое хозяйство включает собственно железнодорожный путь и комплекс хозяйственных предприятий и производственных подразделов, предназначенных для обеспечения нормальной работы железнодорожных путей и проведения планово предупредительных ремонтов.

Железнодорожный путь – это такой путь, по которому колеса локомотивов и вагонов двигаются по специальным рельсам. Колеса удерживаются на рельсах с помощью «гребней». От состояния колеи зависит непрерывность и безопасность движения поездов, а также эффективное использование всех технических средств железных дорог.

Железнодорожный путь состоит из:

1) верхнего строения;

2) нижнего строения.

К верхнему строению относят рельсы, рельсовые скрепления, противоугонные устройства, шпалы, балластный слой, стрелочные переводы и др.

Выделяют следующие виды верхнего строения: 1) лежащие на земляном полотне; 2) мостовое верхнее строение; 3) тоннельное верхнее строение.

К нижнему строению относят: 1) земляное полотно (в виде насыпей, выемок); 2) мосты; 3) тоннели.

Поперечное сечение колеи можно представить в виде схемы (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – Схема конструкции железнодорожного пути: 1 – земляное полотно (основная площадка); 2 – подушка (нижняя часть балластной призмы); 3 – щебеночная балластная призма; 4 – шпала; 5 – ось железнодорожного пути; 6 – рельс; 7 – плечо балластной призмы для обеспечения устойчивости рельсо - шпальной клетки; 8 – поверхность сливной призмы; 9 – заложение откосов; 10 – обочина; 11 – основание – подошва земляного полотна

Площадка, на которой размещено верхнее строение, называется основной площадкой. Её всегда выполняют выпуклой в виде трапеции (высотой h=0,15 м), или треугольника (высотой h=0,2 м). Трапецию (треугольник) называют сливной призмой. Выпуклая поверхность основной площадки обеспечивает сброс воды из тела насыпи.

Ширина основной площадки для однопутной колеи - 7 м. В пределах основной площадки размещается верхнее строение.

Расстояние от бровки основной площадки к подошве откоса балластной призмы называется обочиной. Ширина обочины составляет 0,4 - 0,7 м. Обочины предназначены для безопасного прохода путевого обходчика, а также для размещения материалов и инструментов.

Для устройства балластной призмы используют: природные каменные материалы из горных пород (щебень, песок), щебень из кислых металлургических шлаков. Размер фракций щебня 25-60 мм и 5-25мм.

Расстояние между осями рельсов называется колеей.

Размер колеи в странах СНГ с 1970 г. – 1520 мм; в Канаде, Мексике, США и странах Западной Европы – 1435 мм; в Японии -1067 мм, а в Индии – 1000 мм.

Железные дороги с шириной колеи 1435 мм и больше называют ширококолейными, другие – узкоколейными. В Украине ширина узкоколейных железных дорог составляет - 750 мм

В пределах балластной призмы располагаются рельсовые опоры – шпалы. Шпалы могут быть железобетонными и деревянными. Длина шпалы составляет 2750 мм, а для особенно грузонапряженных участков - 2800 мм

Схема размещения (шаг) шпал на колее называется эпюрой шпал.

Железобетонные шпалы используют в СНГ из 1956 г. Срок службы их – 40 - 60р.

Наиболее дорогим и ответственным элементом верхнего строения являются рельсы. Форма рельса напоминает форму двутавровой балки. Рельсы разделяют на марки: Р – 43 (Р - рельс, «43» - масса 1 пог. м рельса); Р-50; Р-65; Р-75.

Длина рельса в разных странах изменяется от 16 до 60 м. Длина стандартного рельса в странах СНГ – 25 м. На концах рельсов есть круглые отверстия для их скрепления.

Рельсы соединяют между собой накладками с помощью болтов. На стыках обоих рельсов делается зазор для компенсирования температурного расширения.

Для повышения комфорта езды пассажиров используют «бархатные» колеи. Стандартные рельсы сваривают длиной до 800 м. Таким образом образуют бесстыковую колею.

При рассмотрении этой темы уделено внимание общему развитию железнодорожного транспорта, формированию его структуры, использованию, а также конструктивным особенностям железнодорожного пути.

Вопросы для самоконтроля

1. Кто построил первый паровоз для железной дороги?

2. Между какими городами была построена первая коммерческая железная дорога?

3. Какие особенности имела железная дорога между Санкт-Петербургом и Москвой?

4. Какие преимущества имеет железнодорожный транспорт?

5. Что вмещает путевое хозяйство железных дорог?

6. Что называют железнодорожным путем?

7. Что вмещает железнодорожный путь?

Обратите внимание на лекцию "16 Художественная жизни России на рубеже XIX-XX вв".

8. Какие составляющие верхнего строения железнодорожного пути?

9. Перечислите особенности нижнего строения.

10. Какая ширина колеи используется в странах СНГ?