История железных дорог со времен античности

Статья ко Дню железнодорожника... и для формирования правильного представления насколько «быстро» созревают инфраструктурные технологии до начала технологической революции.

День железнодорожника впервые был установлен приказом министра путей сообщения Российской империи князя Михаила Хилкова № 68 от 28 июня (10 июля по новому стилю) 1896 года.

Проблема парового транспорта привлекла особое внимание общества с начала XIX в. Однако рельсы появились намного раньше изобретения паровоза ==>

Еще древним было известно, что твердая и гладкая поверхность дороги оказывает гораздо меньшее сопротивление колесам движущегося экипажа. В некоторых местах, например, на перевалах или на священных дорогах, по которым перевозились статуи богов, до сих пор сохранились желобки, устроенные в каменной одежде дороги (VI век до н.э. –  колея длиной 6 км и шириной 1550 мм, по другим данным 1435 мм). Эти примитивные колесопроводы служили для облегчения движения повозок в Древнем Египте, Греции и Риме.

В горном деле еще в XVI в. на рудниках применяли примитивные деревянные рельсы, по которым двигались тележки с рудой. Описание такой рудничной рельсовой дороги имеется в одном латинском сочинении известного минералога, врача и физика Георга Агриколы, жившего в первой половине XVI века. "Так как эта повозка, – говорит Агрикола, – издает при движении звук, которой кажется похожим на лай собаки, то рудокопы называют ее собакой".

Деревянные рельсовые дороги (лежневые пути) постепенно получают распространение в промышленных округах северной Англии и Шотландии также для перевозки грузов на поверхности земли. В 1630 году некий Бомон построил первую рельсовую дорогу в графстве Нортумберлэнд. Она состояла из продольных деревянных брусьев, скрепленных подложенными снизу досками, и служила для перевозки угля от шахты к пристани. Ко всеобщему удивлению одна лошадь могла везти по этой дороге тяжело нагруженную фуру, которую по обыкновенной дороге и несколько лошадей не могли бы сдвинуть с места.

Между тем, в 1765 г. англичанин Джеймс Уатт запатентовал первую паровую машину. В это же время увеличение грузооборота на заводе, вызванное расширением производства, заставило Абрагама Дерби-сына искать способ улучшить транспорт. До этого грузы на завод доставлялись вьючным способом. Дерби применил деревянные рельсовые дороги, по которым доставляли руду и уголь к заводу. Одна тележка, влекомая тремя лошадьми, стала доставлять груз 20 вьючных лошадей. В 1767 г. Рейнольде, зять Дерби, заменил деревянные брусья чугунными пластинами с направляющей колеей для колес. По новым путям две лошади тащили уже 19 тележек с 15 центнерами груза.

На других заводах на деревянные брусья прикрепляли железные полосы, а позже – в 1776 г. железные угольники. Впервые они были уложены на угольных копях Шеффилда. Вертикальные полки уголков были обращены обычно внутрь пути, колеса же катились по внешним сторонам. Здесь впервые появилась колея шириной 1524 мм, ныне принятая во многих странах.

Изобретатель Утрам сделал рельсы в виде чугунных пластин с ребром снизу, которое служило для укрепления пластины. Таким образом, рельсы были двойные, смонтированные вместе в виде плиты, длина их была 1 м. Такие чугунные рельсы получили распространение на рудниках и заводах для перевозки грузов.

В 1789 г. на угольных копях в Лоуберроу некто Джессон ввел и поныне существующий тип головчатого рельса с размерами: ширина подошвы 110 мм, головки 35 мм, длина 1,5 м. При таком рельсе реборды делались уже не на рельсе, а на колесах подвижного состава. По такому пути уже не могли двигаться обыкновенные повозки, а лишь вагоны со специально устроенными колесами; помимо реборды такие колеса получат конический профиль, который возьмет на себя основную роль стабилизации движения колесной пары по рельсам.

Так появились раздельные рельсы. Вначале рельсы укладывали на продольные деревянные брусья и только позже перешли к поперечным подкладкам – шпалам.

Пионером рельсового транспорта в России явился горный инженер и изобретатель П.К.Фролов. В 1806-1810 гг. он построил Змеиногорскую конно-чугунную рельсовую дорогу протяженностью 2 км. На этой линии Фролов применил выемки, насыпи, виадуки, мосты и др. Даже в Англии в те времена преобладали рельсовые линии, приспособлявшиеся к рельефу местности – полотно этих дорог было буквально волнистым. Дорога Фролова была в пять раз дешевле английских железных дорог того времени.

Чугунные рельсы были хрупки и быстро изнашивались. Малая прочность чугунных рельсов послужила причиной неудач во время испытаний паровоза Треветика – первого в мире рельсового паровоза. Железнодорожный путь не выдерживал восьмитонной тяжести локомотива, происходили частые задержки из-за ломки рельсов. В конце концов этот паровоз был снят с пути и использован как паровая машина. И только через три года упорного труда над усовершенствованием паровоза и рельсового пути изобретатель построил в Лондоне первую в мире кольцевую дорогу (1808 г.). Любопытно отметить, что современники сравнивали первый паровоз с лошадью. В газетах того времени писали о паровозе Треветика: «Наиболее удивительная машина, которая когда-либо была изобретена, представляет собой паровую машину на четырех колесах, устроенную таким образом, что она свободно и без всякой посторонней помощи будет мчаться галопом по кругу со скоростью 15-20 миль в час. Она весит 8 тонн, и на ближайших скачках в Нью-Маркете будет состязаться с тремя лошадьми в беге в течение 24 часов, дав старт одновременно с ними...»

1814 г. - паровоз Стефенсона передвигает 8 повозок массой 30 т со скоростью 6 км/ч.

Дальнейший технический прогресс в производстве рельсов выразился в замене чугуна железом. После изобретения процесса пудлингования в конце XVIII в. железо значительно подешевело и из него стали делать рельсы. Рельсы из сварочного железа впервые применил в Англии инженер Никсон в 1803 г. В 1820 г. в Англии уже прочно было освоено производство железных рельсов.

В 1828 г. англичанин Беркиншау сконструировал прокатный стан для прокатки рельсов. Первые прокатанные рельсы вначале были длиной 4,5 м, затем удлинились до 7,25 м. В то время всякие профили катали из пакетов пудлингового железа. В готовом рельсе насчитывалось чуть ли не 20 слоев железа. Дальнейшее увеличение длины рельса требовало сварки криц, из которых прокатывали рельсы.

1837 г. – открытие железнодорожной ветки Санкт-Петербург – Царское Село с конной тягой и паровозами Стефенсона. В 1845 году на Александровском заводе был выпущен первый отечественный паровоз. 1851 г. – Николаевская железная дорога связывает Санкт-Петербург и Москву.

Следующим этапом в совершенствовании технологии производства рельсов было использование бессемеровской стали для их получения. В 1857 г. в США сконструировали первый мощный трехвалковый прокатный стан для прокатки рельсов. В 1865 г. начали применять прокатку стальных рельсов; они были значительно прочнее сварочных.

1891 год – начало строительства Транссиба. С этого времени прокатка рельсов стала главной областью обработки металлов давлением. Прокатные станы совершенствовались и могли прокатывать слитки весом 2-3 тонны. В начале XX века прокатывалось в сутки более 1000 рельсов общим весом 30 тонн…