Шахтный деревянный рельсовый путь и вагонетка. Германия, XVI век.
Железные дороги с момента создания и по сегодняшний день – один из наиболее востребованных видов транспорта. Их история берет начало еще в VI веке до н.э., когда один из коринфских тиранов Периандр модернизировал Диолк – дорогу длиной в шесть километров, мощенную пористыми известняковыми плитами. Она служила для транспортировки судов и товаров, став кратчайшим путем между Эгейским и Ионическим морями.
Камень – дерево – металл
Диолк просуществовал более 1400 лет, пока не пришел в негодность из-за износа. Но самое печальное, что после этого сам принцип передвижения по заранее проложенным направляющим не применялся еще несколько веков. И кто знает, как бы сложилась мировая история, если бы в Древней Греции была построена развитая система железнодорожного сообщения, а Херон доработал свою идею «ветрового шара», над которой тешились современники, в настоящий паровой двигатель.
Следующий серьезный шаг в направлении создания и развития железных дорог был сделан только в XVI веке. Тогда этот вид сообщения начали применять для транспортировки угля из шахт в Германии и Англии. Основная причина использования, конечно, была в экономии средств и времени: масса перевозимого груза могла в несколько раз превышать таковую для обычного грунтового пути.
Первая наземная железная дорога появляется в начале 1600-х – «Уоллатонская вагонная дорога», длина которой составляла 3 км. Стоит отметить, что транспорт того времени не являлся «железным» в привычном для нас понимании – колеса и рельсы («лежни») изготавливались из дерева, а для приведения в движение использовалась мускульная сила животных, чаще всего лошадей.
Металлические аналоги появились только через 100 с лишним лет, когда англичанин Ричард Рейнольдс решил использовать для рельсового производства скопившиеся на одном из заводов запасы чугуна, который не успевали перерабатывать. Технология быстро разошлась по миру. Одним из первых чугунные рельсы использовал наш соотечественник Аникита Сергеевич Ярцев в 1788 году при постройке «Чугунного колесопровода» длиной около 160 м на Александровском пушечном заводе в Петрозаводске. Участки этой дороги сохранены и поныне около здания музея Онежского тракторного завода и в Губернаторском саду Петрозаводска.
 |
| Диолк. Современное состояние. |
Долгое время использование рельсового пути оставалось прерогативой рудников и промышленных предприятий. Регулярные пассажирские перевозки были организованы англичанами только в 1807 году на Железной дороге Суонси и Мамблза в Уэльсе.
В качестве тяговой силы все еще использовались лошади, хотя первый поезд на паровой тяге был представлен публике несколькими годами ранее. Результаты его демонстрации не были однозначными: локомотив пришел в движение, однако в процессе сломалась часть хрупких чугунных рельсов.
Рельсы гнутся
Это время можно считать истоком так называемой рельсовой проблемы – внедрение и совершенствование материала, который мог обеспечить надежность перевозок при стремительно возрастающих нагрузках.
Первые типы рельсов представляли собой лишь усиление деревянного направляющего формованными металлическими пластинами для повышения прочности. Однако в последующих модификациях можно увидеть развитие инженерной мысли: например, был создан двухголовый вариант полотна. Авторы полагали, что после износа рельсов можно будет перевернуть и использовать его вторую сторону, значительно снижая потребность в ремонте и замене полотна. Однако идея себя не оправдала, так как износ верхней головки сопровождался соответствующим износом нижней части.
Начало XIX века также знаменуется развитием науки о железнодорожном пути. Инженер и министр путей сообщения Российской империи (1862–1869) Павел Петрович Мельников в 1835 году предлагает формулу для расчета рельсов с учетом влияния подвижной нагрузки. А уже во второй половине столетия появляется рельс Виньоля, форма которого используется до сих пор. Интересен тот факт, что эти же рельсы применялись как балки для потолочных перекрытий.
Тем временем в России для качественного развития отрасли путевого хозяйства в 1884 году была создана Рельсовая комиссия, у истоков которой стоят такие выдающиеся деятели, как Сергей Юльевич Витте и Владимир Ефимович Грум-Гржимайло.
Наибольший прирост железнодорожных путей в мире за всю историю проходит в 1880–1890-х годах: за 10 лет дорога прирастает на 245 тыс. км и ее длина достигает более 617 тыс. км. Это сопровождалось значительным мировым ростом промышленности и производства.
Примечательно, что отечественные железные дороги по указу Николая I имели расширенную колею в 1524 мм (против 1435 мм в Европе и Америке). По его мнению, это должно было значительно затруднить въезд неприятеля на территорию России на паровозе. Решение оказалось по-настоящему судьбоносным: во время Второй мировой войны вермахт испытывал дефицит локомотивов для широкой колеи и соответственно необходимых припасов. По этой причине в дни решающей битвы за Москву суточный подвоз для немецких войск составлял менее трети от необходимого.
 |
| 100-метровые рельсы производства ЗСМК.
Фото из архива автора |
«Чемпионат мира» по рельсам
На сегодняшний день протяженность мировых железных дорог составляет более 1,3 млн км. Этот вид транспорта переживает период ренессанса. Вновь, как и в конце XIX века, железные дороги выполняют роль локомотива экономики и способствуют развитию различных ее областей.
Прогресс в отрасли в значительной мере определяют два направления: скоростное пассажирское и тяжеловесное грузовое движения. Согласно прогнозу, грузооборот на железных дорогах России к 2030 году вырастет на 77% – до 3,9 трлн тонн/км, а пассажиропоток увеличится в полтора раза – до 202 млрд пасс/км.
В условиях стремительно растущей нагрузки особенно важно соответствующее повышение качества железнодорожного полотна. Решение этих задач в масштабах страны усложняется необходимостью эксплуатировать рельсы в условиях холодного и особо холодного климата, а также совмещенного скоростного пассажирского и тяжеловесного грузового движения.
До последнего времени отечественные рельсы отставали от рельсов лучших рельсопрокатных заводов мира по геометрическому качеству и длине, а также по стабильности показателей металлургического качества. Например, при полигонных испытаниях на Экспериментальном кольце Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ), где в течение длительного времени проводился своеобразный «чемпионат мира» по рельсам, ресурс рельсов японского и французского производства вдвое превышал ресурс отечественных рельсов.
Однако после модернизации Западно-Сибирского металлургического комбината (ЕВРАЗ ЗСМК) ситуацию удалось переломить. Специалисты комбината кроме обычных дифференцированно-термоупрочненных рельсов освоили рельсы с повышенной износостойкостью и контактно-усталостной прочностью, рельсы повышенной прямолинейности для совмещенного скоростного движения. Одним из ключевых достижений последних лет стал выпуск первых в России 100-метровых дифференцированно-термоупрочненных рельсов, которые делают железнодорожные перевозки более надежными и комфортными. Технологически «изюминка» создания дифференцированно-термоупрочненных рельсов следующая: воздух подается под высоким давлением, охлаждает подошву и головку рельса, но с разной интенсивностью. В таком случае основание получается прочным, а головка – пластичной. Это более совершенная технология закалки и упрочнения, чем обычная масляная. Она значительно повышает устойчивость к нагрузкам и срок службы полотна, что сокращает расходы на эксплуатацию пути и повышает безопасность движения.
Похожую технологию также освоили и в компании «Мечел», чьи рельсы сейчас проходят испытания на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ. Наладив производство таких рельсов на металлургических комбинатах в Новокузнецке и Челябинске, российская металлургия, можно считать, достигла лучшего мирового уровня. В этом году отечественные специалисты сумели даже кое в чем перегнать Запад: на заседании 130-й Рельсовой комиссии представитель ЕВРАЗ ЗСМК рассказал о проведении испытаний инновационных дифференцированно-термоупрочненных рельсов низкотемпературной надежности. Они предназначены для эксплуатации в условиях холодного климата. Таких разработок нет ни у кого в мире, а сама технология может повысить срок эксплуатации полотна в 2,5–3 раза в условиях Крайнего Севера. Понятно, насколько это актуально для России и стран с аналогичным температурным режимом, таких как Канада.
В будущем железнодорожный транспорт, безусловно, будет развиваться по всем направлениям: грузопоток, комфорт, технологичность. В стране будут появляться такие мегапроекты, как Высокоскоростные магистрали, Восточный полигон. И если благодаря первому мы сможем передвигаться на большие расстояния с минимальными временными затратами, то второй в перспективе способен трансформировать мировые транспортные потоки и превратить Россию в мировой логистический центр. К примеру, одним из перспективных направлений становится внедрение 800-метровых рельсовых плетей с дифференцированным упрочнением. Это может сделать путь практически бесстыковым и по-настоящему «бархатным», снизить расходы на обслуживание и перенаправить средства в другие перспективные направления.
Валерий Мастеров 
