Еще до появления парового двигателя в мире существовал прообраз железной дороги. Зарождение железнодорожного транспорта, каким мы его сейчас представляем, началось в XVIII-XIX веках. За несколько столетий человечество прошло путь от парового локомотива до высокоскоростных сапсанов. К развитию железнодорожного транспорта приложило руку множество ученых и изобретателей, которым удалось совершить настоящий прорыв.

На самом деле рельсы существовали задолго до появления парового двигателя. Считается, что первой рельсовой дорогой был волок Диолк, где рабы толкали тележки по углублениям в известняке еще в VI веке до н.э. Затем рельсовые дороги появились в Европе, они работали за счет тяги людей или животных. Рельсы были деревянные и были широко распространены на шахтах для переправки добытой горной породы до кораблей.

История современной дороги началась в начале XVIII века, во времена индустриальной революции. Машинное производство постепенно вытеснило ручное производство, и в сфере рельсовых дорог тоже наметился прорыв.

Первые «рельсы» были — простыми деревянными продольными лежни-брусья. Впервые рельсы появились на разработках камня, в рудниках и угольных шахтах, когда в колейные пути от рудничных тележек стали укладывать направляющие планки. Первые упоминания о таких путях относятся к середине XVI в. Значительным шагом к созданию современной конструкции пути было изобретение металлических элементов проезжей части колейной дороги, чему помог неожиданный случай.

В Англии (Уэльс) на чугуно-литейном заводе в Колбрукдейле, принадлежавшем семье Дерби, в 60-е гг. XVIII столетия произошло затоваривание чугуном. Один из совладельцев завода Р. Рейнольдс (Reunolds) решил отлить из излишков чугуна корытообразный профиль, который 13 ноября 1767 г. уложили поверх деревянных лежней существовавшей на заводе колейной дороги. Профиль имел длину около 1,5 м, ширину 0,11 м и высоту примерно 3,5 см. Дорогу Рейнолдса считают родоначальницей железнодорожного пути.

Рельсы из чугуна были хрупкими и быстро изнашивались. После изобретения метода пудлингования, когда железо стало довольно дешево, стали распространяться железные рельсы. Рельсы из ковкого железа впервые применил в Англии инженер Никсон в 1803 г. Уже в 1820 г. в Англии было прочно освоено производство железных рельсов. В результате появились более современные и долговечные варианты - стальные рельсы. Стальные рельсы стали использоваться в железнодорожном строительстве с середины XIX века. Они изготавливаются из специальных сталей, которые обладают высокой прочностью и устойчивостью к воздействию окружающей среды. Процесс производства стальных рельсов включает нагревание и прокатку стальных брусков, а также последующую обработку и отделку.

Замена чугунных рельсов на стальные произошла по нескольким причинам. Во-первых, стальные рельсы обладают более высокой прочностью и долговечностью, что позволяет сократить затраты на их замену и обслуживание. Во-вторых, они имеют более гладкую поверхность, что обеспечивает более плавное движение поездов и уменьшение износа колес. Кроме того, стальные рельсы позволяют достичь более высоких скоростей движения поездов и улучшить общую эффективность железнодорожной системы.

Сегодня стальные рельсы являются стандартом для большинства железнодорожных систем. Качество рельсов строго контролируется, чтобы обеспечить безопасность и эффективность железнодорожного движения.

Существует несколько видов рельсов:

• стальные рельсы;
• армированные рельсы;
• трамвайные или желобчатые рельсы;
• зубчатые горные железнодорожные пути.

Их начали использовать в разных отраслях. В то же время, рельсы имеют более широкое применение. В основном рельсы используют в сферах производства такие как:

• железнодорожные пути общего пользования;
• подъездные пути промышленных предприятий (железнодорожные пути необщего пользования);
• подкрановые железнодорожные пути (наземные и надземные рельсовые пути);
• рудничные и шахтовые рельсовые пути;
• трамвайные пути;
• рельсовые пути метрополитена;
• контактные рельсы;
• подтележечные рельсовые пути и пути для специализированного промышленного транспорта.

 За долгую историю существования рельс, появившихся в эпоху Римской империи, они облегчали труд тысяч людей, обеспечивая перемещение грузов и человека по всей земле. Широкое применения рельс в промышленности породило образование множества видов рельс. Одни только ж/д рельсы в настоящее время применяются:

• для узкой колеи 950 мм;
• для широкой колеи 1520 мм;
• для европейской колеи 1435 мм
• для звеньевого пути;
• для бесстыкового пути;
• для стрелочных переводов;
• для соединения стрелочных переводов к путям.
• в качестве проводника электрических сигналов устройств автоблокировки

Повозки-вагонетки, которые двигались по рельсам на горных предприятиях, вначале представляли собой обыкновенные ящики на колесах. В 1786 г. ирландец Р. Л. Эджворт предложил использовать для перевозки грузов целые составы ящиков. Так возникли вагонетки. Это нельзя было назвать железнодорожным транспортом в полной мере. Применение лошадей было особенно выгодно при использовании составов вагонеток. Постепенно появляются так называемые конно-чугунные дороги. Первая конно-чугунная дорога для общего пользования была открыта в Англии в графстве Юррей. Протяжение этой дороги — 40 км.  Сегодня такие рельсовые пути можно назвать – подтележечные рельсовые пути.

На тот момент вагонетка представляла собой вид транспорта, выполняющий перевозки пассажиров и грузов по рельсовым путям в вагонах с помощью локомотивной или моторвагонной тяги. Среди всех видов транспорта во многих странах ведущее место занимает железнодорожный транспорт, что объясняется его универсальностью: возможностью обслуживать все отрасли экономики и удовлетворять потребности населения в перевозках практически во всех климатических зонах и в любое время года.

До появления первой в мире железной дороги уголь вывозили на вагонетках. В самом начале 19-го столетия возник проект постройки канала, который мог стать решением транспортной проблемы.

Проект строительства первой железной дороги в мире был представлен британскому парламенту для утверждения в 1821 году. Основным инвестором стал коммерсант Эдвард Пиз, вложивший в это предприятие огромную по тем временам сумму в семь тысяч фунтов стерлингов. Будучи самым крупным акционером, он оказывал существенное влияние на процесс сооружения первой в мире железной дороги.

Главный инвестор и вдохновитель проекта первой в мире железной дороги стремился найти наиболее компетентного специалиста, способного воплотить в жизнь передовые для начала 19 века технологии. Он остановил свой выбор на Джордже Стефенсоне, талантливом инженере, уже имевшем опыт конструирования паровых двигателей.

В 1822 году собрание акционеров официально назначило Стефенсона главным инженером.

Первая в мире железная дорога общего пользования была открыта в Англии между городами Стоктон и Даргингтон в 1825 г. Расстояние между рельсами - четыре фута и восемь дюймов (1,42 метра). Эта дорога имела протяженность 18 км и строилась под руководством Дж. Стефенсона, который также был создателем паровозов, эксплуатировавшийся на этой дороге. Вслед за Англией строительство железных дорог началось в США (1830 г.), Франции (1832 г.), Германии и Бельгии (1835 г.).

Эта дорога была предназначена для использования паровых двигателей, она соединила угольные шахты, расположенные неподалёку от английского населённого пункта Шилдон, с городами Стоктон-на-Тисе и Дарлингтон. Её официальное открытие состоялось в 1825 году. Экономический смысл этого проекта заключался в оперативной доставке угля из шахт в порт для погрузки на морские корабли.

Так же Джордж Стефенсон вместе с Эдвардом Пиз основали первый в истории завод по строительству локомотивов. Он располагался в городе Ньюкасле. 16 сентября 1825 года первый локомотив с паровым двигателем покинул стены завода. Вскоре он был представлен широкой публике.

После того, как Стефенсон предложил использовать железные рельсы (вместо чугунных), а подушки, которые в дальнейшем превратились в шпалы, их делать деревянными.

Выбранная им ширина колеи 4 фута 8½ дюймов (1435 мм), так называемая «Стефенсоновская» или «нормальная колея», стала самой распространённой в Западной Европе и на железных дорогах многих стран мира. У нас такую колею 1435 мм называют «европейская колея».

 Элемент верхнего строения пути шпалы появились раньше рельсов, и именно они направляли движение колес в «деревянной колее». Они являлись — рельсовыми опорами — которые имели самые разнообразные формы. С самого начала железнодорожные шпалы изготавливали из древесины. Дело в том, что этот материал на тот момент был самым доступным с финансовой точки зрения, распространенным и легко поддавался обработке.

А еще он показал себя отлично в эксплуатации. То есть деревянные шпалы не были слишком чувствительны к изменениям температур. Они отлично сцеплялись с щебенкой в качестве балласта. Также это были упругие шпалы, которые не проводили электричество.

Но древесина имеет и множество недостатков. Например, быстро заметили, что со временем деревянные шпалы выходили из строя и требовали замены. Зачастую они попросту гнили. Гниение начиналось с мест крепления с рельсом и расходилось по всему брусу. Эта проблема стала масштабной не в последнюю очередь и потому, что для изготовления шпал использовали сосну, которая очень подвержена гниению.

Следующим шагом развития шпал стала из обработка специальными веществам. Речь идет о антисептиках или маслах, которые значительно увеличивали срок эксплуатации изделий. так появились деревянные пропитанные шпалы.

Эти изделия уже не так подвержены гниению. И они все так же отлично сцеплялись со щебнем и не боялись перепада температур. При этом служить такой материал уже мог 7-40 лет, в зависимости от условий эксплуатации и породы древесины, из которого были изготовлены шпалы.

Следующим шагом было попробовать изготовить шпалы из чугуна. Чугунные шпалы применения не нашли из-за высокой хрупкости и ломкости. Да и первые опыты с железными шпалами были неудачны. Лишь в 1858 г. француз Ле Гренье (Le Grenier) изготовил из кованого железа корытообразную металлическую шпалу. Примером специального под рельсового основания являются применявшиеся на железных дорогах Франции железобетонные шпалы-лежни Лаваля длиной 1,3 и 2,3 м или конструкция пути «зиг-заг» голландских железных дорог с железобетонными блоками, соединенными трубчатыми связями.

После этого перешли на железобетонные. Они стоят недорого, дольше служат и просто являются более современным материалом. Такие шпалы уже совсем не гнию, никак не реагируют на атмосферные воздействия и обладают высоким запасом прочности. В изготовлении они тоже простые и недорогие. Именно эти шпалы сегодня и используются повсеместно.

На сегодняшний день, существует несколько видов шпал:

• деревянные шпалы;
• железобетонные шпалы;
• пластиковые или композитные шпалы;
• стальные шпалы— (используются очень редко).

самые распространенные в построении новых (особенно скоростных) железных дорог являются железобетонные шпалы.

Рельсы и шпалы являются важными компонентами железнодорожного пути и тесно связаны друг с другом. Шпалы представляют собой деревянные или бетонные конструкции, на которых укладываются рельсы.

Основная функция шпал - обеспечение опоры и фиксации рельсов. Они стали использоваться в железнодорожном строительстве с конца XIX века.  Шпалы служат опорой для рельсов и обеспечивают стабильность и безопасность движения поездов. Производство железнодорожных шпал требует высокой точности и качества. Они должны быть одинаковой длины и иметь правильную форму, чтобы обеспечить правильное распределение нагрузки от поездов. Эти элементы играют ключевую роль в обеспечении стабильности и эффективности железнодорожного движения, что делает их неотъемлемой частью современного мира.

Рельсы, в свою очередь, укладываются на шпалах и закрепляются с помощью специальных креплений. Рельсы имеют специальный профиль, который позволяет колесам поездов легко перемещаться по ним.

Таким образом, рельсы и шпалы взаимодействуют друг с другом и обеспечивают безопасность и эффективность железнодорожного движения. Шпалы поддерживают рельсы и предотвращают их смещение, а рельсы обеспечивают путь для движения поездов. Вместе они создают надежную инфраструктуру железнодорожного пути, которая способствует безопасности и комфорту пассажиров, а также эффективности работы железнодорожной системы. Поэтому важно поддерживать в хорошем состоянии и заменять изношенные или поврежденные рельсы и шпалы, чтобы обеспечить надежную и безопасную железнодорожную инфраструктуру.

Железнодорожная колея

Железнодорожная колея (расстояние между внутренними кромками рельсов) может различаться в разных странах. Существуют два основных стандарта колеи: стандартная (1435 мм) и широкая (более 1435 мм). Однако, в разных странах могут применяться и другие размеры колеи.

Железнодорожные габариты относятся к расстоянию между внутренними сторонами двух параллельных путей на железнодорожной линии. На протяжении всей истории железнодорожная колея значительно различалась в разных странах, что приводило к проблемам в международных поездках и грузовых перевозках. Давайте изучим историю и различия железнодорожной колеи в разных странах.

Концепция железнодорожной колеи возникла в начале 19 века, когда мир стал свидетелем быстрого расширения железных дорог. Поскольку разные регионы развивали свои железнодорожные сети независимо, инженеры и изобретатели использовали разную ширину колеи в зависимости от местных потребностей и обстоятельств.

В Соединенном Королевстве, на родине железных дорог, стандартная ширина колеи 4 фута 8,5 дюймов (1435 мм) была установлена   Джорджем Стивенсоном, считающимся «отцом железных дорог». Этот калибр стал нормой для большей части мира. Британское колониальное влияние распространило эту шкалу на многие ее территории, включая Канаду, Австралию и Индию.

Однако в Соединенных Штатах была выбрана другая колея из-за отсутствия сильного британского присутствия на раннем этапе развития железной дороги. Стандартная колея в Соединенных Штатах была первоначально установлена     на уровне 4 фута 8 дюймов (1422 мм). Однако в середине 19 века более широкая колея 5 футов (1524 мм), известная как «широкая колея», приобрела популярность в некоторых регионах, особенно на юге. Это привело к проблемам совместимости при соединении железных дорог из разных регионов.

В России и бывшем Советском Союзе была выбрана более широкая колея 1520 мм (4 фута 11,8 дюйма) из-за обширной территории страны и необходимости повышения устойчивости. На выбор более широкой колеи также повлияли военные соображения, поскольку вражеским армиям было труднее использовать захваченный подвижной состав или вторгаться по железной дороге.

Еще один значительный вариант можно найти в Испании и Португалии, где используется иберийская колея 1668 мм (5 футов 5,7 дюйма). Эта более широкая колея была выбрана для повышения устойчивости и размещения более крупных и тяжелых поездов.

В дополнение к этим вариациям во всем мире существует множество других размеров колеи, от узкой колеи, используемой в горных и отдаленных регионах, до стандартной колеи, модифицированной для конкретных целей, таких как высокоскоростные линии.

Различия в железнодорожной колеи имели различные последствия. Одной из заметных проблем является отсутствие оперативной совместимости при пересечении национальных границ. Это требует либо пересадки пассажиров и грузов в поезда с другой шириной колеи, либо использования специально разработанного подвижного состава, способного регулировать ширину между колесами. Стоимость и сложность таких решений часто создают серьезные логистические проблемы для международных перевозок.

Усилия по стандартизации и преобразованию калибров предпринимались на протяжении всей истории. В Европе принятие стандартной колеи в большинстве стран облегчило беспрепятственное железнодорожное сообщение внутри континента. Кроме того, строительство линий международной стандартной колеи, соединяющих разные регионы, улучшило транспортную связь и торговлю.

В последнее время концепция стандартной колеи приобрела известность благодаря своим преимуществам с точки зрения совместимости и международных перевозок. Международная стандартная колея 1435 мм (4 фута 8,5 дюймов) используется в различных высокоскоростных железнодорожных сетях, включая Eurostar и высокоскоростные поезда в Японии.

В заключение, история железнодорожной колеи демонстрирует разнообразный выбор, сделанный разными странами в ходе развития их соответствующих железных дорог. Эти различия создали проблемы для глобальных перевозок, что привело к необходимости инновационных решений и усилий по стандартизации. Тем не менее, были предприняты шаги по внедрению стандартной колеи, развитию связи и обеспечению беспрепятственного перемещения и торговли через границы.

Итак,

Стандартная колея (1435 мм):

- Великобритания: в 19 веке Великобритания стала первой страной, где была установлена стандартная колея, которая с тех пор стала наиболее распространенной.

- США: в Соединенных Штатах используется стандартная колея, но она чуть меньше - 4 фута 8,5 дюйма (около 1435 мм).

- Европейский Союз: практически все страны Европейского Союза используют стандартную колею 1435 мм.

- Япония: в Японии также применяется стандартная колея 1435 мм.

Широкая колея (более 1435 мм):

- Россия и страны бывшего СССР: в России, Украине, Беларуси и других странах бывшего СССР применяется широкая колея, известная как "российская колея" или "широкая российская колея". Расстояние между рельсами составляет 1520 мм.

- Индия: в Индии также используется широкая колея, называемая "индийская колея". Расстояние между рельсами составляет 1676 мм, что делает ее самой широкой в мире.

Интересные факты:

- В США на некоторых участках железных дорог используются облегченные колеи, такие как узкоколейные (менее 1435 мм) или узкоспециализированные колеи для промышленных целей.

- В Австралии применяются разные размеры колеи: стандартная колея 1435 мм, широкая колея 1600 мм и узкоколейные варианты.

- В Швеции существуют участки с широкой колеей (1524 мм) и стандартной колеей (1435 мм), что позволяет перевозить товары и пассажиров между странами с разными размерами колеи.

- В Китае используется стандартная колея 1435 мм, но в некоторых регионах страны также применяются широкая колея 1520 мм и узкоколейные варианты.

История и различия в размерах железнодорожной колеи в разных странах в значительной степени связаны с историческими, географическими и техническими особенностями развития железнодорожного транспорта в каждой стране.