Почему железнодорожная колея в россии шире. Ширина колеи железной дороги Расстояние между жд рельсами

Железные дороги являются важным элементом инфраструктуры, поскольку поездами перевозится большой объём грузов и пассажиров во многих странах мира. У современного ж/д транспорта имеются преимущества перед воздушным, автомобильным и водным транспортом. Это относится не только к значительным объёмам перевозимых грузов, но и таким аспектам, как надёжность и безопасность.

Уровень аварийности в сфере ж/д перевозок гораздо ниже, чем в других отраслях транспортного сообщения. Мощные и функциональные локомотивы с каждым годом перевозят всё больше грузов. Отмечается и рост показателя пассажироперевозок. А это способствует росту доходности в сфере ж/д перевозок.

Изменения стандарта колеи

До того времени пока не были установлены стандарты ширины колеи ж/д дорог в разных странах мира, этот показатель претерпевал существенные изменения. Особенно это касалось таких стран, как Россия и Англия. Только практический опыт в сочетании с разработками инженеров помог расставить все точки, и в индустрии строительства железнодорожных путей прекратились разногласия. Это обеспечило определённую стабильность ж/д сферы и сокращению расходов, связанных с процессами модернизации.

В России и СНГ

В позапрошлом веке сформирован стандарт железнодорожного сообщения России. Это же касалось Монголии и Финляндии. Показатель размера у колеи составил 1524 мм, что способствовало транспортировке грузов большого веса. У той колеи, которая используется в Европе, ширина составила 1435 мм. Уже в первой половине 1970 года начат процесс перевода дорог Союза на иную колею (1520 мм), который завершился девяностых годах.

Это предприняли, чтобы увеличить надёжность пути в ходе использования грузовых составов, увеличить скоростные параметры их перемещения без проведения преобразований. Когда распался Союз, то данный стандарт стали использовать в ж/д инфраструктуре стран, которые были образованы на его месте. Это способствовало существенной экономии ресурсов, которые могли бы быть затрачены на изменение стандартов.

В ж/д хозяйстве Финляндии до нашего времени используют прежний стандарт, что свидетельствует о рачительности и экономности финнов, которые сочли нецелесообразным проводить в этом аспекте какие-либо изменения. Мизерная 4-мм разница не приводит к тому, чтобы переоборудовать составы, но этап перехода был обусловлен высоким износом локомотивов и вагонов.

Нужно подчеркнуть, что полностью установить взаимосвязь между имеющимся зазором и интенсивностью процесса изнашивания имеющихся пар не получилось. Эту ширину (1520 мм) применяют все метрополитены РФ и СНГ. На значительном количестве маршрутов (трамвайных) применяют колею аналогичной ширины, хотя имеются аналоги с узкой колеёй (1000 мм). Это характерно для ряда городов – таких, как Пятигорск и Калининград. Если говорить об Украине, то там колея подобного размера применяется в Житомире и ряде городов западной части страны. Если рассматривать Ростов, то там размер у колеи составляет 1435 мм. Важно подчеркнуть, что ширина у колеи на первой дороге России составляла 1829 мм.

Ширину колеи, размер которой составил 1524 мм, стали использовать в первый раз в России при возведении в 19 веке Николаевской ж/д. Есть данные, что это обусловлено деятельностью американских консультантов при возведении дороги. Не исключено, что такую колею использовать предложили Мельников и Крафт, которые были известными русскими инженерами. Они перед началом строительных работ посетили Америку и познакомились с достижениями местных инженеров. Удобство этой колеи состояло в её размере - 5 футов. Имеется информация, что на процесс выбора размера повлиял другой фактор – отличная от Европы российская колея препятствовала бы обеспечению войск в случае, если враг посмел бы вторгнуться на территорию России. Это имело место во время ВОВ, когда фашистские войска вынуждены были заменить колею под свои поезда.

В РФ общий стандарт размера колеи приняли сразу, а в Европе это случилось несколько позже. Вплоть до 80-х годов XX века популярностью в СССР пользовалась также колея, имеющая размер 750 мм. Её использовали на детских дорогах, лесовозных маршрутах, для нужд промышленности. Но в течение последнего десятилетия такая колея стала использоваться очень редко. Оживлённые узкоколейки переоборудовали под имеющийся стандарт, но значительную их часть просто закрыли. В основном это было обусловлено прекращением деятельности компаний, которые их обслуживали.

Подвижной состав РЖД перемещаются по рельсам действующего стандарта по территории РФ и ряда иных стран. Подобная ширина является довольно удобной для перевозки пассажиров и многотонных грузов. Многолетний опыт использования колеи действующего параметра показал её преимущества перед аналогом, действующим в Еврозоне. Это имело отношение ко многим аспектам (технические качества, безопасность и т.п.).

Еврозона

Колея в государствах, относящихся к Евросоюзу, является совмещённым путём (колеи двух размеров). Чаще всего используется колея, ширина которой достигает 1435 мм. Её применяют в странах Северной Америки, Европы и Китае (кроме Финляндии, Ирландии и т.д.). Этот параметр колеи приняли до того, как построили первую дорогу для пассажиров от Ливерпуля до Манчестера. Такая колея стала самой узкой среди всех аналогов. Её приняли для минимизации расходов по переустройству мостов и других сооружений.

Через два десятилетия колею принял в качестве стандарта даже парламент Англии. Её нужно было использовать, когда строились дороги в новых районах. Great Western Railway, которая была одной из основных ж/д компаний Англии, применяла колею размером 2140 мм. Уже в 60-е годы 19 века длина дорог компании на данной колее составила 959 км. И за эталон размера колеи шла настоящая война, но затем линии, по указанию действующей власти, перешили под действующий норматив.

Есть мнение, что имеется некоторая связь между шириной колеи (стандартной) и аналогичным параметром, который существовал ещё во времена Древнего Рима. Как отмечают историки, этим стандартом широко пользовались римские мастера, изготавливающие повозки. Районы (приграничные), где применяют разные пути, оснащаются колеёй совмещённого типа. Это можно наблюдать, двигаясь от Калининграда до Бранево. А затем уже проложена колея, относящаяся к стандарту, использовавшемуся в Европе. На данном железнодорожном секторе регулярно ходит состав до Берлина.

Несмотря на то, что имеются некоторые трудности с переоснащением вагонов и локомотива при пересечении ими границы с соседними государствами (нужно снимать и вновь устанавливать оси на всех вагонах и т.д.), существующая величина ширины колеи РФ имеет большое значение для внутренних транспортировок по её территории. Особенно это касается перевозок грузов и пассажиров на дальние расстояния (в несколько тысяч километров). Поэтому в ближайшее время не следует ожидать кардинальных изменений стандарта ширины ж/д колеи.

Страница 3 из 10

Для начала ознакомимся с номинальными размерами ширины колеи, указанными в ПТЭ (приказ от 21 декабря 2010 года № 286):

Номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более - 1520 мм. Ширина колеи на более крутых кривых должна быть:

  • при радиусе от 349 до 300 м - 1530 мм;
  • при радиусе от 299 м и менее - 1535 мм.

На участках железнодорожных линий и железнодорожных путях, где комплексная замена рельсошпальной решетки не производилась, до их реконструкции допускается на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом более 650 м номинальный размер ширины колеи - 1524 мм. В этих случаях на более крутых кривых ширина колеи принимается:

  • при радиусе от 650 до 450 м - 1530 мм;
  • при радиусе от 449 до 350 м - 1535 мм;
  • при радиусе от 349 м и менее - 1540 мм.

Величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути не должны превышать по сужению -4 мм, по уширению +8 мм, а на участках, где установлены скорости движения 50 км/ч и менее, - по сужению -4 мм, а по уширению +10 мм.

Порядок устранения отклонений, превышающих указанные значения, устанавливается, соответственно, владельцем инфраструктуры, владельцем железнодорожных путей не общего пользования.

Ширина колеи менее 1512 мм и более 1548 мм не допускается . Нахождение и курсирование железнодорожного подвижного состава, предназначенного для использования на железнодорожных путях общего пользования, по железнодорожным путям, не соответствующим указанным нормам, не допускается.

На железнодорожных путях не общего пользования допускается сохранять до переустройства:

  • номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на участках с деревянными шпалами на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более - 1524 мм;
  • ширину колеи на более крутых кривых:
    • при радиусе от 349 м и менее - 1540 мм;
    • величины отклонений от номинальных размеров ширины колеи, не требующие устранений, на прямых и кривых участках железнодорожного пути радиусом 350 м и более не должны превышать по сужению -8 мм, по уширению +6 мм, а на участках железнодорожного пути радиусом 349 м и менее - по сужению -4 мм, по уширению +10 мм.

На строящихся, а также после проведения реконструкции и капитального ремонта железнодорожных путей номинальный размер ширины колеи между внутренними гранями головок рельсов на прямых участках железнодорожного пути и на кривых радиусом 350 м и более должен быть - 1520 мм.

Ширина колеи на прямых участках

Как известно, рельсовая колея в плане характеризуется прямыми и кривыми (рис. 1). Согласно ПТЭ для прямых и кривых с R ≥ 350 м S 0 = 1520 мм (+8; -4). Следовательно, S 0 max = 1528 мм и S 0 min = 1516 мм.

Рис. 1 - Схема рельсовой колеи: а - план; б - определение ширины колеи:1 - прямой участок; 2 - кривой участок

Рис. 2 - Положение колесной пары на прямом участке

Если на прямом участке колесную пару поставить на рельсы так, чтобы гребень одного колеса был прижат к рельсу, то между гребнем второго колеса и рабочей гранью другого рельса будет зазор δ (рис. 2). Из рисунка видно, что

δ = S 0 - (Т + 2h + 2μ) = S 0 - q ,

где S 0 - ширина колеи на прямом участке пути;

Т - насадка колес, равная согласно ПТЭ (1400 ± 3) мм, для поездов с v > 120 км/ч - 1440 мм (+3; -1);

h - толщина гребня; согласно ПТЭ h max =33 мм, h min =25 мм и для v > 120 км/ч h min =28 мм;

μ - утолщение ширины гребня, которое для вагонных колес равно 1 мм, а для локомотивных - нулю;

q - колесная колея.

Так как существуют минимальные, нормальные и максимальные значения S 0 , Т и h , то соответственно существуют и зазоры δ m in , δ 0 и δ max . Подставляя в формулу различные Т , h и μ, получим следующие значения величин δ и при S 0 = 1520 мм (в числителе - для локомотивных осей, в знаменателе - для вагонных).

Скорость движения поезда, км/ч δ m in δ 0 δ max
v ≤ 120 7/5 14/12 39/37
v ≥ 120 7/5 14/12 31/29

Видно, что в некоторых случаях зазоры δ могут быть довольно большими. Наличие зазоров δ есть первая особенность рельсовой колеи на прямом участке пути . Зазоры необходимы для:

  • уменьшения сопротивления движению поездов;
  • замедления износа рельсов и колес;
  • предотвращения заклинивания экипажей при движении и, как следствие, вползания гребня на рельс.

Однако если зазор δ слишком велик, ухудшаются условия взаимодействия пути и подвижного состава, а именно:

  • увеличивается угол удара при косых набеганиях колес на прямых и при входе на кривые участки;
  • ухудшаются условия комфортабельности езды (при значительном зазоре больше качка и виляние железнодорожных экипажей);
  • быстрее расстраивается путь, требуется больше затрат на его содержание.

Вот поэтому в свое время встал вопрос об уменьшении зазоров δ. Это сделано за счет сужения колеи. На основании множества экспериментов ширина колеи S 0 принята равной 1520 мм вместо 1524 мм; при этом установлены допуски +8 и -4 мм, а на участках, где скорости движения поездов 50 км/ч и менее, +10 и -4 мм. Переход на ширину колеи 1520 мм дал годовую значительную экономию в путевом хозяйстве.

Вторая особенность рельсовой колеи на прямых участках (согласно ПТЭ) - понижение одной рельсовой нити относительно другой на 6 мм для улучшения плавности движения поездов.

Ширина колеи на кривых участках

На железных дорогах РФ согласно ПТЭ ширина рельсовой колеи на кривых участках пути S к установлена в зависимости от радиуса: при R ≥ 350 м S к = 1520 мм; при 300 ≤ R < 350 S к = 1530 и при R < 300 м S к = 1535 мм с допусками +8; -4 мм.

Уширение или ширина колеи в кривой определяется расчетом по вписыванию железнодорожных экипажей в кривую исходя из следующих условий:

  • ширина колеи должна быть оптимальной, то есть обеспечивать наименьшее сопротивление движению поездов, наименьший износ рельсов и колес; предохранять рельсы и колеса от повреждений, а колею - от искажения в плане, колеса - от провала между рельсовыми нитями, то есть не превышать максимальную допустимую ширину;
  • ширина колеи должна быть не меньше минимальной допустимой, чтобы ходовые части экипажа не заклинивались между наружной и внутренней рельсовыми нитями.

Определение оптимальной ширины колеи

За расчетную схему примем такую, при которой экипаж своим наружным колесом передней оси жесткой базы прижимается к наружному рельсу кривой, а задняя ось жесткой базы либо занимает радиальное положение, либо стремится его занять, и центр поворота экипажа находится на пересечении этого радиуса с продольной геометрической осью жесткой базы экипажа. При этом:

  • во всех случаях определенная расчетом оптимальная ширина рельсовой колеи не должна превышать максимума S
  • если расчетная ширина колеи S к будет больше S max , то следует перейти к определению минимальной допустимой ширины колеи, приняв соответствующую расчетную схему;
  • если расчетная ширина колеи S к получится меньше нормальной ширины на прямом участке пути (S 0 = 1520 мм), то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширина колеи S к должна приниматься по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Рис. 3 - Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения оптимальной ширины колеи

Рассмотрим случай определения оптимальной ширины рельсовой колеи S на кривой радиусом R из условия вписывания экипажа с трехосной жесткой базой L 0 (рис. 3). Примем следующие обозначения:

q = (Т + 2h

С - центр поворота экипажа;

λ - расстояние от центра вращения экипажа до геометрической оси первого колеса (для данного случая, как видно из рис. 3, λ = L 0);

b 1 - расстояние от геометрической оси первой колесной пары до точки касания гребня колеса с рельсом;

f н - стрела изгиба наружного рельса (при хорде АВ );

S - ширина рельсовой колеи в кривой;

Из (рис. 3) видно, что при ∑μ = 0 S = q + f н; при ∑μ ≠ 0 S = q + f н - ∑μ,.

Экипажем, требующим наибольшей ширины колеи будет тот, который имеет q max . Тогда, учитывая допуск на сужение колеи 4 мм, в общем виде выражение для S будет таким:

Величину b 1 профессор Г. М. Шахунянц предложил определять при неизношенных гребнях по формуле

где r - средний радиус катания колеса;

τ - угол наклона внутренней грани (образующей гребня) к горизонту, равный для вагонного профиля колеса 60°, а для локомотивных колес 70°.

Определение минимальной допустимой ширины колеи

За расчетную схему примем вариант заклиненного вписывания экипажа, при котором наружные колеса крайних осей жесткой базы своими ребордами упираются в наружный рельс кривой, а внутренние колеса средних осей упираются в рельс внутренней нити. Центр поворота экипажа либо находится посередине жесткой базы (двухосные экипажи, многоосные экипажи с симметричным расположением осей и их разбегов), либо стремится занять это положение. При этом к полученной на основании такой расчетной схемы ширине колеи следует прибавить минимальный зазор δ min между боковой рабочей гранью рельса и гребнем колеса на прямом участке пути. Это необходимо сделать потому, что заклиненное вписывание при эксплуатации не допускается. При этом:

  • во всех случаях определенная минимальная допустимая ширина рельсовой колеи S не должна превышать максимума S max = 1535 мм, установленного ПТЭ;
  • если полученная расчетом ширина колеи получится больше S max то это значит, что данная кривая без специальных устройств (контррельсов) не может обеспечить прохождение рассматриваемого экипажа;
  • если расчетная ширина колеи S получится меньше нормальной S 0 = 1520 мм, то это означает, что конструктивные размеры и особенности ходовых частей рассматриваемого экипажа позволяют ему проходить кривую данного радиуса без уширения колеи. В таком случае ширину колен принимают по ПТЭ в зависимости от радиуса.

Рис. 4 - Расчетная схема положения экипажа в кривой для определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи

Рассмотрим случай определения минимальной допустимой ширины рельсовой колеи S из условия вписывания экипажа с пятиосной жесткой базой L 0 (в которой средняя ось безребордная) в кривую радиусом R (рис. 4).

Примем следующие обозначения:

С - центр поворота экипажа;

q = (Т + 2h + 2μ) - ширина колесной колеи;

λ - расстояние от центра поворота до геометрической оси крайнего колеса, упирающегося в наружный рельс;

i - расстояние от С до оси четвертого колеса;

f н - стрела изгиба наружного рельса при хорде АВ ;

f в - стрела изгиба внутреннего рельса при хорде (2i - 2b 2);

b 1 - расстояние от геометрической оси пятой (или первой) колесной пары до точки касания колеса с наружным рельсом;

b 2 - то же четвертой (или второй) оси, но до точки касания колеса с внутренним рельсом;

∑μ - сумма поперечных разбегов осей.

Из (рис. 4) S = q + f н - f в - ∑μ. Однако с учетом допуска на сужение 4 мм, а также того, что экипаж, требующий наибольшей ширины колеи, имеет q max , окончательное выражение для S будет

S = q max + f н - f в - ∑μ + δ min + 4,

где f н - определяется по формуле

а f в - по выражению

Величину b 2 для неизношенных колес можно найти по формуле

Контррельсы на кривых участках укладывают у внутренней рельсовой нити или у обеих нитей (внутри колеи) в том случае, если возникает особая необходимость принимать ширину колеи в кривой больше максимальной допустимой S max .

Контррельсы у внутренней, нити укладывают для предотвращения бокового износа рельсов наружной нити и во избежание отбоя рельсов. Контррельсы у обеих нитей укладывают в тех случаях, когда ширину колеи в кривой приходится принимать более 1541 мм. К таким решениям на магистральных дорогах прибегают очень редко, поэтому данный вопрос подробно не рассматривается.

Китайские железнодорожники готовы осваивать просторы РФ. Фото Reuters

В России впервые появится железная дорога с «китайской» шириной колеи. Это облегчит продвижение китайских предприятий в РФ, пишет официальная пресса Поднебесной. Российские чиновники говорят, что речь идет лишь о небольшом участке дороги, которая пройдет до дальневосточных портов. Но в Пекине не склонны преуменьшать важность прецедента: в РФ появится инфраструктура другого государства, которая будет управляться не из России, что даст КНР шанс расширить свою экспансию.

Чтобы продемонстрировать Пекину заинтересованность в сотрудничестве, Москва сделает широкий жест. Минвостокразвития предложило построить на территории РФ одну из железных дорог не с российским стандартом колеи, а с международным, который используется в Китае.

Об этом сообщило в конце минувшей недели агентство «Синьхуа». Речь идет о железной дороге, которая соединит китайский город Хуньчунь и российский порт Зарубино в Приморском крае.

Унификация стандарта колеи позволит сократить сроки перевозок, снизить себестоимость и ускорить товарообращение между двумя странами, пояснил заместитель генсекретаря Китайской ассоциации по развитию предприятий за рубежом Хэ Чжэньвэй. Сейчас для перехода с одной колеи на другую нужно перегружать грузы либо заменять вагонные тележки - на это может уйти от нескольких часов до дней.

Ширина колеи китайских железных дорог – 1435 мм. Это распространенный международный стандарт. Такой же ширины железные дороги есть в странах Западной и Центральной Европы, в США, Канаде и т.д. В России и странах СНГ ширина колеи иная – 1520 мм. Также с российской колеей почти совпадают железные дороги Финляндии.

Другой стандарт колеи был принят в России еще с царских времен. Власти хотели затруднить военному противнику снабжение войск в случае их вторжения в Россию. То есть это вопрос государственной безопасности. Какими бы тесными ни были экономические связи с Европой, европейская колея на территории РФ не появлялась.

Так что в случае с дорогой Хуньчунь–Зарубино в России может быть создан прецедент. И распоряжаться построенной на приграничной территории дорогой будет уже не РФ, а Китай: по ней бесперебойно будут ездить китайские составы. В Минвостокразвития, однако, призывают не переоценивать последствия этой инициативы.

Как вчера пояснили «НГ» в пресс-службе ведомства, «речь идет об одной конкретной железной дороге, которая в рамках транспортного коридора «Приморье-2» соединит Хуньчунь и Зарубино»: «То есть это даже не дорога в прямом смысле слова, а подъездной путь к порту для грузов, следующих транзитом из Китая. Ни о каком переходе железных дорог на китайскую колею речи нет».

Руководитель департамента исследований железнодорожного транспорта Института проблем естественных монополий Владимир Савчук рассказал «НГ» об экономической целесообразности такой инициативы. «Особенность этого проекта в том, что он рассчитан на транзитные грузы с территории Китая или на его территорию через наши порты. Между портами и границей примерно 100 км, и далее по территории Китая эти грузы могут идти на тысячу и более километров. Из-за разной ширины колеи необходимо перегружать грузы, теряется эффект безбарьерного прохождения границы, затрачивается время. Если мы рассматриваем наши порты в том числе как транзитные для китайских грузов, то в унификации стандартов есть своя экономическая логика, это дает много преимуществ», – поясняет эксперт.

По его словам, технологических препятствий для реализации этого проекта нет. «Технологии позволяют строить колею с двойной шириной – то есть, грубо говоря, с тремя рельсами, – поясняет Савчук. – Такие есть, например, в Белоруссии на границе с Польшей, у нас на границе с Китаем – в Гродеково. Наш подвижной состав частично заходит на их территорию до первой станции, и наоборот. И проблем это не создает».

Однако в отличие от Минвостокразвития Пекин воспринимает проект дороги Хуньчунь – Зарубино со всей серьезностью. Для Китая решается стратегический вопрос доступа не просто к порту, а к приграничным территориям и российскому рынку. Инициатива Москвы «означает появление больших шансов для китайских предприятий, желающих выйти на российский рынок», говорит Хэ Чжэньвэй. Никто не даст гарантии, что в будущем Китай не начнет лоббировать расширение сети своих железных дорог внутри РФ.

К слову, и вне территории России Пекин тоже настаивает на строительстве дорог с удобной ему колеей. Ранее пресса сообщала о спорах вокруг проекта железной дороги Китай–Киргизия–Узбекистан. Проект обсуждается с середины 90-х. Окончательному соглашению мешают самые разные факторы. В том числе требование Китая построить дорогу с международным стандартом колеи – шириной 1435 мм. Как говорили ранее эксперты «НГ», появление в Киргизии колеи китайского стандарта поставит под удар не только киргизскую, но и российскую безопасность – особенно в Сибири, Поволжье и на Урале (см. ).

В конце 2015-го China Daily написала о решении Китая построить в Иран высокоскоростную железную дорогу Экономического пояса Шелкового пути в обход России – тоже с международной шириной колеи. Получив доступ к железнодорожной системе Ближнего Востока, где распространен международный стандарт, Китай сможет через Турцию выйти в Европу. Как поясняли эксперты, это понизит роль России в сухопутном сообщении между Китаем и Европой.

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.

Примеры широкого пути (широкой колеи):

  • 3000 мм: Германия В конце 1930-ых в Третьем рейхе был разработан проект строительства сети сверхширококолейных скоростных железных дорог. Проект не был осуществлён.
  • 2140 мм: Англия. Great Western Railway (прекращено использование, с 1854
  • по 1892 система переведена на нормальную колею)
  • 1945 мм: Нидерланды (прекращено использование, 1839-1864 Railroad Gauge Width)
  • 1750 мм: Франция. Эта атипичная ширина была принята системой Arnoux для Парижской линии от Баррьр Денфер (Сейчас станция Денфер-Рошро - Denfert-Rochereau) В Со (Sceaux), с продолжением от Бур -ля-Рен (Bourg-la-Reine) до Лимур (Limours) через Сен Реми ле Шеврез (Saint-Rémy-lès-Chevreuse).
  • 1676 мм: Аргентина; Бангладеш; Индия;; Пакистан; США (BART); Чили; Шри Ланка.
  • 1668 мм: Португалия; Испания (идет переход)
  • 1600 мм: Австралия; Бразилия; Ирландия; Северная Ирландия.
  • 1524 мм: Финляндия; США; Панамский канал (в 2000 г. - переход с 1524 мм на 1435мм).
  • 1520 мм: (Русская колея) Основная ширина колеи — В России, СНГ, Прибалтике, Монголии и в странах бывшего СССР: Армения, Азербайджан, Белоруссия, Эстония, Грузия, Кахахстан, Киргизстан, Литва, Латвия, Молдавия, Узбекистан, Таджикистан, Туркменистан, Украина. Польша (линия LHS 395 км).
  • 1495 мм: Канада. Торонто. Метро и трамвай TTC .

Исторически широкая колея:

  • 1520 мм Бывший СССР и Монголия.
  • 1524 мм Финляндия, Панама.
  • 1600 мм Австралия, Бразилия, Ирландия.
  • 1668 мм Испания, Португалия.
  • 1676 мм Аргентина, Чили, Бангладеш, Индия, Пакистан, Шри-Ланка, США.
  • 1750 мм Франция.
  • 1945 мм Голландия
  • 2140 мм Англия
  • 3000 мм Германия.

Нормальная колея (нормальный путь). Нормальный путь так называется потому, что его используют в большинстве стран, в частности во всех странах, первыми начавших строить ж/д: Германия, США, Франция, Англия... Международный Союз Ж/Д (UIC) определил эту ширину как норму по-сравнению с узким и широким путем. Основная масса всех СЛ (скоростных линий) в мире создана по этой норме.

Классические Линии: Албания, Алжир, Германия, Саудовская Аравия, Аргентина. Австралия, Австрия, Бельгия, Босния- Герцеговина, Бразилия, Болгария, Канада, Китай, Колумбия(угольная линия), Корея, Хорватия, Дания, Египет, США, Франция, Габон, Греция, Венгрия, Иран, Ирак, Израиль, Италия, Япония (большая часть всех частных линий и метро), Ливан, Либерия, Люксембург, Либия (строится), Малайзия(линия в аэропорт), Македония, Марокко, Мавритания, Мексика, Монтенегро, Нигерия (торговая линия), Норвегия, Панама(с 2000), Парагвай, Голландия, Перу, Польша, Румыния, Англия, Словакия, Словения, Швеция, Сирия, Чехия, Тунис, Турция, Уругвай, Венесуэла, Вьетнам...

Скоростные Линии: Франция, Германия, Англия, Бельгия, Голландия, Швейцария, Испания, Корея, Китай, Япония (Shinkansen), Тайвань. Южная Африка (в проекте для Готрэн) 1372: Япония, система Keio Line, метро Toei Shinjuku и трамвайные линии в Tokyo et Hakodate.

Метрический путь (колея)

Примеры метрического пути:

  • 1607мм: Южная Африка, Танзания(TAZARA), Замбия, Зимбабве, Коста Рика, Гондурас, Индонезия, Япония(искл.- некоторые частные линии, линия JR, кроме Shinkansen), Сахалин (Россия), Австралия (Квисленд, Тасмания, Западная Австралия), Канада (до 1880 года Новый Брансвик, Новая Земля до сентября 1988, Остров Принца Эдуарда до 1930, окончательно прекращено использование в 1989).
  • 1055 мм: Алжир.
  • 1050 мм: Иордания.
  • 1000 мм: Аргентина, Боливия, Бразилия, Чили, Камерун, Греция (Пелопонез), Кения, Уганда, Танзания (кроме TAZARA), Вьетнам, второстепенные системы Европы (Франция, Швейцария, Испания), несколько линий в Италии (ширина в 950 мм используется чаще) ибольшинство линий в Тунисе.
  • 914 мм: Канада (White Pass and Yukon Route), Коломбия, США (Colorado: Cumbres and Toltec Scenic Railroad), Гватемала, Перу, Науру.
  • 914 мм: Канада, Гватемала, Перу, Науру.
  • 950 мм: Италия и ее бывшие колонии.
  • 1050 мм: Иордания.
  • 1055 мм: Алжир.

Промышленная колея (узкий путь)

  • 900 мм: Шахты на востоке Франции, трамвай в Линце.
  • 891 мм: Швеция.
  • 800 мм: 50 км в Швейцарии.
  • 760 мм: Некоторые линии по перевозке пассажиров, Австрия.
  • 700 мм: Франция (Железная Дорога Abreschviller, Альзас одна из редких представителей этой ширины колеи). Колея, используемая в прусской армии для улучшения продвижения ее военных составов по рельсам.
  • 610 мм: Науру.
  • 600 мм: « Декавиллевские колеи ».
  • 580 мм: пути на шахтах, Houillères de Messeix.
  • 560 мм: шахты Ескаро.
  • 500 мм: Туристические ж/д Тарна, Маленький Артусткий поезд. Эта ширина колеи, как и «Декавиллевская ширина» на 0,60 использовалась в промышленности, предпочтительнее в горах и на шахтах.
  • 508 мм: Россия; Красноярская детская железная дорога (с 1961 года)
  • 400 мм: ширина в садоводствах, полях.
  • 380 мм: Туристическая Ж/Д в Ансе (Anse).
Похожие статьи