Перед нами полотно железной дороги. Не случайно оно так называется -
мы видим широкую, ровную полосу земли, на которую уложены рельсы, далеко
убегающие в обе стороны.
Железнодорожное полотно сооружается не только на ровной местности, но и
на холмистой, и в горах. Однако оно должно быть обязательно ровным и
пологим, иначе локомотив не сможет вести за собой тяжелый поезд. Поэтому
главные железные дороги - магистрали - на обширных равнинах нашей страны
строят так, чтобы крутизна подъемов и спусков на протяжении всего пути
была небольшой. На многих наших магистралях она не превышает 9°/оо
(промилле), т. е. 9 м на каждые 1000 м пути. Но немало железных дорог
построено еще более пологими, с подъемами и спусками, не превышающими 6,
а то и 4°/оо - Какое это имеет значение? На подъем в 4°/оо локомотив
может вести почти вдвое более тяжелый поезд, чем на подъем 9 °/оо! А чем
тяжелее поезд, тем дешевле обходится перевозка 1 т груза.
Железную дорогу стремятся сделать не только пологой, но и по возможности
прямой. Например, магистраль Москва - Ленинград построена с очень
небольшими подъемами и уклонами и почти целиком по прямой. Однако таких
дорог немного. Поверхность земли неровна, пересечена горами и холмами,
реками и озерами, болотами и оврагами. Железная дорога должна "заходить"
в расположенные на пути города и поселки." Со всем этим приходится
считаться. Будущую трассу железной дороги сначала наносят на карту, а
затем проходят по местности с землемерными инструментами, чтобы
проложить ее "в натуре", посмотреть, как она "ложится" в естественных
условиях.
Трассу дороги выбирают так, чтобы по возможности снизить затраты на ее
строительство и содержание, "вписать" ее в рельеф местности. Чем более
пологим и прямым хотят построить железнодорожный путь, тем больше нужно
земляных и строительных работ, тем выше насыпи в низинах и глубже
выемки, прорезающие возвышенности, тем длиннее мосты. Все это сильно
удорожает постройку железной дороги, но зато удешевляет эксплуатацию. А
в горах железную дорогу часто приходится прокладывать по очень
извилистой трассе, строить виадуки через ущелья, пробивать тоннели (см.
Мосты и тоннели).
В настоящее время полотно для железной дороги прокладывают с помощью
землеройных машин - экскаваторов, скреперов, участвуют в этом также
самосвалы и другие средства транспорта.
Насыпи нужно строить так, чтобы они не оседали. Их уплотняют,
укрепляют откосы камнем и дерном, а для отвода воды у подошвы насыпи
прорывают канавы. Там, где железнодорожное полотно проходит в выемке,
надо также укреплять откосы, рыть кюветы - канавы для отвода воды.
Земляное полотно и мосты называют нижним строением пути. Оно служит
основой верхнего строения пути - рельсов, шпал и балласта.
Посмотрим на рельс с его торца (конца). Поперечный профиль рельса
состоит из головки, по которой катятся колеса локомотивов и вагонов,
высокой и узкой шейки и широкой подошвы. Такой профиль рельса не дает
ему прогибаться вниз и в стороны при прохождении тяжелого поезда.
Рельсовый путь стал применяться задолго до появления железнодорожного
транспорта для перевозки массовых грузов - каменного угля, руды,
строительных материалов. Опыт и расчеты показали, что лошадь по рельсам
может везти груз в несколько раз более тяжелый, чем по обычной дороге,
потому что сопротивление движению на рельсовом пути в несколько раз
меньше. Значит, и перевозка по такому пути обходится дешевле.
Почему же поезда не сходят с рельсов?
Колеса вагонов или локомотивов наглухо насажены на оси и вращаются
вместе с ними (их называют колесными парами). На обод каждого колеса
насажено плотно схватывающее его стальное кольцо - бандаж. С внутренней
стороны бандажа по всей его окружности есть выступ - гребень. Он не дает
колесу сойти с рельса наружу. Сойти с рельса внутрь рельсового пути
колесу мешает гребень другого колеса той же колесной пары.
Вес локомотива или вагона создает нагрузку на колесо, а через нее на
рельс. Поэтому при движении между кол" ом и рельсом возникает сила
трения (сцепления), и колесо не скользит, а катится по рельсу. От силы,
прижимающей колесо к рельсу, зависит и сила тяги локомотива. Чем тяжелее
локомотив и чем сильнее его колеса прижимаются к рельсу, тем более
тяжелый поезд может он вести. Конечно, двигатели локомотива должны быть
при этом достаточно мощными, чтобы вести поезд с необходимой скоростью.
Но если локомотив будет слишком легким, то он не сможет вести за собой
тяжелый поезд, какими бы мощными ни были его двигатели. Колеса такого
локомотива не будут достаточно сильно прижиматься к рельсам и начнут
скользить, "буксовать".
Рельсы, уложенные в путь, скреплены друг с другом болтами и накладками в
сплошную рельсовую нить. При укладке рельсов между ними оставляют
небольшие зазоры в стыках, рассчитанные на удлинение рельсов в летнее
время, когда они сильно нагреваются солнцем.
Путеукладчик укладывает железнодорожное полотно
Если бы рельсы укладывали плотно, то их при нагревании могло бы
выгнуть в разные стороны, а это привело бы к крушению. Стыки между
рельсами - слабые места железнодорожного пути. Поэтому стараются
уменьшить их число. На многих участках рельсы сейчас сваривают в длинные
полосы, по нескольку сотен метров, создают "бархатный" путь.
На участках пути, где железнодорожная линия закругляется, колею чуть
расширяют, а наружный рельс укладывают немного выше внутреннего, чтобы
облегчить прохождение локомотивов и вагонов по кривой. Локомотивы и
вагоны наклоняются в ту сторону, куда ведет кривая цути.
Рельсы прикреплены к шпалам костылями, которые забивают в шпалу так,
чтобы головка костыля прихватывала край подошвы рельса. Между подошвой
рельса и шпалой кладут широкую металлическую подкладку, чтобы давление
рельса распределялось на большую площадь и шпала под рельсом меньше
изнашивалась. Более совершенный способ прикрепления рельсов к шпалам -
раздельный, при котором рельс прижимается к подкладке болтами, а
подкладка крепится к шпалам шурупами.
Деревянные шпалы у нас в основном сосновые, пропитанные масляным
раствором, предохраняющим их от гниения. На шпалы расходуется много
леса. Достаточно сказать, что из большой сосны возрастом 80-100 лет
можно вырезать только 2 полномерные шпалы
для магистральной железнодорожной линии. Таких шпал на 1 км пути надо
уложить 1600- 1800 штук, значит, для этого придется срубить 800-900
больших сосен, целую рощу. Да и служит пропитанная маслом шпала в
среднем лет 12-15. Поэтому в последние годы шпалы начали делать из
железобетона. Эти шпалы дороже, чем деревянные, но зато служат в
несколько раз дольше.
Шпалы нельзя укладывать прямо на земляное полотно, так как под тяжестью
проходящих поездов они были бы вдавлены в грунт. Поэтому между шпалой и
земляным полотном кладут слой балласта: щебень, гравий, песок.
Пространство между шпалами также заполняют балластом, чтобы сделать путь
устойчивее. Лучший вид балласта - щебень. Он не размывается дождем,
легко пропускает воду, долговечен.
Локомотив и вагоны переходят с одного пути на другой с помощью
стрелочных переводов. Обыкновенный стрелочный перевод состоит из стрелки
и крестовины. Важнейшие части стрелки - 2 остряка. Острый конец каждого
остряка с помощью переводного механизма можно прижать к тому или другому
рельсу и направить подвижной состав прямо или на боковой путь. Пройдя
стрелку, подвижной состав вступает на место пересечения двух рельсов,
называемое крестовиной. Чтобы колеса не сошли с пути на крестовине,
против нее укладывают контррельсы.
