Железная дорога


Выйдем к железнодорожной линии и посмотрим вдоль нее — перед нами расстилается полотно железной дороги. Не случайно оно так называется, — мы видим широкую, ровную полосу земли, по которой уложены рельсы, далеко убегающие в обе стороны. Железнодорожный путь должен быть ровным, 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 м на каждые 1000 м пути, — или, как говорят железнодорожники, не больше 9 тысячных. Но немало железных дорог построено с еще меньшими подъемами и спусками — 6, а то и 4 тысячных. Какое это имеет значение, мы поймем, если узнаем, что на подъем 4 тысячных локомотив может вести поезд почти вдвое более тяжелый, чем на подъем в 9 тысячных.

Так устроен железнодорожный путь.
Так устроен железнодорожный путь.

Как же строят железную дорогу? Когда принято решение о постройке железной дороги, надо сперва наметить на карте, где пройдет ее линия, ее трасса. Поверхность земли неровная, пересечена оврагами, холмами, реками. Трассу железной дороги намечают на карте так, чтоб она проходила между соединяемыми ею городами по возможности по прямой. Известно, что железная дорога Москва — Ленинград построена почти строго по прямой. Но в большинстве случаев даже в равнинной местности приходится обходить высокие холмы или глубокие овраги, озера или болота. Кроме того, нужно, чтобы железная дорога заходила в города и поселки. Вследствие этого приходится отклоняться от прямой линии. Когда трасса железной дороги намечена на карте, проектировщики выезжают на место и проходят с землемерными инструментами по всей намеченной линии, чтобы уточнить трассу железной дороги и окончательно ее установить.

Теперь можно начинать строительные работы. Для того чтобы полотно железной дороги построить ровным, пологим, надо возвести в низинах насыпи, прорезать возвышенности выемками, построить мосты через реки и виадуки через овраги. Чем более пологим должен быть железнодорожный путь и чем неровнее поверхность земли, тем больше нужно земляных и строительных работ, тем выше насыпи, глубже выемки, больше мосты, тем дороже и постройка. Но даже в равнинной местности для строительства железной дороги нужно вырыть и перевезти с места на место очень много земли, камня, привезти материал для мостов. Поэтому при постройке железной дороги широко применяют землеройные машины — экскаваторы, скреперы, а также самосвалы и другие средства транспорта. Насыпи нужно строить так, чтобы они не осели. Надо их уплотнить и укрепить откосы камнем и дерном, а для отвода воды у подошвы насыпи прорыть канавы. Там, где железнодорожный путь проходит в выемке, надо также укреплять откосы и устраивать канавы — кюветы для отвода воды.

Железнодорожный мост из металлических пролетных строений, установленных на опорах — быках.
Железнодорожный мост из металлических пролетных строений, установленных на опорах — быках.

Трудно и сложно строить мосты, особенно большие. Мосты строят из металла, железобетона, камня, дерева. В настоящее время чаще всего возводят металлические и железобетонные мосты. Если речка узкая, то строят береговые опоры и устанавливают на них пролетное строение — стальные или железобетонные балки. Если же река широкая, то, кроме береговых, приходится возводить промежуточные опоры (быки), фундамент которых уходит в русло реки, и устанавливать несколько пролетных строений. На современных больших мостах пролетные строения часто делают в виде металлических или железобетонных арок, на которые опирается проезжая часть моста. Ведь под тяжестью проходящего поезда сильнее всего прогибается средняя часть пролетного строения между опорами. Арка позволяет лучше противостоять прогибу средней части пролетного строения. Металлические пролетные строения легче железобетонных, но на них идет много стали, их нужно делать на металлургическом заводе и привозить издалека. Кроме того, приходится их часто красить, чтоб защитить от ржавчины. Железобетонный мост тяжелее, но его можно делать на месте и красить не надо. Поэтому в последнее время строят все больше железобетонных мостов.

Железобетонный мост.
Железобетонный мост.

Там, где железная дорога должна пересечь высокую гору, строят тоннели. Для сооружения тоннеля в мягких породах применяются специальные проходческие щиты, медленно передвигающиеся по трассе будущего тоннеля по мере того, как они выбирают грунт впереди. С помощью щита стены тоннеля облицовываются каменными, чугунными или железобетонными плитами, и в нем прокладывается рельсовый путь.

Когда тоннель сооружается в каменных породах, приходится применять взрывные работы, с помощью которых пробиваются скалы, а затем удаляется каменная порода до полного профиля тоннеля.

Проходческие щиты применяются и при сооружении в крупных городах подземной железной дороги — метрополитена. Трамваи, троллейбусы, автобусы, пешеходы переполняют улицы. В тоннелях метро поезда могут идти без всяких помех и очень часто — каждые 1-2 мин.; и это позволяет перевозить такое огромное количество пассажиров, с которым не справился бы никакой иной городской транспорт.

Так выглядит проходческий щит. Слева —  фрезы, которыми щит разрыхляет грунт.
Так выглядит проходческий щит. Слева —  фрезы, которыми щит разрыхляет грунт.

Земляное полотно и мосты называются нижним строением пути. Оно служит основой верхнего строения пути — рельсов, шпал и балласта.

Рельсы прокатываются из стали на металлургических заводах. Посмотрим на рельс с его торца (конца). Поперечный профиль рельса состоит из головки, по которой катятся колеса локомотивов и вагонов, высокой шейки и широкой подошвы, которые не дают рельсу изгибаться вниз и в стороны при прохождении тяжелого поезда.