Конструкция пути без стыков

Стыковое соединение являлось очагом наиболее интенсивных расстройств пути, устранение которых было сопряжено с затратой большого количества труда и средств. Поэтому совершенствование конструкции верхнего строения шло и за счет сокращения числа стыков, что достигалось увеличением длины рельса. Последнее прослеживается на протяжении всего дореволюционного периода. К началу первой мировой войны длина рельса в сравнении с самыми короткими рельсами Николаевской дороги возросла более чем в 3 раза.

"Но как бы ни была желательна возможно большая длина рельсов, она все-таки имеет предел, зависящий от величины прозора в стыке для свободного удлинения рельсов от действия температуры: величина прозора, естественно, возрастает с увеличением длины рельсов и достигает также своего предела, за который не может переходить, не вызывая вредных последствий для стыка и подвижного состава". Эта общепринятая концепция того времени [133] принималась за основу при установлении допускаемой длины рельсов.

В зимнее время рельсовые нити вследствие укорочения рельсов сильно натягивались, что способствовало разрывам колеи в слабых местах, чаще всего по болтовым стыкам, а иногда и по сплошному металлу. Летом, напротив, рельсы удлинялись и после упора их торцами друг в друга начиналось продольное сжатие пути, опасное в отношении выброса. Первый из описанных в литературе выброс на русских дорогах относится к 1866 г. На перегоне Торбино-Боровенка Николаевской дороги около 200 рельсов длиной 6096 мм "оказались сбитыми настолько плотно, что, не имея возможности свободно расширяться, стали коробиться кверху, а затем покривились вбок в сторону путевой канавы и наконец снова опустились на поверхность балласта" [184].

Таким образом, уже в первые десятилетия эксплуатации железных дорог стало очевидным, что применение особо длинных рельсов, тем более полное устранение стыков сопряжено с техническим овладением температурными силами. Это составляло суть новой задачи в совершенствовании конструкции пути. Недостатки стыковых соединений стимулировали поиски ее решения, обеспечивали им заинтересованность практики.

В последней четверти прошлого века определились два направления в конструировании пути с учетом температурных воздействий: во-первых, искусственное увеличение сопротивляемости перемещениям рельсо-шпальной решетки под воздействием температурных сил, во-вторых, снижение этих сил за счет меньшего перепада температуры рельсов в сравнении с естественным.

Оба направления разными способами реализовывались на практике: первое - пригрузкой решетки, например достаточно толстым слоем балласта, насыпаемого поверх шпал, второе - укрытием рельсов от прямого солнечного нагрева, их защитной или отражающей окраской. Оба способа удачно совмещались в конструкциях пути городских рельсовых дорог, в которых шпалы пригружались мостовой или иной дорожной одеждой, укрывающей одновременно рельсы от прямого нагрева солнцем. В США в 1897 г. на трамвайных путях насчитывалось свыше 300 км сварных рельсов. Применяли сварку рельсов трамвая также в Лионе (Франция), Барранкилье (Колумбия) и других городах [60], [61]. Известны отдельные случаи аналогичных решений, принятых и для железных дорог. Так, в 1890 г. Инженерный клуб Филадельфии слушал сообщение Т. Гливза о железной дороге в штате Виргиния с непрерывными рельсами длиной 3 мили, на которой "шпалы засыпаны красной землей (мумией), содержащей глину, и покрыты дерном, а частично засеяны травой..." [59]. В статье [183] упоминается о применении сварных рельсов длиной 100 м в Бельгии, где путевая решетка для повышения устойчивости была засыпана сверху балластом.

Журнал "Железнодорожное дело" в 90-е годы часто помещал сообщения, комментарии, переводы на тему о непрерывных сварных рельсах, в особенности о способах определения температурных сил. Это свидетельствует о том, что в кругах русских инженеров возрастал интерес к новой проблеме. Однако практическое ее решение наталкивалось на слабость конструкции верхнего строения. Блестящая идея, глубину которой можно правильно оценить только теперь, когда бесстыковой путь стал реальностью, была высказана в 1896 г. И. Р. Стецевичем в докладе железнодорожному отделу РТО [116].

По мысли Стецевича рельсовым нитям следовало придать в плане слегка волнообразное очертание. Тогда, изменяя стрелы отдельных волн сообразно с ходом температуры, можно было бы удлинять или укорачивать рельсовую плеть, удерживая в ней температурные напряжения на нужном уровне. Таким образом, он предлагал не что иное, как контролируемую регулировку температурных напряжений - один из основных принципов правильной эксплуатации современного бесстыкового пути. И хотя сам метод реализации этой идеи в наши дни представляется неприемлемым, ее принципиальное направление оказалось совершенно верным.

Современники пытались предпринять шаги по конструктивной реализации предложенного Стецевичем бесстыкового пути с регулировкой напряжений. Так, А. И. Ольденборгером была разработана и осуществлена в материале пустотелая шпала с клеммно-болтовым промежуточным скреплением, особенностью которого являлась возможность перемещения болтов вдоль шпалы для регулировки положения рельсовых нитей в плане [113]. Однако идеи Стецевича в полной мере не были реализованы.