Контрольно-измерительные приборы и аппараты

Перечень массового контрольно-измерительного инструмента в течение длительного времени был небольшой. Помимо простейшего шаблона для измерения ширины колеи и шаблона для затески шпал линейный работник службы пути располагал рейкой с отвесом на вертикальной стойке - она называлась ватерпасом - или же рейкой с пузырьковым уровнем (либеллой). Для установления просадок рельсовых нитей использовались визирки на стойках или же дощатые визирки, работая с которыми, приходилось ложиться на путь (рис. 33). Набор инструмента дополняли накладной угольник и зазорные вкладыши. Однако требования к измерительным приборам менялись соответственно тому, как расширялось представление о нормативных размерах колеи. В частности, пока ширина колеи задавалась только номинальным значением без допусков, от шаблона и не требовалось никаких дополнительных показаний. Иногда для ускорения измерений совмещали в одном приборе два мерных устройства, как, например, в шаблоне с уровнем Н. П. Грамотина, который применялся на отдельных дорогах.

Рис. 33. Определение вертикальных неровностей при помощи дощатых визирок

К концу 70-х годов положение стало меняться. Соглашение о прямом бесперегрузочном сообщении по дорогам страны и обмене вагонами между ними сразу резко расширило пределы размеров колесных пар, которые могли иметь обращающиеся по линии экипажи. Особенно беспокоили оси с широкой насадкой, угрожавшие всползанием на рельс. Поэтому колею стали слегка уширять в сравнении с номиналом и возникла необходимость в установлении численного значения допуска. Допуск официально не нормировался, а назначался дорогами по их усмотрению. Так поступали до конца прошлого века. Лишь после XVI съезда инженеров службы пути, на котором по докладу А. Л. Васютынского впервые рассматривались в общем комплексе нормы размеров колеи и ходовых частей подвижного состава, были рекомендованы двусторонние несимметричные допуски, просуществовавшие долгое время,- по уширению 6 мм, по сужению 2 мм.

Установление допусков к ширине колеи незамедлительно повлекло за собой разработку соответствующих измерительных приборов. В начале 80-х годов инженером Н. А. Онуфровичем был предложен катучий шаблон для проверки ширины колеи с дрезины. Шаблон имел стрелочный указатель и звуковую сигнализацию, оповещавшую об отклонениях, которые превышают определенный предел. Несколько позднее он же разработал поездной прибор [115] для контроля состояния пути по записи колебаний вагона и толчков. С его помощью изобретатель пытался придать объективный характер оценке плавности хода вагона при проезде по пути ответственного инженерного персонала. Но прибор не получил распространения.

На XV съезде инженеров службы пути в 1897 г. слушался доклад И. Н. Ливчака об изобретенном им приборе для обнаружения вертикальных толчков, наличие которых на пути отмечалось выбрасыванием краски, а в вагоне фиксировалось на движущейся бумажной ленте. Основным его элементом было роликовое устройство, которое укреплялось перед вагоном на легкой раме. Между роликами и рельсом оставлялся зазор около 5 мм. При просадке передней колесной пары на месте толчка ролики касались рельсов и замыкали электрическую цепь. Это включало систему отметки толчка. При соответствующей регулировке зазора прибор давал запись, по которой можно было судить о плавности хода и степени ее нарушения из-за толчков.

Первоначально прибор испытывался на Полесской дороге, а затем специальной комиссией съезда на Петербурго-Варшавской дороге. Результаты были весьма положительными. С прибором познакомились и на зарубежных дорогах; он хорошо зарекомендовал себя в Германии [93]. XVI съезд инженеров службы пути предлагал всем дорогам России приобрести такие приборы. Но лишь несколько вагонов оборудовали контрольным устройством Ливчака, в том числе служебный вагон Николаевской дороги, находившийся в распоряжении главного инспектора русских железных дорог. Вагон прошел в 1899 г. ряд дорог и все лето производил регистрацию плавности хода.

На XIX съезде инженеров службы пути в 1901 г. рассматривалось предложение А. А. Олекевича, разработавшего оригинальное и тонкое измерительное устройство, которое монтировалось на ручной дрезине. Двумя годами раньше это устройство испытывалось на Петербурго-Варшавской, Николаевской и Привислинской дорогах с хорошими результатами. За год до этого оно экспонировалось на Всемирной выставке в Париже и было отмечено наградой. Затем началась переписка автора с дорогами и министерством по поводу внедрения устройства. Но к 1911 г. измеритель Олекевича приобрели лишь отдельные дороги и притом в единичных экземплярах. Зато он снова демонстрировался на выставке, организованной в честь 50-летия РТО [43].

На том же съезде слушалось сообщение А. А. Гарбузова об аппарате для измерения ширины колеи, причем съезд, принимая во внимание то, что на сети существуют и другие аналогичные приборы русских изобретателей, высказал просьбу управлению одной из дорог провести сравнительные испытания различных приборов и дать рекомендации по их применению. Однако из-за недостатка средств это дело не довели до конца.

В 1910 г. XXVIII съезд инженеров службы пути знакомился с измерителем рельсовой колеи системы В. А. Ереховича и И. Васильева. Еще через год многочисленная комиссия съезда на участке Кисловодск - Пятигорск обследовала работу путеизмерительного устройства Н. П. Голубинцева, смонтированного в специальном грузовом вагоне. Прибор фиксировал смещение средней оси трехосной базы относительно крайних, вертикальные толчки и ширину колеи. В нем было также предусмотрено маятниковое приспособление для оценки возвышения рельсов, не установленное к моменту испытаний в вагоне. Комиссия сделала ряд мелких замечаний и признала желательным применение вагона Голубинцева на дорогах. Это пожелание тоже осталось неосуществленным.

В 1911 г. Н. Е. Долговым была получена привилегия на его знаменитую путеизмерительную тележку, в которой простыми средствами устранялись ненужные колебания передачи и обеспечивалась вполне приемлемая точность записи на ленту. В первоначальном варианте (рис. 34) тележка записывала показания трех датчиков: ширины колеи, возвышения одного рельса над другим и продольного уклона пути. Но несмотря на то, что преимущества этого прибора были очевидны, до революции он почти не вышел за пределы Екатерининской дороги, где был создан.

Рис. 34. Путеизмерительная тележка Н. Е. Долгова

Та же судьба (постигла путеизмерительный вагон, который начали строить по проекту Н. Е. Долгова в 1913 г. Он создавался силами энтузиастов с большими трудностями, но все же был построен. В 1915 г. вагон прошел с проверкой пути около 820 км. А еще через год состоялось его официальное испытание. Контрольная комиссия признала, что путеизмеритель Долгова "среди существующих по настоящее время пишущих приборов - измерителей пути является пока единственным прибором, дающим полную характеристику состояния пути в любой его точке" [55].

С 1916 г. на Екатерининской дороге был установлен официальный инспекторский надзор за состоянием рельсовой колеи с помощью путеизмерителя, причем в этом году аппарат прошел с проверкой уже свыше 4800 км пути. Однако и этот опыт оказался в дореволюционное время единичным. А между тем он знаменовал собой переворот в постановке контроля за состоянием пути.

В самом деле, до появления тележки и путеизмерительного вагона наиболее полной информацией о состоянии колеи обладал артельный староста. Дорожный мастер был не в состоянии провести в пределах всего околотка столь же подробные и частые измерения. Еще реже и с гораздо меньшей полнотой поступали объективные сведения к начальнику участка или дистанции пути и тем более к руководителям службы пути дорог.

Приборы Н. Е. Долгова впервые поставили систему контроля колеи на правильную основу. Начальник участка, располагавший непрерывной записью тележки, получал гораздо более обширную информацию о колее, чем измерявший ее шаблоном дорожный мастер или артельный староста, а руководитель службы благодаря вагону, выполнявшему измерения нагруженного пути и фиксировавшему целый ряд характеристик колеи, имел более обширную и глубокую информацию, чем начальник участка. Следовательно, контроль за состоянием пути становился более объективным и строгим с возрастанием служебного уровня инспектирующей инстанции. Этот логичный и в настоящее время повсеместно применяемый принцип контроля за состоянием пути был утвержден в путевом хозяйстве благодаря работам Н. Е. Долгова. Строить путеизмерители в серийном порядке начали только после Великой Октябрьской социалистической революции.

Для контроля состояния пути в кривых в начале нашего столетия стали пользоваться способом измерения стрел от хорды. До этого дорожные мастера в течение десятков лет исправляли кривые на глаз. В 1910 г. было положено начало отработке методики выправки железнодорожных кривых [102]. Инженер Д. К. Мацкевич примерно с 1910 г. начал пользоваться для рихтовки кривых графиками стрел прогиба рельсовых нитей, измеренных от шнура-хорды. Поскольку методов расчета сдвижек при рихтовке еще не существовало, Мацкевич рекомендовал на графике натурных стрел установить проектное очертание кривой, а затем рихтовать путь, добиваясь на месте необходимого изменения стрел прогиба для приведения их к проектному размеру в соответствии с графиком.

Позднее применяли еще и такой способ выправки. Точки кривой сдвигали одну за другой в соответствующую сторону приблизительно наполовину разности между действительной и проектной стрелами. После этого вновь снимали график стрел и по нему судили о необходимости и направлении дальнейших рихтовок.

Рис. 35. Кронштейн для установки нивелирной трубы, использовавшийся при съемке кривых И. Зубовым

Приемы рихтовки сбитых кривых способом пробных сдвигов были трудоемки и длительны, так как нельзя было заранее предвидеть характер изменения кривизны. Устранить этот недостаток мог лишь предварительный расчет, в результате которого заблаговременно определялись бы величины и направления сдвижек. Метод такого расчета был разработан в 1915 г. инженером И. Зубовым [69]. По технике вычислительной обработки результатов измерений, основанной на решении системы уравнений, этот метод в принципе не отличался от современных. Интересно отметить, для съемки кривых Зубов пользовался оптическим прибором, отдаленно напоминающим современный прибор ПРП. Он представлял собой закреплявшийся на головке рельса зеркальный отражатель (рис. 35), на корпусе которого была установлена труба нивелира. Луч зрения был направлен вдоль пути, тогда как труба располагалась вертикально.

В итоге можно отметить, что русские инженеры сделали немало для того, чтобы облегчить ведение путевых работ и контрольные измерения. Но их инициатива далеко не всегда получала поддержку.