Народження та розвиток залізниць. Паровози

Для освітлення використовували свічки або олію, а потім - гасові лампи. Пізніше було введено газове освітлення, з'явилися ацетиленові світильники, з часом замінені на електричні. Запровадження електричного освітлення супроводжувалось труднощами - воно вважалося занадто дорогим, оскільки кожне відділення вагона вимагало влаштування власної акумуляторної батареї. Крім того, перші електричні лампи не витримували вагонної тряски. Згодом ці питання було успішно вирішено.

Поступово покращилася і система опалення, Спочатку вагони опалювалися за допомогою металевих пічок, які, однак, остигали так само швидко, як і розжарювалися. У ряді країн з більш м'яки кліматом користувалися грілками для ніг-довгими металевими коробами, наповненими гарячою водою чи піском; на станціях кожен вагон комплектувався 10-15 такими грілками. Значним кроком вперед стала поява парового опалення, яке відразу отримало визнання завдяки пожежній безпеці та легкості обслуговування.

У 1836 році на Пенсільванській залізниці в США з'явилися прототипи спальних вагонів. У них було влаштовано триярусні полиці, а пасажирам видавалися солом'яні матраци. Постільна білизна і подушки не передбачалися.

У 1867 році на заводах Пульмана (США) було побудовано вагони, обладнані м'якими сидіннями, які на ніч перетворювалися на спальні місця. Вони розташовувалися вздовж вагона і розділялися встановлюваними на ніч поперечними м'якими стінками. Верхні полиці на ніч спускалися зі стелі на ланцюгах. Такі вагони курсували в Америці, а в 1873 році у дещо зміненому виглялі вони з'явилися і в Європі. Вагони нового варіанту розпланову на дво- чи чотиримісні купе, у яких верхнє спальне місце утворювалось при підйомі стінки дивана.

Вагони-їдальні  та ресторани вперше почали будуватись у 1872 році також на заводах Пульмана. Іноді до потягів причіпляли оглядові салони-вагони, що дозволяли пасажирам милуватися краєвидом з відкритих вікон,зручно розташувавшись у кріслах на відкритій задній площадці.Деякі салони-вагони, призначені для багатих пасажирів, обладнувалися розкішними меблями, килимами, музичними інструментами.

До 30-40-х років XX століття пасажирські  вагони будувалися з відносно слабким дерев'яним кузовом, який нерідко при аварії розбивався на тріски. Кузови пасажирських вагонів, що випускаються тепер, являють собою суцільнометалеву несучу конструкцію. Прагнення знизити масу вагона, усунути корозію кузова, підвищити його надійність змушує шукати нові матеріали та відповідні їм конструктивні форми. У світовому вагонобудуванні все ширше використовуються алюмінієві сплави, нержавіюча сталь, пластмаси.

Як  і у попередні століття, так  і зараз, основними вимогами до пасажирських вагонів є створення максимального комфорту і зручності проїзду людей при надійному забезпеченні безпеки руху. Конструкції та устаткування сучасних пасажирських вагонів якнайкраще відповідають цим вимогам, а їхній зовнішній вигляд та інтер'єр враховують стандарти технічної естетики. Усі вагони далекого слідування мають спальні місця, водяне центральне опалення, вентиляцію, електричне освітлення від власноїдинамо-машини, що приводиться в рух віссю вагона. В Україні застосовую і вся комфортабельні спальні вагони з дво- та чотиримісними купе,а також менш зручні плацкартні вагони.

Місця у вагонах приміського сполучення - лише сидячі і, як правило, жорсткі. Останнім часом, у процесі капітального ремонту рухомого складу, приміські дизель- та електропоїзди розбивають на класи за комфортністю. Вагони першого та другого класів обладнуються м'якими кріслами, телевізорами, влаштовується бар.

Окрім пасажирських, існує й принципово інший рід вагонів, призначення яких - перевозити різноманітні вантажі. На залізницях світу знаходиться в обігу більш ніж 5 млн. вантажних вагонів. Конструкція сучасного вантажного вагону створювалася протягом трипалого періоду. Вдосконалення відбувалося за декількома напрямками, серед яких слід виділити наступні: підвищення вантажопідйомності, пристосування конструкцій вагонів до перевезень різних видів вантажів, покращення умов для проведення навантажувально-розвантажувальних робіт, оснащення вагонів засобами механізації і автоматизації.

Організатори  залізничних перевезень звернули увагу  на таку закономірність: чим більше вантажу можна перевезти в одному вагоні, тим економніше перевезення. Оскільки маса вантажу, що перевозиться одним вагоном, залежить від допустимого навантаження однієї осі на рейку, числа осей вагона і маси тари, зусилля конструкторів були спрямовані на вирішення проблем, пов'язаних з цими факторами. У початковий період існування залізниць допустиме навантаження на рейки від осі вагона складало 70-80 кН. Перші вантажні вагони, подібно до гужових візків, були двовісними, а їх вантажопідйомність становила 8-10 т при масі тари вагона 0-7 т.

Вже в 40-х роках ХІХ століття почався випуск чотиривісних вагонів. Найбільше поширення вони отримали в США, в інших країнах процес їх залучення до перевезень йшов дещо повільніше.

В Росії перші серійні вантажні вагони почали випускати в 1846 році. Вони були чотиривісними на двох двовісних візках. Однак через те що рама і кузов вагонів були дерев'яними, їх вантажопідйомність була низькою, і перевагу у подальшому вагонобудуванні було надано безвізковим двовісним вагонам, подібним до західноєвропейських. На залізницях СРСР такі вагони були вилучені з обігу тільки у 1965 році, але й дотепер двовісні платформи часто причіпляються до службових дрезин.

Чотиривісні вагони мають значну перевагу перед  двовісними: вони володіють меншим коефіцієнтом тари (відношенням маси тари до вантажопідйомності вагона), оскільки зчіпні пристрої і гальма мають однакову масу незалежно від числа осей. При однаковій масі перевезеного вантажу довжина поїзда з чотиривісних вагонів у 1,6-1,7 рази менша, ніж з двовісних. Це знижує вимогу до довжини станційних колій. Чотиривісні візки з меншим опором проходять криві ділянки колій, Опір руху потяга також знижується завдяки меншому числу міжвагонних проміжків. Усе це призводить до зменшення витрати палива. Можна назвати і ряд інших переваг чотиривісних вагонів: наприклад, скорочення часу на розформування і формування поїздів, зважування вагонів, оформлення документів тощо.

Безперервні роботи з посилення залізничної коли дозволили на початку XX століття підвищити додаткове навантаження на вісь до 17, а до 40-х років - до 20 т. Вантажопідйомність чотиривісного вагона при масі тари 20-22 т зросла до 60 т. Після Другої Світової війни робота з підвищення додаткового навантаження на вісь продовжувалася. У СРСР до кінця 80-х років його було доведено до 25 т, у США - до 30-40 т на вісь, постійно велася робота з підвищення числа вагонних осей. У Німеччині в період перед Першою Світовою війною вже існували вагони на двох тривісних візках вантажопідйомністю до 63 т. У СРСР шестивісні вагони були створені у 1955 році, однак вони не одержали поширення перш за все через складність конструкції тривісного візка. 1969 рік ознаменувався створенням восьмивісної цистерни та напіввагона вантажопідйомністю 120-130 т. Загальна маса такого вагона склала приблизно 180 т. Нова цистерна-гігант вміщає об'єм бензину, достатній для заправлення 4 тис. легкових автомобілів. Вагони найбільшої вантажопідйомністі будуються зараз в США: середня вантажопідьйомність вагона наближається до 80 т, на той час, як у колишньому СРСР - приблизно 65 т.

Перші вантажні вагони були універсальними. Для вантажів, нестійких до атмосферних  впливів, призначалися криті вагони, для інших вантажів -платформи. Однак  переваги вагонів, спеціалізованих  для перевезення окремих вантажів, далися взнаки дуже швидко. Процес насичення вагонного парку спеціалізованим рухомим складом продовжується протягом усього періоду існування залізниць. Ця тенденція збережеться й у перспективі. Спеціалізований вагон дозволяє вмістити більше вантажу. Наприклад, для перевезення автомобілів створено двоярусні платформи, значно просторіші від звичайного вагона. Для легких, але об'ємних вантажів створено вагони зі збільшеним обсягом кузовів. Наприклад, об'єм резервуару цистерни лпя перевезення бензину набагато більший, ніж цистерни лля перевезення сирої нафти, інша важлива перевага спеціалізованих вагонів -додаткові зручності для ефективного виконання навантаження і розвантаження вагонів. Наприклад, вантажні вагони для перевезення вугілля, обладнані бічними стінками кузова, що відкриваються, дозволяють розвантажити 60-70 т вугілля приблизно за 1 хвилину.

Спеціалізовані  вагони забезпечують велику схоронність  вантажів.Для вантажів, нестійких до різьких ударів створено вагони з потужними амортизаторами (такими, наприклад, як рухома хребтова балка) для гасіння ударів, що супроводжують рух потяга і маневрові роботи на станціях. Незважаючи на додаткові порожні пробіги спеціалізованих вагонів, ці та ряд інших переваг забезпечують їх ефективну експлуатацію.

Для перевезення вугілля й інших  сипких вантажів у 50-х роках XIXстоліття почали будуватися напіввагоми, що являють собою платформи з нарощеними бортами і торцевими стінками. Пізніше для сипких вантажів стали використовувати вагони-хопери з перекидними кузовами, а також спеціальні напіввагони, пристосовані для вивантаження на перекидаючих пристроях.

Велику  кількість спеціалізованих вагонів  створено для різноманітнихналивних  вантажів. Спочатку це була сира нафта, потім додалися численні продукти її переробки, різні хімічні вантажі, У спеціалізованих цистернах перевозиться багато харчових продуктів - молоко, жива риба, рослинна олія, спирт.

Типів спеціалізованих вагонів є більше 100, а їх частка у вагонному парку  ряду країн сягає 80—90%. Крім напіввагонів, платформ і цистерн, це, наприклад, криті вагони для пєревезення живих тварин, піввагони для гарячих окатишів, вагони для перевезення контейнерів, рефрижераторні (у тому числі і вагони-термоси), вагони для перевезення сажі, довгомірних рейок і лісу, цистерни для в'язких рідин з обігрівальними пристроями тощо.

Особливим видом рухомого складу для перевезення  особливо тяжких вантажів є транспортери. Це 8-,12- і 16- вісні вагони, що дозволяють перевозити вантажі масою до 250 т. Існують і такі гіганти, як 32-вісний транспортер вантажопідйомністю 500 т. Маса його тари -211 т, а максимальна довжина - 64 м. Цей транспортер складається з двох секцій, кожну з який можна експлуатувати як 16-вісний вагон.

Ще одним напрямком удосконалення вантажних вагонів є розвиток окремих елементів їх конструкцій: зчіпних пристроїв, гальм, пристосувань для навантажувально-розвантажувальних робіт, ходових частин і кузова. Найважливішим етапом у цій сфері став перехід на автогальма, автозчеплення та роликові підшипники.

Організація руху на залізницях

Принцип організації залізничного руху корінним чином відрізняється від автомобільного. Якщо водій автомобіля ладен сам обирати напрям і смугу руху та змушений приймати самостійні рішення відповідно до дорожньої ситуації, то першочергова задача машиніста локомотива зводиться до слідкування за правильністю приготованого маршруту та до чіткого виконання наказів, що передаються диспетчерами руху за допомогою сигналів.

На  магістральних залізницях рух потягів  підпорядковується диспетчерській централізації. У диспетчерському пункті знаходиться табло зі схемами станційних колій, на якому вказано розміщення всіх стрілок та світлофорів. Керування ними диспетчер здійснює, пересуваючи важільці або натискаючи кнопки на табло.

У провідних  країнах пункти диспетчерської централізації  повністю комп'ютерізовані. Реальність сьогодення, що дозволяє приготувати маршрут руху швидкісного потяга на ділянці більш ніж 250 км одним натисканням клавіші "миші", ще тільки 10 років тому вважалася фантастикою. Однак, поряд з такими прогресивними автоматизованими методами, на дорогах з низькою інтенсивністю руху навіть і дотепер нерідко можна зустріти стрілки і світлофори з ручним керуванням.

Кольори вогнів залізничних світлофорів  загалом аналогічні до автомобільних, хоча є і деякі особливості. Окрім зеленого, жовтого й червоного кольорів з їх комбінаціями, застосовуються також білий та синій сигнали, що відповідно дозволяють або забороняють маневри на станціях. До 70-х років застосовувалися механічні сигнальні засоби, зміна показів яких здійснювалася вручну - семафори та диски.

Безпечний рух потягів на перегонах між  станціями забезпечується завдяки влаштуванню колійного блокування - напівавтоматичного або автоматичного. Напів автоматичне блокування – одна з перших автоматизовани систем керування залізничним рухом - поширене і тепер. Потяг відправляється зі станції по зеленому сигналу й прямує на перегін. Зелене світло вихідного світлофора при цьому автоматично змінюється на червоне, а можливість вмикання сигналу, що дозволяє рух, з'являється тільки після прослідування рухомим складом контрольного пункту, яким є або прохідний світлофор шляхового поста, або вхідний світлофор наступної станції. Система напівавтоматичного блокування застосовується на лініях з відносно невеликою інтенсивністю руху, оскільки при значному русі виникають затримки потягів на станціях.

Значно  підвищується пропускна здатність  залізниць при впровадженні автоблокування. Перегін розбивається на декілька блок-ділянок, обмежених світлофорами, рейки між якими ізолюються прокладками. По рейках пропускається слабкий струм. Потяг, вступивши на ділянку, замикає ланцюг, в результаті чого на прохідному світлофорі зелений сигнал змінюється червоним. Після звільнення потягом ділянки рейковий ланцюг розмикається, перший світлофор перемикається з червоного на жовтий, а другий - з зеленого на червоний. Після проходження другої блок-ділянки жовтий сигнал на першому світлофорі змінюється зеленим, а червоний на другому перемикається на жовтий.