Справочник автора/Железная дорога

Железная дорога ворвалась в нашу жизнь очень давно. Ещё в Древней Греции был известен хитровывернутый способ перевозить корабли через Коринфский перешеек — тот клочок суши, что связывает полуостров Пелопоннес и материковую часть Греции (греческий диолк). С тех пор прошло много времени, дороги эволюционировали, обрастали необходимым оборудованием, росли, оплетали Землю…

А уж как их любят в разнообразных фильмах и книгах — ух! Ну как удержаться от искушения добавить в финальную битву эпичную драку Злодея и Героя на крыше быстро несущегося вперёд поезда, который вот-вот взорвётся или уедет куда-то, где его не достанут. Ну или просто очень плохие парни хотят достать нашего героя потому, что он помешал их чёрным планам. Ну ведь глазик радуется, не так ли?

Но и ляпы в таких случаях неизбежны. Особенно у МТА. То, что мы называем светофорами на дорогах, на ж/д также является светофорами, тепловозы работают не на бензине, а такой должности, как «стрелочник», в крупных городах нет (разве что на захолустных станциях или в неумелом споре двух людей). Чтобы не допустить таких ошибок, давайте рассмотрим структуру железной дороги подробнее, а также по ходу пробежимся по железнодорожным аббревиатурам, кои тут очень любят.

Общее

Чтобы разобрать все аспекты железной дороги по отдельности, надо понимать, из чего она состоит в целом и какие её задачи.

В первую очередь, разберёмся в общей структуре железной дороги. Нет, не одной известной компании на территории РФ, а в целом, что в каждой стране ТОЧНО будет у ж/д.

Сама суть, можно сказать, ради чего существует вся эта система — это поезда (технически верно (далее т.в.) — рельсовый подвижнóй состав). Им признаётся не только полноценный поезд с локомотивом, но и отдельные вагоны (т.в. — несамоходный подвижной состав) и одиночные локомотивы (т.в. — тяговый подвижной состав). Существует также моторвагонный подвижной состав, когда сами вагоны дают тягу — это электрички, дизель-поезда, особые поезда вроде «Сапсана». Вагоны, в зависимости от предназначения, формируют соответствующий состав:

• Пассажирский
• Грузовой
• Специальный (Специального назначения)

Далее локомотивы. Тут классификация веселее, так как локомотивы делятся, во-первых, по виду тяги, во-вторых — по виду работ, которые выполняют, в-третьих, по количеству секций (смотри ниже в соответствующем разделе).

Источник движущей силы:

• Двигатель внутреннего сгорания (тепловозы и мотовозы, второй термин используется для локомотивов небольшой мощности, применяемых на хозяйственных и ремонтных работах, двигатель обычно бензиновый против дизельного у тепловоза)
• Электрический ток (электровозы — контактные, если получают ток от контактной сети посредством токоприёмников или токосъёмников (всё, что не относится к воздушной контактной сети), аккумуляторные если на них стоят батареи, и контактно-аккумуляторные — гибридные электровозы с возможностью автономного хода без проводов и контактного рельса).
• Пар, образуемый кипячением воды (паровозы). И только так — ибо известны как паровозы, использующие для кипячения воды электрический ток, так и локомотивы на твёрдом топливе, не являющиеся паровозами — это…
• Твёрдые сорта топлива, подвергаемые газификации — газогенераторные локомотивы (как тепловозы, так и мотовозы с газогенераторным двигателем)
• Продукты газификации твёрдых сортов топлива (угля), сжиженные газы или мазут в виде аэрозоля — газотурбовозы

А вот род службы бывает…

• Магистральный
• Маневровый
• Промышленный
• Вывозной
• Специального назначения — например, буксиры на стартах Байконура и локомотивы — самоходные электростанции.

Чтобы ПС (подвижной состав) ездил, ему нужны пути (железнодорожное полотно). Пути складываются в обширные сети при помощи стрелок (т.в. стрелочных переводов). Чтобы на поезд можно было погрузить груз или сесть, есть станция или остановочный пункт (и это не одно и то же!). Естественно, поездов очень много, и их движение надо как-то регулировать (а также обеспечить безопасность всяких там машин, которые проезжают по переездам) — для этого есть целый ряд различных служб, именуемый СЦБ (система сигнализации, централизации и блокировки).

Чтобы была возможность ремонтировать (капитально и не очень) подвижные составы, есть железнодорожные депо, именуемые ТЧ = тяговая часть (подробнее смотри в соответствующем разделе), которые суть гаражи для локомотивов с СТО под одной крышей. Также есть вариант для вагонов (ВЧД = вагонная часть депо). Чтобы могли двигаться всякие там электрички (вообще-то т.в. электропоезда) и электровозы. нужна контактная сеть, а она, как и любая электрическая сеть, состоит из многих частей…

Важное примечание — ВПС ничего толком не знает о железных дорогах США или Европы и потому сейчас пишет сугубо про СНГ. Если кто может дополнить этот раздел справочника информацией оттуда — автор статьи будет рад :)

Вагоны

Как нам подсказывает уже знакомый нам товарищ Капитан Очевидность, вагоны — это технические устройства, транспорт, предназначенный для перевозки грузов и пассажиров. С самого возникновения самой идеи железных дорог люди понимали, что чтобы везти уголь, пассажирские вагоны с мягкими (или не очень) сидениями не подойдут, а для перевозки людей просто платформы не хватит, как минимум из соображений безопасности (ну разве что на безопасность этих людей наплевать). Именно тогда и началось разделение вагонов по цели работы, продолжающееся до сих пор. На данный момент и будет всё описано.

Пассажирские

Начнём с вагонов для перевозки пассажиров. Условно (как мы часто и будем делать) можно разделить на 2 группы — основные (в которых и ездят пассажиры) и вспомогательные (которые можно без большого ущерба отцепить от пассажирского состава). Если по первым вопросов быть не может, то вот по вторым — вполне себе. Что за вспомогательные вагоны такие?

Всё очень просто. Время в пути может быть разным, начиная от нескольких часов (например, из Санкт-Петербурга в Москву занимает 9‒10 часов) и даже десятков минут (в электричках) до недель (так, из той же Москвы до Владивостока надо ехать около недели). Романтика курочки в фольге и помидорок из пакета никуда не делась, но иногда особенно богатенькие люди позволяют себе перекусить в более комфортных условиях, нежели просто на скорую руку — т. е. в вагоне-ресторане.

Есть ещё багажные и почтовые вагоны. Различие их, в общем-то, очевидно, но не совсем. Дело в том, что тут имеет место Морская свинка — если раньше в первом действительно возили багаж пассажиров (вспоминаем, что в той же РИ железная дорога была довольно роскошью, и чаще всего ей пользовались дворяне, возящие с собой горы вещей, особенно если едут надолго, как в том же «Титанике»). Постепенно куча поклажи сменилась на несколько чемоданчиков, для которых были отведены отдельные полочки в самих пассажирских вагонах. Так что ныне их используют для каких-то убер-грузов для конкретного человека, либо небольших товаров, для которых использовать грузовой поезд нецелесообразно.

Почтовый же вагон, как и 100 лет назад, исполняет функции (вы не поверите!) доставки почты. Только теперь он возит в основном не письма, а бандероли, посылки и т. д. Можно сказать, тоже специфичный грузовой или багажный вагон, только возит не коммерческие грузы, а вещи чисто для простых смертных.

Грузовые

Они же — товарные. Воспетый под данным именем в литературе двухосный крытый вагон вместимостью «сорок человек или восемь лошадей» в 40-х годах уступил место четырехосному с полукруглой крышей и огромной сдвижной дверью. Как и его предок, современный крытый вагон может утепляться и оборудоваться печкой и нарами для перевозки людей. Результат переделки получает имя «теплушка», а поезд, перевозящий людей такими вагонами, называется не пассажирским, а людским. Также крытые вагоны со сплошными или решетчастыми стенками используются в качестве автомобилевозов. Скоропортящиеся продукты перевозят в вагонах-рефрижераторах (антипод теплушки, вместо печки тут холодильная установка) и вагонах-термосах (стенки максимально теплоизолированы, холодильной установки нет), раньше применялись еще вагоны-ледники с охлаждением от загружаемого внутрь льда.

Для перевозки груза, не требующего защиты от осадков, используется полувагон (или вагон-гондола), у которого нет крыши, а усиленные стенки позволяют наваливать крупнокусковые грузы типа угля или руд. Выгрузка может производиться как через множество люков, так и посредством переворачивания вагона при помощи вагоноопрокидывателя. Ближайший родственник полувагонов — вагон-самосвал или думпкар сложнее по устройству и имеет более низкие борта, но зато в вагоноопрокидывателях не нуждается.

Если урезать борта еще больше — получится вагон-платформа, применяемый для перевозки разнообразной техники. Также платформа может оснащаться множеством видов креплений для соответствующих грузов — фитинги для крепления контейнеров, ложементы для рулонов листового металла, коники для больших труб или стволов деревьев («хлыстов») — в последнем случае вагон называется лесовозом. Железнодорожники Северной Америки обожают колодцевые платформы с предельно опущенным полом, позволяющие грузить контейнеры в два яруса. Еще бывают платформы-автовозы, сходные по устройству с прицепами-автовозами для грузовиков, и платформы для самих автоприцепов. Для транспортировки вагонов метро и подобных им изделий с другим типом автосцепки используют платформу прикрытия, которая имеет разные виды сцепок. Длинномерные грузы с обеих сторон тоже ограждаются пустыми платформами с целью ликвидировать свесы.

Жидкие, газообразные и мелкопорошковые грузы перевозятся в вагонах-цистернах. Самые меметичные из них — обычные четырехосные и длинные, как сосиска, восьмиосные цистерны для светлых и темных нефтепродуктов. Указанный на цистерне запрет спускать с горки регулярно нарушается, что приводит к очень плачевным последствиям в случае утечки находящегося внутри топлива или детонации его же от удара. Пустая цистерна, содержащая пары бензина, не менее опасна — можно как получить смертельное отравление, зайдя внутрь без изолирующего противогаза, так и подорвать паровоздушную смесь сваркой или ударами по крышке заклинившего люка. Для того, чтобы обезопасить цистерну, её пропаривают, и если допустить сильное охлаждение пара при закрытых люках, давление внутри сильно упадет и цистерну сплющит атмосферным давлением.
Для перевозки разнообразных химикатов или пищевых продуктов цистерны соответствующим образом дооснащаются дополнительным оборудованием (например, охладителями или нагревателями) и окрашиваются в строго определенный цвет. Некоторые цистерны могут иметь бананообразную форму, а для перевозки уксуса некоторое время назад применялись деревянные цистерны в виде длинной цилиндрической бочки. Также существовала альтернатива цистерне — т.н. pickle car, в котором вместо горизонтально лежащего котла установлены три-четыре чана под единой крышей. Наследник данного типа вагонов — бункерный, в котором эти чаны имеют возможность автоматической выгрузки снизу.

Для большинства видов сыпучих грузов применяются вагоны-хопперы, как открытого, так и закрытого типа. Хопперы бывают самых разнобразных форм и размеров, объединяет их воронкообразная нижняя часть кузова. Также есть своеобразный гибрид полувагона с хоппером — торфовоз, разгрузка которого производится через длинные продольные разгрузочные двери, расположенные на наклонных боках кузова.

В дополнение к этим типам существуют специализированные промышленные вагоны — шлаковозы, чугуновозы, транспортеры, большинство которых используется для перевозок на короткие расстояния в крайне тяжелых условиях эксплуатации. Огромный вес некоторых из этих вагонов приводит к необходимости оснащать их умопомрачительным количеством осей.

Локомотивы

Коллекционер тифонов играет на них в лесу

У локомотива есть два устройства звуковой сигнализации: пронзительный свисток для управления работой и басовитый тифон, чтобы разгонять зазевавшихся. Свистком делают много разных сигналов, но один знают все, кто сдавал на права: − • • • (общая тревога). Тифон умеет гудеть, умеет не гудеть.

У современных локомотивов все колёсные пары ведущие. Чтобы было проще трогаться и тормозить, песочница подсыпает под колёса особый сорт песка.

Во всех локомотивах, работающих на дорогах общего пользования, есть устройство бдительности, дающее экстренное торможение, если машинист вовремя не нажал на определённую кнопку. Нужен хороший обоснуй, почему устройство бдительности оказалось выключенным (пример — фильм-катастрофа «Поезд вне расписания»). На промышленных локомотивах, которым за пределы родного предприятия выезд запрещён, обычно имеется только простое реле времени, периодически при движении локомотива напоминающее о себе машинисту, чтобы он не спал и не слишком долго курил на площадке.

Спидометр на локомотиве называется скоростемер, и он дополнительно служит «чёрным ящиком», записывающим скорость, положение ручки реверса (реверсивной рукоятки), а точнее, направление движения относительно кабины, в которой установлен скоростемер для двухсекционного локомотива или условной передней части в случае односекционного локомотива. А на скоростемерной ленте фиксируется скорость, время, пройденный путь, движение назад, давление в тормозной магистрали, положение электропневматического клапана (ЭПК) и показания локомотивного светофора (установленного в кабине). Тот прибор, которым Владимир Машков уничтожал злобную ЧК в «Крае» посредством удара в ухо — это он и есть, даром что скоростемер именно этого типа никогда не устанавливался на паровозы Ов.

Паровозы

Существует два двигателя, которые могут работать в таком широком диапазоне оборотов, что страгивают поезд с места и разгоняют до максимума. Это паровой и электрический.

Двигатель паровоза состоит из топки, котла с жаровыми и дымогарными трубами внутри (а также опционально трубами экономайзера, пароперегревателя, пароосушителем и прочими наворотами), дымовой коробки (пустого пространства в передней части котла) и паровой машины. К паровозу цепляется вагон с водой и углём — тендер. По мере выкипания воды из котла туда подкачивается насосом вода из тендера. Промышленные и маневровые паровозы являются танк-паровозами, носят на себе запас того и другого и в тендере не нуждаются, за счет чего компактней, но по мере израсходования топлива начинают испытывать проблемы со сцеплением с рельсами — буксуют, спалив с десяток тонн топлива и воды.

Сердце любого паровоза — котёл, в котором кипит вода и превращается в пар. Котёл может иметь топку, а может и не иметь — тогда паровоз называется «бестопочным паровозом». Такой паровоз может работать, пока давления в котле достаточно, чтобы выкипало как можно большее количество воды, и будет просто незаменим, если у вас в наличии бумажно-целлюлюзный комбинат, оружейные склады или просто замкнутое пространство лондонской подземки эпохи королевы Виктории.

Как пополнить запасы воды в котле? Из ведра, открыв условную крышку, не дольёшь — котёл находится под давлением и всё содержимое вылетит доливающему в лицо с сопутствующими эффектами. На самых первых паровозах использовались поршневые насосы с обратным клапаном, а затем появились инжекторы. Инжектор не имеет движущихся деталей, и не расходует воду — весь пущенный в прибор пар возвращается назад в котёл в виде пароводяной смеси, по пути захватив питающую воду из баков паровоза. Инжекторы могут быть и очень маленькими — такие используются в моделях паровозов, но они по прежнему исправно выполняют свою задачу.

В поздних паровозах могли использовать и прямоточный котел (в топке находится очень длинная труба свернутая спиралью в которую с одной стороны насосом качают воду, а из другой хлещет перегретый пар), и топку с механической подачей угля, и отопление угольной пылью. Да и давление там могло быть за 100 атмосфер. Но это вершина их развития, 50-60 годы 20 века, когда паровозы уже вытесняются тепловозами. Тогда же пытались заменить поршневую машину на турбину — КПД резко вырос, но только в режиме полной мощности и полных оборотов. А поскольку литий-титанатные аккумуляторы появились буквально несколько лет назад (да и то пока не видно массового применения их в рекуператорах), паротурбовозы успели благополучно слить конкурентную битву.

Кабина паровоза называется будкой. В будке едут трое — машинист, помощник машиниста и кочегар. В небольших паровозах и при работе в промышленности сообразить на троих у них обычно не получается, ибо не хватит места в будке, поэтому кочегара выставляют на мороз, и лопатой машет (или орудует краниками на подающей в топку нефть колонке) помощник машиниста, а на узкоколейных железных дорогах, особенно музейных, зачастую грустно чокается с зеркалом одинокий пан Павек, мистер Пол или пенсионер дядя Паша, отдувающиеся за всех троих в одиночку.

Не все оси паровоза являются ведущими (движущими, сцепными). Впереди бегунковые оси (для улучшения вписывания в кривые, что для паровоза очень и очень актуально ввиду большого количества колёс, не сгруппированных в тележки), под будкой поддерживающие оси (позволяют поставить большую топку, и паровоз при этом не плюхнется на задницу). Грузовые паровозы, как правило, имеют большее количество, но меньший диаметр ведущих колес, чем пассажирские. Для дальнейшего улучшения вписывания паровоза в кривые при большом количестве ведущих осей, на них ставились колесные пары с возможностью небольшого поперечного смещения, либо колеса без реборд (АКА гребней) — как правило, на главной ведущей оси.

Управление всеми локомотивами восходит к паровозам: есть ручка реверс, управляющая парораспределительным механизмом (вперёд-назад), и кран регулятор или контроллер, подающий пар в цилиндры. Вообще управление паровозом — очень сложная тема, и она сверх этой обзорной статьи. Например, игра Microsoft Train Simulator (2001) очень плохо описывает СЦБ и работу тормозов, но в деталях — все краны паровоза и команды кочегару. То есть явно писалась под самое сложное, что есть на железной дороге,— паровозы. Паровозники тоже не любили тепловозы: лучшие из машинистов хвастались, какие поезда они способны вести, а на тепловозе — крути себе контроллер, да и всё. С другой стороны, тепловозная эра сильно уронила престиж профессии железнодорожника, что аукается и поныне.

Ну и на паровозах бывает смешная надпись — «Вода отравлена». Это для того, чтобы не пили её из всяких паровозных кранов, поскольку туда могут добавить химию от накипи. Кроме того, существовали бестопочные паровозы, которые накапливали давление на весь перегон (для работы под землёй, например), и для большего энергозапаса использовалась такая дичайшая экзотика, как образование и разложение гидратов. В рекуператоре высушивался гидроксид натрия (каустическая сода), а на перегоне, когда температура начинала падать и давление рисковало упасть до нерабочего уровня, отработанный пар отправлялся прямо в него. При образовании гидратов смесь сильно разогревалась и давала изрядно свеженького пара, ну, а на остановке соду снова просушивали здоровенной станционной топкой (и котёл кипятили «в запас», на сколько уж там он мог запасти давления и температуры). Помните школьный опыт с прокаливанием медного купороса, охлаждением и добавлением воды? Помните, как он снова становится синим? А помните, какой он при этом горячий, хотя вода холодная и он тоже? Купорос слишком агрессивен для металла, а вот каустик — самое то, он съел бы любую органику, включая попившего этой водички помощника машиниста, но органику (кожаные уплотнители, паклю) там предусмотрительно заменили на более устойчивые материалы.

Пневматические тифоны на паровозах появились только на закате их эры, на большей части паровозов ставились два свистка — «тихий» однотональный и «громкий» многотональный, выдающий не абстрактную ноту, а целый мажорный аккорд. Дури такой прибор, питаемый напрямую котельным паром (до 20—25 атмосфер, на минуточку), выдаёт куда больше пневматического у тепловоза. Это связано со всенаправленностью получаемого звука — в паровозную эпоху сигналы свистком, за сильным дефицитом других коммуникаций, должны были распознаваться на преизрядном расстоянии, да и спугивание коров с рельсов было актуальнее (неразвитая инфраструктура, это вам не нынешние фермы с ровненькими заборчиками), поэтому громкости много не бывало. Тифон дает направленный звук, поэтому такая же слышимость впереди поезда достигается с более тихим и мягким голосом. Тифон же пришел на паровозы одновременно со сжатым воздухом, так как прежде, без питаемых им автоматических тормозов, сжатый воздух паровозу не требовался. Всё питалось и работало на пару и воде.

Тепловозы

Первое принципиальное отличие от паровозов — дизель и трансмиссия позволяют управлять собой дистанционно, поэтому тепловозы без проблем можно соединить в группу и обходиться одной локомотивной бригадой на все секции. Сама бригада состоит уже из двух человек — заменивший кочегара дизелист работал только в первые годы тепловозной эры, теперь это название должности мастера по техобслуживанию.

Второе отличие — компоновка: у паровоза на общей раме стоят паровая машина и ведущие колёса, соединённые шатунами, а у тепловоза трансмиссия с колёсами соединяется карданом или проводами, что позволяет поставить двух- или трехосные поворотные тележки со всеми ведущими осями. Необмоторенные оси встречались разве что на самых ранних тепловозах или как крайняя мера по снижению нагрузки на ось, если полученное изделие не вписывалось в существующие нормы.

Механическая передача на манер автомобильной бывает в мотовозах (небольших локомотивах с ДВС), дизелевозах (устоявшееся название специальных мотовозов для подземной работы в шахтах и метро), автомотрисах (законченных машинах с ДВС, не предназначенных, чтобы тянуть вагоны) — несмотря на высокий КПД, она быстро убивается высоким моментом из-за рывков при переключении, к тому же количество доступных передач ограничено. Для того, чтобы получить широкий диапазон тягового усилия и бесступенчатое его изменение, применяются совсем другие решения. Оба используются и в автотранспорте, причём одно (в автомобилях) — едва ли не довоенное, а второе за рамки спецтранспорта вышло только в 21-м веке.

• Автомобиль с автокоробкой: гидротрансформатор и коробка передач. В тепловозах это называется гидропередача и устроено немного не так: два гидротрансформатора, две (иногда и больше) зубчатых передачи. В обычном случае — классическая КПП, для большей компактности — планетарная трансмиссия. Передачи переключаются подачей масла в тот или иной трансформатор, дополнительно на стоянке можно переключить зубчатую передачу в один из режимов работы. Один обычно используется для низкоскоростной маневровой работы, второй — более экономичный и с меньшим тяговым усилием — для вождения легких поездов и эффективен на большой скорости. Использовалась гидропередача в послевоенные годы в странах, где мало меди (в первую очередь Германия и Великобритания). Гидротрансформатор работает как автоматическая помесь сцепления и вариатора: выходной вал может крутиться лишь слегка медленнее входного, а может — вообще стоять. Во втором случае в несколько раз повышается крутящий момент. Среди советских тепловозов более чем двух передач не обнаружено. Да и вообще, гидравлику в СССР не очень взлюбили (из-за отсутствия качественных синтетических масел, до которых это средоточие клапанов, трубочек и форсунок весьма охоче), хотя в период 50-70ых годов стремились впихнуть во все возможные отрасли, в результате сделав уделом сравнительно маломощных маневровых и промышленных тепловозов. Были и удачи, где гидравлика пришлась как нельзя ко двору — это магистральный двухсекционный тепловоз ТГ16 железных дорог Сахалина и рожденный в длительных муках универсальный тепловоз ТУ7А. Оба — узкоколейные. На широкой колее дольше всех продержались и продолжают коптить небо неприхотливые и надежные маневрово-промышленные тепловозы с гидропередачей постройки Муромского («три с половиной колеса» ТГМ23 самых различных индексов — Б,В,Д,Е) и Людиновского (ТГМ3, ТГМ4 и прочие с тележками) заводов.
• Гибридный автомобиль: генератор и электродвигатель. Это электропередача, используется в подавляющем большинстве тепловозов. Электродвигатели находятся прямо на тележках. Конструкция получается тяжёлая, сложная и дорогая, зато в целом надёжная и отработанная — весьма важное качество для локомотивов, работающих по 30…40 лет.

Электровозы

Конструктивно схожи с тепловозами, ибо появились и «дозревали» примерно в одно время. Да и вообще тепловоз с электрической передачей по сути тот же электровоз, только «всё своё вожу с собой» (есть прецедент переделки тепловоза 2М62-0158 в электровоз путем замены убитого дизеля электрооборудованием от старого ВЛ23, но с сохранением родных электродвигателей). С другой стороны, возможность получать электричество прямо с проводов в общем случае делает электровоз значительно мощнее — поэтому действительно загруженные магистрали стараются электрифицировать.

В отличие от трамваев и троллейбусов, токоприемник электровоза во всех странах выглядит почти неизменно — это либо пантограф (на более старых локомотивах) либо его половинка (полупантограф, современный стандарт, за счёт меньшей «неподрессоренной массы» лучше отрабатывает неровности контактной сети). Наверху пантографа находится лыжа-полоз с графитовой или медной вставкой, по которой и скользит зигзагообразно подвешенный контактный провод. Подвешен он так для того, чтобы вкладыш полоза изнашивался равномерно по всей ширине.

В кузове электровоза оборудование с открытыми токоведущими частями находится в высоковольтных камерах, входы в которые имеют большое количество блокировок на все случаи жизни. Электрооборудование проветривается мощной вентиляционной системой, завывание которой в безветренную погоду может быть слышно за сотни метров — если тепловозы загрязняют города выхлопами, то электровозы могут и шумом (классика из классик ВЛ80 даже получил прозвище «Выло»).

Ширина колеи

Ширина колеи, как подсказывают справочники, измеряется между внутренними частями головок рельсов. Пять наиболее распространённых колей (напоминаю, 1 фут = 12 дюймам).

1. Европейская 4′ 8½″ = 1435 мм. 60 % всех железных дорог. Континентальная Европа, кроме Испании и Португалии, Великобритания, Северная Америка сплошь, Австралия, Китай, обе Кореи, скоростное движение в Японии.
2. Русская 5′ = 1524 мм ≈ 1520 мм. 17 % железных дорог. Бывший СССР, Монголия, Финляндия. Существует пошлый анекдот, почему в России колея именно такая. Реальность проще: британцы начали с пятифутовой колеи. Вскоре они для технологичности сузили колею, но 5′ подхватили южные штаты США и использовали до первой половины XX века — именно там инженеры П. П. Мельников и Н. О. Крафт знакомились с устройством железных дорог и использовали знания при проектировании Николаевской железной дороги. Дополнительным соображением было стратегическое: в случае интервенции из Европы несовместимая колея затруднит снабжение войск противника. В 1970 году стандарт сменили с 1524 на 1520 — это простой переход на метрическую систему, не превышающий допусков даже для скоростного движения.
3. Капская 3½′ = 1067 мм. 9 % железных дорог. Южная и Центральная Африка, Япония, Новая Зеландия, Тайвань, Филиппины, Сахалин (в 2019 полностью перешит на русскую).
4. Метровая 1000 мм. 7 % железных дорог. Огромное количество мелких стран, самая крупная — Бразилия.
5. Индийская 5½′ = 1676 мм. 6 % железных дорог. Индия, Бангладеш, Аргентина, Чили.

За колеями в малоразвитой глуши идите в Википедию.

Обычно для перехода на новую колею вагоны поднимают домкратами и подкатывают новые тележки. Существуют и раздвижные колёсные пары. Так что жаль, что в Syberia не было перехода на русскую колею. А то хорошо было бы: для психоделического поезда сделать не менее психоделическое раздвижное устройство.

• Talgo 9 (Стриж). Способен ездить как по российской, так и по европейской колее, без замены тележек, благодаря тому, что тележки именно раздвижные.

Линии узкой колеи (метр и меньше) чаще всего используются как промышленные и временные (например, для вывоза из шахт и торфоразработок). А также как детские — чтобы знакомить детей с профессией железнодорожника. В СССР была принята узкая колея 750 мм.

Монтаж декавильки одним рабочим

Довольно специфическая разновидность узкоколейной дороги — декавилька. Французский инженер Поль Декавиль искал способ сделать быстровозводимую железную дорогу и придумал следующее: объединил рельсы со шпалами в единую металлическую решётку и сделал модули стандартизированными и последовательно скрепляемыми между собой (да-да, примерно как в игрушечной железной дороге, только размером побольше). Декавилевская дорога обычно клалась прямо на неподготовленный грунт, очень быстро собиралась и так же быстро разбиралась, модули имели небольшой вес, легко перевозились грузовиками и не требовали для монтажа подъёмного оборудования: бригада рабочих переносила их руками. В ходе Первой мировой войны декавильки широко использовались в качестве военно-полевых дорог; во Второй мировой они использовались только на начальном этапе: требования к грузоподъёмности резко возросли, и разборные дороги уже не отвечали потребностям военной логистики. Взамен строились пути с той же шириной колеи 500 мм, но по конструкции близкие к полноценным железным дорогам — их по привычке продолжали звать декавильками, что, строго говоря, не совсем верно (но ещё допустимо, если считать слово сокращением от «дорога с декавилевской колеёй»). И уж точно не стоит называть декавильками все узкоколейки подряд. Так что если вас возьмёт за пуговку вот этот персонаж — теперь знаете, что ему отвечать.

• Отвечать нужно как минимум, что за исключением внутрицеховых заводских и прочих казематных подземных путей, в Российской Империи и СССР не зафиксировано ни одного случая использования декавилевской колеи для военно-полевого строительства. Технология, однако, была взята на вооружение всеми индустриально развитыми странами, и против отечественного "военно-полевого железнодорожного конструктора" с колеёй 750 мм Австро-Венгрия использовала "боснийскую" колею 760 мм , а немцам для прифронтовых нужд очень полюбилась шахтная колея 600 мм. В большинстве случаев, военно-полевая железная дорога имела уложенную по нормам полноценной неразборной железной дороги магистраль и несколько полевых баз для хранения и обслуживания техники, и прифронтовые участки, выполненные из лёгких быстросъемных секций, укладываемые с минимальной подготовкой грунта бригадами военных строителей.
• Собственно, "декавилькой" технически грамотно будет называть любую железную дорогу, собираемую на временной основе из разборных типовых элементов системы Поля Декавиля. Помимо системы Декавиля, в Российской Империи широкое распространение как более практичные получили системы Артура Коппеля и "короля узкоколеек" Болеслава Яловецкого. Элементы последней и по сей день используются в рудничном деле.

Стандарты электрификации

Завеpшится пpаздник в 22:00 пpаздничным фейеpвеpком, котоpый дадyт 10 электpовозов ВЛ80, заехав под пpовод с постоянным током

— анекдот

Ещё один важный нюанс железных дорог, связанный с совместимостью — каким током дорога электрифицирована. По всей Европе примерно 50/50 используются переменный ток ~25 кВ, 50 Гц и постоянный =3 кВ через контактную сеть (местами другие стандарты вроде =1,5 кВ и ~15 кВ, 16,7 Гц).

• Постоянный ток — реликт былой эпохи, когда до электрификации уже дозрели, а до работы с более удобным переменным током — ещё нет. Посему царства «постоянки» находятся именно там, где электрификация назрела давно — например, в Москве и окрестностях или горных республиках Кавказа.
• Переменный ток — дитя технического прогресса 1950-60-х. В силу большего удобства получил широкое распространение и при случае даже заменял ток постоянный.

В постоянном токе плюс всегда на проводе, минус — на рельсах (чтобы утечки тока не разъедали подземные сооружения). Высокое напряжение может быть только переменным из-за простоты преобразования. На переменном токе каждый электровоз будет возить с собой трансформатор, это компенсируется более редкими тяговыми подстанциями.

В промышленных железных дорогах напряжение обычно меньше: например, =1,5 кВ или ~10 кВ.

Во всех метрополитенах бывшего СССР — =750 В через контактный рельс.

Есть три способа перейти на другой стандарт.

1. Двухсистемный электровоз/электропоезд. К таким относятся советский ВЛ82, современный ЭП20 и некоторые модификации электропоездов «Ласточка» и «Сапсан».
2. Станция стыковки, переключаемая на тот или другой вид тока, плюс перецепка электровоза (а значит, проверка тормозов).
3. Тепловозная вставка (две проверки тормозов).

Из-за более низкого напряжения в «постоянке» токи, проходящие от контактного провода к токоприемнику, могут при трогании с места пережечь сам провод. Для предотвращения этого линии, электрифицированные постоянным током, часто имеют сдвоенные провода в районе станций, а на локомотивах/электропоездах при трогании поднимают больше токоприемников.

Сама контактная сеть поделена на участки, питаемые каждый своей подстанцией. Если на опоре контактной сети вы видите синий ромб со смайликом — это знак «Выключить ток». За ним начинается нейтральная вставка длиной до 200 метров (токораздел), которая разделяет сеть на секции, поэтому ее проходят накатом во избежание короткого замыкания.

Также не забывайте, что, например, в США плана ГОЭЛРО не было, а в режиме «каждый сам за себя» электрификация как-то не очень идёт. Кроме того, американская ЖД — в первую очередь грузовая, поэтому сохранила огромный вертикальный габарит времен последних паровозов-гигантов, чтобы использовать 100-тонные вагоны и ставить контейнеры в два этажа. Поэтому у них нормально выглядит драка на крыше поезда — а вот у нас сгодится разве что в эпохе графа Клейнмихеля (ну или на преизрядном расстоянии от обоих мегаполисов, да и то как-то стараются изжить — ГЭС и АЭС всяко дешевле, чем дизеля гонять). Посмотрите видео хотя бы с дронов на Ютубе: «у них» ЖД в кадре почти всегда «лысая», а вот на нашей уже в ковбоев не поиграешь.

Устройство железнодорожного тормоза

— Бывал у меня в гостях один знакомый, — начал Швейк, — славный парень, по фамилии Гофман. Этот самый Гофман утверждал, что вот эти тормоза в случае тревоги не действуют; короче говоря, если потянуть за рукоятку, ничего не получится. Я такими вещами, правду сказать, никогда не интересовался, но раз уж я сегодня обратил внимание на этот тормоз, то интересно было бы знать, в чём тут суть, а то вдруг понадобится.

— Ярослав Гашек, «Похождения бравого солдата Швейка»

Тяжёлой махине, коей является поезд, нужны хорошие тормоза. Изначально тормоза были механические, и существовало несколько разных систем. В США в конце каждого товарного поезда был т. н. бригадный вагон (caboose). На вершине вагона была будочка, позволявшая видеть весь поезд вплоть до паровоза. По свистку кондукторы (да-да, ранее это был человек, оперировавший тормозами) затягивали тормоза, и поезд останавливался. В России кондуктор стоял на каждом вагоне, открытый всем ветрам. Ну а в пассажирских — кондукторы были прямо в вагонах.

Все попытки сделать тормоза, управляемые из кабины, разбивались о два условия: 1) Команда «Тормози» должна передавать информацию, а не энергию, но как тогда будет запасаться энергия? 2) Что будет, если поезд порвётся?

С самого начала было ясно, что лучший способ управления тормозами — пневматика, но как? В любом случае по всему поезду проходит труба с воздухом — тормозная магистраль. На каждом из вагонов магистраль запирается концевыми кранами, и сцепщику важно эти краны открыть-закрыть, а при пробе тормозов — проверить, что всё работает даже на самом дальнем вагоне.

Жизненный пример. Сейчас (2019) на Украине экспресс-поезда (с электровозом) маршрута Киев—Ровно останавливаются на небольшой остановке Казáтин-2 Винницкой области, но на старинный Казатинский вокзал — кстати, очень красиво отремонтированный при независимой Украине — не заезжают. Когда экспрессы были электричками — спокойно заезжали. В чём разница? А в том, что маршрут проходит с востока на запад, но узловая станция Казатин ориентирована с севера на юг. И Киев, и Ровно с северной стороны, и электричке нужно поменять кабину (упрощённая проверка тормозов длиной в несколько минут), а поезду — перецепить электровоз (полная проверка тормозов длиной в добрых полчаса). Для ночных поездов это норма, а для вечерних экспрессов — многовато. А самые быстрые из поездов (например, Львовский экспресс) гнали другим путём, через Коростень, там разворачиваться не надо.

11 августа 2011 года в Челябинской области случилось крушение на перегоне Ерал — Симскáя. Грузовой поезд, ведомый двумя электровозами по системе многих единиц, под станцией Мурсалимкино наехал на корову и повредил концевой кран переднего электровоза. Локомотивная бригада установила сменный кран (без рукава — то есть одной стороной невозможно цеплять вагоны), провела упрощённую проверку тормозов и поехала дальше. На станции Кропачёво предстояла смена локомотивной бригады и замена крана на нормальный, для этого ремонтники перекрыли концевой кран между 1-м и 2-м электровозом, и так и оставили, не вернув как было. Промежуточные приёмщики не знали о ремонте, к тому же провели упрощённую проверку тормозов тяп-ляп, не зафиксировав ни срабатывание колодок на заднем вагоне, ни ручки тормозных кранов в остальных трёх кабинах. Неопытный машинист также не обратил внимание на необычное поведение тормозов на укороченной магистрали, и при пробе тормозов на скорости 65 км/ч 6000-тонный поезд тормозил одним первым электровозом. Тормоз быстро истощился, неуправляемый поезд проехал станцию Ерал и через 6,5 минут «догнал» другой грузовой. Погибли только двое (бригада злополучного поезда), но удар был таков, что поезд длиной 800 метров превратился в завал длиной 200 метров и высотой 20. Списали два электровоза и 69 вагонов, движение восстановили только через сутки. 9 августа 1987 года было похожее крушение на станции Кáменская: длинный поезд тормозил только шестью вагонами, виноват оказался перекрытый из-за утечек в магистрали концевой кран и такая же тяп-ляп проверка. Поезд врезался в пассажирский, убито 100 пассажиров.

Незадолго до пневматических тормозов существовали (а на железных дорогах Великобритании и сателлитов существуют и поныне) тормоза вакуумные. Физика есть физика — и если с одной стороны поршня цилиндра давление больше, чем с другой, то поршень будет толкать шток в сторону разрежения, и прижимать к колёсам через рычажную передачу тормозные колодки. Если с одной из полостей мы откачиваем воздух, создавая более или менее глубокий вакуум, атмосферное давление будет совершать работу. Тормозные цилиндры и приборы управления придётся сделать очень больших размеров, так как против физики не попрёшь — давление атмосферы на поршень на планете Земля не сможет по определению превысить одну атмосферу, а значит, чтобы получить достаточное тормозное усилие, нужно увеличивать площадь поршня. Повышенные требования будут и к качеству соединений в тормозной магистрали — именно благодаря вакуумным тормозам соединительные рукава между вагонами армируют тонкой стальной лентой. Для системы под избыточным давлением это необязательно — а вот система с вакуумом неминуемо схлопнется и перестанет продуваться. Однако, есть у вакуумных тормозов и плюсы, за которые им многое можно простить — и прощалось: во первых, если в магистралях нет воздуха, нечему и переносить частички влаги, а значит, не нужны влагоотделители и фильтры, чтобы тормоза в холодную пору года не обмерзали. Во вторых, в отличие от воздушного тормоза, где избыточное давление в резервуарах создаёт воздушный насос или компрессор, вакуум можно создать при помощи чуда инженерной мысли паровой эпохи — эжектора. Этот затейливый прибор, как и паровозный инжектор, не имеет, в отличие от насоса, поршней с уплотнительными кольцами и движущихся частей вообще — а значит, может долго служить без износа и опять же не боится обморожения.

Давайте вернёмся к устройству тормозов.

Неправильный способ 1. Когда нужно тормозить, в магистраль закачивается воздух. Этот воздух приводит в движение тормозные цилиндры.

Разоблачение: тут сразу две ошибки. Команда «Тормози» (накачка воздуха) передаёт энергию, а значит, будет передавать её очень-очень долго. А при саморасцепе поезд останется без тормозов.

Неправильный способ 2. В магистраль закачан воздух. При стравливании этого воздуха тормозные цилиндры приводятся в движение пружинами.

Разоблачение. С саморасцепом справились, но здесь всё ещё передача энергии, а значит, долгое торможение. А как долго будем отпускать тормоза? А «постоянно нажатые» тормоза сильно усложняют техобслуживание вагонов.

Данный способ нашел применение в качестве стояночного тормоза на некоторых типах моторвагонного подвижного состава, а также на многих автобусах (например, на Икарусах 200-й серии). Из-за сравнительно небольшой массы и редкого применения вышеописанные недостатки несуществены.

Ну а теперь правильный способ, придуманный около 1870 знаменитым Джорджем Вестингаузом, соперником Томаса Эдисона. В локомотиве есть компрессор и главный резервуар объёмом 250…300 литров. Во всех локомотивах и вагонах — запáсный резервуар объёмом 78 л и воздухораспределитель. Давление в главном резервуаре автоматически удерживается в пределах 7,5—9,0 атмосфер, а в магистраль подаётся 5,0…5,4 атмосфер. Воздухораспределитель делает такое: когда в тормозной магистрали давление больше, чем в запáсном резервуаре, он соединяет тормоза с атмосферой (они быстро отпускаются), а запасный резервуар — с магистралью (резервуар потихоньку накачивается). Когда магистраль разряжается определённым темпом — он соединяет запасный резервуар с тормозами (они быстро нажимаются). Если ни того, ни другого — всё перекрыто, тормоза остаются в том положении, в котором были.

Кран машиниста имеет три основные позиции.

1. Отпуск: тормозная магистраль соединена с главным резервуаром. Магистраль накачивается, тормоза отпускаются.
2. Перекрыша: тормозная магистраль закрыта. Тормоза остаются в том положении, в котором были.
3. Торможение: тормозная магистраль соединена с атмосферой. Тормоза нажимаются. При разрыве магистрали будет именно это.

Обычно кран находится в положении «Перекрыша», иногда ненадолго переходя в «Отпуск», если давление в магистрали просело. Чтобы штатно затормозить, машинист переводит кран в торможение, выдерживает нужное давление по манометру магистрали, и снова в перекрышу. Нужно ехать — кран в «Отпуск», и когда тормоза будут заряжены, снова в перекрышу.

Бывают и дополнительные позиции в зависимости от модели тормоза. Но сначала лирическое отступление. Ручное поддержание давления в тормозной магистрали — штука противная, в США ещё до 1МВ придумали такое: есть небольшой (20 л) баллон — уравнительный резервуар. Уравнительная система подкачивает или стравливает магистраль до того давления, которое установлено в этом резервуаре. Он был необходим при кране машиниста системы Н-6, для организации независимого отпуска тормозов локомотива и поезда. На основе конструкции этого крана, выбросив независимое управление в пользу отдельного крана локомотивного тормоза с собственным следящим устройством, был создан отечественный кран машиниста усл.№ 222, а затем и более совершенные и адаптированные под вождение длинносоставных поездов краны усл.№ 394 и 395, основные позиции которых следующие:

1. Отпуск: уже описывали.
2. Поездное: почти перекрыша, но через редуктор автоматически поддерживается правильное давление в уравнительном резервуаре и магистрали. Если магистраль перекачана — потихоньку спускается таким темпом, чтобы тормоза снова не сработали. В это положение кран ставится, когда поезд едет и тормозить не надо.
3. Перекрыша без питания магистрали — уравнительная система не работает, уравнительный резервуар соединён с магистралью через обратный клапан (при падении давления в магистрали падает и в резервуаре). Редкое положение, в него обычно ставят для диагностики порванной магистрали или как временный «стояночный тормоз» (на случай, если кто-то сорвёт стоп-кран, см. ниже).
4. Перекрыша с питанием магистрали — третья перекрыша, отличающаяся тем, что работает уравнительная система.
5. Служебное торможение: уже описывали, с одним небольшим изменением: уравнительный резервуар соединяется с атмосферой небольшим отверстием, а остальную работу по поддержанию давления в магистрали берёт на себя уравнительная система. Могут быть несколько ступеней служебного торможения (например, более лёгкое грузовое).
6. Экстренное торможение: уравнительный резервуар и магистраль соединяются с атмосферой большой дырой, что приводит к быстрому нажатию тормоза. Чтобы тормоз нажимался синхронно на длинном поезде, особый механизм воздухораспределителя (т. н. ускоритель) может замечать такое поведение и накачивать цилиндр до отказа, а также открывать дополнительное отверстие для выхода воздуха из тормозной магистрали для поддержания скорости и чёткости сигнала до самого конца поезда.

Чтобы затормозить, машинист ненадолго переводит кран в служебное положение, выставляет правильное давление в уравнительном резервуаре — и в перекрышу с питанием. Дальше уравнительный механизм установит это же давление и в магистрали, дав вагонам нужную силу нажатия тормозов. Когда нужно ехать, кран ставится в отпуск, и когда в магистрали будет установлено правильное давление — снова в поездное.

Стоп-кран, который есть во всех вагонах, делает экстренное торможение тем же способом, что и кран машиниста — разряжает тормозную магистраль в атмосферу. При этом уравнительная система начнёт подкачивать магистраль, что чревато истощением всего тормоза — так что, обнаружив срыв стоп-крана, машинист сам срывает экстренное и идёт разбираться с ситуацией.

«Холодный» подвижной состав в любом случае нужно заблокировать башмаками или ручным тормозом — как только из запáсного резервуара уйдёт воздух, вагоны покатятся.

В пассажирских вагонах применяется электропневматическое торможение — команды «Отпускай» и «Тормози» дублируются по проводам, это даёт одновременное, а значит, более плавное, торможение. В грузовых такое встречается лишь у крупных клиентов железной дороги, которым нужны длинные составы и могут следить за вагонами: пассажирские принадлежат железной дороге (или на худой конец её пассажирской «дочке») и практически не расцепляются, а грузовые — клиентам (например, заводам) и постоянно тасуются. В первом случае всё под централизованным надзором и можно усложнять конструкцию, во втором — желательно сделать всё предельно просто.

От пневматического торможения не отказываются, потому что электропневматическое не отказобезопасно: при обрыве проводов перестаёт работать, при разрыве поезда не тормозит.

Локомотивные тормоза могут быть устроены проще, и малобюджетный фильм-катастрофа «Перевал Мурурин» (студия БАМ) рассказывает об аварии, реально случившейся в 1992 на БАМе (чудом обошлось без ущерба). Постперестроечная Россия, всё едва работает. Электрик, не желая разбираться с полуисправным трёхсекционным тепловозом 3ТЭ10М, оставил без тормозов одну секцию. Из-за колдобин на пути случился саморасцеп между секциями, задняя секция с вагонами благополучно остановилась, а две передних стали разгоняться на спуске (поездной тормоз быстро истощился, а в локомотивном обрыв тормозной магистрали приводит к полному отказу). В фильме помощник, вывесившись через дверь, пытался закрыть концевой кран (это позволит накачать тормоз и снова попробовать затормозить), и это у него даже получилось — но прежде дежурная по станции (ДСП) сумела развести пассажирский и цистерны сжиженного газа, и этим предотвратила катастрофу.

Сцепки

Сцепок существует много, кое-где в Африке всё ещё употребляется редкая норвежская щелевая сцепка. Но распространены более чем в одной стране — четыре.

Сцепки делятся на три вида.

• Ручные — сцепное звено, рукава тормозной магистрали и кабели управления соединяются вручную.
• Полуавтоматические — сцепное звено соединяется автоматически, после этого сцепщик (составитель поездов) соединяет рукава и кабели.
• Полностью автоматические — сцепное звено, рукава и кабели соединяются автоматически.

Винтовая стяжка

Исторически одна из самых простых и потому распространённых. Каждая единица подвижного состава имеет в торце рамы крюк, на который от сцепляемого вагона набрасывается и затягивается специальным винтом трёхзвенная цепь. Возможны вариации, так как конструкция уходит корнями в шахтную сцепку, но принцип един: тяга передается через цепную упряжь, толчки передаются и смягчаются одним либо двумя упругими буферами.

Система с центральным буфером применяется там, где используются маленькие радиусы кривых, из-за которых два традиционных буфера мешают поезду проходить повороты и могут выдавить вагон в сторону из поезда. Например, на трамвае, где цепь сначала заменили жесткой щеколдой или вкладышем между головками сцепок, или на узкоколейных железных дорогах, где вместо трёхзвенной цепи применяются свободно висящие цепи со специальным грузиком и качалка-балансир, распределяющая тяговое усилие поровну между двумя сцепными устройствами.

Чем больше груза нужно перевозить, тем больший вес должна выдерживать та сцепка, которая соединяет локомотив и первый вагон. Сцепщик вынужден брать цепь в руки, потому она не может быть тяжёлой — а значит, невозможны большегрузы. Это, наряду с высоким травматизмом у сцепщиков, основная причина перехода железных дорог на автосцепки, где не нужно пролезать под буферами, а сцеплять вручную — максимум рукава.

География: Европа повсеместно, отсталые страны Азии и Африки повсеместно (кроме бывших вассалов Японии, там Джанней), а также узкоколейные, шахтные и промышленные дороги, где не нужна совместимость с подвижным составом дорог общего пользования.

Автосцепка Джаннея

Очень простая американская полуавтоматическая сцепка. Недостатки — однозубый контур зацепления (сильнее изнашивается, проще порвать), перед сцепкой одну из автосцепок надо взвести.

Во всех автосцепках буфера остались только в пассажирских вагонах (чтобы поддерживать автосцепки в растянутом состоянии, так поезд движется мягче). Роль буферов там, где их нет, играет поглощающий аппарат автосцепки, а в случае пассажирских вагонов — дополняет. У вагонов электропоездов, кроме буферов, есть еще и упругие элементы в переходной площадке между вагонами. Резиновая «колбаса» межвагонного перехода тоже добавляет мягкости, а заодно и защищает от пыли и грязи. До изобретения резиновых использовались упругие «гармошки» из брезента на стальной раме — «суфле». Автосцепки рельсовых машин (дрезин, специальных путевых машин), а также паровозов не имеют поглощающего аппарата — особенность конструкции и воздействия паровоза на путь.

Существуют стандарты автосцепки Джаннея от В (А — опытный прототип, изготовленный при жизни автора и вошедший в патент) до H, совместимых между собой «по три». Т. е. свободно сцепляются, отличаясь профилем, сцепки B, C и D; С, D и E; D, E и F — и так далее, в любых сочетаниях. Сделано это для постепенного перехода от первоначального, не самого оптимального профиля автосцепок у самого древнего подвижного состава, к более тщательно рассчитанным современным у нового.

География: Америка, Япония и её бывшие вассалы в Юго-Восточной Азии (в том числе узкоколейки Сахалина, в 2019 последнюю перешили под русскую колею), местами Индия. В Британии используется для межвагонных соединений в поездах более-менее постоянного формирования, для чего эксплуатируемые с такими вагонами локомотивы местных перевозчиков имеют по две сцепки различного устройства — традиционную для Британии винтовую стяжку и откидную головку автосцепки Джаннея.

Советская автосцепка СА-3

Надёжная, как всё советское, полуавтоматическая сцепка. Основана на двузубом контуре сцепления американской шахтной автосцепки Виллисона. Сцепляется просто так, для расцепа надо потянуть рычаг, вынесенный за габарит вагона.

Уже в России добавили небольшое усовершенствование в СА-3, важное для большегрузного движения. Сверху к сцепке приварили уголок: при обрыве мусор весом в сотню кило не падает на рельсы (он там может сломать стрелку и даже, если окажется на головке рельса, вызвать сход), а остаётся в зеве.

Данный уголок нужен больше для ограничения хода автосцепки по вертикали друг относительно друга, так как возможна ситуация, что при сильном вертикальном перемещении автосцепки выйдут из зацепления. От падения на путь эта деталь вряд-ли защитит.

Неожиданное свойство модернизированной автосцепки обнаружилось 9 мая 2016 года, когда порожняя цистерна во время движения лишилась одной колёсной тележки и последовала 43 километра с опорой одним концом на автосцепку. При старой конструкции был бы неизбежен сход самой цистерны и нескольких вагонов за ней.

География: весь бывший СССР, Монголия, Финляндия (причём только на электровозах, а так как на вагонах винтовая стяжка, то используется переходник), местами вассалы СССР на Ближнем Востоке, местами большегрузное и международное движение в Европе (в том числе полностью автоматический её вариант — C-AKv).

Автосцепка Шарфенберга

Слабая и сложная жёсткая (сцепленные головки в движении полностью неподвижны друг относительно друга и не имеют зазоров), полностью автоматическая (соединяющая рукава и кабели) сцепка. Исторически развилась из трамвайных сцепок, позже перекочевала на узкоколейный подвижной состав. Применяется в метро и на скоростных электропоездах по всему миру, в том числе во всех метрополитенах СССР, на русско-немецких «Сапсанах» и «Ласточках». С 1980-х потихоньку возвращается на трамваи. Существует несколько вариантов, несовместимых по рукавам и кабелям.

География: повсеместно, кроме Японии.

Прочие важные

• «Рукопожатие». Трамвайная ручная жесткая сцепка. Две симметричных головки, в каждой пара отверстий, через которые на соединенных головках нужно продеть одну или две чеки. Отечественный пример — трамваи КТМ-5.
• Buckeye или боснийская сцепка. Все просто — два дышла, на конце каждого полый овальный стакан с отверстием под чеку. Вставляем между сцепками отрезок цепи (а чтобы не оторвало пальцы — лучше специальный литой вкладыш), фиксируем чекой из любой железяки с двух сторон, толчки передают торцы стаканов, на которые может быть наварена тарелка буфера с отверстием в центре.
• Клиновая сцепка. Все то же самое, что в buckeye, но вместо дырки в буфере и вкладыша — откидывающийся крюк в специальной щели.
• Автосцепка Сибаты — японский моторвагонный подвижной состав (в том числе синкансэн).
• Клиновая автосцепка Wedgelock — лондонское метро.
• Китайский Джанней: совместима с обычным Джаннеем, но принцип и контур зацепления ближе к СА-3.
• Kompakt — компактная штучка разработки завода Шкода, ограниченно используется на трамвае и узкоколейных железных дорогах бывшей Австро-Венгрии. В отличие от Джаннея и двузубых конструкций Виллисона и СА-3 — жесткая, поэтому имеет определенные трудности со сцеплением и требует иметь на раме вагона подвижное водило для прохождения кривых. При сцеплении, как и с шарфенбергом, сцепщик должен руками (либо ломиком) выровнять головки, если они не совпадают по оси или по высоте. Из достоинств — чехи очень любят использовать ее в качестве переходника к Buckeye, повсеместно применяемой на тамошних узкоколейках, причем саму головку можно возить прямо в вагоне/локомотиве, переносить на руках, а устанавливается она на родную чеку в отверстие в головке сцепки.

Обеспечивающие совместимость с несколькими стандартами

• Щеколдная сцепка позволяет сцепить что угодно с чем угодно. Помимо шахт, сегодня можно увидеть в качестве вспомогательной у трамвайного вагона — скоба с чекой на корпусе, между двух скоб вставляем дышло, фиксируем двумя болтами и движемся. В случае вагонеток используется отрезок цепи, толчки воспринимает упругий элемент рамы или корпус сцепки.
• Иран, Финляндия, европейская C-AKv: винтовая стяжка + СА-3.
• Индия: винтовая стяжка + Джанней
• СССР середины XX века: первые СА-3 имели крюк для стяжки. В зев автосцепки вставлялась т. н. двухзвенная цепь, которую и вешали на противоположный крюк.
• Шахтная автосцепка Виллисона и узкоколейная автосцепка АУ-5 или АУК-2 совместимы соответственно с шахтной щеколдной сцепкой и узкоколейной упряжью с центральным глухим буфером. Принцип тот же самый — цепь от винтовой стяжки цепляется за специальный крюк на головке автосцепки.
• Трамвайная автосцепка Kompakt совместима с «боснийской» щеколдной сцепкой узкоколейных железных дорог. Точнее, хвостовик «Компакта» вставляется в стакан бойснийской сцепки вместо вкладыша и фиксируется чекой, если нужно прицепить к поезду вагон или локомотив с автосцепками.

Управление движением поездов

Движение поездов бывает маневровым и поездным. Поездное движение — это от станции к станции, маневровое — в пределах станции. То есть машинист принимает локомотив и подгоняет его под вагоны — это маневровое движение, а потом тащит вагоны по маршруту — поездное.

Любой поезд, попавший в поездное движение, даже локомотив без вагонов, получает номер — чётный при движении в одну сторону, и нечётный — в другую. Бывают поезда, которые едут по одной дороге в чётную сторону, а по другой в нечётную — такие поезда будут менять номер. Например, поезд 669/670 «Свитязь» Киев—Ковель. Ну и 670/669, когда поедет назад в Киев.

Маневровое движение

Маневровая работа отличается тем, что маневровый диспетчер может обозреть всю станцию и отдавать (записками или громкоговорителем) команды машинистам. Хотя на крупных станциях и у маневрового диспетчера есть такая же, как в поездной зоне, СЦБ (система сигнализации, централизации и блокировки). Другие отличия: малая скорость, трудно поддающиеся формализации работы, возможный выход на участки, занятые другим поездом.

Даже если полноценной СЦБ нет, стрелки в настоящее время всё равно переводятся дистанционно. Профессия стрелочника осталась на мелких подъездных путях. Едва ли не единственное исключение — станция Псков-Пассажирский, которая вся была на ручных стрелках как минимум до 2020 года.

До-СЦБ-шные методы управления поездным движением

Проще всего управлять движением на двухпутных дорогах. Дежурные по станции (ДСП) отправляли поезда с достаточной разницей во времени, чтобы не было большого риска столкнуться. Один путь A→Б, второй Б→А, «лобовухи» точно не будет. Но если вдруг поезд остановится на пути, его надо ограждать петардами — небольшими взрывпакетами, срабатывающими при наезде.

И уже в то время появилось деление на лево- и правостороннее железнодорожное движение. Почти во всех странах с левосторонним автомобильным движением левосторонее и железнодорожное (за малым исключением вроде Индонезии). Правое дорожное и левое ж-д: Швеция, Португалия, Франция (кроме исторически немецких Эльзаса-Лотарингии), Италия, Бельгия, Швейцария, Словения, Китай. В правостороннем движении сиденье машиниста справа и помощника слева — это позволяет видеть знаки. Любопытный факт: в России движение правостороннее везде, кроме участка Москва-Рязань — его проектировали инженеры из Англии.

Ну а теперь самое интересное: как на однопутных дорогах дежурные ухитрялись, даже без телеграфа, не сталкивать поезда в лоб (разрешите для простоты не писать процедуры для толкачей, ремонтных и прочих технических машин). Для этого машинисту давали знак, позволявший выезжать на перегон. Поскольку машинист «высоко сижу, далеко гляжу», лучше всего для этого знака подошла метровая палка — жезл. Жезл один-единственный, так что на перегоне точно будет только один паровоз.

Если через перегон ожидаются два поезда в одном направлении, придумали такое. К жезлу прикреплялся ключ, на станции — закрытый ящик. Дежурный мог показать жезл, открыть ключом замок, вытащить талон и выписать его машинисту. Если следующий поезд в обратном направлении — как и раньше, давали жезл. Снова-таки, получивший талон должен при аварии сделать всё, чтобы не допустить столкновения.

К началу XX века железную дорогу покрыли телеграфом, и с обоих концов перегона расположили аппараты электрожезловой системы. Жезл из длинной палки стал небольшим (около 20 см) металлическим цилиндром. В каждом из жезловых аппаратов по десятку-два таких жезлов, и действуют они так: вытащил один жезл — больше не вытащишь ни с одной стороны, вставишь (с любой стороны) — аппараты разблокируются. Кто взял жезл, того и тапки перегон. Из-за этих самых «процедур для толкачей и прочих» запрещается отдавать жезл другому машинисту без пропуска через жезловой аппарат — он может принять, но не отдать. Придумали даже устройства, позволяющие обмениваться жезлами на ходу.

Можно также пропустить два поезда по одному жезлу — жезл развинчивается, одному даётся часть жезла, именуемая билет, второму — остаток.

Сигналами в то время были семафор и рычаг стрелки, который виден лучше, чем остряки. В местах, где возможны семафоры, поезд должен притормозить до безопасной скорости. Белый цвет — разрешено, красный — запрещено.

А ещё управление железнодорожным движением привело к часовым зонам (старше, чем радио!). До этого время ставили по местному гномону, но удобство расчёта расписаний вынудило жить по гринвичскому времени плюс-минус N часов. Гринвичский меридиан был принят всем миром как нулевой в 1884 году только исторически (им пользовалось наибольшее количество флота), но он убил и второго «зайца»: на долготе 180° одни малозаселённые земли, и там можно ставить линию перемены дат.

Стратегией — кого и куда отправить — занимается поездной диспетчер (ДНЦ). В отличие от ДСП, который является дежурным заместителем начальника станции, ДНЦ обозревает участок в несколько сот километров. Как ДНЦ расшифровывается — никто не знает.

СЦБ и светофоры (бывший СССР)

Советская СЦБ начала работу ещё в довоенные годы, на паровозной тяге.

Весь путь делится на блок-участки. СЦБ не знает, где поезд, с GPS’ной точностью. Она знает одно: занят участок или нет. ДСП может строить из блок-участков непересекающиеся маршруты для поездов, причём есть два способа отменить маршрут: проехать по блок-участку (тогда он сразу же становится свободным) и одновременным нажатием кнопки «Отмена» и соответствующего светофора (маршрут отменяется через некоторое время, зависящее от типа работы).

В общем, СЦБ мыслит блок-участками, и автоматически выставляет стрелки и светофоры как нужно (собирает маршрут). Тормозной путь поезда может быть больше видимости, и существуют и предупредительные сигналы — «дальше будет ограничение».

Вот все (пост)советские сигналы вперемешку — одни могут быть только на входных светофорах, другие только на выходных, третьи где угодно.

• Красный — он и есть красный. Дальше маршрут не собран, стоп.
• Жёлтый — последний блок-участок (впереди красный). Скорость 60.
• Жёлтый+зелёный (встречается нечасто, в основном на небольших блок-участках, в скоростном движении, на предвходных светофорах) — осталось два блок-участка (впереди жёлтый). Скорость установленная.
• Зелёный — двигайся с установленной скоростью.
• Зелёный мигающий — опасный участок. Скорость 60.
• Два жёлтых, верхний мигающий — вбок по стрелке, скорость 40.

  Есть также два сигнала, связанных со скоростными стрелками.

  • Жёлтый мигающий + жёлтый + зелёная горизонтальная полоса (или три маленьких зелёных фонаря под общим козырьком) — вбок по скоростной стрелке, скорость 80, но на следующем светофоре опустите скорость до обычной 40.
  • Зелёный мигающий + жёлтый + зелёная полоса — вбок по скоростной стрелке, скорость 80, на следующем светофоре скорость как минимум такая же.
• Два жёлтых — это одновременно Жм+Ж и Ж. То есть вбок по стрелке, впереди красный. Скорость 40.
  • Дополнительно зелёная горизонтальная полоса — вбок по скоростной стрелке, но скорость не 80, а 60 (как при жёлтом).
• Жёлтый мигающий — на следующем светофоре ограничение скорости, так как либо за тем светофором стрелка на отклонение, либо участок, требующий движения с понижением скорости.
• Любой из этих сигналов вместе с лунно-белым — выезд на встречный (неправильный) путь, напольных светофоров не будет, руководствуйся светофорчиком, установленным в локомотиве (АЛСН).
• Синий — используется в маневровой зоне. Маневровая работа запрещена.
• Лунно-белый — маневровая работа разрешена, за границы станции не выезжать.
• Три жёлтых — крайне редкий сигнал, приглашающий на занятый путь моторвагонный состав, автомотрису или одинокий локомотив (в общем, то, что расцепу не подлежит). Для остальных — стоп.
• Двойной красный — применяется в метрополитене, означает «Гермоворота закрыты».
• Красный + белый мигающий — с разрешения дежурного по станции входи под красный с предельной осторожностью, удерживай кнопки устройства бдительности, чтобы автостоп не сработал, скорость 20.

Выключенный светофор — запрещающий! Если светофор действительно выключен из сигнализации, его закрещивают двумя белыми планками (X).

Ещё в СССР через рельсы передавали сигналы для локомотивного светофора АЛСН (автоматическая локомотивная сигнализация непрерывная). Непрерывная — способная менять показания в любой момент, а не при проезде передатчика. Это маленький светофорчик с пятью фонарями, установленный в локомотиве.

• Зелёный — можно двигаться, на ближайшем светофоре зелёный.
• Жёлтый — можно двигаться, на ближайшем светофоре жёлтый.
• Жёлтый+красный (один плафон разделён пополам по горизонтали) — можно двигаться, на ближайшем светофоре красный.
• Красный — потеря кода после Ж+К. Вероятно, под поездом разобрали маршрут, или пройден красный.
• Белый — потеря кода после З или Ж. Поезд движется в зоне, где АЛСН не ловится (на стрелках, в маневровой зоне).

Непересекающиеся маршруты используются на станциях и в прочих местах, где есть хоть какие-то развилки. Перегоны работают проще и тупее: рельсовая цепь замкнута — красный, на следующем блок-участке жёлтый, за ним — зелёный (так называемая автоблокировка). Сигналы АЛСН на перегонах заодно являются и сигналами автоблокировки. Большая часть напольной аппаратуры (включая передатчики АЛСН) всё ещё в XXI веке работает на реле!

Последний светофор перед станцией называется входным, следующий перед ним — предвходным. Отличаются они тем, что устроены по-другому и могут давать больше сигналов.

В неоживлённом движении изредка работают перегоны без автоблокировки (полуавтоматическая блокировка). Такие перегоны являются одним большим блок-участком (допускается только один поезд на перегоне), и на этих перегонах только два светофора в каждую сторону: входной и предвходной. В любом случае отправляет поезд на перегон дежурный одной станции, а принимает с перегона — дежурный другой.

У изолирующих стыков есть две взаимоисключающие функции: не проводить сигнал СЦБ и проводить тяговый ток. Реализовано оно просто: с обеих сторон изостыка по катушке от рельса к рельсу, и эти катушки соединены серединами. Тяговые токи идут от провода к рельсам, на обоих рельсах напряжение одинаковое, и катушка работает как обычный проводник. Сигналы СЦБ — от рельса к рельсу, и на середине катушки напряжение околонулевое. Чтобы катушка работала как делитель напряжения, сигналы подаются переменным током; тяговый ток при этом может быть и переменным, и постоянным.

Железнодорожный переезд работает крайне просто: как только замыкается рельсовая цепь на определённом рассчитанном расстоянии от переезда, он закрывается. Для поезда есть светофор прикрытия на ромбическом щите с одним красным фонарём: красный — закрыто, не горит — открыто. Светофор включается вручную дежурным по переезду. Перед светофором прикрытия может стоять предупредительный светофор с одним жёлтым фонарём на ромбическом щите. На скоростных участках переезд может быть закрыт 15—20 минут, когда там проезжает обычный поезд. Неубиенной машины, которая бы отличала «сапсан» от всего остального, так и не придумали. Оснастить ответчиком «сапсан» опасно: при отказе запросчика или ответчика переезд закроется с запозданием, как будто поезд простой. Оснастить ответчиком остальной подвижной состав — тяжело.

В современной России система КЛУБ (комплексное локомотивное устройство безопасности) заменяет локомотивный светофор, скоростемер и многое что другое, плюс ловит большее количество кодов АЛСН. Плюс позволяет остановить поезд по сигналу диспетчера. Главное нарекание к КЛУБу — не поверите, проблемы с яркостью, из-за чего ночами КЛУБ прикрывают чем-то полупрозрачным. В состоянии обкатки необходимая для скоростного движения АЛС-ЕН, также расшифровываемая КЛУБом (добавлены новые коды, видит вперёд на 5 блок-участков: жёлтый — свободен один блок-участок; 1…4 зелёных — свободны 2…5 блок-участков). Крайне редко встречается АЛСО (автоматическая локомотивная сигнализация самостоятельная) — АЛС-ЕН, полностью заменяющая напольные светофоры.

Европейская СЦБ

СССР постоянно готовился работать в условиях глобальной войны, а квалификация железнодорожных техников оставляла желать лучшего — потому его СЦБ была проста и неубиенна (многое всё ещё работает на реле). А теперь посмотрим в будущее, которое, правда, наступает очень неохотно и в основном на международных и скоростных линиях. Во многом такая всеобъемлющая СЦБ, старающаяся заменить даже светофоры, связана с отсутствием единой системы железнодорожных сигналов в Европе — ранее при международном движении приходилось менять локомотивные бригады.

Общеевропейская СЦБ (ETCS — European train control system), появившаяся в 1999 году, совмещает управление по GSM-каналу, в непрерывном режиме через излучающий кабель и в точечном режиме через специальные устройства, закреплённые между рельсами, т. н. евробализы. Занятость перегонов определяется одновременно через рельсовые цепи и счётчик колёсных пар: сколько пар вошло, столько вышло. Существуют четыре уровня СЦБ, от 0 (только подсказывает скорость) до 3 (полное управление, отходящее от понятия «блок-участок»). Плюс пятый «псевдоуровень» — работа на национальной СЦБ. Начиная со второго уровня европейской СЦБ вообще не нужны напольные светофоры.

На данный момент алгоритмы 3-го уровня работают частично — непонятно, как контролировать обрыв грузового поезда.

ETCS выводит свою информацию через немаленький ЖК-монитор. Содержимое этого монитора жёстко стандартизировано: сверху-слева здоровенный скоростемер с указанием текущей и максимальной скорости. В уголке скоростемера — режим работы: полный, частичный, маневровый, аварийная остановка, национальная СЦБ и прочее. Под спидометром — различные события (например, переезд, дай гудок тифоном), справа — путевой монитор.

За пределами Европы ETCS приняли Китай, Австралия, Новая Зеландия и несколько стран поменьше.

Железнодорожные знаки и указатели — действующие

«Поднять нож, закрыть крылья» и «Опустить нож, открыть крылья» — обозначают препятствия, мешающие работе снегоочистителей.

«Начало опасного места» и «Конец опасного места» — указывают на участок с ограничением по скорости.

Знаки, указывающие на токораздел или место ремонта контактной сети — «Приготовиться к опусканию токоприемника», «Опустить токоприемник» и «Поднять токоприемник» — последний устанавливается два раза — одна штука почти сразу за токоразделом (для электровоза) плюс пара чуть дальше (для электропоезда). Бывают как постоянные — на опорах контактной сети, так и временные — на столбиках. Границы самого токораздела обозначаются черно-белыми полосами на опорах.

Знаки, обозначающие нейтральную вставку — «Выключить ток» и «Включить ток» — размещаются по аналогичной предыдущим схеме.

Таблички «Граница станции», «Остановка локомотива/первого вагона», «Конец контактной подвески» и «Подать сигнал свистком» (С) — тут все ясно из названия. «Граница станции» — это где можно ездить в маневровом движении.

Указатель перегрева букс — устанавливается за прибором, определяющим степень нагрева букс (подшипников колёсных пар) у проезжающего состава (ПОНАБ или КТСМ). При срабатывании прибора выдает сигнал в виде светящейся буквы V, после чего машинист обязан остановиться и высадить пассажиров на следующей станции, проходя стрелки с минимальной скоростью. Перегрев буксы — это серьезная неисправность, которая может привести к заклиниванию колесной пары или возгоранию смазки в подшипнике.

Предельные столбики — находятся в местах схождения путей (например, перед стрелками) и обозначают зону, в которой габариты подвижного состава начинают пересекаться: останавливаться там нельзя во избежание столкновения с идущими по соседнему пути вагонами.

Железнодорожные знаки и указатели — устаревшие

Табличка «Закрой сифон». Сифон служит для улучшения тяги в паровозной топке по принципу Бернулли (в трубу выпускают пар). Тяга становилась настолько сильной, что из трубы летели искры — потому под мостами и в туннелях сифон нужно закрывать. Исчезла вместе с паровозной тягой. А ещё эта табличка, наряду со следующей, хороша, чтобы осадить интернет-тролля.

Табличка «Закрой поддувало». Из поддувала на путь летели угольки, потому его нужно закрывать на деревянных настилах. На новых паровозах (с 1930) были большие зольники и сорили они намного меньше, но знаки исчезли с паровозной тягой.

Уклоноуказатель. Указывал величину уклона (тангенс угла), использовался, пока была склонная к обрывам винтовая стяжка.

Скоростное движение

Особенности скоростного движения:

• Часто машинист скоростного поезда работает в одиночку, без помощника.
• Тормозной пробег превышает видимость. Потому машинист полагается на локомотивный светофор, который для этих целей показывает больше разных сигналов.
• Скорость не воспринимается стоящими у пути, а ветром может занести под поезд коляску или плохо стоящего на ногах человека. Потому там, где скоростное движение проходит близко к людям, налаживают дополнительную предосторожность.
• Как сказано выше, невозможно надёжно определить, «сапсан» проходит или обычный поезд. Потому водители ругаются на долгие периоды закрытия переезда.
• А в целом стараются вынести скоростное движение подальше от людей.

Единственный советский поезд, который тянет на скоростной,— рижский ЭР-200. Также использовали чехословацкий электровоз ЧС2, позже ЧС200. Единственным действовавшим скоростным участком был Москва—Ленинград. Никто не знает, каким было бы советское скоростное движение, проживи СССР ещё немного дольше и с каким бы размахом он бы решил эту задачу. Но что случилось, то случилось, и России пришлось налаживать скоростное движение уже при Путине.