От ручного управления до цифровой эры: история железнодорожных стрелок

Почему ж/д стрелки — одна из самых важных частей железной дороги? Как работал данный механизм на момент создания и как он работает сейчас? Кто остался без работы после автоматизации? Обо всем расскажем в этой статье!

Стрелочные переводы — это не современное изобретение. Еще в древности люди задумывались о том, как создавать разветвления на дорогах. Археологи находят в Помпеях, Сирии и других регионах параллельные колеи шириной около 1,6 метра с ответвлениями в виде полукругов — прообразы первых «стрелок». А например, в XVII веке на рудниках Германии использовали деревянные рельсы для конных тележек. Колеса таких повозок имели специальные желоба, чтобы не съезжать с путей — это уже напоминало простейшие стрелочные механизмы.

В России первые железнодорожные стрелки тоже были далеки от совершенства. Это были безостряковые стрелки с одиночными подвижными рельсами. Конструкция была простой и ненадежной:

Позже на Московско-Петербургской дороге появились усовершенствованные стрелки с двойными подвижными рельсами. Они лучше держали направление и обеспечивали плавный вход на боковой путь. Однако из-за разрыва колеи в начале конструкции их использовали только на второстепенных путях, а с 1860-х годов начали заменять более современными решениями.

В более современных версиях стрелочных переводов применялись остряки — специальные рельсы, которые помогают поездам плавно переходить с одного пути на другой. Один конец такого рельса заострён («остроган»), как карандаш, а второй жёстко закреплён на месте. Когда поезд подъезжает к стрелке, остряки плотно прижимаются заострённым концом к основному рельсу (рамному). Это создаёт непрерывную линию для колёс, чтобы поезд мог безопасно перекатиться на нужный путь. При такой конструкции уже не происходит разрыва колеи.

В середине XIX века были разработаны остряковые стрелки с двумя подвижными остряками, созданными из рельсов одинаковой длины, что сделало их прообразом современных стрелок. Поначалу такие конструкции имели недостаточную прочность, и концы прямых остряков часто ломались из-за своей тонкости.

Одним из значительных достижений в современных конструкциях стрелок стало избавление от шарнирного крепления остряка, что привело к внедрению гибких остряков. Эти гибкие элементы значительно повысили надежность их крепления к рельсам.

До 1875 года использовались крестовины, состоящие из отрезка рельса, который вращался вокруг центра. Подобные конструкции с двойными подвижными рельсами, которые имели центр вращения, смещенный в хвостовую часть, также применялись в первой половине XIX века. Тем не менее, к началу XX века такие решения перестали использоваться в обычных условиях эксплуатации, хотя они нашли применение при восстановительных работах во время Второй мировой войны, когда скорость движения была ограничена 10-25 км/ч.

В те времена стрелки управлялись вручную. Ручной переводной механизм состоит из станины, коромысла, переводного рычага, рычага противовеса и противовеса. Для перевода остряков необходимо было одновременно поднять переводной рычаг и опустить рычаг с противовесом.

Чтобы машинист ещё издалека видел положение остряков стрелки, у переводного станка была стойка для указателя, которая могла поворачиваться на 90 градусов. Привод поворота осуществлялся от переводной тяги. В зависимости от того, где установлена стрелка с ручным приводом, на указательную стойку устанавливался или вешался фонарь. Если стрелка на прямом пути, фонарь обращен вдоль пути узкой частью, в которой установлено прямоугольное стекло молочно-белого цвета.

Если стрелка на боковое ответвление, фонарь обращен широкой частью навстречу, в центре которой установлено круглое стекло желтого цвета. Стрелка при таком положении показывает, в какую сторону направлено ответвление. Неосвещаемые стрелки устанавливали на переводных механизмах только на второстепенных путях и чаще там, где происходят маневры. Фонари освещались керосиновой лампой или свечой.

Стрелочник — человек, отвечающий за переключение стрелок, вручную поднимал и опускал рычаги. Он работал в будке стрелочника, а в некоторых населенных пунктах будка стрелочника была и его жильем. Стрелочник должен был следить не только за движением поездов, но и за сигналами и знаками, а также контролировать исправность механизма и расчищать ж/д пути. Часто это приходилось делать в условиях ограниченной видимости. Нередки были и ошибки, связанные с несогласованностью и отсутствием быстрого сообщения.

В 80-х годах 19-го века, Яков Николаевич Гордеенко — основоположник автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, учёный и изобретатель, разработал первую отечественную систему механической централизации. Разработка Гордеенко поначалу наткнулась на неприятие чиновников: «Чертежи и описания аппарата не вполне ясные». Но и без необходимых согласовательных документов Министерство путей сообщения позволило автору в 1885 году внедрить на станции Саблино Николаевской дороги и на станции Кошедары Петербурго-Варшавской дороги первые установки механической централизации стрелок и сигналов.

В теоретических трудах изобретатель сформулировал требования к устройствам централизации: возможность управления всем парком, чувствительность на случаи неполного перевода стрелок, надежность в условиях сурового климата.

Такие системы позволяли переключать стрелки с помощью электродвигателей, управляемых дистанционно. Стрелочники начали использовать электрические схемы и коммутаторы, которые обеспечивали более быстрое и безопасное переключение.

Большая заслуга профессора Гордеенко в том, что он добился постановки производства аппаратуры для разработанной им системы. Система централизации проф. Гордеенко получила премию на Всероссийской нижегородской выставке в 1896 г. и на Всемирной парижской выставке в 1900 г.

Современные технологии, такие как автоматизированные системы управления движением, обеспечивают не только безопасность на дорогах, но и повышают эффективность транспортных перевозок. Они позволяют контролировать транспортные операции на обширных территориях и оперативно реагировать на изменения в режиме реального времени. Кроме того, качество стрелок с каждым годом улучшается.

Крестовины, подобные тем, что используются в настоящее время и комплектующие с контррельсами, появились в середине XIX века. Основные усилия по их совершенствованию были направлены на повышение прочности и мощности конструкции. В конце прошлого века на линии С.-Петербург — Москва уже начали использовать сборные крестовины с литым двусторонним сердечником. В те времена стандартным рельсом был вариант весом 30-33 кг/м, что значительно ограничивало мощность всех элементов перевода и приводило к низким скоростям и короткому сроку службы.

На линиях с высокой скоростью и значительными грузопотоками применяют крестовины с непрерывной поверхностью для катания: подвижным сердечником и подвижными усовиками, что помогает уменьшить динамические нагрузки от колес подвижного состава.

Стрелки оснащены длинными остряками особого профиля, которые остаются неподвижными в корневой части, но позволяют перемещение их частей за счет изгиба. Все металлические компоненты перевода подвергаются термообработке. Все больше стрелочных переводов изготавливаются для установки на железобетонные брусья, что существенно улучшает стабильность всей конструкции.

Сейчас работа стрелочника полностью автоматизирована, поэтому стала более точной. Это произошло потому, что не вовремя переведенная стрелка могла привести к аварии на железной дороге. В современных условиях, когда автоматизация продолжает развиваться, управление стрелками становится более технологичным. На крупных станциях и в диспетчерских пунктах работают сложные компьютерные системы, которые контролируют целые участки ж/д сети. Эти системы оснащены многочисленными датчиками, которые отслеживают положение стрелок, считывают сигналы о состоянии железнодорожного полотна и оповещают о любых неполадках.

Важно отметить, что даже с развитием автоматизации роль стрелочников не исчезла. Они становятся путейщиками или операторами сложных систем, обеспечивающими стабильность работы всей транспортной инфраструктуры. Операторы, находясь за компьютерами, могут в любой момент, не выходя из помещения, переключить стрелки, прокладывая маршруты для поездов. Опыт и знания стрелочников остаются незаменимыми, особенно в критических ситуациях, когда требуется ручное вмешательство. Но, на некоторых отдаленных и слабозагруженных железнодорожных путях нашей страны и за рубежом до сих пор есть стрелочники.

Таким образом, проходя путь от ручного управления до высокотехнологичных автоматизированных систем, железнодорожные стрелки претерпели значительные изменения. Несмотря на технологические достижения, базовая функция стрелок — обеспечивать безопасность и управляемость на железной дороге — осталась неизменной. Эти незаметные, но столь важные устройства продолжают играть ключевую роль в железнодорожном транспорте.