Top.Mail.Ru

Rails Torg

Развитие конструкции железнодорожных рельсов, их стыковых соединений и технологий обработки

Цикл статей:
Глава 1 – Развитие конструкции железнодорожных рельсов, их стыковых соединений и технологий обработки

Глава 2 – Поставка рельсов для строительства железных дорог

Глава 3 – История совершенствования химического состава и способов термической обработки рельсов

Глава 4 – Историко-техническии анализ совершенствования стыковых скреплений и соединений сваркой железнодорожных рельсов

Введение

В России транспорт является важнейшей составной частью производствен­ной и социальной инфраструктур. Железнодорожный транспорт является одним из основных видов транспорта, обеспечивая более 43% грузоперевозок в стране (без учёта трубопроводного транспорта – 85%) и около 30% пассажирооборота [1, с. 1; 2; 3, с. 8]. На начало 2012 г. эксплуатационная длина железных дорог об­щего пользования составляла 86 тыс. км, путей промышленного железнодорожно­го транспорта – 38 тыс. км [4, с. 18; 5, с. 197].

Первые отечественные железные дороги, возведённые в середине XIX в., по­казали возможность перевозки пассажиров и грузов за меньший промежуток вре­мени и с большим комфортом по сравнению с гужевым транспортом. Поэтому железнодорожный транспорт стал интенсивно развиваться для удовлетворения потребности населения в перемещении, а также своевременной доставки грузов, необходимых для развития экономики страны.

Актуальность темы.

Железнодорожный путь является важным и ответственным элементом пере­возочного процесса. Наибольшее влияние на его качество, безопасность и ком­фортность перевозки грузов и пассажиров оказывает верхнее строение пути, осо­бенно, его основной элемент – железнодорожные рельсы (далее – рельсы). По­вреждение рельсов может привести к снижению скорости движения и даже оста­новке подвижного состава, что приведёт к нарушению графика движения поездов, а также аварии или крушению и сопровождается экономическими потерями и че­ловеческими жертвами. В связи с этим в ходе эксплуатации железнодорожного пути к качеству рельсов предъявляются высокие требования.

Для улучшения плавности хода вагонов при перемещении грузов и пассажиров с использованием железнодорожного транспорта разработаны специальные стали для изготовления рельсов, проводится их упрочнение с помощью термической обра­ботки с одновременным увеличением их длины при прокатке и создании бесстыко­вого пути за счёт сварки отдельных рельсов в плети длиной до 800 м. Анализ техно­логий контактной и алюминотермитной сварки рельсов между собой в стыках пока­зывает их преимущества при создании бесстыкового пути, в ходе ремонтов и прове­дении восстановительных работ.

Это придаёт этим технологиям, по сравнению с другими способами, востребо­ванность и конкурентоспособность. В связи с этим изучение и обобщение опыта ста­новления и развития конструкций рельсов, их стыковых соединений и технологий обработки в историко-техническом аспекте являются важными и актуальными для организации, повышения качества и ускорения темпов проведения ремонтно- восстановительных работ круглогодично.

Степень разработанности темы. В изученной в ходе исследования литера­туре содержатся сведения по истории развития железнодорожного пути и рельсо­прокатного производства, рассматриваются виды рельсовых скреплений, их тех­нические характеристики, в том числе при скоростном движении поездов.

В работах Г.С. Альтшуллера [6, с. 133], О.Д. Симоненко [7, с. 101-102] и дру­гих ученых раскрыты законы развития технических объектов и систем примени­тельно к истории техники.

Э.В. Воробьев, М.И. Воронин, М.М. Воронина, H.A. Зензинов, И.И. Кантор, С.П. Першин и другие ученые исследовали процесс развития отечественного желез­нодорожного транспорта [25, 46, 90].

В публикациях XIX в. М.В. Аничкова, А.Г. Славянова, Ф. Энрольда и других ученых [8 – 15] рассматривается геометрия профиля рельсов. А.П. Кеппен, В.Н. Кислянский, К. Тышка и другие ученые [14, 16, 17] изучали химический со­став рельсовой стали.

История разработки стандартов на рельсы отражена в исследованиях Л. Любимова, К.А. Оппенгейма и других учёных [9, 18].

К началу XX в. С. Бирман, И. Ваттман и другие ученые [19] разработали на­учные основы создания бесстыкового пути. Дальнейшее развитие бесстыкового пути рассмотрено в работах Г.Е. Андреева, Т.А. Лапидуса, Мищенко К.Н. и дру­гих ученых [20 – 22]. Технологические основы путевого хозяйства разрабатывали В.Г. Альбрехт, Е.М. Бромберг, Н.П. Виногоров, Н.Б. Зверев, И.И. Кантор,

А.Я Коган, В.И. Новакович, Н.С. Чирков; экономические основы – В.Я. Шульга и другие учёные [23 – 26].

Стыковыми соединениями рельсов занимались В.М. Афанасьев, Н.М. Воронцов, И.С. Гринь, И.И. Евдокимов-Рокотовский, К.И. Красиков, И.Б. Лехно, А.И. Ольденборгер и другие ученые [27 – 29]. Способы сварки рель­сов и оборудование для них разрабатывали Т.А. Владимирский, И.З. Генкин, Д.Л. Глизманенко, Г. Гольдшмидт, М.А. Карасев и другие ученые [30 – 34].

В трудах A.B. Великанова, И.З. Генкина, А.Ф. Золотарского, Л.П. Мелентьева, Я.Р. Раузина, О.С. Скворцова, Е.А. Шура и других ученых [35 – 37] были проанализированы технологические процессы термического упрочнения рельсов. Вопросами повышения качества рельсов и рельсовой стали также зани­мались В.Е. Громов, H.A. Козырев, Н.М. Кулагин, С.М. Кулаков и другие ученые [38-44].

Во второй половине XX в. C.B. Амелин, В.В. Ершов, Д. Игнятич, С.П. Першин, Г.М. Шахунянц и другие учёные [45 – 49] исследовали напряжённо- деформируемое состояние пути.

Тенденции развития рельсового пути в постсоветский период, применение высокотехнологичных систем в его конструкции также изучались в ходе исследо­вания по отраслевым газетам и журналам.

Анализ историографии показал недостаточную проработанность исследуе­мых в диссертации вопросов, поэтому автор обратился к следующим источникам: документам фондов Российского государственного архива экономики (РГАЭ), Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 г., в том числе действующему документу и проекту; Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации» до 2030 г., Стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. (Белая книга ОАО «РЖД»), Программе инновационного развития ОАО «РЖД» до 2015 г., Государственной программе «Развитие транспортной си­стемы» (2010-2020) на 2013 – 2020 годы и др. [1 – 5].

Цель диссертации – проведение историко-технического анализа конструкций рельсов, их стыковых соединений и термической обработки с конца XVIII в. (колей­ных дорог – с середины XVI в.) по начало XXI в. с воссозданием целостной истори­ческой картины их развития в рассматриваемый период..

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

  • собрать, систематизировать и обобщить фактический материал, относя­щийся к теме исследования;
  • на основе обобщения историко-технического материала воссоздать целост­ную историческую картину развития конструкций колейных дорог, поставки рельсов для строительства железных дорог в России, развития и совершенствования химиче­ского состава, термической обработки и стыковых соединений рельсов;
  • выявить и ввести в научный оборот новые данные, проследить зарождение элементов современной техники и технологий в изучаемый период, оценить вклад учёных, инженеров, проектировщиков, обеспечивших успешное решение исследуе­мых задач;
  • разработать научно-обоснованную периодизацию истории развития иссле­дуемых объектов, предложить и обосновать технические решения по дальнейшему развитию стыковых соединений железнодорожных рельсов.

Объектом исследования является железнодорожный путь в России с конца XVIII в. по начало XXI в.

В качестве предмета исследования рассмотрены конструктивные изменения рельсов для обеспечения движения по ним подвижного состава, повышения на­дёжности и комфортности перевозки пассажиров и грузов в зависимости от каче­ства металла рельсов и способов его технологической обработки, а также этапов строительства железнодорожного пути в дореволюционный, советский и постсо­ветский периоды. Особое внимание уделено бесстыковому пути в современных условиях.

Научная новизна диссертации заключается в том, что на основе системного подхода впервые проведён комплексный историко-технический анализ и воссоз­дана целостная историческая картина развития процессов конструктивных изме­нений железнодорожных рельсов, их стыковых соединений и технологий обра­ботки, в том числе:

  • установлена периодизация развития конструкций колейных дорог на осно­ве выявленных изменений в геометрии профиля рельса, что подтверждалось нор­мативами стандартов;
  • проведена оценка влияния государственной научно-технической политики, политической и экономической конъюнктуры в области строительства железных дорог на объёмы выпуска рельсов;
  • систематизированы технологии совершенствования химического состава и способов термической обработки рельсов в зависимости от регламентации техни­ческих условий и прочностных характеристик рельсовой стали на основе унифи­кации стандартов, механических свойств и износостойкости рельсов с целью по­вышения скоростей движения, комфорта пассажиров и увеличения нагрузок на ось;
  • классифицированы способы стыковых соединений рельсов в зависимости от возникающих требований к рельсовому пути и уровня научно-технического развития отрасли;
  • теоретически и экспериментально обоснована перспективность и возмож­ность сварки рельсов в зимний период алюминотермитным способом, определён перечень дополнительного оборудования и обоснованы необходимые условия для реализации технологического процесса.

Теоретическая значимость исследования внешних и внутренних законо­мерностей развития техники на примере анализа конструкций железнодорожных рельсов, их выпуска, стыковых соединений, совершенствования химического со­става и термической обработки заключается в формирования методологической базы для определения места и включенности техники исследуемой области в со­циально-экономические процессы, её устройства и потенциала.

Практическая значимость работы определяется изготовлением, апробиро­ванием опытного образца горелки для подогрева концов рельсов, свариваемых алюминотермитным способом, и разработкой «Способа алюминотермитной свар­ки рельсов при отрицательных температурах», защищенного патентом РФ № 2464141. Результаты исследования используются в ходе преподавания курсов «История науки и техники» для студентов направления «Инноватика», курсовом и дипломном проектировании – для студентов инженерных механических специ­альностей МГУПС (МИИТ); обучения и переаттестации сварщиков, повышения квалификации инженерно-технических кадров; создания работ по истории желез­нодорожного транспорта [50 -55].

Методология и методы исследования. Исследование выполнено в соответ­ствии с законом прогрессивной конструктивной эволюции технических объектов и законом согласования – рассогласования технических систем с использованием компьютерного моделирования на основе аналитических и численных методов в линейной и нелинейной постановках на примере определения тепловых процес­сов и скоростей охлаждения при алюминотермитной сварке рельсов.

Личный вклад автора состоит в:

  • выявлении критериев, в соответствии с которыми структурированы и ис­следованы изменения в развитии конструкций колейных дорог с середины XVI в. по начало XXI в.;
  • определении количественных показателей динамики выпуска и поставки рельсов во взаимосвязи с потребностями железных дорог;
  • оценке влияния совершенствования технических средств железнодорожно­го транспорта на развитие и совершенствование химического состава и способов термической обработки рельсов с конца XVIII в. по начало XXI в.
  • определении необходимости применения различных способов стыковых соединений в зависимости от мест их нахождения в рельсовой колее;
  • разработке и обосновании технологии стыкового соединения рельсов тер­митной сваркой в зимний период.

Положения диссертации, выносимые на защиту:

  • сопряжение хронологически воссозданного процесса развития конструк­ций колейных дорог с середины XVI в. по настоящее время достигается логикой исторических сдвигов, вызванных изменением геометрии конструкци! рельсов;
  • внешние закономерности развития техники проявились путем влияния со­циальных аспектов на выпуск рельсов в России с конца 1830-х гг. по начало XXI

в.;

  • внутренние закономерности развития техники определяются процессами динамики технических, технологических и функциональных параметров техноло­гий изготовления рельсов с конца XVIII в. по начало XXI в.;
  • обоснована необходимость использования в настоящее время различных способов соединения рельсов между собой;
  • разработанная технология стыкового соединения рельсов при отрицатель­ных температурах, обеспечивающая прочность и пластичность сварного стыка.

Достоверность результатов обеспечивается комплексным использованием методов исследований, представительностью исходных данных, необходимым и достаточным объёмом теоретических исследований, лабораторных, опытных и опытно-промышленных экспериментов, высокой сходимостью их результатов, а также реализацией теоретических положений на практике.

Апробация и внедрение результатов работы. Основные положения и вы­воды по диссертации докладывались и получили положительную оценку на меж­дународных и российских научно-технических конференциях: «Участие молодых учёных, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных техно­логий» (2003 г., г. Москва)[56], «Образование, наука, производство» (2004 г.

г. Белгород)[50], «Безопасность движения поездов» (2005 – 2013 г., г. Москва)[57 – 62], «Вузы-наука-город» (2005 г., г. Москва)[63], «Наука – транспорту» (2003 – 2013 гг., г. Москва)[51, 64 – 73], «ТгапБ-МесЬ-АП» (2006 г., г. Москва)[74], «Управление инновациями: теория, инструменты, кадры» (2009 г., г. Санкт- Петербург)^].

Публикации. Автор имеет 41 публикацию, из них основных по теме диссерта­ции — 15, общим объёмом 7 п.л. (из которых авторский вклад – 4,6), в том числе 5 статей в научных журналах, которые включены в перечень российских рецензируе­мых научных журналов и изданий для опубликования основных научных результа­тов диссертаций; выдан один патент на способ алюминотермитной сварки, 10 работ опубликовано в трудах всероссийских, международных и научно-практических кон­ференций. Структура и объём диссертации. Работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Общий объём работы 228 страниц, 31 таблица и 72 рисунка.

История разработки конструкций колейных дорог

Железнодорожный путь является сложным сооружением, обеспечивающим перевозку грузов большой массы на значительные расстояния при достаточно вы-соких скоростях движения, поэтому к нему предъявляются жёсткие требования по прочности, надёжности и безопасности движения поездов. Одним из основных элементов железнодорожного пути являются рельсы. В зависимости от предъяв-ляемых требований к перевозочному процессу менялись стандарты на производ¬ство рельсов и других элементов, эксплуатацию пути [75].
С точки зрения процессов формирования и развития научно-технического прогресса в рамках периодизации общемировой экономики и отдельных стран в истории развития российских железных дорог выделяют шесть этапов:

  1. 1825 – 1860 гг. – начальный период строительства и эксплуатации же-лезных дорог;
  2. 1860 – 1913 гг. – усиление роли предпринимательства и частного ка-питала в сооружении и эксплуатации железных дорог;
  3. 1913 – 1950 гг. – концентрация грузовых и пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте;
  4. 1950 – 1970 гг. – реорганизация железнодорожного дела, формирова¬ние новых видов железнодорожных перевозок, обострение конкуренции между видами транспорта;
  5. 1970 – 1992 гг. – рост грузонапряжённости железных дорог;
  6. 1992 – по настоящее время – развитие железнодорожного транспорта в России и бывших союзных республиках [76, с. 206].
    Автором исследования была разработана периодизация разработки конст¬рукций колейных дорог от лежней до рельсов, которая не совпадает с периодиза¬цией истории российских железных дорог, описанной выше. В её основе – уста¬новление влияния химического состава материала на эксплуатационные свойства
    рельсов, и геометрии профиля – на конструкцию рельсов, что находило отраже¬ние в технических характеристиках их стандартов.
    I. середина XVI в. – 1788 г. – создание деревянных лежней и железных рельсов;
    II. 1789 г. – 1865 г. – появление чугунных рельсов с явно выраженной го¬ловкой и шейкой;
    III. 1866 г. – 1903 г. – создание стальных рельсов и выделение казённых типов рельсов;
    IV. 1903 г. – 1947 г. – стандартизация химического состава материала и геометрии профиля рельсов;
    V. 1947 г. – начало XXI в. – совершенствование современной конструкции рельсов и технологии их изготовления [77, с. 176].

Создание деревянных лежней и железных рельсов в период с середины XVI в. по 1788 г

Идея лежневых дорог зародилась давно. В Древнем Египте пользовались балками для перевозки тяжёлых грузов на строительстве пирамид. Рудники сред­невековья часто обслуживались искусственными колейными дорогами.

С XIII в. лежневые дороги применяли на многих рудниках и шахтах (рисунок 1), а также при строительстве военных укрепле­ний. Первоначально тележки перемещали вручную, позднее стали впрягать лошадь [78, с. 210].

В первой половине XVI в. в рудниках немецких государств использовали лежневые дороги без металлического покрытия. Во второй половине XVI в. этот тип дорог был предложен немецкими специалистами в Англии, т.к. увеличение торговых оборо­тов страны требовало дальнейшего усовершенствования путей сообщения.

В тот период рудники располагались недалеко от судоходных рек, по кото­рым уголь транспортировался к морским портам, а затем морским путём грузы направлялись для продажи в заокеанские страны. Для перевозки угля из рудников к речным пристаням требовался сухопутный транспорт.

В целях облегчения передвижения и воспрепятствования втапливания в грунт колёс вагонов прокладывались деревянные «поперечины». Такие дороги давали возможность легко перевозить уголь из рудников до места погрузки на су­да [78, с. 210].

Лежневая дорога – колея из выступающих или врытых вровень с грунтом де­ревянных продольных брусьев. Исследование данного типа дороги дало возмож­ность получить представление о целесообразности конструкции, состоящей из продольных несущих лежней и поперечин, удерживающих лежни на нужном рас­стоянии друг от друга, связи этого расстояния с шириной хода тележки и необхо­димости разработки конструктивных мер для надёжного удержания её в колее. Сход тележек с лежневых дорог предотвращал направляющий стержень, укреп­лённый в нижней части тележки и входивший в промежуток между лежнями. За­тем стали укладывать лежни, которые имели скруглённую форму, а на колёсах те­лежек появились желоба (рисунок 2) [77, с. 177; 78, с. 210]. Лежни не только слу­жили направляющими, но и воспринимали основную нагрузку [78, с. 210].

Она состояла из деревянных продольных брусьев, связанных между собой поперечными досками через каждые 0,6 м. Промежутки между брусьями засыпа­лись балластом из щебня или гравия. Данный тип дороги оснащался простейшими стрелочными переводами. Ширина колеи соответствовала ходу обыкновенной те­леги. Повозки с грузом передвигались при помощи конной тяги по продольным брусьям. Продольные лежни типа Бонома быстро изнашивались, поэтому была создана усиленная деревянно-лежневая дорога [45, с. 7; 46, с. 63].

Сначала изношенные брусья обшивались сверху досками, а в дальнейшем продольные брусья начали покрывать сверху железными полосами или строить так называемую колею с бортами [45, с. 7; 46, с. 64].

Появление металлических колей часто объясняют стремлением защитить де­ревянные элементы от непосредственного воздействия колёс и износа. Достигав­шееся на металлической колее уменьшение сопротивления движению было заме­чено случайно.

В 1767 г., в связи с перепроизводством металла, на заводе в Коулброукделе отлили из чугуна пластины сечением 11*3,5 см и длиной около 1,5 м с закраина­ми и разложили по проложенной колейно-лежневой дороге с конной тягой (рису­нок 4) [46, с. 64; 77, с. 177; 80]. В дальнейшем чугун, уложенный на дороге, наме­
ревались переплавить и продать. Однако благодаря укладке чугунных полос на деревянные лежни была существенно сокращена потребность в лошадях. Также была найдена новая область использования металла [46, с. 64; 80].

Благодаря металлическому покрытию были созданы условия для замены де­ревянных колёс курсирующих подвод более устойчивыми чугунными. Из-за плоского сечения железных полос возникали значительные неудобства: плоская поверхность катания быстро засорялась кусками груза, землёй, вылетавшей из- под копыт лошадей, что создавало помехи в перевозках, а отсутствие закраин для удержания колёсной пары в колее могло приводить к сходу повозок. В 1767 г. владелец литейного предприятия Р. Рейнольде из Коулброукделя изготовил осо­бые желобчатые (или корытообразные) рельсы (рисунок 5) [46, с. 64; 77, с. 177] из чугуна для прикрытия деревянных продольных брусьев [46, с. 64].

Рельсы Рейнольдса в поперечном сечении имели форму плоской латинской буквы «и». Своим жёлобом кверху рельсы пришивались к продольным деревян­ным брусьям тремя гвоздями. Желобчатые углубления служили направляющими для колёсных ободьев. Этот тип рельса значительно уменьшал сопротивление движению, но не гарантировал защиты от схода колёс из-за низких закраин жело­ба и трудности его содержания в чистоте [46, с. 64]. Видимо, эту конструкцию можно считать первыми железными рельсами.

В 1776 г. для строительства новой железной дороги на угольных копях в Шеффилде Дж. Керр предложил применить чугунные рельсы угловой формы (ри­сунок 6)[46, с. 64; 77, с. 177; 81]. Уголок первоначально прикреплялся к продоль­ным деревянным лежням. Затем рельсы начали укладывать на деревянных попе­речинах или на отдельных каменных опорах. Конструкция настолько снижала трудозатраты, что возчики руды, опасаясь разорения, разрушили эту рельсовую дорогу. Дороги с уголковыми рельсами предназначались для обычных экипажей, имевших колеса с ровными ободьями [45, с. 7; 46, с. 64; 81 – 83].

В 1788 г. в Петрозаводске на Александровском заводе (в настоящее время Онежский тракторный завод) была построена одна из первых чугунных дорог с уголковыми рельсами под руководством A.C. Ярцева, при участии Ч. Гайскона и А.Ф. Дерябина. Единой транспортной линией были связаны доменный, сверлиль­ный и расточной цеха пушечного завода. Длина её составляла около 173,5 м, с

шириной колеи около 0,8 м. Движение по этому пути было в 10-12 раз легче, чем по обыкновенным грунтовым дорогам [84; 85, с. 31].

Конструкция рельса уголкового сечения гарантировала защиту от схода по­возок, но сохраняла проблему засорения. Для устранения этого недостатка была разработана конструкция высоких рельсов, которые требовали специального под­вижного состава с ребордчатыми колёсами.

Установлено, что прототипом современных железнодорожных путей явились деревянные лежневые дороги, предотвращавшие погружение колёс тяжело на­груженных повозок в грунт и позволявшие бесперебойно перемещать добывае­мую руду, каменный уголь и т.п.

В результате эксплуатации лежневых дорог со специальными элементами было выявлено, что металлические (чугунные) пластины, прикреплённые к верх­ней стороне лежней, уменьшали сопротивление движению, продлевали сроки службы лежневых дорог, давали возможность использовать на повозках металли­ческие колеса вместо деревянных и значительно повышали производительность труда.

Уголковая и корытообразная конструкции накладок обладали более высокой сопротивляемостью сходу колёс с пути.

Таким образом, в ХУ1-ХУШ вв. благодарю строительству новых колейных дорог появилась возможность перемещать более массивные грузы с меньшими затратами круглый год.

Совершенствование конструкции рельса в 1789 г. – 1865 г

В. Джессоп разработал конструкцию грибовидных рельсов (рисунок 7) [46, с. 64; 77, с. 177], которые были уложены в Англии в 1789 г. Рельс имел явно выраженную головку с вертикальным ребром внизу, которое переходило в шейку, снабжённую зачатком подошвы на концах рельса – в местах его опирания. По­дошва выполнялась в виде прилитых проушин с отверстиями, через которые рельс штырями соединялся с опорами. Рельсы Джессопа прокладывались на ка­менных опорах. Новый рельс, ширина поверхности катания которого составляла
44,5 мм, имел длину от 914 до 1219 мм и высоту 95 мм. Благодаря этим техниче­ским характеристикам рельс стал более надёжным с точки зрения безопасности движения. Другим преимуществом изобретения Джессопа была самоочистка рельса. Грязь и посторонние предметы скатывались с поверхности рельса, что по­зволяло избегать его забивания [45, с. 7, 46, с. 65; 86].

Из-за значительного количества сты­ковых соединений путь в целом был не­достаточно прочным и надёжным. Из-за хрупкости чугуна высокие рельсы часто ломались. Поэтому в начале XIX в. в Анг­лии на наиболее крупных дорогах пред­почитали укладывать уголковые рельсы на деревянных лежнях [46].

В России первая конно-чугунная до­рога с выпуклыми рельсами была построена П.К. Фроловым на Змеиногорском руднике Колывано-Воскресенских заводов на Алтае в 1806- 1809 гг. Протяжён­ность железной дороги составляла около 2 км. По этой дороге лошадь могла везти груз в 25 раз больший, чем по грунтовой дороге [87; 88, с 606].

Чугунные рельсы неоднократно пытались усовершенствовать. С 1779 г. на­чали изготавливать рельсы с переменной высотой ребра, достигая очертания бал­ки равного сопротивления. Такие рельсы напоминали современникам рыбу и не­редко упоминались в литературе под названием рельсов с «рыбьим брюхом» [46, с. 66].

Изобретение в 1820 г. Дж. Биркиншоу (Англия) способа профильной прокат­ки железа позволило увеличить длину рельсов примерно в 4 раза. Вначале про­катные железные рельсы прикреплялись к подушкам старых конструкций и, в ме­стах опор, приходилось вырезать часть ребра, придавая рельсу в каждом пролёте форму балки равного сопротивления. Такие «волнистые» рельсы (рисунок 8) [46, с. 66] были уложены в Англии на первых железных дорогах общего пользования с паровой тягой. Из-за дороговизны обработки от «волнистых» рельсов отказались [89].

Благодаря появлению паровой тяги и интенсивному развитию паровозо­строения была увеличена нагрузка на ось, изменились характер и условия работы рельса, выбор его профиля и размеров, что привело к новому витку развития кон­струкции.

Рельс можно представить как балку, лежащую на многих опорах. Лучшая форма балки, работающей на изгиб, – двутавр – была положена в основу попереч­ного профиля рельса [49].

Поскольку поверхность катания рельса при изгибе работает не только на сжатие, но и на износ (истирание), целесообразно в верхней полке двутавра со­средоточить больше материала (с запасом на износ), чем в нижней.

Стремление использовать нижнюю полку двутавра в качестве головки после того, как верхняя износится, привело к созданию двухголового рельса (рисунок 9) [45, с. 9; 49, с. 13-17; 77, с. 177].

Предложенный в 1835 г. в Англии инженером Локке[1], он при­менялся Дж. Стефенсоном при по­стройке первых английских желез­ных дорог и известен в литературе как стефенсоновский. Однако идея использования нижней головки не могла быть реализована, так как с износом верхней головки в местах опирания возникали вмятины. Для укладки двухголовых рельсов требовались громоздкие чугунные или стальные опорные стулья массой 30 кг и более. Протяжённость же­лезных дорог с двухголовыми рельсами незначительна, в основном они были по­строены в Англии. После Второй Мировой войны в Англии, в основном, отказа­лись от двухголовых рельсов. В России двухголовые рельсы использовались при строительстве Царскосельской железной дороги [45, с. 9; 49, с. 13-17].

Возникновение широкоподошвенного рельса (рисунок 10)[41, с. 177] было обусловлено стремлением упростить способ укладки рельсов. Такой рельс был предложен американцем Р. Стивенсом в 1830 г. С 1832 г. Рельс данной конструк­ции стал применяться в Англии благодаря Ч.Б. Виньолю, получив широкое распро­странение в Европе под названием виньо- левского [45, с. 9, 49, с. 13].

Широкоподошвенный рельс состоит из трёх основных частей: головки (1), по­дошвы (3) и соединительной шейки (2). Распределение площади по профилю рель­са позволяет всесторонне использовать преимущества двутавра, как балочной конструкции. Подошва позволила укладывать рельсы непосредственно на шпалы, без применения специальных «подушек».

С широкоподошвенными рельсами вошли в практику и стыковые накладки, впервые применённые в 1838 г., но не с исходными виньолевскими рельсами. В своей исходной форме они не допускали накладочно-болтового соединения, так как не имели шейки достаточной высоты [46, с. 67].

Таким образом, в 1789 – 1865 гг., были внедрены конструкции рельсов «тав­рового профиля» – грибовидный рельс и «двутаврового профиля» – двухголовый и широкоподошвенный рельсы. Использование чугуна, как основного материала, позволило получить современную конструкцию пути – рельс, уложенный на шпалы. В процессе эксплуатации были выявлены преимущества широкоподошвенных рельсов.

Изменение основных геометрических параметров рельсов в 1866 – 1902 гг

В 1866 г. на С.-Петербурго-Московской, С.-Петербурго-Варшавской и Ниже-городской железных дорогах были проложены опытные участки, имевшие стальные рельсы [16, с. 70-71].
В ходе возведения С. -Петербурго-Московской железной дороги был принят виньолевский тип железных рельсов весом около 22 фунтов в погонном футе, примерно 30 кг в погонном метре, длиной 18 футов (5,4 м) [90, с. 48-49]. В дальнейшем был разработан новый тип рельса , имевший следующие параметры (таблица 1) [91].

Видя перспективу развития железных дорог, предприниматели стали вкла­дывать частные капиталы в их строительство. Централизованных поставок рель­сов не было, что привело к необходимости размещения заказов на их изготовле­ние на различных заводах или приобретение за рубежом. Поэтому в ходе возведе­ния частных железных дорог использовали различные типы рельсов из-за отсут­ствия стандартов.

16 июля 1874 г. Техническо-инспекторский комитет железных дорог России рекомендовал, all сентября 1874 г. министр путей сообщения утвердил для ук­ладки в путь, не зависимо от производителя, 7 типов рельсов – 3 железных и 4 стальных. Их параметры представлены в таблице 2, [10; 11, с. 291-322].

Эти рельсы имели профили схожей геометрии: у всех семи типов боковые грани головки были расположены вертикально, а поверхность катания представ­ляла собой комбинацию из трёх дуг. Однако размеры и другие параметры имели существенное отличие. Разница в высоте рельсов доходила до 20 %, высоте голо­вок – до 30 %, толщине шейки и площади поперечного сечения – до 50 %; при этом масса одного погонного метра различалась более чем на 30 %.

В 1883 г. Варшавский сталелитейный завод выпускал 24 утверждённых типа стальных рельсов со следующими параметрами (таблица) [12]. Увеличение коли­чества типов рельсов было необходимо для дорог с разной загруженностью и на­значением. Так, например, типы №11 и 12 – рельсы Вильямса имели утолщённую шейку и использовались для стрелок. Типы №13-24 изготавливались для узкоко­лейных и рудничных дорог, №15 и 16 – желобчатые рельсы.

В 1894 г. Общество Брянского рельсопрокатного завода выпускало 20 раз­личных типов рельсов, которые поставлялись на Рязанско-Козловскую, Варшаво- Венскую, Криворожскую (рельсы для стрелок), Варшавскую Конно-железную (п- образный профиль), Московско-Рязанскую и Ярославско-Вологодскую железные дороги, а также рельсы «правительственных» типов и типа «Главного Общества» [13].

Во второй половине XIX в., в ходе исследований геометрии поперечного профиля конструкции, материала и т.п. – наиболее перспективными были призна­ны рельсы, имевшие широкую подошву и явно выраженную головку. Вместе с тем, использование разных типов рельсов создавало значительные трудности в эксплуатации железнодорожного полотна, так как при проведении ремонтных операций для замены отдельных рельсов, выходивших из строя, требовался ана­лог. Понимая опасность такого разнообразия, Министерство путей сообщения России (МПС) приняло решение не допускать к укладке неутверждённые типы рельсов [8, 9].

Заводы выпускали продукцию с геометрией профиля, отличавшейся друг от друга даже при изготовлении одного типа рельса, определявшегося весом погон­ного фута рельса в фунтах. Например, рельс 24 типа (весом 24 фунта в погонном футе, примерно 32,24 кг в погонном метре) использовался на железных дорогах России в 11 вариантах. В качестве материала применяли сталь и чугун (в то время называемый железом) (таблица 4) [10, с. 4; 14; 15, с. 32, 36, 45, 66, 72, 85, 129].

В связи с этим встал вопрос о разработке стандартов по выпуску одинаковых рельсов различными заводами. Первым шагом было выделение пяти категорий «казённых» рельсов, в том числе 24, 22 А, 21 2/з, 20 и 18 фунтов в погонном футе, однако внутри категории различия сохранялись[92].
Проведённый анализ «альбомов чертежей утверждённых к использованию типов рельсов», сохранившихся в архивах, а также документов и публикаций того времени, позволил составить достаточно подробный перечень по номенклатуре рельсов, выпускавшихся для железных дорог России (приложение А). На его основе построены графы1 для выделенных категорий казённых рельсов, в которых могут быть показаны изменения параметров для каждого типа. Так, например, на рисунке 11 граф показывает изменение высот рельсов для каждого типа, а на ри­сунке 12 – изменение ширины головки [73].

Анализ рассматриваемых графов показал, что нет однозначной связи в изме­няемых параметрах между собой. Рельсы одной и той же высоты могут иметь как одинаковую ширину головки, так и различную. Разные варианты могли иметь одинаковые отдельные параметры и входить как в один тип, так и в разные типы рельсов. Так, например, варианты 11 и 19 имели одинаковую высоту 120 мм, а от­носились один к 24-му типу, другой к типу 22 ХА, а с одинаковой шириной головки 56,5 мм – даже к трём типам.

Несмотря на то, что более 75 % заводов, поставлявших рельсы на железные дороги России, выпускали эти типы, их поперечное сечение по геометрическим параметрам различалось между собой в каждом из выделенных типов. На основа­нии обработки данных, приведённых в работах [92, 93], автором была составлена обобщённая таблица «казённых» типов рельсов, выпускавшихся различными за­водами, как в России, так и за рубежом (таблица 5), которая позволяет наглядно видеть номенклатуру рельсов каждого из заводов.

В связи с этим встал вопрос о создании более жёсткой стандартизации, учи­тывавшей все геометрические параметры поперечного сечения [94; 95].

Таким образом, к началу XX в. было принято решение о необходимости ти­пизации рельсов – наиболее перспективные получили название «казённых» типов рельсов. Успешно завершён первый этап стандартизации геометрии поперечного профиля рельса, что позволило частично унифицировать их выпуск.

Стандартизация геометрии рельсов и материалов
в 1903 – 1946 гг

В начале XX в. неудовлетворительное состояние гужевых и водных путей сообщения, а также потребности в возрастании объёмов перевозок сырья, мате­риалов и оборудования обусловили необходимость увеличения протяжённости железных дорог страны, повышения продолжительности службы рельсов и даль­нейшей их унификации [96, 97].

В 1903 г. в России был разработан первый стандарт, в соответствии с кото­рым выпускались «нормальные» рельсы типов I, II, III и IV. В научных исследо­ваниях их надёжность связывалась с более тяжёлым весом по сравнению с про­дукцией, использовавшейся ранее. Типы I и II были созданы впервые, а типы III и IV – на основе уже использовавшихся типов 24 Уз и 22 Vi, соответственно. В 1904 г. чертежи были опубликованы в альбоме рельсов и скреплений к ним [15, с. 56, 58-61, 134].

В 1908 г. их размеры были откорректированы и в обозначение типа добавили индекс «а» (таблица 6) [46, с. 84; 98].

Переход от разнотипных к стандартизированным рельсам занял длительное время. В 1926 г. на железных дорогах России использовалось около 30 типов рельсов (Приложение Б) [66; 99]. На рисунке 13 приведена круговая диаграмма применения разных типов рельсов в пути в процентном соотношении [64; 65; 77, с. 180]. Из неё видно, что в середине 1920-х гг. большая часть рельсов, эксплуати­руемых на железных дорогах, представляла собой стандартизованные рельсы «нормальных» типов. Окончательный переход к «нормальным» типам рельсов был осуществлён в начале 1930-х гг. [66].

На грузонапряжённых участках устанавливали рельсы типов I, I-a, II и Н-а, на путях средней грузонапряжённости — III и Ill-a, на второстепенных – более лёг­кие. Общее количество «нормальных» типов уложенных рельсов приведено в таблице 7 [18, с. 16; 99; 100; 101, с. 199; 102] Из приведённых в таблице 7 данных видно, что рельсы типов I, I-a, II и Н-а устанавливались в значительно меньшем объёме, чем типа III и Ш-а. Это было связано с недопоставками рельсов 1-типа [103].

Во второй половине 1920-х гг. К.А. Оппенгейм исследовал соответствие применявшихся типов рельсов техническим характеристикам подвижного соста­ва. С учётом повышения нагрузки на ось и увеличения скорости движения К.А. Оппенгейм предложил четыре новых типа рельсов, вес которых в погонном метре должен был составить 57, 50, 42 и 36 кг, соответственно, взамен четырёх «нормальных» типов рельсов [18, с. 241-248].

В этих типах рельсов К.А. Оппенгейм использовал трапецеидальную форму головки с уширением книзу и подошву с верхними гранями, имевшими одинако­вый уклон. К началу 1920-х гг. такая форма головки использовалась на половине железных дорог мира [18, с. 241-248, 49, с. 84-97].

Опыт эксплуатации показал, что трапецеидальная форма головки уменьшает износ рельсов и поверхностей катания колёс и бандажей. В ходе эксплуатации рельсы с «прямоугольной» головкой постепенно приобретают трапецеидальную форму. При разработке новых типов рельсов К.А. Оппенгейм применил принцип равновеликих шеек для разных типов рельсов, что позволяло использовать одина­ковые накладки для их скрепления [18, с. 241-248].

Геометрические параметры разработанных К.А. Оппенгеймом рельсов пред­ставлены в таблице 8 [18, с. 241-248].

На железных дорогах Европы и Америки также одновременно укладывались рельсы различных типов, так, например, 20 типов – только в Англии. В их обо­значении указывался вес погонного ярда (таблица 9). Смежные типы отличались друг от друга на 5 фунтов в погонном метре [154, с. 130-138].

Комплексное исследование геометрических параметров рельсов и обоснова­ние преимуществ различных профилей рельсов проведено Г.М. Шахунянцем [49].

Таким образом, в рассмотренный период был осуществлён переход на «нор­мальные» типы рельсов, со стандартизованным для всех производителей профи­лем. Повышение веса рельса обусловлено необходимостью усиления рельса в свя­зи с увеличением объёмов перевозок и соответственно нагрузок на путь.

Совершенствование геометрии профиля рельса в период с 1947 г. по начало XXI в

В отличие от использовавшегося ранее обозначения, не включавшего пара­метры рельса, новое обозначение типов рельсов даёт представление об их назна­чении и примерном весе погонного метра. Разработка стандартов велась как для уже использовавшихся рельсов – РЗЗ (соответствовал рельсу типа III а), Р38 (II а), так и для разрабатывавшихся вновь – Р43 и Р50. В 1950 г. начался эксперимен­тальный выпуск более тяжёлых рельсов Р65 для возможности увеличения нагруз­ки на ось, что давало бы возможность повысить грузоподъёмность подвижного состава. В 1956 г. этот проект был реализован и вышел ГОСТ 8161-56. Данный тип рельса получил широкое применение и используется в настоящее время. Од­нако в 1956 г. была поставлена задача разработки ещё более тяжёлых рельсов Р75, для применения на высоко-загруженных участках железных дорог (таблица 10) [155, с. 22-33].

В 1953 – 1954 гг. в ходе проведения научно-исследовательских и опытно- конструкторских работ по созданию улучшенного профиля рельсов учёными ВНИИЖТа, Кузнецкого металлургического комбината, Сибирского металлурги­ческого института и Томской железной дороги были уточнены их параметры. Так, например, в ходе работы над профилем рельса Р50 были изучены его иностран­ные аналоги (рельс AREA и рельс S49) с весом около 50 кг/пог.м. Новый рельс с уточнённым профилем должен был стыковаться с уже уложенными в путь стан­дартными рельсами Р50. На основании этого были разработаны четыре опытных рельсовых профиля, геометрические параметры указанных рельсов представлены в таблице 11 [156, с. 10-18].

Комплексное изучение экспериментальных рельсов позволило разработать откорректированные профили рельсов Р50 и Р43 (стандарты и параметры пред­ставлены в таблице 10).

Рост грузонапряжённости сети железных дорог во второй половине XX в. (рисунок 14) обусловил необходимость применения более тяжёлых рельсов [120 — 148; 149, с. 79, рисунок 4.1].

Во второй половине XX в. на основных направлениях железных дорог в путь укладывались, в зависимости от грузонапряжённости, новые рельсы двух типов: Р75 и Р65 (рисунок 15), а на путях промышленных предприятий – рельсы типов Р50 и Р43.

В 1980-е гг. СССР вышел на первое место в мире по средней грузонапряжён­ности по железнодорожной сети, достигнув в 1989 г. 41,2 млн. ткм брутто/км в год. Однако в связи с распадом СССР этот показатель уменьшился вдвое в 1994 г., достигнув 20,4, и упал почти в два с половиной раза в 1998 г. – 17,2. В 2007 – 2012 г. средняя грузонапряжённость в целом по сети железных дорог Российской Федерации составила порядка 23,8, а на начало 2013 г. – 33 млн. ткм брутто/км в год [149, с. 79, рисунок 4.1; 150]

В 2001 г. в связи с завершением перехода подвижного состава на роликовые подшипники и повышением качества рельсовой стали от укладки рельсов Р75 от­казались. По химическому составу и геометрии профиля головки Р65 и Р75 оди­наковы, но жёсткость пути с рельсами Р75 выше, что обуславливает большие ди­намические силы взаимодействия пути и подвижного состава. Это ведёт к более быстрому накоплению повреждений в рельсе. Площадь поперечного сечения рельса Р75 на 15,85% больше, чем у Р65, в связи с этим на столько же больше температурные силы при прочих равных условиях, что ограничивает их примене­ние в бесстыковом пути [157].

Рельсы типа Р65 в настоящее время должны отвечать основным требованиям по ГОСТ Р 51685-2000 [158]. Стандарт распространяется на рельсы, предназна­ченные для звеньевого и бесстыкового пути железных дорог и для производства стрелочных переводов. Основные показатели рельсов представлены в таблице 12 [158].

Для специальных целей применяются и другие профили рельсов, например, для трамвайных путей используются рельсы, имеющие на головке жёлоб (рису­нок 16) [159, с. 106; 160]. Такой профиль позволяет укладывать рельс на уровне автомобильной проезжей части и обеспечивает необходимый зазор между по­верхностью катания рельса и внешней твёрдой средой для гребня колеса. Для других целей нашли применение рельсы с поперечным сечением различного вида (рисунок 17) [159, с. 106; 160].

В настоящее время Кузнецким и Нижнетагильским металлургическими ком­бинатами выпускаются различные группы рельсов, приведённые в таблице 13, ко­торые могут быть термоупрочнёнными и нетермоупрочнёнными [160].

Как показал опыт эксплуатации и исследования различных авторов, помимо конструктивных особенностей, на работоспособность и надёжность рельсов большое влияние оказывают марка и качество материала, из которого они изго­товлены, а также технология изготовления и упрочнения [18; 43; 154; 161 – 166].

Таким образом, начиная с 1840-х г. и по настоящее время, широкоподошвен­ные рельсы наиболее полно удовлетворяют требованиям железнодорожного транспорта России и других стран, получив распространение на железных доро­гах мира. Однако изменение ширины колеи, грузонапряжённости и скоростей движения на железных дорогах потребовало внесения корректировок по геомет­рическим размерам и массе рельсов на погонный метр. Поэтому во многих стра­нах этот вопрос решался в зависимости от конкретных условий эксплуатации же­лезнодорожного транспорта. В настоящее время большинство стран унифициро­вали геометрические размеры рельсов.

Выводы

  1. В ходе исследования выявлено, что периоды, в которые происходили су­щественные изменения конструкций рельсов, не совпадают с периодами истории развития российских железных дорог. Для выявления закономерностей в разра­ботке и совершенствовании железнодорожных рельсов автором исследования бы­ла разработана периодизация, отражающая влияние химического состава мате­риала и геометрии профиля на, соответственно, эксплуатационные свойства и конструкцию рельсов.
  2. Замена круглого профиля лежневых дорог прямоугольным, и установка на его рабочую поверхность металлического покрытия, а затем и профильных на­кладок позволило значительно повысить стойкость лежней и снизить частоту схо­да перемещаемых тележек.
  3. Установлено, что первые рельсы в поперечном сечении имели форму уголка и изготавливались из чугуна, который, будучи хрупким материалом, часто лопался. Выход из строя участков пути требовал проведения внеплановых ре­монтных работ и создавал помехи при движении подвижного состава.
  4. Изучение истории совершенствования поперечного профиля рельсов по­зволило определить, что наиболее работоспособным является двутавровое сече­ние с увеличенной верхней полкой, которая постепенно приобрела современную форму в виде головки, имеющей уширение книзу, а рабочая поверхность стала скруглённой. Подошва была увеличена по ширине, что снижало нагрузку на шпа­лы и повышало устойчивость самого рельса. Для повышения стойкости против хрупкого излома чугун был заменён сталью.
  5. На железных дорогах использовались различные типы рельсов, затруд­нявших эксплуатацию и замену выходивших из строя участков пути. В связи с этим было принято решение о стандартизации рельсов в зависимости от грузона­пряжённости пути. Первые попытки такой стандартизации начались в конце XIX в. и в настоящее время сведены к трём основным типам рельсов России – Р50, Р65 и Р75.
  6. В течение выделенных периодов применяли, соответственно, деревянные лежни, в том числе с металлическим покрытием, чугунные и стальные рельсы. В качестве конструкции колейных дорог использовали лежни круглого и прямо­угольного сечения; чугунные, в том числе уголковые, грибовидные, широкопо­дошвенные, двухголовые рельсы, а также стальные рельсы с грушевидной, трапе­цеидальной формой головки и головкой с вертикальными боковыми гранями. Процесс унификации стандартов был направлен на выработку единых требований к широкоподошвенным рельсам широкой колеи. Приоритет в содержании обо­значений типа рельса сместился от указания только его веса к функциональному назначению при сохранении весовой характеристики.

Список литературы

  1. Стратегия инновационного развития ОАО «Российские железные доро¬ги» на период до 2015 года (Белая книга ОАО «РЖД») [Электронный ресурс] / Утверждена Президентом ОАО «РЖД» В.И. Якуниным 26 ноября 2010 г. // М.: ОАО «РЖД», 2010. – Режим доступа: http://doc.rzd.ru/doc/public/ru ?5таЦСТШЕ Ш=704&1ауег 5104&^егегЬауегЫ=5103<Ш=4038 (Ссылка ак¬туальна на 24.01.2014)
  2. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 го¬да. [Электронный ресурс] / Утверждена распоряжением Правительства Россий¬ской Федерации от 22 ноября 2008 г. № 1734-р. // М.: Минтранс России, 2008. – 116 с. Режим доступа: http://www.mintrans.ru/documents/detall.php7ELEMENT ID =11775 (Ссылка актуальна на 24.01.2014)
  3. Якунин, В.И. Доклад президента открытого акционерного общества «Российские железные дороги» / В.И. Якунина / Железнодорожный транспорт. – 2014.-№ 1.-С. 7-19.
  4. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 го¬да. [Электронный ресурс] / Проект. // М.: Минтранс России, 2008. – 183 с. Режим доступа: http://www.mintrans.ru/upload/iblock/3cc/ts_proekt 16102008.pdf (Ссылка актуальна на 24.01.2014)
  5. Государственная программа «Развитие транспортной системы России (2010-2020) на 2013 – 2020 годы». [Электронный ресурс] / Утверждена Распоря-жением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012г. № 2600-р. // Минтранс России, 2012. Режим доступа: http://www.mintrans.ru/documents Ме1ш1.рЬр?ЕЬЕМЕЫТ Ю=19443 (Ссылка актуальна на 24.01.2014)
  6. Альтшуллер, Г.С. Творчество как точная наука [Текст] / Г.С. Альтшуллер. – Петрозаводск : Скандинавия, 2004. – 133 с.
  7. Симоненко, О.Д. История техники и технических наук: философско- методологический анализ эволюции дисциплины [Текст] / О.Д. Симоненко. – М.: ВИИЕТ РАН, 2005. – 218 с.
  8. Аничков, M.B. Рельсовое хозяйство железных дорог и рельсовые заво¬ды. Вероятная будущность рельсового дела в России [Текст] / М.В. Аничков – СПб.: 1882.- 18 с.
  9. Любимов, Л. К вопросу об упорядочении заводского производства рельсовой стали [Текст] / Л. Любимов // Железнодорожное Дело. – 1905. – №2-3. -4 с.
  10. Чертежи типов рельс железных и стальных утверждённых г. Минист¬ром Путей Сообщения [Комплект] : чертежи. – СПб.: 1874. – 7 листов.
  11. Энрольд, Ф.И. Нормальные типы рельсов [Текст] / Ф.И. Энрольд // Ин-женерные записки. – Т. 1, Вып. 2. – СПб.: 1874. – 507 с.
  12. Варшавский сталелитейный завод. Профили рельсов, рельсовых скреп-лений, бандажей, поперечин, рессорной стали и проч. [Текст] – Варшава, 1883. – 22 с.
  13. Профили железа и стали. Общество Брянского рельсопрокатного заво¬да [Текст] / Станция “Бежицкая”, Орловско-Витебской ж.д., 1894. – 89 с.
  14. Тышка, К. Стальной рельс весом 24 фунта в пог. футе и скрепления к нему [Текст] / К. Тышка // С.-Петербург, 1899. – 34 с.
  15. Славянов, А.Г. Альбом рельсов и скрепления к ним употребляемых на русских железных дорогах [Комплект] : чертежи / А.Г. Славянов – СПб., 1904¬1905.- 138 листов.
  16. Кеппен, А.П. Материалы для истории рельсового производства в России. [Текст] / А.П. Кеппен // Вырезки из «Журнала Министерства Путей Сообще¬ния». По архивным материалам горного департамента – СПб., 1899. – 131 с.
  17. Кислянский, В.Н. Технические заметки о стальных рельсах. [Текст] / Кислянский В.Н. – СПб.: 1876. – 38 с.
  18. Исследование рельсового дела в СССР [Текст] – М., 1928. – 324 с.
  19. Ваттман, И. Бесстыковой железнодорожный путь (перевод с немецко¬го) [Текст] / И. Ваттман, С. Бирман – М.: Трансжелдориздат, 1959. – 184 с.
  20. Андреев, Г.Е. Неиспользованные резервы бесстыкового пути [Текст] / Г.Е. Андреев, Т.А. Лапидус // Железнодорожный транспорт. – 1981. – № 10. – С. 48-52.
  21. Мищенко, К.Н. Бесстыковой рельсовый путь [Текст] / К.Н. Мищенко – М.: Трансжелдориздат, 1950. – 80 с.
  22. Сакмауэр, Л. Теоретическое исследование бесстыкового пути при разных способах и системах верхнего строения полотна в ЧССР [Текст] / Л. Сакмау¬эр – Исследовательский институт железнодорожного транспорта. Братислава, 1958-59.-38 с.
  23. Коган, А .Я. Продольные силы в железнодорожном пути [Текст] / А .Я. Коган // Труды ЦНИИ МПС, – вып. 332. – М.: ЦНИИ МПС, 1967. – 168 с.
  24. Альбрехт, В.Г. Бесстыковой путь [Текст] / В.Г. Альбрехт, Н.П. Виного- ров, Н.Б. Зверев и др. : под ред. В.Г. Альбрехта, А.Я. Когана – М.: Транспорт, 2000.-408 с.
  25. Кантор, И.И. Строительно-путейское дело в России XX в. [Текст] : учеб. пособие для вузов ж.-д. тр-та / И.И. Кантор, Э.В. Воробьев, H.A. Зензинов и др. : под ред. И.И. Кантора – М.: УМК МПС России, 2001. – 276 с.
  26. Альбрехт, В.Г. Бесстыковой путь [Текст] / В.Г. Альбрехт, Е.М. Бромберг, Н.Б. Зверев и др. : под ред. В.Г. Альбрехта, Е.М. Бромберга – М.: Транспорт, 1982. – 206 с.
  27. ГОСТ 8141-56. Скрепления рельсовые для железных дорог узкой ко¬леи. Накладки. Общие технические условия [Текст]. – Взамен ОСТ НКТП 7696/672, ОСТ НКТП 7697/673, ОСТ НКТП 7698/674, ОСТ НКТП 7699/675, ОСТ НКТП 7700/676 ; введ. 1957-04-01. – М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1998.-7 с.
  28. ГОСТ 4133-73. Накладки рельсовые двухголовые для железных дорог широкой колеи. Технические условия [Текст]. Взамен ГОСТ 4133-54 ; введ. 1975¬01-01. – М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1998. – 7 с.
  29. ГОСТ 19127-73. Накладки двухголовые к рельсам типа Р43. Конструк¬ция и размеры [Текст]. Взамен ГОСТ 4133-54 ; введ. 1975-01-01. – М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1998. – 2 с.
  30. Владимирский, Т.А. Результаты опытов по сварке стали газопрессовым способом [Текст] / Т.А. Владимирский // Труды ЦНИИ МПС. – М.: ЦНИИ МПС, 1947.-232 с.
  31. Генкин, И.З. Сварные рельсы и стрелочные переводы [Текст] / И.З. Генкин -М.: Интекст, 2003. – 94 с. ISBN 5-89277-045-1.
  32. Глизманенко, Д.Л. Газовая сварка и резка металлов [Текст] / Д.Л. Глиз- маненко, Г.Б.Евсеев – М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1954. – 532 с.
  33. Термитная сварка [Электронный ресурс] / ГТ-Алюминотермитная сварка // Режим доступа: www.at-svarka.rutennitnaya_svarka.shtml (Ссылка акту¬альна на 24.01.2014)
  34. Справочные материалы для сварщиков [Текст] / под ред. Г.А. Николаева-М.: МАШГИЗ, 1951. – 584 с.
  35. Золотарский, А.Ф. Термически упрочнённые рельсы [Текст] / А.Ф. Золотарский, Я.Р. Раузин, Е.А. Шур и др. : под ред. А.Ф. Золотарского – М.: Транспорт, 1976. – 264 с.
  36. Шур, Е.А. Термическая обработка рельсов. [Текст] / Е.А. Шур // Мате-риаловедение и термическая обработка стали : в 3-х т. / под ред. Берштейна М.Л., Рахштадта А.Г.: справ, изд. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1983. -Т. 3 / Термическая обработка металлопродукции / -С. 113-136.
  37. Шур, Е.А. Новый метод термической обработки рельсов с использова-нием двустороннего охлаждения [Текст] / Е.А. Шур, В.М. Федин, И.Г. Жигалкин и др. / Материалы юбилейной рельсовой комиссии // Сборник докладов – Ново¬кузнецк, 2002. – С. 149-155.
  38. Сюсюкин, А.Ю. Повышение качества рельсов на основе применения малоокислительных и малообезуглероживающих технологий нагрева непрерыв- нолитых заготовок [Текст] : дис. … канд. техн. наук : 05.16.02 / Сюсюкин Андрей Юрьевич. – Новокузнецк, 2007. – 128 с.
  39. Дмитриева, О.В. Возможности повышения долговечности рельсов за счёт рациональных режимов и условий шлифования их в пути [Текст] : дис. … канд. тех. наук : 05.02.08 / Дмитриева Ольга Викторовна. – Новосибирск, 2003. – 139 с.
  40. Суслов, А.Г. Новый подход к повышению долговечности и качества поверхности катания железнодорожных рельсов и колёс [Текст] / А.Г Суслов // Тяжёлое машиностроение. – 2000. – №11. – С. 21-23.
  41. Мелентьев, Л.П. Содержание и ремонт рельсов [Текст] / Л.П. Мелентьев, В.Л. Порошин, С.И. Фадеев – М.: Транспорт, 1984. – 231 с.
  42. Захаров, Л.А. Новые технологии для текущего ремонта поверхностей катания железнодорожных рельсов [Текст] / Л.А. Захаров, В.А. Маслюков // Об-работка металлов, 2001. – № 1 (12). – С. 19-21.
  43. Козырев, H.A. Разработка и внедрение технологии выплавки в дуговых электропечах, внепечной обработки и непрерывной разливки стали предназна¬ченной для производства железнодорожных рельсов [Текст] : дис. … докт. техн. наук : 05.16.02 Николай Анатольевич Козырев. – Новокузнецк, 2004. – 338 с.
  44. Громов, В.Е. Актуальные проблемы производства рельсов [Текст] / В.Е. Громов, Н.М. Кулагин, С.М. Кулаков и др. : под ред. В.Е. Громова – Ново¬кузнецк: СибГИУ, 2001. – 260 с.
  45. Амелин, C.B. Устройство и эксплуатация пути [Текст] : учебник для вузов ж.-д. трансп. / C.B. Амелин, Г.Е. Андреев – М.: Транспорт, 1986. – 286 с.
  46. Першин, С.П. Развитие строительно-путейского дела на отечественных железных дорогах [Текст] / С.П. Першин – М.: Транспорт, 1978. – 296 с.
  47. Игнятич, Д. Анализ исследований напряженно-деформированного со-стояния и выбор методов его расчёта для применения на железных дорогах Юго-славии [Текст] : дис. … канд. техн. наук в 2-х т./ Душан Игнятич // М., 1966. I – 276 с., II-322 с.
  48. Шахунянц, Г.М. Железнодорожный путь [Текст] : учебник для вузов ж.-д. трансп. – 3-е изд. перераб. и доп. / Г.М. Шахунянц – М.: Транспорт, 1987. – 479 с.
  49. Шахунянц Г.М. Верхнее строение пути [Текст] / Г.М. Шахунянц – М.: Трансжелдориздат, 1939. – 452 с.
  50. Трынкова, О.Н. Разработка оборудования для создания бесстыкового пути [Текст] / О.Н. Трынкова, H.H. Воронин / Образование, наука, производство: сб. тез. докл. II Междунар. студенческого форума. Ч. 5. // Белгород: БГТУ, 2004, – с. 75.
  51. Трынкова, О.Н. Разработка конструкции пропано-кислородной много-пламенной горелки «ФАКЕЛ» для подогрева рельсов / О.Н. Трынкова, H.H. Во¬ронин // Неделя науки-2004 «Наука – транспорту»: труды научно-практич. конф.; под общ. ред. проф. В.М. Круглова; МИИТ. – М.: МИИТ, 2005, – с. IV-33.
  52. Пат. 2464141 Российская Федерация, МПК В23К, Е04Н, EOIB. Способ алюминотермитной сварки рельсов при отрицательных температурах [Текст] / Воронин H.H., Карабанов В.И., Трынкова О.Н., Кабалина О.В.; Заявитель и патен-тообладатель Московский государственный университет путей сообщения (RU). – № 2010126929; заявл. 02.07.2010; опубл. 20.10.2012, Бюл. № 29. – 5 с.
  53. Воронин, H.H. Технология алюминотермитной сварки рельсов: учеб. пособие [Текст] / H.H. Воронин, В.В. Засыпкин, В.И. Коненков, Э.В. Воробьев, О.Н. Трынкова; под ред. H.H. Воронина. – М.: МИИТ, 2008. – 117 с.
  54. Воронин, H.H. Алюминотермитная сварка рельсов: учеб. пособие [Текст] / H.H. Воронин, В.В. Засыпкин, В.И. Коненков, Э.В. Воробьев, О.Н. Трынкова; под ред. H.H. Воронина. – М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. – 195 с. ISBN 978¬5-89035-650-5.
  55. Тарасова, В.Н. Изучение дисциплины «История науки и техники» на примере создания и развития бесстыкового пути в России [Текст] / В.Н. Тарасова,
    О.Н. Трынкова / Управление инновациями: теория, инструменты, кадры: материа¬лы 2-ой всероссийской научно-практич. конф. – СПб., 2009, – с. 69-71
  56. Королев, P.A. Применение метода конечных разностей для расчёта температурных полей при сварке рельсов алюминотермитным способом / P.A. Королев, О.Н. Трынкова // IV Международная конференция ЮНЕСКО «Уча¬стие молодых учёных, инженеров и педагогов в разработке и реализации иннова¬ционных технологий»: сборник научн. докладов МГИУ. – М., 2003, – с. 235-236.
  57. Трынкова, О.Н. Влияние выбора способа стыкового скрепления рель¬сов на безопасность движения поездов [Текст] / О.Н. Трынкова / Безопасность движения поездов: труды 13-ой научно-практич. конференции; МГУПС (МИИТ), ОАО «Российские железные дороги», Министерство транспорта Российской Фе¬дерации и др. – М.: МИИТ, 2012, – с. III-22 – ПЬ23.
  58. Прохоров, H.H. Расчетное исследование влияния температуры окру-жающей среды на скорость охлаждения и структуру металла шва при алюмино-термитной сварке [Текст] / H.H. Прохоров, H.H. Воронин, О.В. Кабалина, О.Н. Трынкова / Безопасность движения поездов: труды 11-ой научно-практич. конф.; МИИТ, ОАО «Российские железные дороги», Министерство транспорта Российской Федерации и др. – М.: МИИТ, 2010, – с. Х-5.
  59. Воронин, H.H. Определение продольной усадки рельсов при выполне¬нии алюминотермитной сварки [Текст] / H.H. Воронин, О.Н. Трынкова, H.H. Про¬хоров / Безопасность движения поездов: труды 8-ой научно-практич. конф.; МИИТ, ОАО «Российские железные дороги», Министерство транспорта Россий¬ской Федерации и др. – М.: МИИТ, 2007, – с. IX-28.
  60. Прохоров, H.H. Распределение мартенсита и феррито-перлитной смеси в металле шва и зоны термического влияния при алюминотермитной [Текст] / H.H. Прохоров, H.H. Воронин, О.Н. Трынкова / Безопасность движения поездов: труды 7-ой научно-практич. конф.; МИИТ, ОАО «Российские железные дороги», Министерство транспорта Российской Федерации и др. – М.: МИИТ, 2006, – с. V- 29-V-30.
  61. Прохоров, H.H. Распределение бейнита и твёрдости металла в объёме шва и зоны термического влияния при алюминотермитной сварке [Текст] / H.H. Прохоров, H.H. Воронин, О.Н. Трынкова / Безопасность движения поездов: труды 7-ой научно-практич. конф.; МИИТ, ОАО «Российские железные дороги», Мини-стерство транспорта Российской Федерации и др. – М.: МИИТ, 2006, – с. V-28-V- 29.
  62. Прохоров, H.H. Влияние условий алюминотермитной сварки на струк-туру металла рельса [Текст] : в 2 т. / H.H. Прохоров, H.H. Воронин, А.И. Сысоева, О.Н. Трынкова // Безопасность движения поездов: труды 6-ой научно-практич. конф.; МГУПС (МИИТ), ОАО «Российские железные дороги», Министерство транспорта Российской Федерации и др. – М.: МИИТ, 2005, – Т.2, – с. Х-11.
  63. Прохоров H.H., Трынкова О.Н., Воронин H.H. Расчётный анализ усло¬вий теплообмена между металлом рельса и формой при алюминотермитной свар¬ке. [Текст] : в 4 т.: труды Первой Моск. городской научно-практич. конф. «Вузы- наука-город». – М., МИИТ, 2005, – Т. 3-4, – с. IV-152-IV-154.