Раздел 7. Техника индустриальной цивилизации
Железные дороги на службе цивилизации
Железнодорожный транспорт на новом этапе развития
Вторая половина XIX в. — время бурного роста мировой железнодорожной сети. Только за период с 1875 по 1917 г. мировая железнодорожная сеть выросла в 4 раза — с 294 тыс. до 1146 тыс. км. Быстрее всего строительство железных дорог шло в США, в колониях и зависимых государствах (необходимость вывоза сырья, освоение новых больших пространств), где оно велось финансовыми магнатами или государственными организациями Европы и США.
Раздел африканского континента между Великобританией, Францией и Германией выразился в соперничестве нескольких проектов трансафриканских магистралей. Наиболее близким к своему осуществлению оказался британский проект Трансафриканской магистрали: Каир — Кимберли — Kaпштадт (ныне Кейптаун), известной впоследствии под названием дороги «Трех К». Впервые этот проект был предложен владельцем алмазных разработок С. Родсом. Предполагалось вести дорогу через вновь завоеванные южноафриканские области и Центральную Африку к долине Нила. В 80-х годах дорога дошла до Кимберли, откуда была продолжена в 1894 г. Наряду со строительством ряда южноафриканских линий продолжалось и строительство других участков проектируемой дороги.
С 80-х годов XIX в. усиливается германское проникновение на Ближний Восток в лице Немецкого банка (Deutsche Bank), стремившегося вытеснить английское и французское влияние. Когда в 1893 г. малоазиатская Анатолийская железная дорога дошла до Ангоры (Анкары), германские монополии поставили вопрос о продлении линии к Персидскому заливу — строительстве Багдадской железной дороги, которая в немецкой печати именовалась дорогой «Трех Б» (Берлин — Босфор — Багдад). Германское правительство стремилось выйти к нефтяным богатствам Персидского залива.
Реализации этих планов противодействовали Англия и Франция. В 1911 г. германский капитал вынужден был отказаться от постройки участка Багдад — Басра — Персидский залив, который был передан в концессию международной компании с преобладанием английского капитала. Однако после начала Первой мировой войны немцы продолжили строительство дороги. По ней перевозились германо-турецкие войска, снаряжение и т. д. Однако условия войны настолько мешали планомерному строительству дороги, что полностью она так и не была закончена.
Железнодорожное строительство в России
Железные дороги в России отличались большой протяженностью и пролегали в специфических и разнообразных почвенно-климатических условиях (вечная мерзлота, сыпучие пески и т. д.).
Строительство Закаспийской дороги началось в 1885 г. и было обусловлено военно-стратегическими соображениями в связи с угрозой английской экспансии в среднеазиатском регионе. К 1887 г. за полтора года работы военные строители закончили 800-километровую линию. В 1888 г. эта дорога была доведена до Самарканда, протяженность ее составила 1,4 тыс. км. В 1898 г. была введена новая линия: Самарканд — Ташкент — Андижан. В 1999 г. Закаспийская магистраль была передана из Военного ведомства в ведение Министерства путей сообщения и объединена с Самарканд-Андижанской дорогой под общим названием Среднеазиатская железная дорога. Протяженность ее с ветками составила 2,5 тыс. км.
Решение о строительстве Сибирского пути протяженностью 7416 км одновременно с двух концов (от Челябинска и Владивостока) было принято российским правительством в начале 1891 г. Одним из главных инициаторов этого проекта был министр финансов С.Ю. Витте, отражавший интересы российского капитала. Работы на Сибирской магистрали были огромны по своим масштабам, а их техническая сложность, учитывая срок исполнения (всего 15 лет), не имела в то время равных в мировой железнодорожной практике.
Сооружение Сибирской магистрали было высоко оценено на Парижской всемирной выставке 1900 г., где демонстрировались материалы о строительстве дороги. Интересно, что еще за восемь лет до этого Ж. Верн в своем романе «Клодиус Бомбарнак» от имени французского репортера, совершающего путешествие от порта Узун-Ада на Каспийском море до Пекина по Трансазиатской магистрали, рассказал читателям (исходя из проектных данных) о «Великом Сибирском пути от Урала до Владивостока», подчеркнув, что это будет самая протяженная магистраль в мире. 1
1 Берн Ж. Клодиус Бомбарнак. — Ташкент, 1981. С. 42.
В 1915-1917 гг. была построена более чем тысячекилометровая Мурманская железная дорога (Петрозаводск — Мурманск). Первоначально дорога имела одну колею и связывала Мурманский порт с Петроградом.
На протяжении последних десятилетий XIX в. на всех магистралях осуществлялся переход от железных рельсов к стальным. Если в 1875 г. в США было произведено 455 тыс. т железных и 262 тыс. т стальных рельсов, то в 1905 г. железных рельсов не выпускалось вовсе, зато выработка стальных составила 3,8 млн т. В России на вновь сооружаемых линиях с 1883 г. укладывались только стальные рельсы. В странах с жарким климатом, а в некоторых случаях и в Европе (Германии) вместо шпал начали применять металлические опоры. Накануне Первой мировой войны появились также и железобетонные опоры.
Сталь начинает широко применяться при строительстве искусственных сооружений: мостов и виадуков, предназначенных не только для железнодорожного, но отчасти и автотранспорта, а также для пешеходов.
Начало эры стальных мостов ознаменовали собой: арочный мост инженера Дж. Идса через р. Миссисипи у г. Сент-Луис (1874 г.); балочный мост по проекту С. Смита через р. Миссури (1879 г.); висячий Бруклинский мост в Нью- Йорке отца и сына Реблингов (1883 г.); консольный мост В. Бэкера и Дж. Фоулера через Фортский пролив в Шотландии.
Центральный пролет Бруклинского моста имел протяженность около 500 м, два пролета Фортского моста — по 520 м, еще более значительным пролетом (550 м) обладал Квебекский консольный мост в Канаде (1917 г.). Первым мостом, построенным полностью из легированной (высокоуглеродистой) стали, был Хэлл-Гейтский арочный мост в Нью-Йорке (1917 г.).
Наряду со сталью в строительстве транспортных и иных сооружений с 80-х годов все шире применялся железобетон. Одними из крупнейших железобетонных виадуков были Лангвисский — на одной из швейцарских электрических железных дорог (1914 г.) и Тэнкхэннокский — в США (1915 г.). Высота первого (от уровня дна долины) составляла 66 м, второго — 73 м.
В России по проекту инженера и ученого Н.А. Белелюбского и его учеников был построен ряд больших мостов через Волгу (Сызранский, Свияжский) и другие реки.
Крупнейшим на Сибирской магистрали был построенный в 1894-1897 гг. по проекту инженера Л.Д. Проскурякова (ученика Н.А. Белелюбского) мост через р. Енисей. Общая длина Енисейского моста составила 860 м. Инженерное решение Проскурякова вызвало большой интерес за границей, ему стремились подражать. Этот выдающийся конструктор был инициатором создания треугольной системы решетки главных ферм, наиболее распространенной в современном мостостроении.
В 1893-1897 гг. на основе весьма рациональной и экономичной системы Гербера был построен консольный мост через р. Обь длиной 810 м. Замечательные мосты были сооружены русскими инженерами на Китайской восточной железной дороге (КВЖД). Таковы два моста через р. Сунгари длиной 939 и 736 м, а также мост через р. Нонни — 650 м. Высокое инженерное искусство было проявлено строителями КВЖД при прокладке восьми туннелей, в том числе трех весьма значительных. Прежде всего, следует назвать туннель через хр. Большой Хинган протяженностью более 3 км, построенный в 1904 г. Ряд туннелей был проложен на Уссурийской дороге (например, туннель через Яблоновый хр., 1900 г.).
В тех же 80-х годах были построены крупнейшие туннели, главным образом на швейцарских железных дорогах: в 1880 г. — Сен-Готардский туннель длиной около 15 км; в 1905 г. — Симплонский — около 20 км; в 1912 г. — Лечбергский — около 14 км. Если Сен-Готардский туннель строился со скоростью 1,6 км в год, то Симплонский — уже 3 км в год. Ускорение работ было достигнуто применением усовершенствованного оборудования системы инженера Брандта — одного из руководителей строительства.
Идея связать Британию с Европой сухопутной дорогой с давних пор волновала умы европейцев. В 1802 г. французский горный инженер Альбер Матье впервые предложил проект туннеля через Ла-Манш. Однако в 1806 г. Наполеон I объявил Англии «континентальную блокаду», и о туннеле пришлось забыть. В середине XIX в. к проекту туннеля вернулся француз Томэ де Гамон, предложивший несколько проектов подкопа под Ла-Манш. В 1880 г. прокладка тоннеля не пошла дальше начальной стадии.
В 1960 г. был предложен проект создания железнодорожного соединения Англии и Франции с прокладкой трех туннелей — двух для движения поездов и одного служебного. В 1987 г. мощные бурильные машины двинулись навстречу друг другу из французского Кале и английского Фолкстона, и в 1994 г. сухопутное сообщение наконец связало Британию с континентальной Европой.
Развитие тяги и подвижного состава
Железнодорожный транспорт в основном обслуживался паровозами, поэтому мировой паровозный парк рос очень быстро. Резко увеличились мощность, сила тяги, быстроходность, размеры и масса паровозов. Их конструктивные усовершенствования характеризуются прежде всего введением (с 70-80-х годов) многократного расширения пара — принцип компаунда (А. Малле — во Франции, А.П. Бородина — в России, А. Бориса — в Германии, Уэбба и Уорсделла — в Англии и др.), а затем, с 1896 г., и высокого перегрева пара — принцип Шмидта.
В 1908 г. Дж. Беллузо в Италии построил локомотив с паровой турбиной. В 1911 г. турбоэлектрический локомотив по патенту Рида Рэмси был опробован в Англии.
К 80-м годам XIX в. относится постройка первых сочлененных паровозов (А. Малле). На железнодорожный транспорт проникает автоматизация: вводятся автоматические тормоза (1872 г.), автосцепка (1876 г.), стокер — автоматическое приспособление для подачи угля в топку (1889 г.) и т. д.
В последние десятилетия XIX в. предпринимаются попытки применить на рельсовом транспорте электромотор и двигатель внутреннего сгорания. Ранние опыты по применению электротяги на рельсовом транспорте (Б.С. Якоби выдвинул эту идею еще в 40-х годах XIX в.) относятся к концу 70-х — началу 80-х годов: В. Сименс в Германии, Ф.А. Пироцкий в России, Т.А. Эдисон, С.Д. Филд и Л. Дафт в США. В 1879 г. В. Сименс построил узкоколейку длиной 300 м с электрической тягой: маленький электровоз и поезд из пяти вагонеток. Ток поступал в мотор по третьему рельсу, проложенному между двумя ходовыми. Дорога служила техническим аттракционом и перевозила его посетителей. 2
2 B 1882 г. подобный аттракцион был устроен В. Сименсом на Промышленно-художественной выставке в Москве.
В 1880 г. Т. Эдисон построил возле своего лабораторного комплекса в Манло-Парке (недалеко от Нью-Йорка) экспериментальную железную дорогу длиной 600 м. Один из ее рельсов являлся прямым проводником тока к локомотиву, другой — обратным. Воздушные провода различной конструкции для питания электровозов или моторных вагонов были введены в 80-х годах. Сначала применялась контактная штанга с токоснимателем, позже — контактная петля.
В 1881 г. по проекту В. Сименса была проложена электрическая дорога Берлин — Лихтерфельд с моторным вагоном. Т. Эдисон в 1882 г. построил в Менло-Парке новую линию на электротяге для пассажирских и грузовых перевозок.
Пригородные и междугородные электрические железные дороги появились в 1890-х годах в США, Швейцарии, Германии, Италии, Англии. Применялись как моторные вагоны, так и составы с электровозами. Первый четырехосный электровоз значительной массы (90 т) был построен в США на заводе «Дженерал электрик компани» в 1895 г. для линии Балтимора — Охайо. В 1903 г. электрические поезда на трехфазном токе появились в Германии (Мариенфельд — Цоссен). На отдельных участках они достигали скорости 210 км/ч. В 1904 г. в Швейцарии построили первую электрифицированную железную дорогу на однофазном токе. В 1913 г. в Лечбергском туннеле была проложена полностью электрифицированная линия длиной около 15 км. Однако в целом на электротягу приходилась лишь небольшая часть перевозок грузов и пассажиров железнодорожного транспорта.
Предшественниками тепловоза были мотовозы (первый экспериментальный мотовоз с бензиновым двигателем был построен Г. Даймлером в 1887-1888 гг.), автодрезины, автомотрисы и локотракторы для маневровой службы. В 1906 г. в Германии образовалось специальное общество по постройке «дизель-локомотивов». Первый дизельный тепловоз мощностью 1200 л. с., развивающий скорость до 100 км/ч, был введен в эксплуатацию в 1912 г.
В 1905 г. Н.Г. Кузнецов и А.И. Одинцов разработали проект дизельного тепловоза с электрической передачей. В 1908-1912 гг. В.И. Гриневецкий и его соратники разрабатывали конструкции тепловозов для среднеазиатских, закавказских и других дорог. Наиболее удачные опыты были проведены ими на Ташкентской железной дороге.
Конец XX в. ознаменовался на железнодорожном транспорте не только новыми мощными локомотивами, увеличением скорости и грузоподъемности поездов, новым комфортом для пассажиров, но и повсеместным внедрением электроники в управление движением поездов. Поезда на магнитной подвеске стали символом нового века.
Вопросы и задания:
1. Укажите особенности железнодорожного строительства в России. Используйте данный текст и роман Ж. Верна «Клодиус Бомбарнак».
2. Составьте хронологическую таблицу «История Транссиба».
3. Подготовьте сообщение на тему «С.Ю. Витте и развитие российских железных дороог».
4. Объясните десятилетнему ребенку, как устроен паровоз. Используйте подготовленную вами схему устройства.
5. Какие технические задачи были решены в процессе внедрения новых видов тяги? Используйте дополнительные материалы.
