Стандартная колея: почему почти все железные дороги — 1,435 mm

Колея — это расстояние между внутренними гранями двух рабочих рельсов. Кажется, что это деталь, которую кто угодно мог решить раз и навсегда, однако железные дороги по всему миру используют как минимум шесть распространённых колей, и та, на которой проложено больше всего путей, выглядит странно: 4 ft 8½ in. Откуда она взялась и почему выжила — история о том, как ранние привычки становятся правилом.

Число, разобранное по шагам

Имперская цифра переводится точно, как и ожидалось. 4 ft 8½ in — это 4 × 12 + 8.5 = 56.5 in, а один inch равен 25.4 mm:

56.5 × 25.4 = 1,435.1 mm

поэтому метрическую цифру приводят как 1,435 mm. That is the standard gauge, sometimes called Stephenson gauge. Roughly half of the world's railway track uses it, including most of Europe, North America and China.

Откуда взялись 4 ft 8½ in

Колея пошла из угольных шахт северо-востока Англии. До того как паровозы начали ходить по общественным линиям, шахты возили уголь к реке или причалу на конных колёсных путях. Их путь прокладывали под местные вагонетки, и в том регионе он составлял около 4 ft 8 in. Джордж Стефенсон начинал карьеру на таких шахтах. Когда он строил паровозы, а затем линии Stockton and Darlington и Liverpool and Manchester, он использовал колею, которую уже знал, и принято считать, что лишние полдюйма добавили, чтобы колёсам было немного люфта на поворотах.

Линии Стефенсона первыми доказали, что паровые дороги могут работать как бизнес, и их скопировали. Локомотивы, вагоны и путь строились по одним размерам, поэтому каждая новая линия, которая их принимала, могла обмениваться подвижным составом с другими. Это стоило куда больше, чем любое заявленное преимущество самой цифры.

Широкая колея Брюнеля

Исамбард Кингдом Брюнель считал стандарт слишком узким. Для Great Western Railway он выбрал 7 ft ¼ in, то есть 84.25 in:

84.25 × 25.4 = 2,139.95 mm, или около 2,140 mm

Это на 2,140 − 1,435 = 705 mm шире стандарта, почти на 49% больше (705 ÷ 1,435 = 0.49). Более широкий путь позволял делать более крупные и устойчивые вагоны и, как доказывал Брюнель, развивать большие скорости. Его линии действительно работали хорошо. Но линия широкой колеи не могла обмениваться вагонами с узкой. Там, где они встречались, как в Глостере, каждому пассажиру и каждой посылке приходилось пересаживаться, а грузы разгружать и перегружать.

Парламент разобрался в проблеме и решил её законом о колее 1846 года, который требовал строить новые пассажирские железные дороги в Великобритании на колее 4 ft 8½ in. К тому времени узкая колея уже имела гораздо больше километров маршрута. Great Western продолжала работать на широкой колее десятилетиями, добавив третий рельс для смешанного движения, а последний участок широкой колеи переоборудовали в 1892. For forty-six years after the Act (1892 − 1846), the standard was the law for new lines without being the whole network.

Другие колеи

Стандартная колея победила в Британии и в большинстве мест, которые рано переняли британскую практику. В других странах выбирали иначе по своим причинам, и некоторые из этих выборов стали национальными сетями, которые работают до сих пор.

• Русская, 1,520 mm. Используется по всей России и в странах, входивших в её железнодорожную систему. Она на 85 mm шире стандарта.
• Иберийская, 1,668 mm. Испания и Португалия. Она на 233 mm шире стандарта.
• Индийская, 1,676 mm. Это 5 ft 6 in, поскольку 66 × 25.4 = 1,676.4. Она на 241 mm шире стандарта.
• Капская колея, 1,067 mm. Это 3 ft 6 in, поскольку 42 × 25.4 = 1,066.8. Она на 368 mm уже стандарта и распространена в южной Африке.
• Метровая колея, 1,000 mm. Она на 435 mm уже стандарта.

Если поставить их рядом, разброс велик. Капская колея примерно на четверть уже стандарта (368 ÷ 1,435 = 0.256), а метровая примерно на 30% уже (435 ÷ 1,435 = 0.303). Самая широкая из пяти, индийская, на 241 ÷ 1,435 = 16.8% шире.

Почему несовпадение так дорого стоит

Поезд не может перейти с одной колеи на другую, потому что колёса стандартного вагона не сядут на рельсы, которые стоят на 85 mm дальше. Там, где сети встречаются, обычно выбирают один из способов: перегрузить груз, поднять вагон и заменить его тележки или использовать оси, которые меняют ширину. Каждый из них тратит время на каждом стыке. Именно эта сила сделала спор о колее в Британии таким горячим в 1840-х и та же сила удерживает национальные колеи сегодня: изменить одну из них значит переделать каждый километр пути, каждую колёсную пару и каждый мост и платформу, построенные вокруг неё.

Колея также входит в более широкий набор решений. Она задаёт, насколько широкими могут быть вагоны, насколько крутым может быть удобный поворот и сколько должен выдерживать мост, и это связывает её с идеями из нашего поста о железнодорожных мостах. Narrower lines are cheaper to build in difficult country, where curves and cuttings can be smaller, and that is part of why narrow gauges spread through places with mountains. The heavy freight that justifies wider ones is covered in как работают грузовые цепочки.

Что проверить

Перевод 56.5 in даёт 1,435.1 mm. Перевод 84.25 in даёт около 2,140 mm, то есть на 705 mm больше. Закон о колее — 1846 года, а последнее переоборудование широкой колеи — 1892 года. Колея всегда измеряется между внутренними гранями рельсов, поэтому источник, который измеряет от осей рельсов, даст большую цифру.