Но если атомные паровозы и тепловозы так и остались на листах ватмана, то реактивный вагон был построен и даже выполнял десятки поездок для испытания возможностей применения столь необычного вида тяги. Желающие могут его увидеть в Твери, в музее вагоностроительного завода.

К экспериментальным разработкам следует отнести и поезда на магнитной подушке, так называемые левитирующие поезда. Маглевы (название произошло от сокращения двух слов «магнит» и «левитация») могут развивать скорость, сравнимую со скоростью самолета. Это примерно в два раза выше, чем у лучших современных сверхскоростных пассажирских поездов типа «Сапсан». Преимущества маглева очевидны: не нужно строить традиционный путь, требующий большого количества материалов – песка, щебня, бетонных или деревянных шпал, рельсов и рельсового скрепления.

Прокладка развернутого полюса электромагнита намного проще. А над контактным рельсом состав будет удерживать мощное магнитное поле. Из физики мы знаем, что одинаковые полюса магнита отталкиваются друг от друга. Каждый из вас может попробовать соединить два диска магнитов, которыми крепятся клапаны сумок или полы одежды. В одном случае магниты с силой схлопнутся, а в другом, при смене полюсов, будут отталкиваться. На этом принципе и построена подвеска поезда. А двигать маглев будет линейный двигатель, давно построенный и испытанный инженерами.

В последние годы еще один экзотический поезд предложил изготовить известный предприниматель и большой романтик Илон Маск. Он, увидев работу пневмопочты, захотел построить поезд, движущийся внутри трубы, из которой выкачан воздух. Разреженная атмосфера не будет тормозить движение поезда, а пассажирские купе будут изготовлены в виде герметичных капсул с полным кондиционированием. Пока такие диковинки остаются лишь смелыми проектами и заданиями на будущее, но кто знает, сколько нам открытий чудных готовит просвещенья дух…

Событие, произошедшее двести лет тому назад, можно смело отнести к разряду «эпохи великих географический открытий». С открытием Колумбом Америки, с началом кругосветных плаваний, известный мир расширил свои пределы. Колонизация новых стран принесла баснословные прибыли ведущим на то время морским державам, а также способствовала их промышленному росту.

То же самое влияние оказала и железная дорога. Успешная поездка первого поезда, восторг многочисленных зевак и очевидная выгода для промышленников способствовали началу интенсивного железнодорожного строительства. Роль железнодорожного транспорта заключалась не только в организации перевозок людей и грузов в континентальных странах, но и в громадном воздействии на развитие целого ряда отраслей промышленности. Прежде всего, металлургии и машиностроения. Ведь для строительства подвижного состава и рельсового пути нужно много цветного и черного металла, для изготовления шпал – сначала дерево, а затем и высококачественный бетон. Нужны генерирующие мощности для выработки электроэнергии, необходимой для тяги поездов, заводов по переработке нефти и природного газа в топливо для тепловозов.

За перерабатывающей промышленностью сразу идут машиностроение, электротехника и механика, радиотехника и многое другое, что необходимо современному железнодорожному транспорту. Каждой железной дороге необходимы автоматизированные системы, которые могут управлять движением поездов и обеспечивают безопасность перевозочного процесса. Для обработки грузовых составов нужны приемные и сортировочные станции, оборудованные горочным комплексом, на котором расформируют и вновь соберут поезда. Нужна ремонтная база, ведь любая, даже самая надежная техника нуждается в периодическом осмотре и профилактическом или капитальном ремонте. Учитывая значительный – в несколько десятилетий – срок службы подвижного состава, можно только представить, какое количество запасных частей надо выпустить для поддержания в рабочем состоянии локомотивов и вагонов, вспомогательной и дорожно-строительной техники.

Но, пожалуй, главное, что необходимо – это грамотные кадры для железной дороги. Первые локомотивы конструировали инженеры-любители, для которых создание паровозов было задачей со многими неизвестными. Но они сделали свое дело – первый поезд стал тому лучшим доказательством.

Первая железная дорога едва достигала длины в сорок километров. Сегодня развернутая длина стальных магистралей в мире превышает миллион триста тысяч километров! Этакое стальное кружево вокруг нашей планеты! Из них половина приходится на крупнейшие железнодорожные державы: США, Китай, Россию, Индию, Канаду и Германию.

Для стран Европейского Союза железнодорожное сообщение не является таким важным из-за более привычного автомобильного транспорта. Однако, события последних лет показали, что использование большегрузных автомобилей наносит значительно больший урон окружающей среде, чем поезда даже на тепловой тяге. Ведь современные дизель-генераторные установки существенно снизили вредные выбросы в атмосферу, а перспективные двигатели на природном газе и водородном топливе вообще являются экологически чистыми.

Строительство линии Стоктон – Дарлингтон заняло в общей сложности около трех лет, вплоть до 1825 года. На протяжении всего этого времени Джордж Стефенсон при поддержке собственного сына Роберта Стефенсона (в будущем тоже ставшего знаменитым изобретателем) лично контролировал выполнение каждого процесса на всех строительных участках. Примечательно, что в этот период, несмотря на массовое враждебное отношение к такому новшеству, как железная дорога, и распускание слухов о том, какой вред она окажет на размеренную жизнь обитателей местных окрестностей, Джордж Стефенсон ни разу не утратил присутствия духа и был весьма приветлив и деловит со всеми.

И вот наступил этот октябрьский день. Первый поезд, состоявший из тридцати трех вагонов, отправился в первую поездку. Это событие было обставлено со всей тщательностью. Впереди поезда ехал всадник, размахивающий флажком и прогоняющий зевак с железнодорожной насыпи. За ним со скоростью, немногим превышающей скорость пешехода, следовал пыхтящий черным дымом паровоз, тянущий вереницу повозок. Специальных вагонов еще не было построено, поэтому под грузовые использовали гужевые повозки, в которых отвозили в Стоктон уголь. Вышедшим встречать первый поезд было невдомек, как удается обойтись без запряженной лошади?!

Грузоподъемность вагона несравненно больше, чем у самой большой повозки. Один паровоз мог тянуть за собою десяток вагонов, что ни одной лошадиной упряжке не под силу. И хотя мощность паровой машины традиционно стали выражать в лошадиных силах, всем было понятно, что это просто терминология, за которой была лишь дань традиции.

Сказать, что новшество не всеми было воспринято с восторгом, значило бы совсем ничего не сказать. У парового движения помимо яростных поклонников были и столь же непримиримые противники. Многие уважаемые ученые и доктора на полном серьезе доказывали, что уже сам вид движущегося поезда мог отрицательно сказаться на самочувствии людей и животных. По их утверждениям, коровы могли перестать давать молоко, а куры нести яйца.

У человека, увидевшего несущийся на всех парах поезд, могло наступить помрачение рассудка. Надо ли говорить, что железную дорогу приняли в штыки и владельцы гужевого транспорта. Они увидели в паровозе будущего конкурента. И во многом не поддерживали такое новшество. Однако прогресс было не остановить.

Англия в середине семнадцатого века стремительно превращалась в промышленную державу. В ней началось то, что впоследствии вошло в понятие «Первая индустриальная революция». Вместо ручного труда работать стали разнообразные машины, а вместо ремесленных мастерских и мануфактур появились настоящие промышленные предприятия. Энерговооруженность предприятий осуществлялась за счет силы пара. Еще древнегреческий ученый Герон демонстрировал такие возможности при помощи собственной паровой машины, так называемой вертушки Герона. Правда, это было скорее демонстрацией реактивной струи, получаемой при нагревании воды. В полый медный шар с двумя трубками, концы которых были загнуты в разные стороны, заливалась вода. При нагревании шара вода закипала, пар выбивал из трубок пробки и реактивная струя раскручивала шар. На протяжении без малого двух тысячелетий вертушка Герона была лишь экспонатом для увеселения публики. Практическое использование силы пара началось после того, как английский кузнец Томас Ньюкомен в 1712 году продемонстрировал свой «атмосферный двигатель». Это была усовершенствованная машина Севери, в которой Ньюкомену удалось снизить рабочее давление пара. Благодаря этому паровая машина стала намного компактнее и безопаснее, что вскоре и было доказано на практике.

Схема работы паровой машины

Конструкция паровой машины, в которой водяной пар поступал в цилиндр и толкал вперед поршень, была усовершенствована Джеймсом Уаттом. Он придумал привод для преобразования возвратно-поступательного движения в круговое. Кривошипно-шатунный механизм смог осуществить круговое вращение. Это был настоящий переворот в механике. Новая паровая машина могла крутить колеса водяных мельниц, откачивающих насосов для шахт и рудников. При помощи системы шкивов приводились в движение прядильные машины.

По легенде, такое устройство Джеймс Уатт придумал, вспомнив собственное детство. Ему приходилось качать подвешенную к потолку зыбку с младшим братом. Джеймс обратил внимание, что его рука, толкающая зыбку, совершает движения вперед-назад, а локоть при этом вращается по кругу. И когда он построил паровую машину и задумался над тем, как заставить поршень вращать колесо, Уатт тут же придумал оригинальное решение. После этого паровые машины стали повсеместно использоваться на фабриках и заводах. Паровые приводы через систему шкивов и ременных передач приводили в движение десятки станков одновременно, что значительно повысило производительность труда.

Ричард Тревитик

Этот же механизм был использован англичанином Ричардом Тревитиком для постройки первого парового автомобиля, а затем и паровоза.

О Тревитике стоит рассказать особо, так как его личная роль в становлении железнодорожного движения столь же велика, как и Стефенсона. Правда, Ричард прославился на очень короткое время, а потом…

Подростком юный Тревитик часто приходил на работу к отцу, который был механиком на руднике. Он обслуживал насосы, приводимые в действие паровой машиной, для откачки воды из забоя. Любознательный Дик мог часами следить, как работают насосы, вместе с отцом чинил капризную технику, так что смог хорошо изучить ее устройство.

В те годы паровые механизмы называли энджайн (двигатель), а обслуживающих их специалистов именовали инженерами. По устоявшейся традиции (ох, уж эта Британия!) таких инженеров на рудниках уважительно именовали «капитанами».

И однажды Лондон облетела весть о том, что капитан Дик Тревитик, механик одного из рудников, продемонстрирует свою самодвижущуюся коляску. Любопытная толпа сбежалась посмотреть на Ричарда, едущего на «Пыхтящем дьяволе», как назвал свое первое детище изобретатель. Его паровой автомобиль грохотал по каменной мостовой, выпуская клубы черного дыма. Тревитик с охотой катал каждого, кто пожелает. Это был прекрасный маркетинговый ход. И пускай рессоры не снижали тряску, прокатиться на адской машине желали многие жители столицы.

Ричард знал, что на многих рудниках предприимчивые владельцы строят рельсовый путь. По нему легче возить тяжелые вагонетки с рудой или углем. И Тревитик решил устроить новое шоу. Он арендовал пустырь, обнес его высоким забором. Внутри была построена железнодорожная линия, замкнутая в кольцо. Через ворота служители пропускали всех желающих за умеренную плату прокатиться на паровозе с вагоном. Поезд гордо именовался «Поймай меня, кто сможет!» (помните фильм с Леонардо ди Каприо «Поймай меня, если сможешь» – прямая отсылка к опыту Тревитика).

В программе аттракциона значились также соревнования с лошадиной упряжкой. Какое-то время Тревитик потешал публику. И, может быть, первый регулярный поезд построил бы именно Ричард Тревитик, если бы не собственный авантюрный характер нашего инженера. К нему явились некие предприниматели из Аргентины, прослышавшие об успехе осушения шахт и рудников отцом и сыном Тревитиками. Они посулили изобретателю такие условия, что он напрочь отбросил эксперименты с паровозами, уплыл в Южную Америку и там развернул производство паровых машин с насосами. Дело было столь прибыльным, что Тревитик вскоре стал очень состоятельным человеком. И когда накопил достаточно денег, решил возвратиться в Англию, чтобы заняться железнодорожным проектом. Увы, баловней судьбы иногда преследует жестокий рок. Во многих странах Южной Америки вспыхнули народно-освободительные движения против испанских колонизаторов. Все имущество иностранцев было национализировано и баснословные доходы, которые прежде были у Тревитика, в одночасье исчезли…

Он возвратился домой и тут вспомнил о своих паровозах. Перспективное дело вдохновило Ричарда и он послал несколько собственных проектов устройства железных дорог в парламент, но все было тщетно. В новый вид транспорта никто не верил до тех пор, пока Джордж Стефенсон не провел свой первый поезд, ведомый «Локомотивом»…

Эти примеры наглядно показывают характер эпохи, когда зарождались первые железные дороги, и объективные, и субъективные причины, по которым новое детище инженерно-конструкторской мысли отодвигалось на задний план… Годы, когда создавалось железнодорожное движение, были наполнены смелыми экспериментами десятков энтузиастов, которые на свой страх и риск, часто без должных научных знаний и инженерного образования, брались за конструирование новых механизмов. Это была, как сейчас модно говорить, сборка «на коленках», хотя учитывая массогабаритные показатели паровозов и вагонов, невозможно представить изготовление локомотивов где-то в полуподвальном помещении, без обрабатывающих станков, кузницы и слесарных инструментов. Сотни и тысячи пытливых людей в начале девятнадцатого века повторяли невидимый подвиг одержимых средневековых алхимиков, в результате бесчисленных экспериментов которых были открыты десятки новых металлов и соединений, солей и кислот.

Первые паровозы

В итоге сложился устоявшийся тип паровоза, основные составляющие которого почти в неизменном виде дошли до наших дней. Конструктивно каждый локомотив состоит из топки и парового котла, в котором происходит нагревание воды и выработка пара. В отличие от кастрюли или чайника, локомотивный котел представляет собой сложную конструкцию из водяных и дымогарных трубок. Тонкие трубки способствуют более быстрому нагреву воды, что дает большую экономию топлива. Второй важный механизм – паровая машина. Она устроена таким образом, что в нее пар подается поочередно то с одной стороны поршня, то с другой. Тем самым поршень может совершать возвратно-поступательные движения, которые и передаются на кривошипно-шатунный механизм. Распределяет направление движения пара золотниковый механизм, который подобно челноку движется туда-обратно. А тяги кривошипа жестко связаны с паровозными колесами.

На заре паровозостроения вращалась только одна колесная пара. Но затем механики придумали сложную систему с противовесами, и теперь рычаги могли вращать все ведущие колеса. Такие устройства можно увидеть на действующих паровозах, которые на День железнодорожника выходят в демонстрационные поездки. Чтобы сделать движение колес более равномерным, на противоположной стороне от шатуна устанавливали массивный противовес. Он сглаживал рваный ход поршня, гася собственной инерцией резкие движения. Выработка пара и доведение его до рабочей кондиции – очень сложная и ответственная задача. Поэтому в будке машиниста было очень много вспомогательных устройств. Манометры и термометры указывали на температуру и давление пара, предохранительные клапаны предотвращали возможность разрыва котла. Иногда в топке монтировали особые воздушные компрессоры, которые усиливали горение, подавая подогретый воздух к горящему углю.

Паровоз нуждается в топливе и воде. Для этого на нем предусмотрены тендер для угля, цистерна для нефти или мазута, а также баки для воды. И топливо, и вода – расходный материал для локомотива, в отличие, скажем, от электровозов, снабженных системой рекуперации электроэнергии. Такие машины могут переключать тяговые электродвигатели из режима двигателя в режим генератора. И за счет высокой кинетической энергии электровоз вместо потребления возвращает электричество в контактную сеть. Современные электровозы иногда применяют рекуперативное торможение, когда вместо обычного тормоза ТЭДы останавливаются сильным электромагнитным полем, в результате чего локомотив также останавливается, но при этом еще и вырабатывает энергию.

Однако, не будем забегать вперед – до использования других видов тяги еще остается немногим больше сотни лет…

Надо отметить, что редкое новшество, каким являлись первые локомотивы, получало имена собственные. Ведь еще не было серийного производства однотипных моделей, каждый паровоз был штучным товаром и, по сути, результатом многочисленных проб и ошибок. Так, например, «Пыхтящий Дьявол» взорвался, когда Тревитик зашел в паб пропустить кружечку пенного эля, забыв приглушить топку и открыть предохранительный клапан…

Однако, Ричард не унывал. Он продолжал свои опасные эксперименты. Самая известная модель паровоза, которая получила имя «Pen-y-Darren», была создана Тревитиком в конце 1803 года. Официальным же годом ее рождения считается 1804, когда Тревитик получил патент на свое изобретение. Паровоз сильно отличался от его многочисленных «потомков». Так, на нем один цилиндр раскручивал большое колесо-маховик, от которого через зубчатую передачу приводились обе колесные пары. Такая передача была не совсем удобной, ведь в результате слишком резкой подачи пара в цилиндр зубчатая передача могла сломаться. И все же это был уверенный шаг вперед. Испытания данного паровоза проходили близ города Мертир-Тидвил (Уэльс, Великобритания), где паровоз впервые проехал с вагонетками, тем самым проведя первый в мире поезд. В 1808 году Тревитик создает новый паровоз, который начал использовать на кольцевой железной дороге-аттракционе «Поймай меня, кто сможет».

Джордж Стефенсон, у которого к тому времени было несколько удачных моделей паровозов, среди которых был и первенец «Блюхер», названный в честь немецкого фельдмаршала, участвовавшего в разгроме армии Наполеона. К тому времени на крупных предприятиях активно использовалась конная тяга, применение которой существенно ограничивало вес составов с грузом, да и скорость транспортировки была невелика. Это вскоре привело многих владельцев крупных предприятий к мыслям о начале применения в транспортировке грузов паровых машин, в том числе и движущихся по рельсам. И Стефенсон активно предлагал свои локомотивы для использования в промышленности. Он доказывал их неоспоримое преимущество и экономическую выгоду от применения паровозов.

Была еще одна причина, способствовавшая появлению паровой тяги. Из-за наполеоновских войн резко уменьшилось поголовье лошадей, самых сильных из которых отбирали для действующей армии. К тому же разоренное сельское хозяйство не давало нужного количества фуражного зерна, и цены на него взлетели до небес.

Эти проблемы подстегнули интерес к паровозам, работавшим на шахтах и рудниках, на крупных заводах и фабриках. В 1811 году предпринимается попытка применения паровоза для вождения вагонеток с углем, но легкий паровоз не смог потянуть тяжелый состав, а стал боксовать на месте. В результате родилось ошибочное мнение о невозможности езды паровоза с гладкими колесами по гладким рельсам. Поэтому в 1812 году для Мидльтонских копей был создан паровоз «Бленкинсоп», в котором сила тяги реализовывалась за счет зубчатого колеса, катящегося по зубчатой рейке (надо заметить, что подобную конструкцию мне довелось увидеть в Испании, где на гору Монсеррат ходит небольшой экскурсионный поезд, между рельсами которого проложен зубчатый рельс. Скорость движения такого поезда невысокая, но туристам это даже интереснее, поскольку медленный подъем позволяет вдоволь полюбоваться живописными видами на горы и знаменитый монастырь Монсеррат).

С открытием первой регулярной линии железной дороги Дарлингтон-Стоктон, начинаются два параллельных процесса. С одной стороны – интенсивное путевое строительство, а с другой – существенное улучшение конструкции паровозов.

Растут скорость и грузоподъемность паровозов. Инженеры включаются в соревновательную гонку «Дальше, сильнее, быстрее!». В 1829 году паровоз Стефенсона «Ракета» победил на Рейнхильских испытаниях локомотивов для дороги Манчестер – Ливерпуль.

Если первые паровозы еще вынуждены были конкурировать с конной и канатной тягой, то к тридцатым годам девятнадцатого века локомотивная тяга побила всех конкурентов.

И тут произошло событие, которое определило дальнейшее развитие локомотивов. После убедительной победы стефенсоновской «Ракеты», два года спустя произошло разделение поездов и, соответственно, локомотивов, на товарные и пассажирские. В следующие несколько лет общие черты конструкции паровоза окончательно оформились в привычные нам по фильмам виды. У локомотивов появилась будка для машиниста, которая защищала локомотивную бригаду в непогоду. Для обеспечения большей безопасности начали устанавливать осветительные приборы, применять световые и звуковые сигналы. Теперь поезд не сопровождал гонец с флагом и рожком.

Изменилась и внутренняя конструкция паровоза. Котел стал значительно длиннее, было усовершенствовано парораспределение, что обеспечило большую силу тяги, а значит, и возможный вес поезда. В 1832 году в США применили поворотную тележку, которая позволяла лучше вписываться в кривые малого радиуса, что было весьма существенным в гористой или пересеченной местности. Паровые цилиндры окончательно приняли горизонтальное положение в 1834 году (паровозы Тревитика, Бленкинсопа, Хедли, «Блюхер» и «Локомоушен» имели цилиндры, расположенные вертикально в котле, «Ракета» – вне котла, наклонные).

Математическими расчетами и опытом поездной эксплуатации было установлено, что скорость движения зависит от диаметра движущихся колес. Для пассажирского сообщения их стали делать диаметром в 2,5 метра! Это позволяло разогнать локомотив до неимоверных скоростей. К тому же, такие гигантские колеса обеспечивали более плавную, а значит, комфортную езду для пассажиров.

На закате парового движения в Англии сконструировали паровоз, достижения которого практически невозможно побить. Это был знаменитый «Маллард», развивший скорость, сравнимую с лучшими современными скоростными электропоездами – в 203 километра в час! Этот паровоз был построен в 1938 году и исправно проработал до 1963 года, «намотав» за эти годы свыше 2,4 миллиона километров! Шестьдесят земных экваторов! Знаменитый локомотив с почетом был установлен в Национальном железнодорожном музее в Йорке. Для снижения сопротивления воздуха, на «Малларде» предусмотрели целый ряд технических находок. Передней части паровоза придали обтекаемые формы. Экипажная часть была прикрыта специальными крыльями, как у спортивных автомобилей. Это и позволило достичь рекордной скорости движения по стандартной железной дороге.

Знаменитый паровоз «Маллард»

Конструкторы паровозов стремились повышать качественные характеристики локомотивов. С ростом грузоперевозок потребовались мощные машины, обладающие большим сцепным весом. От этого существенно возрастала нагрузка на ось. В США она достигла 35 тонн, тогда как в Европе максимальными были 23 тонны.

Американская железная дорога Юнион Пасифик, проходящая через хребет Уосатч в Скалистых горах, нуждалась в мощных паровозах, способных тянуть тяжеловесные поезда. И тогда под руководством главного конструктора североамериканского завода ALCO Отто Джейбелмена был создан сочлененный паровоз типа 2–4–0+0–4–2. Эта осевая формула говорит, что у гиганта были две бегунковые оси, на которые передавалась часть нагрузки, четыре оси были ведущими и отсутствовала поддерживающаяся ось. С легкой руки одного из заводских рабочих, написавших мелом на паровозе «Big Boy» (Большой Мальчик или Большой Парень), это неофициальное название прижилось и стало символом самого мощного из серийно выпускаемых локомотивов. Их строили с 1941 по 1944 год. Всего было выпущено 25 паровозов. Но что это были за исполины! Каждый длиной в сорок метров и весом в 548 тонн! Разовая заправка включала 28 тонн угля и 90 тонн воды. Мощность паровоза доходила до 6290 лошадиных сил.

Но как бы ни были впечатляющими эти показатели, достаточно сказать, что мне довелось в юности работать помощником машиниста на двухсекционном тепловозе ТЭ3, каждая из секций которого была мощностью в 3000 л. с. При этом тепловоз в полностью снаряженном состоянии был весом всего лишь в 126 тонн.

И не случайно этот расцвет конструкторской мысли пришелся на период, когда паровые гиганты нехотя уступали место под солнцем более молодым, производительным и экономичным собратьям по транспортному цеху – тепловозам и электровозам. В 1963 году последние Большие Мальчики были выведены из эксплуатации, уступив место более производительным тепловозам и электровозам.

Массовый тепловоз ТЭ3

И чтобы закончить со сравнительными характеристиками паровозов, стоит назвать и самых настоящих лилипутов в этом семействе.

Пальму первенства здесь держит настоящий действующий паровоз. Его построили в Японии, неподалеку от железной дороги Хансин. Крошка может перевозить до 20 человек одновременно. Для упрощения конструкции порция угля загружается прямо в двигатель. Паровозик развивает скорость до 10 километров в час и возит детей и взрослых по стометровому пути. Это, конечно, аттракционный экспонат, но в нем все устроено так, как в самом настоящем магистральном локомотиве.

Каких только чудес не увидишь в мире техники. А за два века развития железных дорог, на ее стальные рельсы выезжали иногда весьма диковинные создания. О них – наш дальнейший рассказ.

Посредине размещается топка и будка машиниста. Такое устройство позволяет локомотиву двигаться взад-вперед без каких-либо проблем. Их не нужно разворачивать на поворотных кругах или строить дополнительный объездной путь на станциях, чтобы поезд мог поехать в обратную сторону. Это преимущество сочлененных паровозов широко использовалось в странах, где железные дороги проходили по сложным рельефам, в горах, где и одну колею строить было трудно.

Второе преимущество системы Ферли было в подвижных экипажных частях. Они давали возможность легко вписываться в кривые малого радиуса. Если вам доводилось таскать по участку двухколесную садовую тележку, вы легко поймете, насколько важен малый радиус разворота! Маневренность такой тележки уникальная. Кстати, гусеничная военная техника (да, собственно, не только военная!) умеет поворачиваться буквально вокруг своей оси, что на поле боя иногда бывает очень важно. Механики-водители попросту зажимают тормозом одну из гусениц, а вторая движется, разворачивая танк или БМП на одном месте.

Роберт Ферли был очень проницательными предпринимателем. Он быстро понял, что удачная конструкция будет широко копироваться по всему миру. А потому разрешил всем желающим пользоваться его патентом. Более того, Ферли регулярно устраивал «смотрины» своим паровозам, на которые приглашал представителей железнодорожных администраций, ведущих инженеров. И выдавал им лицензии на производство техники. Прижился этот тип локомотива и в России. И случилось это благодаря не столько инженерному, сколько маркетинговому таланту шотландца.

С 18 сентября 1869 г. по 8 июля 1870 г. Роберт Ферли проводил серии испытаний своего паровоза. На них он пригласил несколько инженеров из разных стран, совершенно не беспокоясь за сохранность коммерческой и технологической тайны. Рекламный ход был весьма результативным. На показе, состоявшемся 11 февраля 1870 года, присутствовали не только инженеры из стран Западной Европы, но и представители Мексики и России – стран, ставших впоследствии крупными заказчиками этих локомотивов. Русских инженеров было, как минимум, десять человек, и их оценка позволила Ферли продать лицензию на свои паровозы Тамбово-Саратовской и Поти-Тифлисской железным дорогам.

Паровозы системы Ферли были заказаны русскими дорогами почти немедленно после демонстрации 1870 г. В следующем, 1871 г., первая партия поступила на Тамбово-Саратовскую дорогу, где проработала до 1887 г., а в 1872 г. паровозы Ферли начали водить поезда на Поти-Тифлисской дороге – на Сурамском перевале, известном тяжелым профилем рельсового пути.

Первоначально локомотивы системы Ферли были иностранного производства – английскими и германскими, – но уже через 11 лет, в 1883 г., их выпуск освоили на Коломенском заводе.

По классификации 1912 г. все русские Ферли были объединены в серию Ф и прослужили в разном качестве – как магистральные и как вспомогательные (толкачи) – на Поти-Тифлисской (тогда уже Закавказской) железной дороге до середины 30‐х гг. В 1934 г. их начали сменять первые советские электровозы – «сурамские» и серии ВЛ19.

Справедливости ради, заметим, что первые симметричные паровозы появились задолго до Ферли – в 1832 г. – на американской железной дороге Charleston & South Carolina Rail Road. Как и Ферли, они базировались на двух тележках с движущими осями, имели два котла, объединенные единой топкой посередине, и так же расположенную посередине будку машиниста. В отличие от Ферли, они оборудовались двумя цилиндрами вместо четырех – по одному на каждую тележку. Но их использование было не слишком успешным, а вот наши тянитолкаи Ферли надолго пережили своего создателя.

В континентальной Европе паровозы системы Ферли распространения не получили – даже в горных местностях, где предпочитали прокладывать зубчатые железные дороги (об этих экзотичных дорогах мы уже говорили). Исключение составили Саксонские Ферли в Германии и Ферли, построенные во Франции в 1906 г. для военных железных дорог. Инициатором создания последних был артиллерийский капитан Пешо, по имени которого они и получили свое название: Пешо-Бурдон. Локомотивы с осевой формулой 0–2–0–0–2–0 явились своего рода возвращением к первоначальной конструкции Ферли: на них монтировали единую для обоих котлов топку. Пешо-Бурдоны предназначались для работ на узкой колее (600 мм) и обслуживания крепостной и полевой артиллерий. Паровозы оказались удачными, и во время Первой мировой войны к довоенным 52‐м экземплярам прибавилось еще 280, но уже американской постройки – завода Балдвин (Baldwin Locomotive Works) и 15 – английской.

Вот таким оказался железный Тянитолкай! Кстати, и самые современные локомотивы даже в односекционном исполнении строятся с двумя кабинами машиниста – дань гениальной идее шотландского инженера.

Новое дело всегда наполнено большим числом разнообразных научно-технических идей. Фонтанируют дилетанты, для полета фантазий которых достаточно самого вида пыхтящего паровоза, везущего десятки вагонов. Садятся за кульманы вдумчивые конструкторы, стремящиеся сделать технику более мощной, более надежной, более продуктивной. Дизайнеры рисуют в своем воображении шикарные салон-вагоны, в которых пассажиру в длительном путешествии предлагается максимально возможный комфорт…

История свидетельствует о таком факте: один из изобретателей предложил императору Франции Наполеону накануне войны с Великобританией непобедимый корабль. В отличие от крейсеров того времени, корабль был похож на громадного меченосца. Тонкие обводы корпуса, длина и ширина которого приближалась к самым современным пропорциям линейных кораблей – 9:1. К тому же проект был изготовлен из металла, что в корне отличалось от кораблестроительных принципов начала девятнадцатого века. Идею конструктора отвергли, но по причине того, что эта махина должна была двигаться за счет… гигантской стальной пружины. Хорошо, что не за счет бега белок в колесе, как в известной книге о приключениях капитана Врунгеля!

А в отечественном локомотивостроении было немало примеров необычных конструкций подвижного состава, которые если и не опережали свое время, то были настолько необычными, что не шли в серию.

В 1862 году на Александровском заводе были построены просто уникальные машины. Например, по проекту С. И. Барановского изготовили локомотив, двигатель которого приводился в движение не паром, а сжатым воздухом. Машину эту изобретатель называл на русский манер «духоход» или «духовой самокат». Локомотив своими очертаниями напоминал паровоз. Он состоял из двух горизонтальных цилиндров диаметром по 150 мм и с ходом поршня 300 мм – устройство, подобное обычным паровым машинам для локомотивов. Но вместо горизонтальных плоских скользящих золотников были введены вертикальные цилиндрические. Сжатый воздух, приводящий в движение воздушные машины, помещался в 34 горизонтальных трубах (баллонах) диаметром 150 мм и длиной 2,1 м каждая. Баллоны были соединены между собой трубами меньшего диаметра. Для управления машинами имелись краны, манометр, рычаг с тягой к золотнику. Тендер для воды и топлива отсутствовал. Для двух машинистов соорудили небольшую крытую площадку.

Сообщение об испытании этой уникальной машины на Николаевской железной дороге было напечатано в популярной газете «Северная почта» в разделе «Замечательные новости» в феврале 1862 года. Объявление заканчивалось приглашением «на маленькое начало чего-то большого». Возможность прокатиться на уникальном локомотиве привлекла внимание не только любопытных, но и многих специалистов, интересующихся возможностями применения сжатого воздуха. Прежде всего их интересовало устройство для получения сжатого воздуха (компрессор).

В дальнейшем, вплоть до лета 1862 года, поезд, ведомыи духоходом, курсировал между Петербургом и Царским селом. Водил состав сын изобретателя – Владимир Степанович Барановский, в будущем – выдающийся конструктор и изобретатель артиллерийских орудии, ставших прообразом современной скорострельной артиллерии. Между тем от духохода вскоре отказались – слишком он опережал свое время.

Мы уже упомянули о создании гигантских паровозов в Соединенных Штатах Америки. Они могли тянуть за собою поезд весом в несколько тысяч тонн! О подобной гигантомании сохранились и другие сведения. Правда, воплотить их в жизнь помешали некоторые обстоятельства.

Духоход Барановского

Уже в первые месяцы с начала Великой Отечественной войны инженеры фашистской Германии получили задание разработать поезда для сверхширокой колеи. Она должна была проходить от Берлина до Урала. У магистрали было двойное предназначение. После победы над Советским Союзом Германия надеялась использовать безграничные природные ресурсы нашей страны. Уголь, лес, нефть предполагалось вывозить громадными вагонами, вмещавшими сотни тонн. А для господ немцев по тем же путям должны были курсировать сверхкомфортабельные поезда, превосходящие по уровню знаменитые в то время пульмановские вагоны.

По счастью, такие проекты умерли вместе с гибелью нацистской власти в мае 1945 года.

Но вот он, исторический курьез: в Советском Союзе идея сверхширокой колеи обсуждалась и в научно-технических кругах, и на правительственном уровне. Причем, в отличие от немецких инженеров, советские специалисты предложили уникальное решение, позволяющее использовать на имеющихся магистралях и широкие, и обычные поезда. Для широкой колеи было решено использовать… один из рельсов двухпутных участков. Дело в том, что у нас для железнодорожного пути существуют строгие технические условия. В них значится точное положение рельсов относительно друг друга. И если более широкую тележку переставить на соседний рельс, то можно повести широкий поезд. Однако, не зря существует поговорка: «Гладко было на бумаге, да забыли про овраги». То, что в теории исправно работало, могло на практике иметь тяжелые последствия. Поезд с одного пути на другой переходит по стрелочному переводу. Стрелки прижимаются к двум рельсам одновременно, и колеса сами переезжают на другой путь. А как быть со сверхширокой колесной парой? Какой должна быть конструкция стрелочного перевода? И как такой поезд будет приниматься станцией? Словом, вопросов было немало, и ни одно техническое решение не могло дать положительный результат. И идея сверхшироких поездов была свернута и оставлена до лучших времен.

После пережитого человечеством шока, связанного с американскими атомными бомбардировками японских городов Хиросимы и Нагасаки в августе 1945 года, наступила пора надежд на мирное использование ядерной энергии. Секреты, связанные с атомными проектами и изготовлением бомб, сами собою раскрылись. И, как это нередко бывает, самые смелые идеи стали появляться, как грибы после теплого дождика. Неограниченные запасы энергии, скрытой в атоме урана или изотопах водорода, казалось, навсегда избавят человечество от ее нехватки. А ведь электричество – это не только свет и тепло, но и движущая сила миллионов механизмов. Чистая, экологичная, как сам солнечный свет! Представить себе – не нужно строить повсеместно электростанции и тянуть линии электропередачи, атотмные батарейки в бытовой технике могут питать ее годами. Электричество без столбов и подстанций шагнет туда, где веками не знали плодов цивилизации – в холодную тундру или знойную пустыню…

В Советском Союзе в 1948 году была принята программа мирного использования атомной энергии. Уже через шесть лет 27 июня 1954 года впервые в мире была запущена в промышленную эксплуатацию атомная электростанция в Калужской области, а именно городе Обнинск. Понятно, что использовать энергию, скрытую в ядре урана, решили и в других областях промышленности, особенно на транспорте. В СССР, несмотря на богатые месторождения нефти, угля и природного газа, до четверти топливно-энергетических ресурсов использовалось именно на железнодорожном транспорте. И это было не случайно, ведь после окончания Великой Отечественной войны стране приходилось восстанавливать разрушенное хозяйство в европейской части СССР, строить новые мощные заводы и фабрики, чтобы обеспечить рост промышленной продукции. Железнодорожные перевозки были основным видом доставки стройматериалов и металлоконструкций, вывоза произведенной продукции.

Выходом при дефиците топлива виделись, в том числе, и атомовозы. В пятидесятые годы прошлого столетия в научной и популярной литературе широко обсуждались самые невероятные проекты использования мирного атома. Опыт применения атомных паросиловых установок на подводных лодках, надводных кораблях убеждал конструкторов: стоит сделать еще только один шаг, и энергия деления ядер урана или синтеза термояда приведет в движение и мощные, экономичные локомотивы.

Паровозы отживали свой век. Конструкторы «выжали» из силы пара все возможности. Ни совершенство топки, ни использование высококачественного угля или нефти для увеличения температуры в паровом котле, не могли обеспечить достаточную мощность паровой машины и ее высокие технико-экономические показатели.

В середине шестидесятых годов прошлого века первый секретарь ЦК КПСС Н. С. Хрущев подвел черту под полуторавековой историей паровых трудяг. Было решено, что им на смену придет другой вид тяги. Тепловозы и электровозы массово заступали на трудовую вахту.

И вот тут, казалось, у атомных паровозов появлялся прекрасный шанс. Тепловыделяющие элементы (ТВЭЛЫ) были способны нагревать воду и перегревать полученный пар. «Чистый» паровой котел не выделял ни продуктов горения, ни дыма, ни сажи, черный след которой змеился вдоль каждой железнодорожной магистрали. К достоинствам атомных паровозов записали и значительно больший пробег между заправками водой и топливом. Ведь загрузка атомных реакторов осуществлялась один раз в несколько лет! Из расходных материалов оставалась только пресная вода, но ведь ее в нашей стране всегда было в избытке. И заманчивая идея окрылила многих конструкторов.

В газете «Гудок» – печатном органе Министерства путей сообщения СССР – в 1956 году писали: «В условиях Севера, Дальнего Востока и пустынь Центральной Азии не всегда целесообразно электрифицировать вновь строящиеся железнодорожные линии. В этих условиях лучше применять атомные локомотивы, которые могли бы работать автономно, без подвоза больших количеств топлива или других материалов…

Конечно, атомный локомотив будет значительно тяжелее паровоза или тепловоза той же мощности. Но если такой локомотив направить на отдаленную магистраль, например, в Арктику, то он будет работать там с перерывами в течение целого зимнего сезона без дополнительного снабжения. Его очень легко превратить в подвижную электростанцию. Кроме того, он сможет снабжать энергией бани, прачечные, парники для выращивания овощей».

Реализовать дерзновенные мечты принялись многие научно-технические коллективы. Специалисты кафедры локомотивостроения МВТУ имени Н. Э. Баумана в середине 50‐х годов предложили проект уникального паровоза, точнее паротурбовоза с электроприводом колес. Руководителем проекта стал доктор технических наук, профессор И. Ф. Суровцев. А разработчиками – студенты А. Степанов и В. Шайков.

Технические идеи, заложенные в основу проекта, сочетали в себе уже апробированные технологии, успешно работающие на электростанциях и атомных подводных лодках, а также на первых тепловозах с электропередачей. Атомный урано-графитовый реактор имел два тепловых контура. В обоих теплоносителем выступал жидкий натрий. Его температура плавления равняется 97,79 градуса по Цельсию, что представляет почти идеальные условия для кипячения воды.

По замыслам ученых, первый контур работал непосредственно с ядерным котлом, отводя тепло от реактора и передавал его на второй контур, который кипятил воду и производил пар давлением 80 атмосфер и температурой 400 градусов. Сила перегретого и осушенного пара вращала ротор турбины, связанный с электрогенератором. Так называемый «мятый» пар поступал в конденсатор, а затем насосом нагнетался снова в котел и замыкал собою рабочий цикл.

Вырабатываемый ток подавался на тяговые электродвигатели, которые и давали ход локомотиву. Инженерные расчеты показали, что одной заправки водой хватало на 1000 километров пути, при этом ядерного топлива использовалось всего лишь 10 грамм! По запасам топлива локомотив мог ходить около 300 суток без дозаправок! Это не шло ни в какие сравнения с обычными паровозами, в топках которых сжигались десятки тонн высококачественного угля, а колонки для заправки водой строились буквально на каждой крупной станции.

На заседании государственной экзаменационной комиссии дипломный проект студентов были признан технически интересным, обоснованным и ценным. Более того, энтузиасты Бауманки даже спроектировали специальные экипировочные депо, на которых с соблюдением всех необходимых требований в реактор загружалось ядерное топливо. И все же атомные локомотивы так и не вышли на линию. Причин этому было несколько. Технологически построить атомовоз было несложно. Хотя по весу он превышал почти втрое самый последний советский магистральный паровоз П36. Масса атомного исполина превышала 450 тонн! И все же эксплуатировать его специально подготовленными локомотивными бригадами было бы несложно. Моряки-подводники справлялись с задачами управления реактором после обучения в военном училище или флотской учебке…

На первый план выступали иные соображения. В первую очередь, ядерная безопасность. Транспорт, увы, подвержен авариям. При традиционных видах тяги в худшем случае после крушения поезда могло быть только загрязнение местности нефтепродуктами. При использовании атомной энергии последствия для людей и природной среды могли быть гораздо тяжелее.

Второй причиной была дороговизна проекта. Создание атомных локомотивов в несколько раз превышало расходы на строительство тепловозов или электровозов. И это тоже сказалось на судьбе проекта.

Справедливости ради надо отметить, что к идее локомотивов на ядерном топливе возвратились еще раз, когда в Советском Союзе были созданы боевые железнодорожные ракетные комплексы (БЖРК). Эти комплексы состояли из пусковых установок с межконтинентальными баллистическими ракетами и станций управления. Время развертывания комплекса и готовность к пуску исчислялись несколькими минутами, что было с военной точки зрения чрезвычайно важным показателем. Замаскированные под обычные рефрижераторные вагоны, они колесили во стране, находясь в высокой степени боеготовности, оставаясь неопознанными средствами космической и аэроразведки вероятного противника. Для этих комплексов тоже разрабатывались атомные локомотивы, которые были призваны обеспечивать большую автономность БЖРК. Но от них пришлось отказаться, и для обеспечения тяги на Ворошиловградском локомотивостроительном заводе были созданы специальные тепловозы ДМ62. Железнодорожные комплексы исправно колесили по стране до той поры, пока в соответствии с договором об уничтожении ракет меньшей и средней дальности, их не порезали на металл…

Идеи использования на железных дорогах атомной энергии будили творческую мысль и за океаном. Буквально сразу же после окончания второй мировой войны в ряде научных изданий появились футуристические статьи о технике близкого будущего. В марте 1946 года в журнале Mechanix Illustrated вышла статья «Atomic Engines for Peace». В ней авторы предсказывали возможность использовать выделяемое при реакции деления ядра урана тепло для нагревания воды. И ученым и студентам Бауманки такая технология представлялась наиболее перспективной и удобной для эксплуатации. По сути, атомный локомотив опять представлял собою электростанцию на колесах. К тому же виделись и другие очевидные преимущества. Ведь горячую воду, отводимую от реактора, планировалось использовать для обогрева пассажирских вагонов. Инженеры, не посвященные в ядерные секреты лаборатории в Лос-Аламосе, где создавались первые атомные бомбы США, полагали, что ядерные реакторы будут почти вполовину легче традиционных дизельных моторов. А ядерное горючее для них – значительно дешевле топлива, добываемого из нефти.

К преимуществам этого вида тяги относили и соображения, что атомный локомотив не надо часто дозаправлять, а значит, его можно не менять на всем протяжении пути. Однако идеи так и оставались идеями. Всерьез разрабатывать тему создания ядерных локомотивов не брался никто из авторитетных ученых и инженеров.

Впервые в США занялись созданием атомного двигателя для локомотива лишь в 1952 году. Возможным это стало в силу ряда удачно сложившихся факторов. Профессор Лайл Борст (Lyle Borst), преподававший ядерные технологи в университете Юты, в свое время принимал участие в Манхэттенском проекте. Знания, полученные в Лос-Аламосе, и природная любознательность профессора весной 1952 года родила задумку дать старшей группе студентов максимально сложную задачу для выпускного проекта. Популярные публикации в научно-технических журналах натолкнули Борста на мысль, что это будет создание реактора, пригодного для использования в локомотивах, и двигательной установки на его основе. Требовательный профессор понимал, что в литературе практически не было открытых исследований на эту тему, а значит, находчивые студенты не смогут оттуда ничего передрать в свои дипломные проекты. Задача, поставленная Борстом, была столь сложной, что профессор подключил к ее решению даже своих аспирантов. За несколько месяцев предварительные исследования показали, что создание малого ядерного двигателя возможно. Это открывало большие перспективы в мирном использовании атома, в том числе, и перед самим профессором, и он лично возглавил группу исследователей.

Атомовоз Механик Иллюстреитед

Главной сложностью, вставшей перед студенческой командой, был размер реактора. Если вес почти не был проблемой (на американских железных дорогах водили грузовые поезда паровозы-гиганты «Big Boy», о которых мы рассказывали), то для установки атомного котла на локомотив требовалось строго соблюсти все габариты – высоту, а главное ширину реактора. Возникали и другие проблемы. Так как первоначальный состав группы почти не разбирался в локомотивостроении, с 1953 года Борст начал активно привлекать для работ сначала своих знакомых инженеров-железнодорожников, а позже и специалистов из таких известных фирм как Commonwealth Edison, Westinghouse и Babcock & Wilcox. Это стало возможно после получения федерального гранта на исследования осенью 1953 года. Полученная сумма хоть и была небольшой, но позволила спокойно проектировать ядерный локомотив, хотя о натурных испытаниях пока речи идти и не могло. Именно в этот период проект получил и название – X‐12 (своеобразная отсылка к знаменитым Х-лучам Рентгена). Создаваемый локомотив предназначался исключительно для грузовых перевозок, поскольку существующие перспективные технологии помочь в создании атомного пассажирского поезда пока не могли.

К середине 1954 года проект стал принимать видимые очертания. Локомотив Х‐12 должен был состоять из двух секций. В первой располагался реактор, турбина, конденсаторы и генераторы. Кроме того, в первой секции располагалась и кабина машинистов, потому реактор был хорошо экранирован. Все это весило 720 тонн, так что первая секция размещалась на трех трехосных тележках. Так же реактор выделял слишком много лишнего тепла, и вся вторая секция была занята радиаторами, утилизирующими это тепло.

Она имела две тележки – первую с тремя осями и вторую с двумя. Общая длина двух секций составляла 49 метров – тем самым хоть Х‐12 не был самым большим локомотивом на тот момент, он явно входил в первую пятерку. Борст и его группа решили не мудрить и использовали в локомотиве уже отработанную схему тепловоза, только заменив дизельный двигатель реактором и турбиной.

В локомотиве располагалась одна паровая турбина, питавшая четыре генератора, каждый мощностью 1,3 Мвт. Ведущими были все 9 осей первой секции и три оси первой тележки второй секции. В итоге локомотив выдавал 8000 лошадиных сил в обычном режиме и мог форсироваться до 10000 лошадиных сил на небольшое время.

К сожалению, в ограниченном объеме кузова атомовоза американским исследователям так и не удалось поместить двухконтурную систему передачи тепла, как это сделали в МВТУ имени Баумана, и в турбину поступала радиоактивная вода прямо из реактора, загрязняя ее. Потому предполагалось турбину сделать без возможности обслуживания – каждые полтора года загрязненная турбина вынималась бы из локомотива и заменялась на новую. Это хоть и привело бы к увеличению эксплуатационных расходов, но выгода от использования атомного реактора их все равно бы перекрывала.

Так же эта схема отличалась небольшим расходом ядерного топлива и возможностью оперативно изменять выходную мощность. Основной же минус подобной конструкции – быстрый износ конструкции реактора – предлагалось преодолеть, используя новые материалы, в том числе и еще находящиеся в разработке.

Управлять реактором должны были два специально обученных инженера, находящиеся в предельной близости к зоне реактора. По расчетам максимальный срок безопасной работы для них составлял год, сменами через три дня. Серьезное внимание было уделено экстренной остановке реактора в случае аварии локомотива.

В поисках инвесторов для воплощения проекта в жизнь в январе 1954 года Борст, так же, как сегодня действует Илон Маск, развернул бурную рекламную компанию Х‐12 в научно-популярной прессе. Об атомном локомотиве написало практически каждое научно-популярное издание в Америке и многие в мире.

В то время предполагалось строительство панамериканской железной дороги, проходящей через Северную и Южную Америки. По ней атомовозы должны были тянуть составы весом в 20000 тонн и состоящие из 120 грузовых вагонов со скоростью 80 километров в час. Было рассчитано, что постройка серии из 5 локомотивов полностью окупит себя за 12 лет. Но…

В 1955 году Борст представил проект своей группы на нескольких конференциях и выставках, но при высоком интересе публики у потенциальных заказчиков было много вопросов. Практически сразу от проекта отказались военные – они признали, что в будущем атомные поезда возможно займут свое место на железных дорогах, но пока все их требования удовлетворяли и обычные локомотивы. У частных фирм интереса была куда больше, наибольшую заинтересованность проявили в Babcock & Wilcox, где в 1955 году была собрана комиссия для анализа проекта. После 2-х месяцев исследований выводы были неутешительны – Х‐12 был признан хоть и перспективным, но чрезмерно опасным. А в случае аварии убытки были бы настолько большими, что перекрыли бы всю возможную выгоду.

В последнее время в разных странах мира ведутся разработки новых типов ядерных реакторов – компактных и более безопасных, чем ныне существующие. Еще в 90‐е годы южноафриканская государственная компания Escom объявляла о намерении построить так называемый модульный реактор с шариковой засыпкой (PBMR). В модульном реакторе PBMR не будет привычных стержней с ТВЭЛ. В качестве топливных элементов предполагается использовать шарики, состоящие из графита, включающего в себя микроскопические вкрапления оксида урана в капсулах из карбида кремния. Через шарики продувается инертный газ (лучше всего подходит гелий), который отводит тепло, возникающее в ходе реакции. PBMR относится к типу высокотемпературных реакторов, и разогретый газ обладает достаточной энергией, чтобы непосредственно приводить в движение турбину низкого давления или передавать тепло другому теплоносителю через теплообменник. Это значительно повышает КПД всей системы.

Как знать, может быть эти открытия приоткрывают нам дверь в ближайшее будущее, когда локомотив станет поистине мобильным, экономически выгодным и абсолютно безопасным?! Пробежавшись по основным вехам развития железнодорожной техники, самое время внимательно посмотреть на отечественный опыт. Ведь Российская Федерация уверенно стоит на позиции одной из самых продвинутых железнодорожных держав мира. И обладает полным циклом как локомотивостроения, так и создания и обслуживания инфраструктуры. Поэтому снова перенесемся в далекое прошлое…

Многим, привыкшим видеть в государе «Николая Палкина», сатрапа и душителя свобод, неведомо, что император был блестяще образованным инженером. Именно по его проекту был возведен один из фортов Кронштадта. Долгое время Николай был шефом корпуса военных инженеров. В музее хранится государев чертежный набор, который Николаю Павловичу преподнесли мастера Ижорского завода. Это один из лучших в мире наборов, к тому же исполненный с высоким качеством и изяществом…

Государь знал по докладам подчиненных об успехах железнодорожного строительства в Европе и Америке. Россия, страна, раскинувшаяся на два громадных континента, остро нуждалась в промышленном и социальном развитии, а обеспечить его могла только надежная транспортная система. Основные виды грузов перевозились по многочисленным рекам, часть была отдана подрядчикам гужевого транспорта. Но железные дороги – инженер Николай Романов это прекрасно понимал – были жизненно необходимы и для промышленности, и для обороноспособности России.

Урал поставлял металлы для промышленных предприятий, порты Балтийского, Азовского и Черного морей использовались для вывоза готовой продукции. И между ними не было ни качественных дорог, ни надежного транспорта. Железные дороги были не то что назревшим, а уже перезревшим вопросом!

Лишь в середине тридцатых годов в Российской империи созрели условия для железнодорожного строительства. Наладилось промышленное производство, в Институте Корпуса инженеров путей сообщений подготовились талантливые инженеры, ставшие впоследствии выдающимися проводниками государевой воли. Среди них – Павел Мельников и Николай Крафт. Мельников – один из будущих строителей двухпутной магистрали между двумя столицами – Санкт-Петербургом и Москвой, стал впоследствии и первым в истории России министром путей сообщений.

Но это случится немного позже, а пока император удостоил аудиенции австрийского подданного барона Франца Антона фон Герстнера. Барон имел некоторый опыт строительства железных дорог в ряде европейских стран, как с паровой, так и с гужевой тягой. Он даже преподавал в ряде университетов. Объездив несколько российских губерний, Герстнер подал государю обширную докладную записку, в которой расписал несколько вариантов железнодорожного строительства. Планом предусматривалось связать железной дорогой важнейшие районы империи, в первую очередь, ее центральные, наиболее развитые губернии.

Николай Первый внимательно изучил план, но поступил очень обдуманно, чтобы не нагружать казну лишними расходами. Он решил сначала опробовать новый вид транспорта на одном из небольших участков. Линия выбрана была с большой осмотрительностью. Ей предстояло связать загородную резиденцию русских императоров – Царское Село и столицу. Резон в этом был большой. Весь Двор, все государственные служащие регулярно ездили в Царское Село и обратно. Поток карет на шоссе был неиссякаемым. И Николай рассудил, что прокладка железной дороги будет иметь не только узко транспортное значение, но и послужит, как сегодня бы сказали, смелым маркетинговым ходом. К тому же, небольшая длина путей не стоила так дорого, как большой проект, связывающий соседние губернии. И поскольку между сторонниками и противниками нового вида транспорта возникли жаркие споры, Николай Павлович разрешил учредить акционерное общество по строительству Царскосельской дороги.

Его возглавил граф Алексей Бобринский (незаконный сын бабки Николая – императрицы Екатерины Второй и фаворита Григория Орлова).

Для проверки технологий железнодорожных перевозок было принято решение соорудить первую магистраль от столицы Санкт-Петербурга до царской резиденции в Царском Селе (ныне город Пушкин) с последующим продлением ветки до Павловска.

В короткие сроки дорога была построена, и в октябре 1837 года от станции, которая была проложена на Загородном проспекте, где позже будет сооружен Витебский вокзал, отправился первый поезд. Его тянул паровоз Джорджа Стефенсона «Проворный». Это был один из шести локомотивов, которые закупил в Англии барон Герстнер. Все они были именные: «Лев», «Стрела», «Орёл», «Проворный», «Богатырь» и «Слон».

Управлял паровозом сам барон Герстнер. А в качестве пассажиров ехали царская семья и солдаты одного из гвардейских полков. За полчаса поезд преодолел расстояние в 25 верст и прибыл в Царское Село. Успех был ошеломляющим.

«Санкт-Петербургские ведомости» на следующий день написали: «Шестьдесят верст в час, страшно подумать… Между тем вы сидите спокойно, вы не замечаете этой быстроты, ужасающей воображение; только ветер свистит, только конь пышет огненною пеною, оставляя за собой белое облако пара. Какая же сила несет все эти огромные экипажи с быстротою ветра в пустыне; какая сила уничтожает пространство, поглощает время? Эта сила – ум человеческий!».

Целый месяц первый поезд бесплатно возил горожан туда и обратно, чем привлек большое внимание к новому и весьма комфортному виду транспорта.

Высокопоставленные гости и многочисленные жители столицы загодя собрались на Загородном проспекте. Барон фон Герстнер при полном параде поднялся на паровоз, гости расселись по дилижансам и в 12 ч 30 мин состав из 8 вагонов отошел от перрона. Через 35 мин поезд прибыл в Царское Село. На обратном пути Герстнер, желая показать все возможности железной дороги и паровоза, развил фантастическую по тем временам скорость, преодолев весь путь от Царского Села до Петербурга за 27 мин. Средняя скорость составила 51 км/ч, временами она превышала 60 км/ч.

С Царскосельской дорогой связан и некий исторический курьез. После успешных пробных поездок с паровозом, в вагоны впрягли… лошадей. Так «чугунка» стала до весны следующего года конкой. Но уже с апреля 1838 года по дороге стали ходить только паровозы.

Первая железная дорога была однопутной, что потребовало четкой организации движения. Поезда в прямом и обратном направлении отправлялись с конечных станций одновременно. Неподалеку от села Шушары был построен обгонный пункт. На нем один из поездов должен был дожидаться встречного поезда. Поскольку поезда ходили по четкому графику, ничто не предвещало несчастных случаев. И все же именно на Царскосельской дороге произошло самое первое в истории железных дорог России крушение поезда.

Об обстоятельствах ее поведала своим читателям санкт-петербургская газета «Северная Пчела» 13 августа 1840 г. Драма случилась в ночь с 11 на 12 августа. В 11 часов вечера из Царского Села выехал поезд, ведомый паровозом «Богатырь». Он тянул состав, насчитывающий восемнадцать повозок. Управлял «Богатырем» англичанин Роберт Максвелл. С утра он получил распоряжение от начальства встать у Московского шоссе и переждать поезд, который в 11 часов будет отправлен из Петербурга. Повторно это распоряжение огласил лично Максвеллу полковник Львов непосредственно перед отправлением.

Но все было забыто Робертом, когда тот подвыпил и в результате пропустил объездную дорогу, на которой обязан был ждать, пока проедет поезд из Петербурга. На седьмой версте произошла встреча «Богатыря» из Царского Села (современного Пушкина) и петербургского поезда, ведомого паровозом «Лев». Оба попытались остановиться. Однако это не вышло. Роберт остановил поезд, а сам соскочил. В результате столкновения паровозов три из восемнадцати повозок петербургского состава были смяты, а три из царскосельского сильно повреждены. Пострадали и находившиеся в вагонах пассажиры: шестеро из них погибло, а двадцать один получил ранения, был разбит паровоз «Богатырь». Разгневанный государь потребовал принятия срочных мер к обеспечению безопасности движения. По приказу императора было запрещено отправление поездов с конечных пунктов ранее прибытия туда встречного поезда.

Военные говорят, что уставы писаны кровью солдат. То же самое можно сказать и в отношении железнодорожных сообщений. Совершенствование системы управления движением поездов идет непрерывно практически все два столетия существования этого вида транспорта. В современной части книги мы расскажем о том, что представляют из себя сложнейшие комплексы, позволяющие управлять движением и обеспечивающих его безопасность. А выводы из этой трагедии были сделаны серьезные. Не только были введены ограничительные меры, но и поставлены задачи ученым и инженерам Корпуса инженеров путей сообщений по разработке способов обеспечения безопасности.

Именно поэтому при строительстве будущей магистрали между Санкт-Петербургом и Москвой решено было сразу устранить подобные инциденты. Путь изначально проектировался как двухпутный.

К началу выполнения такого проекта в России тщательно готовились. Был обобщен опыт эксплуатации Царскосельской дороги. В заграничные командировки были направлены лучшие инженеры – Мельников и Крафт. Они внимательно изучили, как строятся и функционируют американские железные дороги. Выбор Нового Света не был случайным. Ведь территории США и России весьма похожи по климатическим особенностям, рельефу местности и характеру грунтов. К тому же и в той, и в другой державе большой пространственный размах, чего не встретишь в европейских странах. По возращении из командировки, Мельников и Крафт написали целый ряд докладных записок и научных трудов, в которых обосновали все технические особенности сооружения дороги между двумя столицами.

На подготовку проекта ушло семь месяцев. Дорога, спроектированная инженерами, по протяженности превосходила все зарубежные магистрали. К тому же ни одна железная дорога еще не строилась в столь суровых климатических условиях.

Приводились следующие технико-экономические данные: двухколейный путь длиной 650 километров шел по кратчайшему направлению, минуя Великий Новгород и Торжок; средняя скорость движения пассажирских поездов была 37,4 км/ч, товарных – 16 км/ч. Ежегодные перевозки предполагались: пассажиров – 270 тыс. человек, грузов – 25 млн. пудов. Закладывалась прибыль в 6 % от первоначального капитала.

«Нет никакого сомнения, что в пространственной стране, лишенной сообщении, как Россия, железные дороги призваны не возвысить только ценности, как в государствах Европы, а создать их; ибо естественные богатства наши остаются непроизводительными и бесценными от неимения для них надлежащего сбыта… хотя и не полная, но разумно составленная и также исполненная сеть железных дорог произведет уже такое изменение, что через несколько лет вы не узнаете вашего Отечества», – писал П. П. Мельников.

Архивные записи сохранили для нас не только хронологию событий, но и сам дух, атмосферу, в которой принимались судьбоносные для России решения. 13 января 1842 г. под председательством императора Николая I состоялось совещание, на котором решалось: быть или не быть стальной магистрали между двумя столицами. История не может упустить знаменательного факта, еще раз подтверждающего убеждение императора Николая Павловича в важном значении Санкт-Петербурго-Московской железной дороги. 25 января 1842 г. император принял делегацию из 16 почетных купцов, выразивших всеподданнейшую благодарность за попечение о развитии железных дорог, что, в свою очередь, способствует процветанию коммерции.

Потом, обретясь к цесаревичу, государь добавил: «Но человек смертен, и потому, чтобы иметь уверенность в довершении этого великого дела, я назначил председателем Комитета железной дороги вот его; пусть он ее доделает, если не суждено мне». 1 февраля 1842 г. император Николаи Павлович, выслушав все возражения министров, изволил «с нахмуренным лицом объявить решительным тоном высочайшую волю свою», что признает сооружение железной дороги между столицами «вполне возможным и полезным и что к исполнению должно быть немедленно приступлено».

В заключение император добавил, что так как все министры против устройства такой дороги, то он учреждает для осуществления этого важного предприятия особый Комитет, назначая председателем наследника престола цесаревича Александра Николаевича и при Комитете особую Строительную комиссию.

В тот же день был подписан высочайший указ императора Николая I о сооружении железной дороги Санкт-Петербург – Москва: «Возвести оную за счет казны, дабы удержать постоянно в руках правительства и на пользу общую сообщение, столь важное для всей промышленной и деятельной жизни государства».

Линия была разделена на два строительных участка: Петербург – Бологое (Северная дирекция) во главе с П. П. Мельниковым и Бологое – Москва (Южная дирекция) во главе с Н. О. Крафтом.

Чтобы подчеркнуть единство этого пространства, решено было в Санкт-Петербурге и Москве построить два абсолютно одинаковых вокзала. По результатам конкурса выиграл проект архитектора Константина Тона. Сегодня мы видим скульптуры этого архитектора на фасадах двух зданий – на Ленинградском вокзале в Москве и Московском в Санкт-Петербурге. И чисто для эрудиции – именно по проекту Константина Тона был построен Храм Христа Спасителя в Москве в ознаменование столетия со дня Отечественной войны 1812 года…

Ширина железнодорожной колеи была выбрана «американская» в 1524 миллиметра. Это было немногим меньше английской в шесть футов (1826 мм), именно такая была у Царскосельской магистрали, но шире европейской. Выбор именно ставших нашим стандартом «колея 1520» размеров базировался на математических расчетах, выполненных Павлом Мельниковым. Он доказал, что при такой ширине удастся обеспечить и качество перевозочного процесса и существенно сэкономить на земляных работах.

В марте 1845 г. на Александровском заводе были построены первые товарные паровозы для Санкт-Петербурго-Московскои железнои дороги. Паровоз типа 0–3–0 в рабочем состоянии имел массу около 30 т. Диаметр движущих колес составлял 1371 мм. На паровозах не было будок для машиниста. Тендер имел деревянную раму, в качестве топлива применялись дрова. Колеса выполнялись чугунными без бандажеи и противовесов, что делало ход неспокоиным. Хотя в технической литературе их часто называли примитивными, именно с их построики началось развитие транспортного машиностроения в России. В этом же году началась построика на Александровском заводе первых пассажирских паровозов типа 2–2–0. Они были в высокои степени унифицированы с товарными паровозами, но диаметр движущих колес был много больше – 1705 мм.

Александровский завод полностью выполнил заказ Санкт-Петербурго-Московской железной дороги: построено 43 пассажирских и 121 товарных паровозов. Выполнение этого заказа было рассчитано на 5 лет, но завод выполнил его менее чем за 4 года. Также с 1846 по 1848 год Александровский завод изготовил 1991 крытый вагон и 580 платформ.

Чтобы понять масштабы строительства, достаточно заметить, что объем земляных работ составил 140 тыс. кубометров на один километр пути. Почти 166 км рельсовой колеи было проложено по болотам глубиной от 2 до 10 м. Железная дорога сооружалась девять лет, и почти восемь из них велись земляные работы.

В 1851 году магистраль, впоследствии названная Николаевской, открыла движение. С 14 по 16 августа 1851 г. из Петербурга в Москву по железной дороге на 9 поездах были перевезены два батальона лейб-гвардии Преображенского и Семеновского полков, два эскадрона лейб-гвардии Кавалергардского и Конного полков и дивизион гвардейской артиллерии.

Практически всю работу по эксплуатации железной дороги выполняли воинские подразделения. Военно-рабочие роты общей численностью 3500 человек занимались охраной мостов и переездов, организацией работы станции. В кондукторских ротах состояли машинисты, их помощники, кочегары и кондукторы – всего 550 человек. Телеграф обеспечивала рота из 290 военнослужащих.

Санкт-Петербурго-Московская магистраль стала своеобразной лабораторией и для испытания новой техники: именно здесь впервые были применены различные системы устройств централизации и блокировки, многие виды оптических и звуковых сигналов, в дальнейшем получившие распространение на сети железных дорог. В 1847 г. на строившейся магистрали прошли испытания петард, изобретенных в Англии тремя годами ранее. Таким образом, петарды являются одним из старейших средств сигнализации на железных дорогах.

Успешная работа магистрали ускорила строительство новых линий железных дорог, связывающих две столицы с Европой (через Польшу, которая тогда входила в состав Российской империи) и Югом (На Киев, Донбасс, Поволжье, Урал).

В 1848 году была введена в строй вторая после Царскосельскои и первая крупная железная дорога России – Варшаво-Венская. Магистраль проходила по территории Царства Польского, входившего в состав Российской империи, и соединяла Варшаву с австрииско-польскои границей. В составе Российских железных дорог магистраль функционировала до 1918 г., затем вошла в состав Польских государственных железных дорог. В отличие от ранее построенной Царскосельской, Варшаво-Венская дорога с самого начала имела важное экономическое значение, поскольку использовалась для вывоза угля из Домбровского угольного бассейна в Пруссию и продукции польской промышленности в Россию. Долгое время дорога была наиболее прибыльной среди всех железных дорог Российской империи.

Транссибирская магистраль

В начале двадцатого века уже при царствовании Николая Второго была построена Транссибирская магистраль, связавшая стальным поясом всю громадную страну от ее западных границ до Тихого океана. К этому времени сложилась разветвленная сеть дорог, существующая (за исключением Байкало-Амурской магистрали) и поныне.

А какова судьба барона Франца фон Герстнера? Он представил царю новые проекты строительства железных дорог – на Урал и к побережью Черного моря. И поставил условия, что дороги будут переданы ему в концессию на определенный срок. Получив отказ, Герстнер уплыл в Америку, предложив свои услуги американцам. Там разворачивалось большое железнодорожное строительство и предприимчивый барон очень рассчитывал на собственную востребованность и получение большой прибыли. Но за океаном его опыт не пригодился. Не добившись успеха, фон Герстнер заболел и вскоре скончался…

Но в России не забыли того, чьими трудами была построена первая железная дорога, кто своим энтузиазмов вдохновлял и других на доблестные свершения. На нескольких вокзалах установлены памятники и мемориальные доски с именем Франца Антона фон Герстнера.

И раз уж речь зашла об увековечении имен великих подвижников на поприще строительства железных дорог, упомянем и о прекрасном памятнике, стоящем рядом со зданием Казанского вокзала Москвы. Его соорудили к 180‐летию железных дорог России. На нем возвышается бюст императора Николая Первого, окруженный фигурами людей, внесших вклад в развитие железнодорожного транспорта – барона фон Герстнера, отца и сына Черепановых, Павла Мельникова, Михаила Хилкова, Сергея Витте.

Да, были люди в наше время! И о них – следующая глава.

В 1810 году по его проекту был открыт Институт корпуса инженеров путей сообщений. О целях такого учебного заведения Бетанкур писал: «Цель института снабдить Россию инженерами, которые прямо по выходе из него, могли бы быть назначаемы к производству всяких работ в Империи». И не случайно, что Павел Мельников и Николай Крафт были одними из любимых учеников Августина Бетанкура. Благодаря знаниям, опыту и неистощимой энергии учителя, Мельников и Крафт стали деятельными и самостоятельными инженерами, способными решать задачи государственной важности. Именно они и стали тем ядром единомышленников, которые создали Российские железные дороги.

Именно Бетанкур особо отмечал самобытный талант и способности будущего министра путей сообщений Павла Мельникова и способствовал выдвижению этого инженера.

Самому Августину Августиновичу не довелось увидеть первые железные дороги, он умер в Санкт-Петербурге в 1826 году, но посеянные им инженерные зерна дали прекрасные всходы… Зримая память о Бетанкуре отлита в бронзу. В Санкт-Петербурге и Москве сооружены памятники выдающемуся инженеру. А к чемпионату мира по футболу в 2018 году в Северной столице был открыт мост Бетанкура.

Становление железнодорожного транспорта было новым делом, подогревавшим творческий энтузиазм инженеров. Иногда их конструкции были настолько необычными, что вызывали удивление у специалистов. Мы уже приводили пример с «духоходом», так же было и с рядом других новшеств, нашедших свое применение на железной дороге.

История сохранила множество имен собственных, вошедших в названия локомотивов, отдельных механизмов. Мы знаем о «гончей Малаховского» – одного из лучших пассажирских паровозов серии С, построенного до революции на Сормовском заводе. Стремительный, поджарый силуэт этого локомотива и в самом деле напоминает одну из самых быстрых охотничьих собак. Паровозы Малаховского на протяжении многих десятилетий водили пассажирские и курьерские поезда, были очень популярными среди железнодорожников. Мы знаем и тормоз Матросова, и знаменитые «Лебедянки» – серию паровозов «Л», названных по фамилии талантливого конструктора Льва Лебедянского, работавшего на Коломенском заводе. На табличке одного из самых скоростных отечественных тепловозов ТЭП70БС зашифрованы имя и фамилия Бориса Константиновича Саламбекова, заслуженного железнодорожника, генерал-директора тяги, который внес большой вклад в развитие подвижного состава. Перечень имен можно было бы продолжить, потому что плеяда инженеров путей сообщений весьма обширна и значимость сделанного этими специалистами трудно переоценить.

Вскоре после открытия Царскосельской железной дороги в России повсеместно началось строительство железнодорожной техники. Первым к новому делу с присущим ему размахом приступил Иван Акимович Мальцов – предприниматель, сумевший создать поистине уникальную промышленную «империю». Он выкупил у последних Демидовых Людиновский железоделательный завод, на котором в 1870 году были построены первые узкоколейные паровозы для Мальцовских заводов.

По свидетельству управления Киево-Брестской и Фастовской железных дорог, техника мальцовского завода превзошла достоинством паровозы аналогичного класса западных заводов: французского – «Каиль», австрийских – «Зигель» и «Гасвель» и саксонского – «Гартман». На Московской политехнической выставке в 1872 году Людиновскому заводу была присуждена большая золотая медаль и Аттестат первой степени за изготовление паровоза, начиная от сырой отливки цилиндра до полной его отделки. Интереснои страничкой в истории завода является изготовление необычного паровоза.

В мае 1873 года газета «Калужские губернские ведомости» сообщала: «В Жиздринском уезде генерал-майор С. И. Мальцов устроил большой паровоз, который совершает движение между селами Людиновом и Сукремлем по шоссейной дороге без рельсов». Это был один из первых паровых автомобилей на дорогах России и первый автомобиль на Калужскои земле. По архивным документам видно, что эти «паровозы для грунтовых дорог» строились на мальцовском заводе вплоть до 1884 года. Всего было изготовлено 7 таких машин (массового применения они так и не нашли). Один использовался на заводе, два были проданы помещикам «для хозяйственных нужд», два приобретены военным ведомством, один «…совершал маневры в Радицком заводе», два паровоза возили руду для Людиновского завода. Каждый «сухопут» вез одновременно 10 платформ с грузом до 1 000–1 200 пудов со скоростью 6 км/ч, преодолевая крутые подъемы, а с порожними платформами – до 8 км/ч. Для того времени это были хорошие результаты. Использование дорожного паровоза было в пять раз выгоднее по сравнению с гужевым транспортом.

Сегодня Людиновский завод, которому в 2025 году исполняется 280 лет, выпускает современные маневровые тепловозы, хорошо знакомые каждому железнодорожнику. Они выпускаются как с электрической, так и с гидромеханической передачей. Отличились людиновцы и в создании уникальной техники. Они построили магистральный газотурбовоз ГТ1h‐002, который успешно эксплуатируется на Свердловской железной дороге. Экологичная машина будет работать на линиях Северного широтного хода, который соединяет районы нефте- и газодобычи. А заводчане сконструировали еще несколько моделей тепловозов, использующих газомоторное топливо. Они в несколько раз превосходят по экологичности традиционные дизель-генераторные установки.

Коломенский, Брянский, Александровский, Путиловский, Сормовский и другие машиностроительные заводы один за другим включались в локомотивостроение и произвели множество удачных конструкций паровозов, использующихся на строящихся железных дорогах страны.

В 1868 году Санкт-Петербургский литейный завод, находившийся почти полвека на грани выживания, был приобретен известным российским инженером и предпринимателем Николаем Ивановичем Путиловым, который за 12 лет превратил металлургическое предприятие в многопрофильный машиностроительный комплекс. В кратчайшие сроки Путиловский завод стал основным поставщиком рельсов для железных дорог России, продавая их за 1 руб. 88 коп./пуд. В 1870 году начал работать бессемеровский конвертер. Также была освоена выплавка качественных сталей, вагонов, инструментов и др.

В 1894 году был выпущен первый паровоз, изготовленный по чертежам Министерства путей сообщения. В последующие годы на заводе было развернуто массовое строительство паровозов различных конструкций. И всего лишь за четыре года выпуск локомотивов был доведен до 160 единиц в год!

В 1894 году создано АО «Сормово» – «Сормовские сталелитейные, железоделательные, чугунные и меднолитейные, механические, судо-, паровозо- и вагоностроительные заводы».

Железнодорожная направленность предприятия год от года крепла. Невиданныи рост строительства железных дорог, происходивший в России в 1890‐х годах, привел к возникновению паровозостроительного отдела и на Сормовском заводе, что позволило выйти предприятию на качественно новый уровень. В августе 1898 года был выпущен первый товарный паровоз «Компаунд» типа 0–4–0 серии О, что значит «основнои тип паровоза». Именно на нем отшлифовывалась технология паровозостроения, приобретался бесценный опыт сормовскими паровозостроителями.

Особую лепту в развитие транспорта вносил легендарный Коломенский завод. 1 января 1872 года завод был преобразован в «Акционерное общество Коломенского машиностроительного завода» с основным капиталом 2,8 млн. руб. К этому моменту его деятельность достигла колоссальных масштабов: это было первое предприятие в России по постройке железных мостов, третий в истории России вагоностроительный завод (производство вагонов начато в 1865 году), крупнейший отечественный производитель паровозов (первый паровоз построен в 1869 году). В первые пять лет с начала создания вагонов доля производства Коломенского завода в отечественном вагоностроении составляла почти третью часть, но затем, с появлением новых заводов, постепенно начала снижаться. В период с 1865 по 1871 годы на Коломенском заводе было построено 3 313 вагонов (19 % от всех вагонов), изготовлено 67 паровозов (57 % паровозов отечественного производства). 18 марта 1873 года на заводе был организован торжественный праздник по случаю выпуска 100‐го паровоза (1–2–0, тип 6), которому присвоили имя «Коломна». В приветственном слове Аманд Егорович Струве сказал: «Прошло ровно десять лет с того времени, когда я устроил здесь, на этом месте, первый кузнечный горн, устанавливал первый станок с целью обработки железных частей для моста через Оку, близ Коломны, и тогда самое пылкое воображение мое не могло представить мне ту картину благоустроенного завода, которую сегодня имеете перед глазами, празднуя сотый паровоз Коломенского завода. Это прожитое заводом время служит залогом его будущего процветания и развития… В него вложены самые энергические стремления, труды в поте лица, много забот и усилии».

Во время празднования всем объявили, что 100‐й паровоз «Коломна» будет отправлен на Всемирную выставку, проходящую в мае, в Вене, столице Австро-Венгрии. Ее организаторами выступили крупные банкиры и промышленники, в том числе Ротшильды и Круппы. Экспозиция привлекла в Вену множество предпринимателей со всего мира, однако, несмотря на такую серьезную конкуренцию, паровоз «Коломна» получил высшую награду – Почетный диплом. Впоследствии паровоз эксплуатировался на Московско-Рязанской железной дороге.

В 1870 году на торгово-промышленной ярмарке в Санкт-Петербурге Коломенский завод был награжден высшей наградой – Государственным гербом; после – еще двумя Государственными гербами: на торгово-промышленных ярмарках в Москве в 1882 году и Нижнем Новгороде в 1896 году. Это был уникальный случай в истории промышленности. Вообще, экспозиции Коломенского завода всегда поражали своим размахом. Например, из представленных экспонатов на Всероссийской художественно-промышленной выставке 1882 года особо обращали на себя внимание товарный четырехосный паровоз, тип № 24, стоимостью 30 000 руб. сер., а также приводимая в действие паром модель в 1/5 натуральной величины товаро-пассажирского паровоза, тип № 20. Кроме того, были представлены чрезвычайно изящно и богато отделанные вагоны: пассажирский вагон 1‐го и 2‐го классов, с водяным отоплением, крытый товарный вагон правительственного типа.

Помимо всего этого, Аманд Струве успешно реализовал проект оснащения городской железной дороги в Киеве новым видом транспорта – трамваем на электрической тяге, получившим впоследствии массовое распространение. К 1886 году такой вид транспорта применялся только в Англии, Германии, США и Франции. Аманд Егорович не только опробовал на киевских улицах все существовавшие в то время виды общественного транспорта (конку, локомобиль, электрический трамвай), но и поставлял для них вагоны и рельсы, изготовленные на Коломенском и Кулебакском железопрокатном заводах. Регулярное пассажирское движение электрического трамвая было начато 1 июня 1892 года: в присутствии сотен горожан от Царской площади до Александровской проехал первый в империи электрический трамвай. Трамвайное сообщение связало с центром пригородные районы, показав свои преимущества на крутых городских улицах. В дальнейшем коломенские трамваи работали в Москве, Санкт-Петербурге, Одессе, Воронеже.

В 1895 году Коломенский завод выполнил интересный заказ для Рязанско-Уральской железной дороги – изготовил специальный служебный поезд, оборудованный электрическим освещением и состоящий из салонного, директорского, служебного, столового вагонов и вагона-электростанции. На следующий год был построен вагон-салон для великого князя Сергея Михайловича.

В 1900 году на Всемирной выставке в Париже Коломенский завод был награжден высшей наградой Grand Prix за пассажирский пятиосный паровоз «Компаунд» с тремя спаренными осями, приспособленный к отоплению нефтью; товарный 4‐осный узкоколейные паровоз для подъездных путей, пассажирский вагон 1‐го класса, пассажирский вагон 2/3 классов, торфяной пресс.

С 1892 года в течение 58 лет на заводе было выпущено 28 серий грузовых и пассажирских паровозов, общее количество которых составило более 5 000. В 1894 году заводом было выпущено 100 паровозов, а в 1895‐м – уже 118. На Парижской выставке внимание посетителей привлек самый мощный локомотив – русский паровоз Н810 с шестью ведущими осями и сочлененной рамой. С 1899 года завод начал строить грузовые сочлененные паровозы типа 0–3–0+0–3–0 системы Маллета серии «Фита» по проекту инженера Е. Е. Нольтеина.

Брянский машиностроительный и сегодня занимает лидирующие позиции в транспортном машиностроении. Он выпускает мощные и надежные магистральные тепловозы и широкую линейку двигателей для различных нужд.

Изделия этих заводов сегодня можно увидеть на постаментах на многих железнодорожных станциях, на территории предприятий, в железнодорожных музеях. По этим образцам можно проследить удивительную эволюцию транспорта, шагнувшего из века девятнадцатого в век двадцать первый.

Как раритет на некоторых линиях можно еще встретить паровую тягу. Ретропоезда ходят на линии Осташков, Рускеала, иногда пассажирские паровозы водят туристические составы по экскурсионным маршрутам. До сих пор пыхтящие старички трудятся в некоторых локомотивных депо или на промышленных предприятиях. И век таких ветеранов перевалил за семьдесят лет!

Есть помимо этих традиционных видов локомотивов и весьма экзотические экземпляры. Скажем, электротепловозы. Они имеют комбинированную силовую установку. При движении по электрифицированному участку такие локомотивы получают энергию из контактной сети, а вне ее запускается дизель-генератор. Двойная выгода, хотя в этом случае конструкция электротепловоза немного усложняется.

В шахтах или в помещениях цехов, где существуют условия повышенной взрывоопасности и исключается применение как электродвигателей, так и двигателей внутреннего сгорания, применяются гировозы – машины, у которых нет собственного двигателя, а источником энергии служит раскрученный массивный маховик. Гироприводы широко используются в технике в самом разном качестве. Самый примитивный прибор, работающий на гироэффекте, который знает каждый ребенок, – обыкновенный волчок. Раскрученная игрушка устойчиво вращается, при этом издает звуки от вмонтированных свистков. Более совершенным устройством является гирокомпас. В отличие от обыкновенного магнитного компаса, на гирокомпас не действуют магнитные поля, ему не страшны вращения в любой плоскости. Гирокомпас работает на судах и подводных лодках, позволяя субмаринам ориентироваться на морских просторах. Не случайно такие устройства можно встретить даже в космосе!

Двигатель Дизеля

Первоначально дизели, приводившие в движение станки, мельницы и генераторы, устанавливались с ременнои передачеи, что создавало определенные неудобства, особенно для электростанции, но вскоре стали применять зубчатые передачи. Целыи ряд машиностроительных заводов Европы приступил к выпуску дизелеи. За период 1912–1932 годы только три ведущих дизельных завода: «Братья Зульцер» (Швеицария), «MAN» (Германия) и «Бурмеистер и Веин» (Дания) выпустили различных дизелеи общеи мощностью 9 300 тыс. л. с. Дизель находит широкое применение не только как стационарныи двигатель для замены паровых машин, но и в речном и морском флоте, а также на локомотивах. Особенно бурно дизелестроение начало развиваться с 1930‐х годов, когда они нашли применение в морском флоте, а также в автомобиле- и тракторостроении.

Несмотря на все очевидные преимущества тепловозов перед паровозами, первый экспериментальный тепловоз для работы на магистральных линиях был разработан только в 1909 году. Проект был выполнен Адольфом Клозе под руководством Рудольфа Дизеля. К сентябрю 1912 года 100‐тонный локомотив «Термо» был построен на заводе Борзиг концерна Зульцер. На этом тепловозе были установлены два дизеля – основной мощностью 750 л. с. и вспомогательный – мощностью 250 л. с. Последний использовался для подачи сжатого воздуха в цилиндры в момент движения с места, при маневрах и для турбонаддува в режиме повышенной мощности. Однако из-за возникших проблем с механической передачей, смерти Р. Дизеля, а также начавшейся в 1914 году Первой мировой воины работы над тепловозом в Европе были прекращены.

Их разработка переместилась в США, которые из бремени войны вышли экономически более развитыми. Появлению серийных тепловозов очень поспособствовал закон, запрещавший с 1908 года использование паровозов сначала в районе Манхэттена, а затем с 1931 года и всего Нью-Йорка и его пригородов.

К этому времени у некоторых компаний уже были разработаны удачные модели тепловой тяги. Фирма General Electric (GE) в 1907–1909 годах организовала производство бензиновых мотовозов небольшой мощности. В 1913 году для линии, связывающей Нортфилд и Миннеаполис, в штате Миннесота был построен мотовоз мощностью 350 л. с. весом 57 тонн.

Он оснащался двумя газолиновыми двигателями, приводившими через электропередачу четыре электродвигателя на тележках. Его общая компоновка сохранилась на современных односекционных тепловозах. Всего GE с 1909 по 1917 год было построено более 80 бензиновых мотовозов. В 1917 году General Electric сворнуло производство бензиновых мотовозов и перешло на более дешевое дизельное топливо. Специально для тепловозов в компании был разработан и построен свой дизель. Первые опытные образцы дизельных локомотивов выпускались GE в 1917–1918 годах. Однако три первых проданных локомотива были признаны неудовлетворительными и возвращены компании. К тому же мощность этих локомотивов была невелика, что не позволяло использовать их в качестве магистральных. Вскоре General Electric прекратила работу над тепловозами, возобновив ее только в 1936 году.

Первые грузовые тепловозы появились 1928 году в результате сотрудничества нескольких американских и канадских локомотивостроительных компаний. Однако до 1930‐х годов переводить железные дороги на тепловозную тягу было нецелесообразно. У построенных мотовозов не было системы управления электропередачей, поэтому мотористу приходилось одновременно вручную регулировать обороты дизеля и напряжение генератора в условиях все время меняющихся скорости движения и нагрузки.

Производство двигателей внутреннего сгорания в России началось с дизелей почти одновременно с Западной Европой. Эти моторы очень хорошо подходили для многочисленных небольших предприятий, составлявших основу экономики страны.

Также развитию двигателестроения способствовали большие запасы нефти в России, добывавшейся в Баку, а также разведанные месторождения в районе Казани. Высокая пошлина на ввоз дизелей из-за границы (совершенно сегодняшняя ситуация с экономическими санкциями!) также пробуждала более активно инженерную мысль.

Поначалу строились только лицензионные дизели, и первым право на их производство приобрел в 1899 году управляющий предприятиями семьи Нобелей в России – Э. Нобель, который таким образом хотел увеличить сбыт нефти. В том же году на заводе «Людвиг Нобель» в Петербурге был выпущен первый двигатель. Он был одноцилиндровым и имел мощность 20 л. с. при частоте вращения 200 об/мин. Дизель был достаточно громоздкий, диаметр цилиндра составлял 260 мм. В качестве топлива вместо керосина в нем была применена сырая нефть, поскольку при больших запасах нефти и удобствах ее доставки водным путем по Каспийскому морю и Волге в главные промышленные центры страны, Россия не имела достаточных мощностей для перегонки нефти. В ходе создания первого отечественного дизеля были переделаны его основные механизмы и применены новые, более качественные материалы.

Сравнительные испытания первого русского дизеля с его прототипом, построенным в Германии, показали, что дизель завода «Людвиг Нобель» расходовал топлива заметно меньше (КПД отечественного мотора составил 34 %), чем модель Аугсбургского завода и развил мощность, заметно превышающую проектную. В 1900 году завод «Людвиг Нобель» изготовил первые семь двигателей. Выпуск дизелей с каждым годом наращивался: в 1901 году было изготовлено 14 штук, в 1902 году – 20, в 1903–37 и в 1904–50. К концу 1910 года было продано 450 дизелей общей мощностью 50 000 л. с. К началу 1911 года заводом производились стационарные и судовые двигатели мощностью до 1000 л. с., в том числе и быстроходные.

Успехи дизельмоторов обратили на себя внимание и других заводов. Началось их значительное производство. Коломенский машиностроительный завод, завод Фельзера в Риге, Николаевский судостроительный и Харьковский паровозостроительный заводы включились в новое дело и не просто строили, но и совершенствовали моторы. В 1904 году инженер Густав Васильевич Тринклер, начальник отдела тепловых двигателей Сормовского судостроительного завода, создает в России менее громоздкий и еще более экономичный бескомпрессорный дизель. Его начали устанавливать на морские и речные суда, где экономичные дизели, обеспечивавшие КПД в рекордные 29 %, прекрасно себя зарекомендовали. И хотя по своим размерам эти моторы могли быть установлены на подвижной состав, внедрение тепловой тяги отодвигалось на более поздние сроки.

Первые тепловозы были построены лишь в 1924 году. Это были первые в мире тепловозы, пригодные для магистральной работы. Локомотив системы инженера Якова Модестовича Гаккеля Щэл1 был изготовлен в Ленинграде заводами «Балтиискии судостроительный» и «Красный Путиловец». Он имел конструкционную скорость 75 км/ч. Максимальная мощность дизеля составляла 1000 л. с., наибольшая сила тяги на ободе колес – 22 тс. Полная масса тепловоза была 180 т, он имел запас топлива 8 т, воды – 2 т и 1 тонну масла.

Локомотив имел электропередачу системы Варда Леонардо в модификации Гаккеля. Десять движущих колесных пар размещались в трех отдельных тележках, что позволяло тепловозу проходить по кривым радиусом 150 м.

Экипажная часть была сконструирована А. С. Раевским. Компоновка Щэл1 стала классической для большинства магистральных тепловозов в мире – тележечный экипаж, электропередача, двухкабинный кузов вагонного типа, не требующий разворотов, расположение дизеля в центре.

В 1926–1927 годах локомотив проходил испытания на Московско-Курской железной дороге, где его пробег составил около 60 тыс. км. С 1934 по 1941 год тепловоз был передан на Южную дорогу, но использовался как электростанция. Первые советские тепловозы обозначались буквой по серии паровоза схожей мощности, а верхний индекс указывал на тип передачи.

Второй тепловоз Юэл001 конструкции профессора Ю. В. Ломоносова строился в Германии на заводе Эсслинген близ Штутгарта. Проектирование велось при непосредственном участии советских инженеров Н. А. Добровольского, В. Б. Меделя и др.

Грузовой тепловоз Ээл2 имел мощность 1200 л. с., скорость 50 км/ч, силу тяги 15 тс, электрическую передачу постоянного тока. Этот локомотив послужил основой для опытной серии тепловозов и дал толчок для возникновения мирового тепловозостроения как отрасли. Он сыграл выдающуюся роль в мировом тепловозостроении, так как явился, наряду с машиной Гаккеля, первым тепловозом с электропередачей постоянного тока, благодаря чему имел гиперболическую тяговую характеристику.

В 1920‐х годах в СССР строятся еще несколько опытных тепловозов. В 1930 году по результатам эксплуатации первых образцов было принято решение о строительстве серийных тепловозов на Коломенском машиностроительном заводе.

Создается серийный маневровый тепловоз серии «О», а также в 1934 году строится первыи в Европе двухсекционный тепловоз ВМ (Вячеслав Молотов – в то время Председатель Совета народных комиссаров), мощностью 2100 л. с. Авторами этих тепловозов были инженеры Б. С. Поздняков, А. И. Козявкин и А. А. Кирнарский. За период с 1930 по 1937 годы было выпущено 34 тепловоза, которые успешно применялись и как магистральные, и как маневровые.

Тепловозы, успешной эксплуатацией доказавшие свое преимущество перед паровозами, испытали на себе капризы власть имущих. По личному распоряжению наркома путей сообщения Л. М. Кагановича, который очень любил паровозы, в 1937 году прием тепловозов в эксплуатацию был прекращен, 18 машин, выпущенных в 1937–1941 годах, были оборудованы для применения в качестве передвижных дизель-электростанции. Накануне Великой Отечественной войны работы над тепловозами были полностью прекращены.

Как бы ни были красивы и совершенны паровые локомотивы, как бы не впечатляли их громадного размера ведущие колеса, движимые блестящими крепкими шатунами, власть пара на железных дорогах подходила к концу.

Наряду со многими достоинствами, к которым относятся простота конструкции, многотопливность, хорошие тяговые характеристики на малой скорости и при движении с места, паровоз так и не избавился от целого ряда недостатков. Это, в первую очередь, низкий КПД, вредные выбросы копоти и углекислого газа, а также трудность управления. Профессия машиниста паровоза требовала не только значительных физических усилий, но и высокой квалификации. Если вы попадете в кабину машиниста паровоза, то увидите громадное число трубок, вентилей, манометров и иных устройств, которые позволяют контролировать процесс горения в топке и производство пара. Это оборудование нужно было хорошо знать, чтобы управлять локомотивом. Выходом из создавшегося положения стал переход к локомотивам с тепловым или электрическим двигателем. О тепловозах мы уже узнали, а история электрической тяги не менее увлекательная.

Работы над созданием электротранспорта начались практически с момента создания электродвигателя. Уж больно новый мотор был удобен в эксплуатации. Он вращался при подаче на обмотки электрического тока, при помощи сопротивления или управляющих обмоток статора удавалось плавно регулировать как частоту вращения, так и мощность мотора. И он совершенно не требовал дефицитного в то время угля или нефтепродуктов.

Венгерский инженер Аньос Джедлик сконструировал в начале 1830‐х годов первый электромобиль. И хотя он был больше похожим на современный скейтборд, новинку не могли не заметить. В нескольких странах начали строить машины на электрической тяге. Правда, электроэкипажи были не совершенные, и их применение на железной дороге было отложено на несколько десятилетий.

Дело спасли… лошади, вернее, привычная во многих городах конка – трамваи, которые тянули животные. Приспособить на них электрический мотор оказалось просто. И это сделал русский инженер Федор Аполлонович Пироцкий. В 1880 году Пироцкий оснастил вагон конки электродвигателем постоянного тока, оригинально решив проблему электропитания. Один рельс был прямым проводом, второй обратным. Питание обеспечивала миниатюрная электростанция. Вагон массой в 7 тонн мог перевозить до 40 пассажиров со скоростью 12–14 км/ч. К идее русского инженера чиновники отнеслись с недоверием, средств для ее реализации не нашлось, и дальше экспериментов изобретатель не продвинулся.

Как это часто бывало в отечественной истории, нашелся предприимчивый немец, который использовал идею Пироцкого. Им стал предприниматель Вернер фон Сименс (забегая вперед скажем, что именно сименсовские поезда «Сапсан» так хорошо знакомы нашему пассажиру).

В 1881 году электротехническая фирма «Сименс и Гальске», используя идею Пироцкого о передаче электроэнергии на расстояние, построила в Берлине первый в мире электрический трамвай. В том же году Сименс строит аналогичную трамваиную линию в Париже. В 1885 году трамвай появился в англииском городе-курорте Блэкпуле.

Если не считать игрушечного электровоза Сименса, первый электровоз создал американский изобретатель Лео Дафт. В 1883 году он построил локомотив «Ампер» мощностью 25 л.с. и массой две тонны, который мог тянуть состав массой десять тонн с максимальной скоростью 17 км/ч. Вслед за «Ампером» последовали локомотивы «Вольта» и «Пачинотти». Вдохновленный успехом Дафт занялся электрификацией трехмильного участка конки в Балтиморе, однако данный опыт оказался неудачным.

В Великобритании, в Лондоне, в 1890 году электрифицировали подземную пассажирскую дорогу длиной 5,6 км, которую с 10 января 1863 года эксплуатировали на паровой тяге. Эта линия на постоянном токе напряжением 500 В с применением контактного рельса, стала первым в мире метрополитеном. Для него было поставлено 16 электровозов, на каждом из которых были установлены по два тяговых безредукторных двигателя мощностью 50 л.с. Электровозы наряду с питанием от контактной сети имели аккумуляторы.

Поначалу, кроме трамвайных линий, электрическая тяга применялась на промышленных предприятиях, рудниках и в угольных копях. Но с увеличением мощности электровозов ее стали применять на горных железных дорогах. Особенно эффективным оказалось применение электрической тяги на перевальных и тоннельных участках. В 1895 году в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку.

Напряжение в 650 В на открытом рельсе, расположенном на уровне шпал, представляло большую опасность для людей, оказавшихся на путях. Поэтому, когда бельгийский инженер Ван-Депуль запустил в Торонто (Канада) трамвай, питавшийся от одного воздушного провода, а обратным проводом служили рельсы, такая система была принята и для городского трамвая, и для железных дорог. Это, в свою очередь, позволило повысить напряжение в контактной сети. В настоящее время на линиях, работающих на переменном токе, оно составляет от 15 до 50 кВ. Такие линии мы сегодня видим повсеместно.

Появление электрической тяги позволило создать принципиально новую систему управления локомотивами одним машинистом. Впервые эта система была применена в 1897 году американским изобретателем Фрэнком Спрэйгом на электропоездах Чикагской эстакадной железной дороги. По проекту Спрэйга пассажирские вагоны с деревянными кузовами, которые ранее использовались с паровозной тягой, были переведены на электропитание от третьего рельса. В дальнейшем эта система стала активно применяться на электропоездах пригородных и городских железных дорог, трамваях и локомотивах.

Конструкция электровоза на первом этапе сохраняла еще многие признаки паровоза. Так привод колесных пар осуществлялся с помощью кривошипов и спарников. Но кабин управления было уже две, что не требовало разворота локомотива на поворотном круге при смене направления движения поезда.

В конце 1920‐х годов конструкция электровоза стала быстро совершенствоваться. Страной с самым развитым производством электровозов стали США. Они же были также пионерами и в электрификации железных дорог. Основной компаниеи-производителем американских электровозов была Дженерал Электрик. Кузов локомотива стали делать вагонного типа, с каждого его конца располагались площадки, за которыми следовали кабины машиниста. Все оси делались движущимися и каждая колесная пара снабжалась своим электродвигателем.

Но дальнейшее развитие и совершенствование дизелестроения, и особенности эксплуатации железных дорог США, грузонапряженность которых, в частности в три раза ниже, чем железных дорог России, приостановили развитие электровозов и электрификации дорог в США. В результате производство электровозов сошло на нет, ибо при ограниченной потребности в них, импорт из-за рубежа был более рентабельным, нежели налаживание собственного производства.

В России электрификация железных дорог развивалась по особым законам. Опытную эксплуатацию электротяги на линии Санкт-Петербург-Ораниенбаум прервала первая мировая, а затем и гражданская война. Но последовавшая разруха и нехватка паровозов помогли ускорить процесс создания альтернативной тяги – тепловой и электрической. Воплощение в жизнь плана ГОЭЛРО – электрификации России, дало необходимую энергию и производство нужного оборудования.

Первое пригородное движение электропоездов было открыто между Баку и нефтепромыслом Сабунчи в 1926 году. А первым магистральным электрифицированным участком стал участок Хашури – Зестафони, проходящий через Сурамский перевал на Кавказе, вступивший в строй 16 августа 1932 года. На этом участке были подъемы до 2,9 %, то есть на километр пути приходилось 29 метров подъема. Электровозы для перевального участка были заказаны в США и Италии.

Первый изготовленный в стране советский электровоз был лицензионной копией электровоза американского производства. Подготовка его производства началась в 1929 году. Электрическое оборудование изготавливалось на Московском электромашиностроительном заводе «Динамо», а механическая часть на Коломенском заводе. Электровоз получил наименование СС (Сурамский Советский) и был обкатан в ноябре 1932 года. Вы ведь помните, что на этом трудном участке работали старички паровозы системы Ферли. Электрическая тяга их предвосходила в несколько раз!

Ходовая часть электровозов состояла из двух трехосных тележек, соединенных между собой сочленением (осевая формула 3О+3О) на которых сверху опирался кузов. Сцепная масса сурамских электровозов составляла 132 т, а сила тяги достигала 24 тс (235 кН), а у модификации СИ – 28тс. Для сравнения, у мощнейшего советского паровоза ФД20 сила тяги составляет от 21,2 до 23,3 тс, а у самого массового серии Э всего 18,1–19,5 тс. Внедрение электровозной тяги существенно повысило провозную способность Сурамского участка – 17 электровозов заменили 42 паровоза серии Э. Это послужило стимулом для перевода на электрическую тягу и других направлений.

В 1932 году за рекордно короткий срок на заводе «Динамо» и в Центральном локомотивном проектном бюро (ЦЛПБ) был спроектирован, а к 5 ноября того же года, менее чем за три месяца, построен первый электровоз, конструкция которого была разработана в СССР. Он получил наименование ВЛ‐19 в честь Владимира Ленина, «19» означало нагрузку от движущих колесных пар на рельсы, выраженную в тоннах. Уже к 1935 году в СССР было электрифицировано 1907 км путей, на которых работало 84 электровоза.

Электрическая тяга как нельзя лучше подходила и для пассажирских перевозок. Во-первых, электровоз мог развивать большую скорость. Во-вторых, у поезда отсутствовал шлейф дыма и копоти, который был при паровой тяге и нередко заполнял вагоны с открытыми окнами.

Первые электровозы серий С и ВЛ не были рассчитаны на высокие скорости. Поэтому на Коломенском заводе в апреле 1934 года был изготовлен первый̆ в Советском Союзе пассажирский электровоз с нагрузкой от движущих колесных пар на рельсы 21 т. Электрооборудование для него было сделано на заводе «Динамо». Он получил имя ПБ‐21 – Политбюро ЦК ВКП(б).

Электровоз имел оригинальную колесную формулу – крайние двухосные поддерживающие тележки и три ведущих оси, размещенные в общей раме локомотива.

ПБ‐21 был самым мощным в Европе. Его длительная мощность достигала 1990 кВт (2700 л.с.), а часовая – 2250 кВт (3060 л.с.). Он имел сцепную массу 67 т, при общей массе 131 т и был рассчитан на максимальную скорость 140 км/ч. К сожалению, этот интересный локомотив был выпущен только в одном экземпляре. Он непрерывно эксплуатировался в течение 30 лет, а в 1963 году был установлен как памятник.

Развивая конструкцию ВЛ‐19, Коломенский завод и завод «Динамо» построили шестиосный грузовой электровоз со всеми ведущими осями. Первый электровоз модели ВЛ‐22 был выпущен в сентябре 1938 г. По техническим показателям ВЛ‐22 стал лучшим отечественным грузовым электровозом.

Великая Отечественная война прервала выпуск электровозов, но уже в июне 1944 года завод «Динамо» начал сборку электровоза ВЛ‐22–184, который оказался для завода последним. После этого их производство было поручено Новочеркасскому электровозостроительному заводу (НЭВЗ), созданному на месте разрушенного в годы войны паровозостроительного завода. Первый новочеркасский электровоз ВЛ‐22–185 был выпущен в июне 1946 года.

В марте 1953 года был выпущен первый спроектированный на НЭВЗ электровоз постоянного тока Н‐8 (Новочеркасский восьмиосный). В январе 1963 года, после расстрела рабочей демонстрации в Новочеркасске, данная серия получает обозначение ВЛ‐8.

Масса электровоза 180 т, все восемь осей ведущие. Благодаря тому, что локомотив длиной 27,5 м имеет четыре тележки, он вписывается в поворот радиуса 120 м. Часовая мощность электровоза составляет 4200 кВт (5700 л.с.), а длительная – 3760 кВт (5100 л.с.). Конструкционная скорость локомотива 90 км/ч, а у модификации ВЛ‐8М – 100 км/ч. Эта модель стала первой по-настоящему массовой, всего было выпущено 1715 единиц электровозов марки ВЛ8. До появления в 1961 году электровозов ВЛ‐10 и ВЛ‐80 этот локомотив был сильнейшим в стране. В 1960‐х годах наравне с электровозом ВЛ‐60 и тепловозом ТЭ3 он являлся одним из основных локомотивов на советских железных дорогах. Многие электровозы ВЛ‐8 до сих пор работают на железных дорогах бывшего СССР.

В середине 1950‐х годов стало очевидно, что постоянный̆ ток напряжением 3 кВ имеет существенные недостатки. Тогда была начата электрификация переменным током напряжением 25 кВ. Для них были созданы локомотивы ВЛ‐60, а позже ВЛ‐80, работающие на переменном токе. НЭВЗ освоил почти полный цикл производства электровозов. Он специализировался на выпуске грузовых локомотивов переменно-постоянного тока. Завод экспортировал партии электровозов в Финляндию и Китай.

Следующей эволюционной ступенью в развитии грузовых электровозов ВЛ-80 стали четырехосные электровозы семейства Э5К «Ермак», разработанные всероссийским НИИ электровозостроения (ВЭлНИИ) в Новочеркасске. Они производятся с 2004 года на НЭВЗ и являются самым массовым семейством российских электровозов, выпускаемых в настоящее время.

Базовой моделью семейства «Ермак» является электровоз 2ЭС5К. Буква С в наименовании означает «секционный», буква К – применение коллекторного электромотора, а цифра 2 указывает на количество секций. Локомотив состоит из двух одинаковых секций, каждая из которых имеет с головной стороны кабину управления, а с хвостовой – межсекционный переход. Масса электровоза 192 т, длина по осям автосцепок – 35 004 мм.

Односекционный вариант машины Э5К предназначен для вывозной и легкой магистральной грузовой работы. Также локомотив используется для вождения грузопассажирских и пассажирских пригородных поездов на тех участках, где нецелесообразно применение электропоездов и скорости поездов невелики, а мощность шестиосного пассажирского электровоза является избыточной. Таких локомотивов выпущено всего 32.

Для транспортировки сверхтяжелых грузовых составов или для работы на участках пути со значительным уклоном выпускаются составные электровозы с бóльшим числом секций. Электровозы 3ЭС5К и 4ЭС5К имеют в составе две головных и одну или две промежуточных бустерных секции.

Электровоз постоянного тока 4ЭС5К за счет увеличения числа секций до четырех получил мощность часового режима 13 120 кВт (при длительной мощности 12 240 кВт) и является самым большим и самым мощным электровозом в мире.

Бустерная секция технически ничем не отличается от обычной головной, только вместо кабины управления имеет вторую торцевую стену с межсекционным переходом. Длина и масса бустерной секции такая же, как и у головной. Ее наличие позволяет увеличить мощность стандартного электровоза 2ЭС5К соответственно в полтора или два раза и уменьшает общую стоимость локомотивов за счет отсутствия ненужных кабин. Это также обеспечивает удобство работы по сравнению с электровозами ВЛ8 °C и ВЛ80Р, составленных из трех одинаковых секций, имеющих кабины машиниста. В бустерном варианте локомотивная бригада имеет возможность переходить между всеми секциями в процессе движения, что позволяет осматривать все оборудование и выявлять возможные неисправности без необходимости остановки поезда.

Сегодня Российская Федерация активно развивает железнодорожную сеть в районе Дальнего Востока и Сибири. Принято решение о строительстве второй линии Байкало-Амурской магистрали. Транспортно-логистические коридоры, которые проходят по территории нашей страны нуждаются в мощных и скоростных перевозках. А их в условиях сложного профиля и погодных явлений могут выполнять только мощные и надежные тепловозы и электровозы. Им по плечу ведение поездов весом в несколько тысяч тонн. Для чего же нужны эти рекорды?

Весь путь от пункта А до пункта Б разбит на своеобразные участки. Они называются блок-участками, и их назначение напрямую связано с управление движением поездов. Длина каждого блок-участка определяется несколькими факторами. Прежде всего, он должен обеспечить безопасное торможение и остановку при следовании с максимально разрешенной скоростью. Каждый такой блок-участок ограничивается светофором.

Сигнальные огни указывают машинисту состояние впереди лежащего пути. Если горит зеленый, значит, впереди свободны от двух и более блок-участков. Желтый свет предупреждает, что впереди участок свободен, а дальше занят другим поездом. И машинист обязан снизить скорость и быть в готовности остановить состав. Устройства безопасности на локомотиве реагируют на такие команды и в случае необходимости автоматически включают экстренное торможение.

В условиях плохой видимости или кривых поворотов железнодорожного пути машинист руководствуется показаниями локомотивного светофора, который дублирует показания напольных устройств.

Будем считать, что мы благополучно проехали весь маршрут на зеленый свет, поблагодарили поездного диспетчера за «зеленую волну» и въехали на станцию назначения. Здесь с нашим поездом могут быть или простая стоянка, или расформирование. Если мы следуем дальше, и у локомотивной бригады не превышено рабочее время, мы снова отправляемся в путь. А если составу предстоит переформирование, то мы отцепляемся от переднего вагона и следуем в депо. Наш поезд маневровый локомотив повезет на сортировочную горку, на которой и произойдет составление новых поездов.

Горочный комплекс – особое хозяйство. Это, как правило, несколько путей, на которые по стрелочным переводам могут с горки скатываться вагоны. Они движутся самостоятельно, замедляются особыми устройствами, чтобы не в стоящий вагон. Автосцепка может не выдержать такого удара. При ручном труде вагоны с горки останавливали специально обученные работники – башмачники. Они на ходу подставляли под колесную пару тормозной башмак – устройство, на которое колесо заезжало и своим весом прижимало к рельсу. Вагон останавливался. Сегодняшние горочные комплексы полностью автоматизированы. Участки торможения обеспечивают плавное движение вагонов, а маневровые локомотивы управляются без машиниста с единого диспетчерского пункта.

То, что мы сейчас проделали с нашим поездом, это вчерашний день стальных магистралей. Учитывая масштаб Российских железных дорог, большое количество разнообразной техники, работающей на них, руководство ОАО «РЖД» в 2010 году приняло решение о создании уникальной, единственной в своем роде Единой корпоративной Системы управления на железнодорожном транспорте (ЕК ИСУЖТ). Ее разработка была поручена Научно-исследовательскому и проектно-конструкторскому институту информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте (НИИАС). Предстояло охватить цифровыми технологиями весь железнодорожный комплекс. Концептуальная идея была взята из опыта строительства сетецентрической системы управления Вооруженными Силами РФ. Сетецентризм предполагает, что каждый объект (вооружение, разведданные, личный состав, материальные ресурсы, связь) объединен защищенной системой высокопроизводительной связи. Его элементы дают точную картину на поле боя и помогают, а иногда и выполняют это в автономном режиме, в выработке командного решения.

Элементы ИСУЖТ стали тестировать на пригородных поездах Московского центрального кольца и на Восточном полигоне, где были задействованы многие инновационные технологии, часть из которых мы увидели в предыдущих главах. Компьютеру оказалось по силам не просто выделять ту или иную бригаду для поездки, но и управлять графиком движения поездов. В Центре управления движением создан громадный экран, на который выводится вся актуальная информация по сети железных дорог. На нем показаны абсолютно все поезда, двигающиеся на громадном пространстве семнадцати железных дорог. Диспетчеры одним кликом могут раскрыть информацию о каждом поезде, узнать состояние груза, спрогнозировать работу сортировочных станций или станций переформирования составов. Как было написано в одном из отраслевых технических журналов: с такой системой можно управлять государством.

В НИИАС, где мне довелось работать более десяти лет, в одном из залов смонтирован громадный экран, на который дублируется поездная обстановка на МЦК. Каждая «Ласточка» обозначена своим знаком, а проходные сигналы светофоров показывают занятость участков. Что-то подобное можно увидеть на смартфоне в приложении, если кликнуть по кнопке «Транспорт». Но железнодорожники при этом могут и оперативно управлять движением поездов, потому что это инструмент управления, а не симулятор.

И еще об одной уникальной разработке хотелось бы рассказать. Называется она сокращенно КСПД ИЖТ, а расшифровывается как «Корпоративная система пространственных данных инфраструктуры железнодорожного транспорта». Как она работает, мы сейчас и узнаем. Несколько десятилетий назад в Советском Союзе в интересах народного хозяйства была создана спутниковая группировка, с помощью которой собиралась информация о посевных площадях страны, лесных угодьях. Ее основа была использована также для составления кадастра всех регионов Российской Федерации. Для железнодорожного транспорта такая цифровая основа была чрезвычайно важна. Она позволила составить карту со всеми объектами железных дорог: пути, станции, полосы отвода, инженерные сооружения. Рельеф местности, состав грунтов, наличие рек, водоемов и многое другое входило в перечень данных. Значение такой цифровой карты трудно переоценить. И вот почему.

При строительстве любого объекта, и не только на транспорте, первыми по новому маршруту отправляются изыскательские партии. Они ногами проходят по всему будущему пути, делают топографическую съемку, помечая холмы и впадины, естественные преграды. Геологи исследуют почву, чтобы понять, как поведет себя балластная насыпь, на которой будут уложены шпалы и рельсы. Что происходит весной при таянии снегов или разливе рек. Ведь шалая вода легко размоет насыпь, и возможно проседание, а то полное разрушение пути.

Тут и пригодилась детальная космическая съемка местности, выполненная спутниками дистанционного зондирования Земли (ДДЗ). На спутниковым снимках наглядно видны и рельеф местности, и ее состояние в любое время года. А самое главное, что каждая точка имеет четкую пространственную привязку – точные географические координаты. Раньше при составлении подробных топографических карт в качестве опорных точек использовались так называемые тригонометрические (триго) пункты. От их реального положения отсчитывались все расстояния, делалась привязка к местности. Теперь же при проектировании новой магистрали инженеру достаточно лишь наметить оптимальный маршрут, а система сама выполнит все необходимые расчеты. Их данные вводятся, к примеру, в память путевой машины строительно-монтажного поезда, и громадная машина сама будет двигаться, корректируя по спутниковой навигации свой путь на местности. Более того, рельсовый поезд уложит рельсо-шпальную решетку точно в проектное положение. Будет учтено и наличие кривых, и строительство мостов и тоннелей, и даже превышение наружного рельса для четкого вписывания поезда в кривую. Эти же данные затем будут введены в бортовые компьютеры путевой техники, которая будет обслуживать участок, выполнять необходимый ремонт пути, очистку щебня, подбивку балласта. И все это в полностью автоматизированном режиме. КСПД ИЖТ используется и при сооружении новых объектов вблизи железной дороги. Это необходимо для точного соблюдения всех требуемых габаритных ограничений.

Шпалы, которые подкладывают под рельсы, воспринимают на себя усилие от колесной пары. За счет большей ширины, они не позволяют рельсам утопать в балласте. Как правило, для изготовления шпал используют древесину хвойных пород, которые более устойчивы к гниению. Для большей защиты дерево пропитывают специальными растворами, подобно пинотексу. Лучшим материалом для таких шпал считается, и не без основания, сибирская лиственница, древесина которой при нахождении в воде становится еще прочнее. Два века назад именно сибирские деревья спасли прекрасную Венецию от погружения в пучину вод. Сотни тысяч свай, изготовленных из лиственницы, были забиты в грунт, и на этом фундаменте стоят современные и старинные дома, мимо которых на гондолах проплывают жители города и его многочисленные гости…

Чтобы рельс не разрушил древесину, под него подкладывают специальную металлическую подложку. В деревянные шпалы забивали особые громадные гвозди – костыли, которые проходили сквозь подложку и крепко удерживали подошву рельса. Сегодня уже почти не встретишь на магистральных линиях деревянные шпалы. Их заметили железобетонные. Во-первых, это прочно и долговечно, во‐вторых, технология скрепления при помощи болтов или пружинных скреплений намного упрощают замену вышедшей из строя шпалы. Технология изготовления железобетона учитывает даже условия, в которых будет работать путь. Для Северного широтного хода, построенного в условиях Крайнего Севера и резко континентального климата, разработаны особые «северные» шпалы, которые переносят температурные колебания и не разрушаются от погодных аномалий.

Итак, мы насыпали балластную призму, утрамбовали щебень, уложили рельсошпальную решетку. Теперь можно соединить между собою рельсы при помощи накладок и на путь можно выпускать поезд.

Кому-то может повезти увидеть современный способ строительства железнодорожного пути. Или хотя бы посмотреть сюжет по телевизору о прокладке новых магистралей. Вы увидите длинную машину, в которой собраны сразу несколько механизированных агрегатов. Одни как экскаватор формируют земляную насыпь, вторые засыпают песок и щебень разных фракций, третьи при помощи вибраторов трамбуют будущую призму, а монтажный поезд подает при помощи крана собранные рельсошпальные решетки длиной в пятьдесят метров. Рабочим-путейцам остается только пневматическим инструментом завернуть гайки – и путь построен.

Осталось построить станцию, на которой поезд может сделать остановку или произойти переформирование состава. Станции – это особые хозяйства в большом железнодорожном «государстве». Длина их путей должна быть достаточной для размещения самого длинного состава. Переход с основного пути на станционные производится по стрелочным переводам, хорошо известным каждому из нас. Благодаря нескольким расположенным друг за дружкой переводам поезд может с главного пути попасть на самый дальний путь отстоя. Рядом с крупными сортировочными станциями строят и сортировочные горки, о которых вы уже узнали.

Таковы основные элементы железной дороги – подвижной состав (локомотивы и вагоны) и путь. Но в предыдущих главах было рассказано о первых крушениях на железной дороге. Значит, нельзя забывать об управлении движением и вообще о безопасности работы транспорта.

На железной дороге разработаны детальные Правила технической эксплуатации. В них кратко изложены требования и нормативы, по которым живет и работает железная дорога. Часть этих правил, как и воинские уставы, действительно, написана кровью, тем обязательнее они для исполнения.

Как известно, весь многокилометровый путь каждой магистрали разбит на участки. Во времена парового движения это делалось для сооружения водоразборных колонок, через которые тендер заполнялся водой. Здесь же были устройства для подачи угля на паровоз. Чтобы точно знать местонахождения поезда каждый участок делился в свою очередь на более мелкие участки, которые нумеровались пикетными столбиками. Для организации безаварийного движения необходимо обеспечить свободное пространство перед идущим поездом. Оно должно быть не меньше тормозного пути поезда, идущего по участку с установленной скоростью. Каждый такой отрезок пути называется блок-участком и ограничивается особыми сигналами, на которые ориентируется машинист поезда. С изобретением телеграфа на каждой железнодорожной станции был аппарат Морзе или буквопечатающие устройства. Через них делались запросы на движение и занятие перегона. Когда был создан телефон, начальник станции связывался с соседями и разрешал или запрещал движение поезда. Сегодня уже практические невозможно увидеть семафоры – рукастые указатели, которые то поднимают руку вверх, разрешая проезд, то опускают ее параллельно земле, и тогда машинист понимает, что путь закрыт, и начинает торможение. Ушла в прошлое и электрожезловая система, которая исправно служила пропуском на участок. Вместо семафоров на современной железной дороге устанавливаются светофоры, которые горят днем и ночью. Сигнальные огни передают достаточно много информации. Например, зеленый свет означает, что путь свободен, и поезд может следовать вперед с разрешенной скоростью. Желтый огонь предупреждает машиниста о необходимости остановки. А красный запрещает всякое движение.

Эти три классических цвета дополняются другими огнями. Например, желтым мигающим, зеленой или желтой полосой. Они расширяют командный язык светофоров и позволяют обозначать обстановку более точно.

Вдоль железнодорожного полотна можно увидеть и другие сигналы. Это низкие напольные маневровые светофоры, которые горят синим или белым светом. Они помогают локомотивной бригаде маневровых тепловозов двигаться в пределах вокзалов или грузовой станции, сортировочной горки.

Современные железные дороги используют самые последние достижения техники для обеспечения движения поездов. Большим подспорьем машинисту в шестидесятые годы прошлого столетия стали поездные радиостанции. При помощи радио диспетчеры могли передавать на локомотив необходимую информацию, а машинист мог информировать о состоянии пути или локомотива. Ведь на участке могло произойти все что угодно. Иногда нарушался рельсовый путь. Во время дождей балластную призму могло размыть потоками воды, и тогда рельсошпальная решетка теряла опору и могла зависнуть над поверхностью. Это угрожало поломкой рельса и крушением поезда. Радио в таком случае становится необходимым источником достоверных сведений, передаваемых локомотивной бригадой диспетчерам.

Совершенствуя систему связи, на железных дорогах активно применяется сотовая связь. По мобильным каналам помимо голосовых сообщений на подвижной состав передаются управляющие команды, особенно это важно при движении в условиях ограниченной видимости или при технологии вождения по системе многих единиц. Частотный диапазон системы GSM-R позволяет использовать все возможности мобильной связи – от голосовых сообщений до документооборота.

В последние годы эффективно используются и спутниковые технологии. Благодаря орбитальной группировке ГЛОНАСС локомотивы получили надежную навигационную систему с точной привязкой к местоположению. Спутниковая антенна, установленная на тепловозе или электровозе, ловит сигналы и по ним определяет координаты локомотива с точностью до десятков сантиметров. Такая технология позволила создать систему интервального регулирования движения поездов (СИРДП). Суть ее заключается в том, что спутниковая навигация не только отслеживает местоположение поезда, но и дает его точную скорость движения. И если такая же система смонтирована и на следом идущем поезде, то два состава могут двигаться так же синхронно, как движутся автомобили в сплошном потоке на городских улицах.

В этом случае наличие свободных участков, находящихся впереди состава, не играет особой роли, потому что два машиниста точно выдерживают скорость и дистанцию друг от друга. Система СИДРП позволила на наиболее грузонапряженных участках перейти на бессветофорную сигнализацию. Она успешно опробована на нескольких участках Восточного полигона и обеспечила увеличение пропускной способности магистрали до 20 %! Это значит, что каждый пятый поезд может быть высвобожден из рейса. А за этим стоит и пробег локомотива, и работа локомотивной бригады, и снижение затрат на обслуживание и ремонт техники, которая меньше расходует моторесурс.

Спутниковая связь помогает и еще в одном важном деле. Оползни стали настоящим бедствием для одного из участков Северо-Кавказской железной дороги. На полигоне от Туапсе к Сочи железнодорожная линия проходит буквально у самой кромки моря. С другой стороны высятся каменистые склоны. По своим геологическим свойствам это остатки старых гор, некогда поднявшихся из морской пучины. Скальный грунт очень рыхлый, из-за чего здесь бывает сильная эрозия после каждого дождя. Грязевые потоки устремляются вниз, к морю, а там лежит железнодорожный путь…

Благодаря спутникам специалисты РЖД регулярно следит посредством технологий дистанционного зондирования Земли за состоянием склонов. В случае возникновения опасного схода селевых потоков или обвалов оперативно принимаются меры по предупреждению аварий или восстановлению движения поездов.

В последние годы все активнее стали использовать беспилотную авиацию для контроля за состоянием инфраструктуры. Установленная на БПЛА оптическая и измерительная аппаратура позволяет визуально осматривать не только железнодорожный путь, но и состояние контактной сети, строения, примыкающие к зоне отчуждения или выполняющие технические функции, например, электросетевое оборудование, подстанции, релейные шкафы и напольные устройства. Температурные датчики фиксируют рабочий режим оборудования, и все это без активного вмешательства человека.

На линию иногда выходит специальная техника, которая проводит диагностику пути, рельсосмазыватели покрывают поверхность рельса специальной смазкой, которая уменьшает износ гребня колесной пары, особенно в кривых. Это тот самый случай, когда смазка помогает делу.

Некоторые компании производят вагоны-лаборатории, оснащенные самым современным диагностическим оборудованием, которое проверяет состояние рельсового пути на большой скорости и передает данные в службу пути. Там инженеры знакомятся с результатами исследований и принимают управленческие решения по обслуживанию того или иного участка. Все данные от больших диагностических комплексов до переносных устройств оцифровываются и поступают в единое хранилище данных, где агрегируются и хранятся длительное время. Поддержание инфраструктуры железных дорог в рабочем состоянии – задача весьма сложная. Даже для самой совершенной техники имеются технологические регламенты, позволяющие на протяжении жизненного цикла поддерживать ее в исправном состоянии. В настоящее время в инфраструктуре ОАО «РЖД» стоимость содержания основных фондов достигает 30 % от суммы всех расходов железнодорожного транспорта. Следовательно, оптимизация расходов на содержание инфраструктуры является одной из ключевых задач. В ОАО «РЖД» создана Единая корпоративная автоматизированная система управления инфраструктурой (ЕК АСУИ) – человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование объекта, в которой сбор и обработка информации осуществляется с применением средств автоматизации и вычислительной техники. ЕК АСУИ является единои информационнои моделью для всех инфраструктурных хозяйств, в том числе и хозяйства пути и сооружений.

Благодаря высокоточным и производительным устройствам неразрушающего контроля эксплуатационникам удается заблаговременно выявлять возникающие дефекты, оценивать возможное развитие неблагоприятных факторов, локализовать точки «SOS» и передавать данные в обслуживающие подразделения для последующего устранения. Современное диагностическое оборудование обладает целым рядом технических возможностей, которые обеспечивают точную локализацию дефекта, выявляют скрытые факторы, способные вывести из строя железнодорожную технику, фиксируют, обрабатывают и передают результаты измерений.

И коль речь зашла об информационных технологиях, самое время рассказать о цифровизации железнодорожной отрасли, без которой невозможно движение в завтрашний день.

Каждая машина рождается в чертеже. В прошлом конструкторские бюро были уставлены специальными кульманами – большими чертежными досками, за которыми трудились чертежники. Они рисовали каждую деталь будущего электровоза. Гайки, раму, тележку, колеса. Труд непростой, очень ответственный, поскольку эти чертежи затем передавались в производство, и уже по ним в литейных цехах отливались будущие детали. В токарных их обтачивали. В сборочных из подготовленных деталей собирались готовые узлы, вспомогательные агрегаты. Их затем устанавливали на раму, закрепляли, соединяли между собою. И в итоге получался электровоз. Оставалось его только подкрасить и можно отправляться в поездку.

С развитием компьютерной техники и появления специализированных программ, типа «Автокад», труд чертежника сошел на нет. Теперь инженер-конструктор на большом мониторе видит объемную модель детали, над которой работает. Достаточно незначительных манипуляций на клавиатуре, и вот уже деталь увеличилась в размере или изменилась ее конфигурация. Конструировать новые изделия стало гораздо проще и процессы создания новой техники сократились в разы.

А теперь представим, что наша электронная чертежная доска соединена через информационную систему с литейным станком или 3D-принтером. Нажатие одной кнопки – и пошла отливка или послойная печать нужной детали.

Цифровизация завода позволила создать 3D-модели 12 цехов и территории завода. Это дает возможность организовать движение материальных средств по предприятию, выполнить расчеты потребностей в персонале и ресурсах. Кроме того, оптимизированы многие рабочие операции, что дает существенный экономический эффект, повышает производительность труда. Все производственные потоки – сварочно-кузовное, сборочное, малярное производство и испытательный передел контролируются вычислительной сетью. Роботизация позволила использовать бесконтактные технологии. При помощи лазерной разметки на рабочей поверхности создается точная голограмма, с помощью которой можно производить операции монтажа, резки, сварки, окрашивания без применения шаблонов, линеек, рулеток и других инструментов ручной разметки. Компьютерное зрение контролирует безопасность технологических процессов и выявляет возникающие дефекты, отбраковывает детали, в которых нарушены размеры и т. д. Оптическое сканирование клеммных реек позволяет проверять качество электрического монтажа.

Цифровизация НЭВЗ позволила создать роботизированные рабочие места там, где труд особо напряженный или ответственный. Роботы разрубают металл для изготовления статоров и роторов электродвигателей, режут плазменными резаками толстые листы проката для заготовок рамы, кузовных деталей.

Мы уже настолько привыкли к возможностям интернета, что не представляем жизни без его подсказок, напоминаний, рассказов или демонстрации видео. А в последние годы воздействие всемирной паутины (так называют Интернет из-за расшифровки WWW – wide world web) распространилось даже на окружающие нас предметы. И возникло новое понятие – интернет вещей IoT (от анг. Internet of Things). Это простое определение грандиозной концепции, которая открывает перед человеком новые возможности. Робототехника получает новый импульс развития благодаря интернету вещей. Ведь все производственное оборудование (вещи) интегрируются в единую информационную среду взаимодействуя друг с другом и внешней средой. С помощью различных датчиков, контроллеров и другого программно-аппаратного обеспечения образуется CPS (cyber-physical system – киберфизическая система).

Управляющая система получает в режиме реального времени данные о каждой производственной единице. Ее состоянии, загруженности, полученных заданиях, материально-технических ресурсах, необходимых для выполнения работы. Например: прежде чем начать превращение железной заготовки в металлоизделие, в виртуальном мире создается ее копия, которая проходит все этапы производства. При этом удается увидеть все сложности, издержки, с которыми придется столкнуться, не затратив пока ни одного рубля реальных денег. Таким же образом «рисуются» модели конвейерной сборки или предприятия в целом, например, завода, выпускающего 50 видов продукции.

Цифровые производственные модели «цифровые двойники» являются многоуровневыми макетами как технологических и производственных процессов, так и отдельных технологических операций, оперируют огромным количеством производственных объектов (оборудование, рабочие места сотрудников, сервисные службы и т. д). Функционирование таких моделей требует учета и анализа огромного количества разнородных данных. Это одна из причин, почему цифровое производство в современном значении этого слова потребовало значительного развития технологий, прежде чем стать возможным.

Если речь идет о создании «с нуля» завода или разработки месторождения, то цифровое моделирование позволяет снизить итоговые издержки на десятки процентов или даже в разы. Ведь прежде чем установить новое оборудование или попробовать новые материалы, есть возможность провести эксперимент с «цифровыми двойниками». Причем этот эксперимент не будет ничего стоить, в то время как проведение реальных экспериментов часто весьма затратное. Это может даже останавливать руководство от экспериментов как таковых, хотя результаты некоторых из них могли бы дать компании новые преимущества.

Точная математическая модель предваряет любые реальные процессы и дает возможность вычислить как издержки, так и эффективность запланированных изменений. В свое время бытовала поговорка: «Гладко было на бумаге, да забыли про овраги!» Эти опасения сегодня остаются в прошлом. Преимущества искусственного интеллекта и нейросетей, а также интернета вещей и технологии больших данных («big data») в том, что они учитывают все факторы. Связанные с природой и погодой, мощностями, которыми в данный момент обладает предприятие и перспективным технологическим вооружением создаваемых заводов. Искусственный интеллект получает сведения о квалификации инженерно-технического состава и рабочих, самостоятельно планирует повышение их компетенции за счет дополнительного профессионального обучения.

Рабочий сегодняшнего дня, как нередко бывает на современных производствах, имеет инженерное образование, что позволяет ему работать на самом современном оборудовании, умеет запускать в работу робототехнические линии, контролировать их действия, оперативно перепрограммировать цифровое оборудование.

В промышленности повсеместно востребовано трехмерное моделирование. Кроме высокой точности, оно полезно тем, что помогает экономить на создании новых моделей. С помощью компьютерной графики предприятия постепенно уходят от долгих предварительных согласований, толстых бумажных документов с детальными описаниями будущего изделия. Мы уже рассказали, как проектировщики ушли от чертежной доски. Сегодня конструктор работает над перспективными проектами, используя не только трехмерную графику, но и трехмерную печать. Принтеры (их по-прежнему называют так из-за сходства с получением результата), могут работать не только с легкоплавкими материалами в виде пластика, но и с разными металлами, их произвольным сочетанием, что позволяет реализовать самые удивительные изделия. Мне доводилось видеть в одной из компаний, занимающихся аддитивными технологиями (3D-печатью), которые изготовили деталь сопла реактивного самолета методом трехмерной печати. Тончайшая скань металлической сеточки, отводящей тепло от сгорающего топлива, была выполнена машиной за несколько десятков минут, тогда как традиционные методы особо точного литья тугоплавкого металла занимают многие часы и требуют высочайшей квалификации персонала.

Еще одна особенность цифрового производства заключается в управлении жизненным циклом изделия. Это технология, внедрение которой набирает обороты. Жизненный цикл любого изделия начинается с моделирования и заканчивается его утилизацией. Обычно конструкторы и инженеры-технологи закладывают в будущее изделие/машину/станок определенный жизненный срок. Он зависит и от применяемых материалов, и от условий, в которых приходится работать агрегату, и от планово-предупредительных ремонтов. Для каждого сложного механизма определяют возможности его «здоровья» и сроки, когда нужно обращаться за «врачебной» помощью. Через определенное время слесари-эксплуатационники делают профилактический ремонт или обслуживание. На моторах меняют смазку и наиболее часто изнашивающиеся детали, к примеру, приводные ремни, фильтры. Их своевременная замена продляет срок службы машины.

Этот пример хорошо раскрывает одну из важных элементов концепции цифрового производства. Технология «интернета вещей» подразумевает, что каждое устройство самостоятельно подключается к интернету и передает туда данные. А также загружает информацию, которая туда поступила от других устройств. Такая технология сейчас внедряется даже в быту, например, в системах «Умный дом». Но главные ее пользователи – это промышленные предприятия, с их многочисленными датчиками и контроллерами.

Железнодорожная техника рассчитана на службу продолжительностью в несколько десятилетий. Мы уже видели примеры, когда старики-паровозы работали по 50–70–100 лет, а ведь для них, с обилием трущихся и изнашивающихся механизмов, это огромный срок. Современная техника, особенно электровозы, тоже может работать десятилетиями. Но технический прогресс приносит новые конструктивные или технические решения, и целесообразнее будет заменить устаревшую модель на более современную, экономичную, инновационную.

А это уже горизонт завтрашнего дня.

Пропускная способность железной дороги зависит от нескольких факторов. Это и соблюдение высокой участковой скорости, и увеличение массы поезда, и рост скорости обработки грузовых вагонов на сортировочных станциях. Мы уже рассказали, как организовано движение поездов по магистралям Восточного полигона. Здесь применены инновационные методы управления движением поездов, формирование составов с распределенной тягой.

Еще в начале 2000‐х годов Российские железные дороги провели несколько экспериментальных контейнерных поездов по маршруту Дальний Восток – Западная граница. Составы преодолели путь в 9000 километров за десять дней, что в разы сократило прохождение грузов к потребителю. Этот маршрут оказался более выгодным, чем морские перевозки.

А если поезд не будет «сквозным», то есть от границы до границы пойдет одним составом?! Нужна будет обработка на сортировочной станции. Людям, живущим рядом с крупными сортировочными железнодорожными станциями, известна напряженная работа целого отряда железнодорожников. Одни осматривают прибывший поезд, другие готовят отцепку вагонов и составляют маршруты для сортировочной горки, по которой грузовые вагоны будут катиться на свободные пути, чтобы собраться в новый поезд. Работа рутинная, но требующая большого внимания. Ведь «больной» вагон (а именно так называют рабочие станций подвижной состав, у которого выявлены неисправности), поставленный в цепочку поезда, может в пути следования вызвать крушение. Поэтому в осмотрщики вагонов назначаются опытные и внимательные рабочие, которые визуально могут обнаруживать поломку или предпосылку к ней. Сегодня горочные комплексы полностью автоматизированы.

Грузовые поезда имеют в своем составе от восьмидесяти до ста с лишним вагонов – именно столько могут вместить приемные пути станций. Если принять во внимание, что длина каждого вагона составляет десять метров, то состав может уходить за километр. Представляете, сколько нужно пройти осмотрщику вагонов, чтобы проверить весь поезд? А ведь на станцию прибывает несколько десятков поездов в сутки!

Долгое время ручной труд был основным в работе станционных комплексов. Стрелочницы переводили в нужное положение стрелки, выполняя указание диспетчера. Машинисты гоняли туда-сюда маневровые тепловозы, разбирая составы и направляя вагоны либо на сортировочную горку, либо на пути, где формируется новый состав. А еще есть рабочие, которые закрепляют вагоны на путях, подкладывая под колеса специальные тормозные башмаки. Ведь бывали случаи, когда незакрепленный состав начинал движение под уклон, выезжал на основную магистраль и нередко приводил к крушению поездов.

С развитием железнодорожной автоматики, информационных технологий и робототехники ручной труд удалось свести к минимуму. Внедряются так называемые малолюдные и безлюдные технологии на железной дороге. Мы уже упоминали о движении пассажирских пригородных поездов без машиниста. Есть такие технологии и на сортировочных станциях. Первопроходцем стала станция Лужская Октябрьской железной дороги. На ней была опробована интеллектуальная система вождения маневровых локомотивов без машиниста. Технология такой системы несложная. На тепловоз устанавливается оборудование, которое может управлять движением и торможением локомотива. Вместо руки человека особые рычажные приводы двигают контроллер машиниста, который выполняет функции педали газа и обеспечивает движение вперед-назад, и тормозной кран. Тем самым управляют тепловозом, скоростью движения и остановкой. Но только направляться в ту или иную сторону слишком мало для интеллектуальной системы. Нужно, чтобы тепловоз замедлился перед стоящими вагонами, подъехал на самой малой скорости и зацепился автосцепкой за вагон. А в конце маршрута отцепился от него, оставив вагоны на нужному пути. Для прицельного торможения на локомотив спереди и сзади (тепловозы в обе стороны движутся с одинаковой скоростью и могут работать кабиной вперед и назад), маневрового тепловоза навешивают особые камеры технического зрения, лазерные дальномеры, называемые лидарами. Вычислительный бортовой комплекс получает от камер сигналы и управляет движением. Опытная эксплуатация системы движения маневровых локомотивов без машиниста опробована на крупнейших станциях на некоторых железных дорогах. Она показала, что машинный интеллект в состоянии быстрее человека реагировать на возникающие препятствия или иные ситуации.

На крупных станциях, где идет большая сортировка, работает обычно несколько маневровых тепловозов. Все они управляются по радиоканалам с единого диспетчерского поста. Диспетчеру достаточно ввести только номера путей, на которых будет формироваться состав и количество вагонов, которые нужно туда поставить с других путей, и автоматический установщик маршрута тут же выработает алгоритм движения. Команда поступает на локомотив, и машина сама отправляется на задание. Стрелочные переводы автоматически организуют нужный маршрут, напольные устройства контролируют прохождение состава.

Опыт Лужской послужил для отработки безлюдных технологий и на других станциях. Приоритет отдавался крупным сортировочным узлам, через которые идет самый большой грузопоток. Это Урал, Западная Сибирь и Дальний Восток.

Автоматизация и роботизация рутинных операций на железной дороге привели к созданию нескольких уникальных проектов. Один из них – Интегрированный пост автоматизированного приема и диагностики подвижного состава на сортировочных станциях (ППСС).

ППСС позволяет автоматизировать процессы диагностики и прогнозирования технического состояния подвижного состава вплоть до автоматической выработки решений по отцепке вагонов без прямого контакта с человеком. За такой сложной формулировкой скрывается целый набор элементов, которые позволяют проводить осмотр поезда еще до прибытия на сортировочную станцию. Внешне пост представляет собою металлическую прямоугольную арку, на которую навешивается диагностическое оборудование. Несколько камер проводят визуальный осмотр вагонов, следующих на станцию. Списывается номер вагона, в открытых вагонах проверяется наличие сыпучих и иных грузов. Другие камеры обследуют тележки с колесными парами. Акустические датчики анализируют звуки, которые издает вагон, по ним определяется дефектность колес, закрепление бандажа (особого гребня, который удерживает колесо на рельсе), стук от нарушений по кругу катания. Термометры измеряют температуру подшипниковых узлов. Если узел греется выше допустимого предела, сведения о вагоне тут же поступают на станцию, и осмотрщик избирательно осматривает именно этот вагон. В случае критического состояния система сама дает команду на отцепку вагона и его последующий ремонт.

Машина делает работу, которую раньше выполняли несколько железнодорожников. По старым фильмам можно было узнать, как обходчики проходили вдоль состава, как постукивали особым молоточком на длинной ручке по колесам, по крышкам подшипниковых узлов, как тыльной стороной ладони проверяли их нагрев (рука терпит тепло примерно до 70 градусов по Цельсию). На осмотр состава из нескольких десятков вагонов уходило от получаса до часа.

Роботизированный пост ППС позволяет сэкономить до тридцати минут рабочего времени на каждый состав. А если учесть, что проверка осуществляется за несколько километров до станции, можно представить, как удобно стало работать с подобными комплексами.

ППСС – не единственный робототехнический комплекс, используемый на железной дороге. Есть еще «железнодорожная черепаха», как ее окрестили посетители выставки на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ в подмосковной Щербинке. Это робот, который может передвигаться между двумя путями. Он оснащен камерами и рукой-манипулятором. Робот управляется искусственным интеллектом, который на основании данных, получаемых от камер и диагностических датчиков, находит тормозные устройства и, нажимая рычаг, выпускает воздух из тормозной системы. Происходит автоматическое затормаживание вагона. Обычно эту процедуру выполняют осмотрщики. Им нужно идти вдоль состава и методично нажимать на рычаги под вагоном… Робот делает это в разы быстрее.

Мы уже говорили о том, как при помощи рычага можно расцепить два вагона. Ученые Самарского государственного университета путей сообщения совместно с экспертами Куйбышевской магистрали создали опытный образец роботизированного расцепщика вагонов для сортировочной горки станции Кинель. Роботизация процесса расцепки позволяет вывести работников из опасной зоны, перейти к безлюдным технологиям, а также значительно повысить производительность труда. В настоящее время робототехнические системы становятся ключевым инструментом для повышения производительности труда и стандартов жизнедеятельности железных дорог.

Безопасность железнодорожного транспорта всегда находилась в зоне особого внимания руководства отрасли. Именно поэтому, железная дорога является самым безопасным видом транспорта. Немалую заслугу играют системы, контролирующие состояние путей, контактной электрической сети и близлежащих объектов. Для их регулярного обследования созданы подвижные диагностические комплексы. Некоторые из них выполнены на базе пассажирского вагона. В купе размещаются рабочие, компьютерная техника и средства связи, а на тележках и под днищем вагона монтируется оборудование. Такой вагон ставится в обычный состав, как правило, пассажирского поезда, и во время движения проводит диагностику пути по многим параметрам.

Существуют и комплексы, которые монтируются на обычный автомобиль-внедорожник. Его колеса с сюрпризом – на них устанавливаются катки, позволяющие автомобилю ехать по железнодорожной колее, как поезд. Конечно, функционал у такого комплекса немного уступает вагонному, но имеются и явные преимущества: автономность, возможность выезжать на любой участок, обследовав который автомобиль попросту съезжает на обочину и следует по шоссе.

Занимаются созданием роботов для железной дороги не только взрослые, но и школьники. Ребята из Волгограда построили работающий прототип беспилотного мультифункционального роботизированного комплекса «МРК‐750 Орлан». Он создан для контроля состояния верхнего строения железнодорожного пути, поиска дефектов пути и оперативного обследования мест происшествий на железной дороге. Платформа «Орлана» имеет модульную архитектуру. В зависимости от конкретных задач диагностики на подвижного робота навешивается соответствующее оборудование. Благодаря датчикам «МРК‐750 Орлан» в пути следования измеряет ширину колеи, угол ее наклона, расстояние между рельсами. Встроенный трекер ГЛОНАСС/GPS контролирует местоположение устройства. «Орлан» также оборудован лубрикатором для смазывания рельсов. Вот такой умелец пополнил ряды роботов.

Железная дорога – это не только пути и станции, но и мосты и тоннели. Для контроля опор мостов сконструирован робот, которого назвали «Глайдерон». Многофункциональный надводно-подводный аппарат предназначен для диагностики состояния опор железнодорожных мостов и мониторинга рельефа дна. Во время опытных испытаний робот показал, что хорошо держится в надводном и подводном положении, может маневрировать вокруг опор или на фарватере реки и передавать данные на компьютер оператора.

Коль мы упомянули безопасность, не стоит забывать о пожарах. Для предотвращения опасной ситуации и оперативного тушения возгорания придумали пожарного робота с веерным распылителем. Он предназначен для работы на станциях, где есть нефтеналивные терминалы. Робот самостоятельно движется вдоль платформы, специальными камерами осматривает цистерны, фиксирует температуру. При возникновении пожара, как самый настоящий брандмейстер, робот тут же начинает тушить очаг возгорания.

Машинный интеллект обучается в предварительном порядке. Он учитывает множество аспектов, знает пути подходов и подъездов к путям, места расположения пожарных гидрантов, а также местоположение штатного работника пожарной части железной дороги.

Электрифицированные железные дороги являются наиболее экологичным видом транспорта. Но и тепловая тяга в последние годы начала получать новейшие двигательные установки, которые позволяют существенно снизить количество вредных выбросов.

Холдинг «Синара-Транспортные Машины» (СТМ) разрабатывает уникальное семейство двигателей нового поколения ДМ‐185, мощностью от 750 до 4500 кВт. Работы проводятся в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база РФ». Новое семейство двигателей планируется к применению в кораблестроении и судостроении, локомотивостроении, карьерной технике и в объектах малой энергетики. К достоинствам этих двигателей можно отнести их высокое качество и надежность, увеличенный моторесурс, экологичность и экономичность. Новые маневровые тепловозы «Синары» ТЭМ14 уже работают на нефтепромыслах компании НОВАТЕК, а также в группе компаний «ОТЭКО». Эти тепловозы имеют высокую производительность, а за счет применения двухдизельной компоновки, локомотивы данной серии экономичнее схожих по характеристикам ТЭМ7. При вывозе полносоставного поезда работают оба двигателя, а при маневрах и передвижениях по станционным путям – только один, что экономит горючее и моторесурс машины.

На одном из старейших машиностроительных заводов страны – Коломенском – ведутся работы над созданием многотопливного двигателя. Его планируют использовать в районе месторождений нефти и газа, где имеются большие запасы попутного газа, который зачастую сжигается в факелах. В новых двигателях применяется оригинальная система управления режимом сгорания, что позволяет применять широкий спектр топлива и уменьшает выбросы вредных продуктов сгорания.

Но самым чистым является водородное топливо. Водород обладает высокой теплоемкостью, а при окислении выделяется просто вода. Это известно любому школьнику из учебников по химии. В районах нефте- и газопереработки получать водород из углеводородов несложно, такие технологии уже отработаны. Наряду с метаном, водород может подаваться в двигатель внутреннего сгорания. Оборудованные такими газовыми установками локомотивы уже проходят экспериментальную эксплуатацию на Сахалинской железной дороге.

Водород может использоваться и в электрических топливных элементах, служащих своеобразными элементами питания, как привычные нам алкалиновые батарейки или аккумуляторы.

Как знать, не возвратятся ли конструкторы к идее автомного локомотива? Государственная корпорация «Росатом» объявила о создании компактных атомных электростанций, которые могут быть направлены в отдаленные районы. Это необслуживаемая энергетическая установка, абсолютно безопасная для окружающей среды. Ее можно сделать настолько малогабаритной, что она спокойно найдет место под капотом локомотива.

И чтобы завершить рассказ об инновационных технологиях, нужно упомянуть о самых топовых направлениях.

В 2024 году у РЖД появился новый департамент. В рамках реализации национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации» Правительство Российской Федерации определило компанию РЖД ответственной за развитие высокотехнологичной области «Квантовые коммуникации».

Квантовые коммуникации – это новое направление, сформировавшееся на стыке технологий фотоники (работа с оптическими сигналами и создание устройств на их основе) и квантовых технологий. На железных дорогах в рамках информатизации уже созданы оптоволоконные линии передачи данных. Они обеспечивают информационную безопасность, защищают от несанкционированного доступа к базам данных и автоматизированным программам. Развитие данного направления позволит усовершенствовать комплексную защищенную инфраструктуру цифровой экономики, что особенно важно с учетом современных угроз в области информационной безопасности, а также способствует выполнению стратегии научно-технологического развития страны.

Ключевая инициатива в области квантовых коммуникаций в нашей стране – действующее с 2019 г. соглашение о намерениях между Правительством Российской Федерации и ОАО «РЖД». Для его реализации была утверждена дорожная карта развития высокотехнологичного направления «Квантовые коммуникации», которая позволяет координировать деятельность участников по разработке востребованных передовых решений. Перечень приоритетных технологий дорожной карты достаточен для создания флагманских продуктов и продуктовых линеек на горизонте планирования до 2024 г. В конце 2022 г. дорожная карта была актуализирована. В частности, уточнена продуктовая линейка в привязке к уровню готовности ключевых технологий. Новая редакция предусматривает задачи развития до 2030 г. с упором на создание и внедрение прикладных продуктов и сервисов с использованием квантовых коммуникаций. Решения на основе квантовых сетей связи будут распространяться все шире и постепенно станут стандартом в сферах деятельности, где требуется максимальная защита данных.

В России сформирован значительный научно-техно-логический задел в области квантовых коммуникаций для производства оборудования и создания сервисов. Задача ОАО «РЖД» как компании, лидирующей в этом направлении, – трансформировать накопленные наработки в крупные инфраструктурные проекты, обеспечить дальнейшую разработку решений, содействовать развитию экосистемы и рынка квантовых коммуникаций.

Экосистема развития квантовых коммуникаций образована партнерством научных организаций, ведущих университетов, стартапов, производителей оборудования и потребителей соответствующих услуг и сервисов. На текущий момент экосистема квантовых коммуникаций объединяет более 100 организаций, включая государственные корпорации, крупные нефтегазовые и банковские организации, технопарки и аналитические центры. По мере повышения зрелости технологий конфигурация экосистемы меняется. Новыми участниками становятся организации, которые выводят готовые продукты на рынок: системные интеграторы, операторы связи, разработчики сервисов.

Экосистемный подход позволяет выстраивать кооперационные цепочки, обмениваться опытом в рамках регулярно проводимых ОАО «РЖД» стратегических сессий и формировать консолидированную позицию по ключевым аспектам деятельности в области квантовых коммуникаций, в том числе по вопросам национальной и международной стандартизации.

Улучшение методов обеспечения информационной безопасности – запрос бизнеса, возрастающий на фоне устойчивого расширения масштабов киберугроз, усложнения их инструментария и непредсказуемости последствий. В России интерес к этой тематике многократно усилился в условиях сложной геополитической обстановки: в 2022 г., по данным «Лаборатории Касперского», число кибератак на бизнес выросло по сравнению с предыдущим годом в четыре раза. Также повышается актуальность новых технологий передачи ключей, то есть доставки метода шифрования данных до распределенных объектов.

На сегодняшний день квантовые коммуникационные сети на основе оптоволоконных каналов связи – технологически зрелые решения, готовые к практическому использованию после соответствующей сертификации. В области атмосферной связи осуществляется коммерциализация ряда имеющихся разработок. В частности, к 2025 г. запланирован ввод в эксплуатацию такого рода решений на базе инфраструктуры ОАО «РЖД». Также ОАО «РЖД» совместно с госкорпорацией «Роскосмос» проводит исследования технологий космической квантовой связи. Результаты этих работ будут использованы для дальнейших космических экспериментов и развития соответствующих сервисов.

В области инфраструктуры квантовых коммуникаций уже сформирован спрос со стороны государства и бизнеса на компоненты и оборудование КРК. Более 90 % организаций на рынке обеспечивают полную цепочку создания стоимости, включая производство компонентов, оборудования и программного обеспечения.

ОАО «РЖД» реализует инициативу по созданию стандартов квантовых сетей и сертификации оборудования, которые позволят унифицировать процедуру внедрения и правила эксплуатации подобных систем. Для сохранения текущих темпов развития необходимы пилотные проекты и сценарии использования квантовых сетей и коммерциализации услуг на их основе (например, квантового VPN), разработка доступных по стоимости абонентских систем и сертификация создаваемых решений.