Введение

Железнодорожный путь, или постоянный путь, представляет собой совокупность элементов железнодорожных линий: как правило, пары рельсов, уложенных на шпалы, заделанные в балласт, предназначенные для перевозки обычных поездов. Он называется постоянным путем, поскольку в ранние периоды строительства железных дорог подрядчики часто укладывали временный путь для транспортировки грунта и материалов на строительной площадке; после существенного завершения этих работ временный путь разбирался и устанавливался постоянный путь. Первые пути состояли из деревянных рельсов на поперечных деревянных шпалах, которые помогали поддерживать расстояние между рельсами. Затем последовали различные усовершенствования: на деревянные рельсы укладывали чугунные пластины, а позже – пластины из ковкого железа или угловые пластины из ковкого железа (уголковое железо в виде L-образных рельсовых пластин). Рельсы также крепили по отдельности к рядам каменных блоков, без поперечных связей для поддержания правильного расстояния. Эта система также имела недостатки, поскольку блоки могли смещаться независимо друг от друга. Первая версия ширококолейной системы Исамбарда Кингдома Брунеля (7 футов) использовала рельсы, уложенные на продольные шпалы, расстояние между рельсами и высоту которых фиксировали, прикрепляя их к сваям (концептуально похоже на свайный мост). Однако эта конструкция была дорогостоящей, и Брунель вскоре заменил ее классической ширококолейной конструкцией, в которой от свай отказались, а поперечины, подобные шпалам, поддерживали расстояние между рельсами. Сегодня большинство железнодорожных путей используют стандартную систему рельсов и шпал; лестничный путь применяется в нескольких областях. Развитие производственных технологий привело к изменениям в конструкции, производстве и установке рельсов, шпал и крепежных элементов. Чугунные рельсы длиной 4 фута (1 м) начали использоваться в 1790-х годах, а к 1820 году применялись рельсы из ковкого железа длиной 15 футов (5 м). Первые стальные рельсы были изготовлены в 1857 году, а стандартная длина рельсов со временем увеличивалась. Рельсы обычно определялись единицами веса на единицу длины, которые также увеличивались. Традиционно железнодорожные шпалы изготавливались из твердых пород дерева, обработанного креозотом, и это продолжалось вплоть до наших дней. Непрерывная сварная рельса была внедрена в Великобритании в середине 1960-х годов, за которой последовало внедрение бетонных шпал.

Доски

Первое использование железнодорожных путей, по-видимому, было связано с горным делом в Германии в XII веке. Шахтные проходы обычно были мокрыми и грязными, и перемещать по ним тачки с рудой было крайне затруднительно. Улучшение было достигнуто путем укладки деревянных планок, чтобы контейнеры на колесах можно было тянуть с помощью рабочей силы. К XVI веку проблема удержания вагонетки на прямом пути была решена путем введения штифта, который входил в зазор между планками. Георг Агрикола описывает коробчатые тележки, называемые "собаками", примерно в полтора раза больше тачки, оснащенные тупым вертикальным штифтом и деревянными роликами, движущимися на железных осях. Образец эпохи Елизаветы был обнаружен в Сильвергилле, Камбрия, Англия, и, вероятно, они также использовались на близлежащих Королевских шахтах Грасмера, Ньюлендса и Колдбека. Там, где позволяло пространство, устанавливались деревянные рельсы круглого сечения для вагонеток с фланцевыми колесами: картина 1544 года фламандского художника Лукаса Гасселя изображает медную шахту с рельсами этого типа, выходящими из штольни.

Рельсы с краями

Другая система была разработана в Англии, вероятно, в конце XVI века, недалеко от Бросли для транспортировки угля из шахт, иногда из выемочных шахт, расположенных на склонах ущелья Северн, к реке Северн. Эта система, вероятно, представляла собой наклонную плоскость, приводимую в движение веревкой, и существовала «задолго до» 1605 года. Вероятно, она предшествовала вагонному пути Wollaton 1604 года, который до сих пор считался первым. В Шропшире ширина колеи обычно была узкой, чтобы вагонетки можно было перемещать под землей в выемочных шахтах. Однако наибольшее количество вагонным путей находилось в районе Ньюкасла-на-Тайне, где лошадь тянула одну вагонетку по вагонному пути, ширина которого примерно соответствовала современному стандартному калибру. Эти пути доставляли уголь от устья шахты к стайте, где его загружали в речные лодки, называемые килями. Износ деревянных рельсов был серьезной проблемой. Их можно было обновлять, переворачивая, но требовалась регулярная замена. Иногда рельсы делали составными из двух частей, чтобы верхнюю часть можно было легко заменить при износе. Рельсы крепились к деревянным шпалам, которые покрывались балластом для обеспечения устойчивой поверхности для лошади.

Ранние железные рельсы

Чугунные полосы можно было укладывать поверх деревянных рельсов, и использование таких материалов, вероятно, началось в 1738 году, хотя есть утверждения, что эта технология восходит к 1716 году. В 1767 году завод Кетли начал производство чугунных плит, которые крепили к деревянным рельсам гвоздями для обеспечения более долговечной поверхности хода. Эта конструкция была известна как рельс из полосовой стали (или полосовой рельс) и широко использовалась на дорогах, предшествовавших паровым железным дорогам, в Соединенных Штатах. Несмотря на относительную дешевизну и скорость строительства, они не подходили для тяжелых нагрузок и требовали "чрезмерного обслуживания". Колеса поездов, проезжая по гвоздям, ослабляли их, что позволяло рельсам отрываться и изгибаться вверх настолько, что колесо вагона могло попасть под них и пробить конец рельса сквозь пол вагона, скручивая и деформируя его, что создавало опасность для пассажиров. Эти сломанные рельсы стали известны как "змеиные головы".

Железные дорожки

Альтернативный вариант был разработан Джоном Карром из Шеффилда, управляющим шахтой герцога Норфолка. У него была рельса L-образной формы, так что фланец располагался на рельсе, а не на колесе. Эту же систему использовали Бенджамин Оутрам из Бэттерли и Уильям Джессоп (который стал партнером в компании в 1790 году). Эти рельсы применялись для перевозки грузов на относительно небольшие расстояния до каналов, хотя дорога Карра соединяла шахту поместья и город Шеффилд. Эти рельсы называли плитами, а железную дорогу иногда – плитной дорогой. Термин "подкладчик рельсов" (пластиковый слой) также происходит отсюда. Теоретически, колеса без фланцев можно было бы использовать на обычных дорогах, но на практике это, вероятно, случалось редко, поскольку колеса вагонов были настолько узкими, что могли проваливаться в дорожное полотно. Эта система получила широкое распространение в Великобритании. Часто плиты монтировались на каменные блоки, а иногда и без шпал, но это могло привести к раздвиганию рельсов и увеличению колеи. Железные дороги такого типа широко использовались в Южном Уэльсе, особенно для транспортировки известняка до металлургических заводов, а затем для доставки железа к каналу, иногда на расстоянии в несколько миль, откуда продукция отправлялась на рынок. Первоначально рельсы изготавливались из чугуна, обычно длиной в 3 фута (1 метр), укладывались между каменными блоками. Считалось, что каменные блоки будут служить вечно, но опыт быстро показал, что они оседают и постепенно смещаются под нагрузкой, создавая неправильную геометрию пути и вызывая сходы вагонов. Другой проблемой было то, что поверхность катания могла забиваться камнями, вымываемыми из балласта. Альтернативным решением было использование железной перекладины для поддержания рельсов на правильной ширине, с упором, в котором крепился рельс. Недолговечной альтернативой стал профиль "рыбий брюх", впервые примененный Томасом Барнсом (1765–1801) на шахте Уолкер возле Ньюкасла в 1798 году, который позволял рельсам иметь больший пролет между блоками. Это были краевые рельсы Т-образного сечения длиной в три фута, уложенные на поперечные каменные шпалы. Они также были изготовлены из чугуна.

Задние и коленные суставы

Самые ранние рельсы имели квадратные стыки хвостовиков, которые были непрочными и их было сложно удерживать в правильном положении. Джордж Стивенсон внедрил стыки внахлест, которые достаточно хорошо сохраняли выравнивание.

Современные рельсы

Прорыв произошел, когда Джон Биркиншоу из Bedlington Ironworks в Нортумберленде разработал прокатные кованые железные рельсы в 1820 году длиной 15 футов (5 м), которые использовались на Стоктонской и Дарлингтонской железной дороге. Они были достаточно прочными, чтобы выдерживать вес локомотива и состава вагонов (или пассажирских вагонов), которые он тянул. Это ознаменовало начало современной железнодорожной эры. Эта система сразу же оказалась успешной, хотя и сопровождалась некоторыми неудачами на начальном этапе. Некоторые ранние рельсы имели Т-образное поперечное сечение, но недостаток металла в подошве ограничивал их сопротивление изгибу, поскольку рельс должен был работать как балка между опорами. С улучшением металлургических технологий эти кованые рельсы постепенно становились немного длиннее и имели более тяжелое, а значит и более прочное, поперечное сечение. Увеличив количество металла в подошве рельса, удалось создать более прочную балку, обеспечивающую значительно большую прочность и жесткость, и получить профиль, похожий на профиль рельса с «бычьей головой», который до сих пор можно увидеть. Однако это было дорого, и инициаторы строительства ранних железных дорог испытывали трудности с выбором оптимального веса (а следовательно, прочности и стоимости) рельсов. Первоначально профиль рельса был почти симметричным сверху вниз и назывался двуглавым рельсом. Предполагалось переворачивать рельс после износа верхней поверхности, но на рельсах часто появлялись выбоины в местах опирания на крепежные элементы, что приводило к их износу и делало бы движение по бывшей нижней поверхности невыносимо шумным и неровным. Поэтому было лучше добавлять больше металла на верхней поверхности, увеличивая срок службы, без необходимости переворачивать рельс в середине срока эксплуатации. Многие железные дороги предпочитали рельсы с плоским подошвенным профилем, которые можно было укладывать непосредственно на шпалы, что значительно снижало затраты. Проблемой была деформация шпал; при интенсивном движении стало необходимо устанавливать подрельсовые плиты для распределения нагрузки на шпалу, что частично нивелировало экономию. Тем не менее, в магистральных направлениях эта конструкция получила почти повсеместное распространение в Северной Америке, Австралии и большей части континентальной Европы. В Соединенном Королевстве продолжали использовать рельсы с «бычьей головой», а широкое внедрение рельсов с плоским подошвенным профилем началось только около 1947 года.

Стальные рельсы

Первые рельсы из стали были изготовлены в 1857 году, когда Роберт Форестер Мушет переплавил стальной лом, полученный в результате неудачной пробы бессемеровского процесса, в тиглях на металлургическом заводе Эбб Вэйл и экспериментально уложил их на железнодорожной станции Дерби на Мидлендской железной дороге в Англии. Эти рельсы оказались значительно долговечнее железных, которые они заменили, и оставались в эксплуатации до 1873 года. Генри Бессемер поставил 500 тонн стальных слитков на рельсопрокатный завод Лондонской и Северо-Западной железной дороги в Крю в 1860 году. В последующие годы несколько других компаний начали производство стальных рельсов. Переход на стальные рельсы ускорился с внедрением мартеновского процесса выплавки стали. Уильям Сименс основал сталелитейный завод в Ландоре, отчасти для снабжения рельсами Great Western Railway. Британская железоделательная и сталелитейная промышленность пережила рецессию, которая особенно сильно ударила по сектору ковкого железа. Когда спрос на рельсы снова начал расти, он был в основном связан со стальными рельсами, которые были более долговечными, чем железные.

Спящие

Деревянные шпалы, то есть поперечные балки, поддерживающие два рельса, образующих путь, заменили отдельные каменные блоки, использовавшиеся ранее. Главное преимущество этой системы заключалось в том, что корректировки геометрии пути при обслуживании не нарушали важный параметр – ширину колеи. Выравнивание пути можно было регулировать, перемещая шпалы целиком, без изменения ширины колеи. Широко использовалась мягкая древесина, но её срок службы был ограничен, если её не обрабатывали консервантами, и некоторые железные дороги создавали креозотные заводы для этой цели. В настоящее время в Северной Америке и других странах широко используется древесина, обработанная креозотом. К этому времени использовались относительно длинные (около 6 метров) кованые железные рельсы, опирающиеся на кронштейны на деревянных поперечных шпалах – конструкция пути, узнаваемая и сегодня на старых участках. Стальные шпалы испытывались как альтернатива деревянным; Акуорт в 1889 году описывает производство стальных шпал на Лондонской и Северо-Западной железной дороге, и приведена иллюстрация, показывающая профилированный прокат (неглубокие перевернутые "П"-образные формы) без специальных концов и с трехкомпонентными коваными кронштейнами, прикрепленными заклепками. Однако стальные шпалы не получили широкого распространения до примерно 1995 года. В настоящее время их основное применение – продление срока службы существующих путей на второстепенных маршрутах. Они обладают значительным преимуществом на слабых основаниях и при плохом состоянии балласта, поскольку площадь опирания велика и расположена непосредственно под подошвой рельса.

Рельсовые крепежные устройства

Ранние чугунные рельсы XVIII века и ранее использовали встроенные элементы для прибивания или прикрепления к шпалам. Рельсы из литого, а затем и прокатнoго железа, появившиеся в конце XVIII века, прибивались к деревянным опорам через зенкованные отверстия в металле. Введение прокатных рельсовых профилей в 1820-х годах, таких как однофланцевый параллельный рельс T-образного сечения и позднее двухфланцевый параллельный рельс T-образного сечения, потребовало использования крепежных элементов – подкладок и ключей для удержания рельса, а также болтов или шипов для крепления подкладок. Рельс с плоским основанием, изобретенный Робертом Л. Стивенсом в 1830 году, изначально крепился непосредственно к деревянным шпалам, а позднее стали использовать подкладки для распределения нагрузки и поддержания рельса в калибровке благодаря встроенным упорам в подкладке. За пределами Северной Америки впоследствии было внедрено множество пружинных систем крепления в сочетании с опорными пластинами и рельсами с плоским основанием, которые теперь повсеместно используются на основных магистральных высокоскоростных железных дорогах.

Балласт

Первоначально рельсы укладывались непосредственно на землю, но это быстро оказалось неудовлетворительным, и для обеспечения хорошего дренажа, распределения нагрузки и фиксации пути необходим был балласт. Естественный грунт редко бывает достаточно прочным, чтобы выдержать нагрузку от локомотивов без чрезмерной осадки, особенно во влажных условиях; слой балласта под шпалами снижает давление на грунт, помогает удерживать шпалы на месте и сопротивляться их смещению, а также обеспечивает хороший дренаж пути. В первые годы балласт обычно представлял собой местный минеральный продукт, такой как гравий или отходы угольной и железной промышленности. Железная дорога Great North of Scotland использовала округлый речной гравий, который меньше ограничивал движение, чем острый щебень. Позднее стали использовать шлак – побочный продукт производства стали, и золу от паровозов. Современная практика предполагает использование острого щебня, измельченного до определенного размера.

Ранние колеи

Ранние железные дороги были почти исключительно местными предприятиями, занимавшимися перевозкой минералов к водным путям; для них ширина колеи принималась исходя из размеров вагонов, которые предполагалось использовать, и обычно находилась в диапазоне от 4 футов до 4 футов 8½ дюймов. Изначально никто не задумывался о необходимости согласования ширины колеи с другими линиями. Когда появились первые общественные железные дороги, благодаря умелым инновациям Джорджа Стивенсона его железные дороги стали доминирующими, а используемая им ширина колеи, соответственно, получила наибольшее распространение. По мере развития первых представлений о соединении различных железнодорожных систем эта ширина колеи была принята повсеместно. В значительной степени историческим совпадением является то, что эта ширина колеи – подходящая для вагонов, уже использовавшихся на шахте, где Джордж Стивенсон работал машинистом – стала британским стандартным размером колеи: она была экспортирована в большинство стран Европы и Северной Америки. Иногда упоминается ширина колеи, проделанной колесами повозок на древних каменных дорогах, например, в Помпеях, и часто утверждается, что она примерно соответствует ширине колеи Стивенсона. Разумеется, эти колеи были сделаны колесами повозок, а повозки имели разумные размеры для гужевого транспорта до начала индустриальной эпохи, примерно такие же, как и размеры повозок, использовавшихся на шахте, где работал Стивенсон: это единственная связь между ними.

Широколейная дорожка

Когда Изамбард Кингдом Брунель задумал Великую западную железную дорогу (GWR), он стремился к усовершенствованному проекту своей железнодорожной колеи и не принимал ни одну из устоявшихся ранее концепций без критической оценки. Колея в 4 фута 8½ дюймов была приемлема для небольших минеральных вагонеток на конной тяге, но ему требовалось нечто более устойчивое для его высокоскоростной железной дороги. Большие колеса, использовавшиеся в дилижансах, обеспечивали более плавный ход по неровной местности, и Брунель первоначально планировал перевозить свои пассажирские вагоны аналогичным образом – на колесах большого диаметра, расположенных за пределами кузова вагона. Для этого ему требовалась более широкая колея, и он остановился на знаменитой 7-футовой (2 м) широкой колее. (Позже она была уменьшена до 7 футов 0¼ дюйма). Когда пришло время строить пассажирские вагоны, они были спроектированы традиционно, с меньшими колесами под кузовами, но благодаря семифутовой колее кузова могли быть значительно шире, чем на стандартной. Его первоначальная идея о расположении колес за пределами кузова была отброшена. Брунель также рассматривал новые конструкции пути и решил использовать рельс с непрерывной поддержкой. Применив продольные брусья под каждой рельсовой нитью, он добился более плавного профиля, не требуя при этом рельсовой нити с большим сечением, и использовал для этой цели плоский мостовой рельс. Более широкое и плоское основание также означало, что кресло, необходимое для рельсовой нити с головкой, стало ненужным. Продольные брусья необходимо было удерживать на правильном расстоянии для точного сохранения колеи, и Брунель достиг этого, используя деревянные поперечины – поперечные распорки – и железные стяжки. Вся конструкция называлась «балковый путь» – железнодорожники обычно называют свой путь дорогой. Первоначально Брунель крепил путь к деревянным сваям, чтобы предотвратить боковое перемещение и раскачивание, но он не учел, что насыпь, на которой поддерживался его путь между сваями, осядет. Сваи оставались устойчивыми, а земля между ними оседала, в результате чего путь вскоре приобрел неприятную волнистость, и ему пришлось перерубить сваи, чтобы путь мог осесть более или менее равномерно. Вариант балкового пути до сих пор можно увидеть на многих старых мостах, где не было балласта. Конструкция значительно варьируется, но во многих случаях продольные брусья поддерживаются непосредственно на поперечных балках, с поперечинами и стяжками для сохранения колеи, но, конечно, с современными рельсами и опорными плитами или креслами. Продольные шпалы в некоторой степени напоминают современные «лестничные» пути. Группа железных дорог, главным инженером которых был Брунель, добилась успеха, и широкая колея распространилась по всему западу Англии, Южному Уэльсу и Вест-Мидлендсу. Однако по мере расширения британской железнодорожной сети несовместимость двух систем стала серьезным препятствием, поскольку вагон нельзя было отправить из одной системы в другую без ручной перегрузки грузов. Для определения национальной политики была назначена Комиссия по колее. Широкая колея была технически превосходящей, но преобразование стандартных путей в широкую потребовало бы реконструкции каждого туннеля, моста и платформы станции, в то время как всеобщее принятие стандартной колеи требовало лишь постепенного преобразования самого пути. Широкая колея была обречена, и больше не могли быть построены новые независимые линии широкой колеи. Существующие широкие пути могли продолжать функционировать, но поскольку у них не было потенциала для развития, это было лишь вопросом времени, когда они в конечном итоге будут преобразованы в стандартную. В то же время была проложена значительная протяженность смешанной колеи, где на каждом пути было три рельса для поездов любой колеи. Былись случаи, когда поезда ходили смешанной колеей, когда вагоны обеих колеи находились в одном составе. Наследие широкой колеи до сих пор заметно в кажущемся излишне широком пространстве между платформами станций.

1900 - 1945 годы

В начале двадцатого века британские железнодорожные пути строились с использованием рельсов «голова быка» из кованого железа, установленных в чугунные кресла на деревянных шпалах, уложенных на балласт. В Северной Америке стандартом были Т-образные рельсы и накладки, прикрепляемые к деревянным поперечинам с помощью заостренных шипов. Многие железные дороги использовали очень легкие рельсы, и по мере увеличения веса и скорости локомотивов они становились недостаточными. Следовательно, на основных линиях рельсы постепенно утяжелялись (и становились прочнее). Металлургические процессы совершенствовались, и в использование вошли более качественные рельсы, в том числе стальные. С точки зрения обслуживания, стыки рельсов требовали наибольшего объема работ, и по мере улучшения технологий производства стали стало возможным прокатывать стальные рельсы большей длины, уменьшая количество стыков на милю. Стандартной длиной стали рельсы длиной 30 футов (9144 мм), затем 45 футов (13716 мм) и, наконец, 60 футов (18288 мм). Для основных линий стандартным сечением стало сечение 95BH, весом 95 фунтов на ярд (47,13 кг на метр). Для второстепенных маршрутов использовалось более легкое сечение 85BH (42,16 кг на метр). Плоские рельсы по-прежнему считались нежелательными для использования на британских магистральных железных дорогах, несмотря на их успешное применение в Северной Америке, хотя некоторые малозагруженные британские железные дороги использовали их, как правило, крепя непосредственно к шпалам. При интенсивной эксплуатации они сильно вдавливались в шпалы, и дополнительная стоимость опорной плиты уже в то время исключала использование плоского рельса. Деревянные шпалы были дорогими и недолговечными, и инженеры железных дорог придерживались сильных и противоречивых взглядов на лучшие породы древесины и оптимальные методы пропитки. Железные дороги перешли к стандартизации на шпалах из мягкой древесины, пропитанной креозотом под давлением, размером 8 футов 6 дюймов (2591 мм) в длину, 10 дюймов (254 мм) в ширину и 5 дюймов (127 мм) в высоту. Кресла крепились к шпалам с помощью штырей (стальные шипы, вбитые через деревянную гильзу) или трех винтов кресла на маршрутах первого класса. Только GWR из основных железных дорог сохранила свой собственный стандарт – рельс 00 весом 97½ фунтов/ярд (48,365 кг на метр), с двумя болтами-когтями, крепящими каждое кресло к шпале, головкой болта под шпалой и гайкой над креслом – более надежно, но гораздо сложнее в регулировке. До 1945 года проводились эксперименты с железобетонными шпалами, в большинстве случаев с установленными на них креслами «голова быка». Это было ответом на очень высокую цену лучшей (самой долговечной) древесины, но железобетонные шпалы так и не нашли применения на магистральных линиях. Бетонные горшки также использовались на боковых путях; их иногда называют двойными блочными шпалами, и они состояли из двух бетонных блоков, каждый из которых был установлен на кресле, и уголка, соединяющего их и обеспечивающего ширину колеи.

Послевоенные события

В конце Второй мировой войны в 1945 году британские железные дороги были изношены, будучи залатанными после военных повреждений в условиях нехватки новых материалов. Экономическое положение страны также было слабым, и в течение почти десяти лет после войны ощущался острый дефицит материалов, особенно стали и древесины. Наблюдался также серьезный недостаток рабочей силы. Железнодорожные компании пришли к выводу, что традиционные рельсовые системы с "бычьим хвостом" нуждаются в модернизации, и после ряда экспериментов был принят новый формат с плоским подошвенником. Британские стандартные профили оказались неподходящими, и новый профиль – рельс весом 109 фунтов на ярд – был утвержден в качестве нового стандарта. Он предназначался для использования в качестве универсального стандарта длиной 60 футов, укладываемого на стальные прокладки на шпалы из хвойных пород дерева. Крепления должны были быть изготовлены из упругой стали, а для второстепенных маршрутов был принят рельс весом 98 фунтов на ярд. Региональные различия сохранялись, например, на Восточном регионе предпочитали шпалы из твердых пород дерева и клипсовые крепления Миллса. Новые конструкции оказались успешными, но создали множество проблем, особенно в связи с острой нехваткой опытного персонала для обслуживания пути. Плоский подошвенник, в плохом состоянии, казалось, сложнее поддерживать в надлежащем порядке, чем рельсовую систему с "бычьим хвостом" в аналогичном состоянии. Большая жесткость плоского подошвенника была преимуществом, но он имел тенденцию выпрямляться между стыками на кривых. Жесткость плоского подошвенника приводила к высоким вертикальным ударным нагрузкам на плохо обслуживаемых стыках, что вызывало большое количество усталостных разрушений в этих местах. Кроме того, эластичные рельсовые крепления оказывали слабое сопротивление ползучести рельсов – их склонности к постепенному перемещению в направлении движения поездов, а объем работ по подтяжке рельсов для регулировки стыков оказался неожиданно высоким.

Длинные сварные рельсы

Большая часть работы по содержанию пути выполнялась на стыках, особенно когда жесткие рельсы прогибались, и стыковые шпалы подвергались сильным ударам. Предвоенные эксперименты с длинными сварными рельсами были продолжены, и в 1960-х годах началась установка длинных рельсовых плетей, сначала на шпалах из твердых пород дерева, а затем на бетонных шпалах. Например, первая длинная сварная рельсовая плеть (почти 1,6 км) на Главной магистрали Восточного побережья Великобритании была уложена в 1957 году к югу от Карлтона-он-Трент, опираясь на резиновые прокладки для предотвращения ползучести рельсов. На этом этапе были допущены серьезные ошибки в детальном проектировании, но примерно с 1968 года бесшовная сварная рельсовая плеть стала надежным стандартом для универсальной установки на основных и второстепенных маршрутах. Принятая конструкция предусматривала использование предварительно напряженных бетонных шпал и рельсовой секции 110A — незначительное улучшение по сравнению с ранее использовавшимися рельсами 109 — буква «A» служила для отличия от британской стандартной рельсовой секции весом 110 фунтов на ярд, которая была непригодна. Крепление рельсов в конечном итоге сошлось к запатентованной пружинной клипсе производства компании Pandrol, которая на протяжении примерно 30 лет была единственным типом крепления, используемым в Великобритании. Сварной путь должен был укладываться на слой измельченного каменного балласта толщиной от 15 до 30 сантиметров, хотя это не всегда удавалось достичь, и несущая способность земляного полотна не всегда учитывалась, что приводило к серьезным разрушениям основания пути. Дальнейшее улучшение профиля рельсов привело к появлению секции 113A, которая оставалась универсальным стандартом примерно до 1998 года; детальные улучшения шпал и профиля балласта завершили картину, и общая конструкция пути стабилизировалась. В настоящее время эта конструкция используется на 99% магистральных линий первого класса в Великобритании, хотя в 1990-х годах в Великобритании была внедрена рельсовая секция CEN60 (60 кг/м). Она имеет более широкую полку и выше, чем секция 113A, поэтому несовместима со стандартными шпалами. Поезда для обновления пути заменили трудоемкие бригады по обслуживанию пути. Длинные сварные рельсовые плети было трудно устанавливать вручную. Ранняя демонстрация механизированной укладки пути с использованием двух 183-метровых плетей длинных сварных рельсов состоялась в 1958 году на ветке Fighting Cocks. Две плети были загружены на десять вагонов, прикрепленных к существующему пути стальным тросом и тянулись назад со скоростью 9 метров в минуту. По мере движения поезда старые рельсы выводились из-под шпал, а новые опускались на свои места. Подъемник на заднем вагоне опускал последнюю часть рельса на место.

Диаметр колеи

Как уже было сказано, общая колея в Великобритании была ussg. В конце 1950-х годов общее обслуживание железнодорожных путей быстро ухудшилось из-за нехватки рабочей силы и, на некоторых маршрутах, увеличения скорости грузовых поездов. Грузовые поезда почти полностью состояли из четырёхколёсных вагонов с короткой колёсной базой (10 футов), установленных на очень жёсткой эллиптической листовой пружинной подвеске, и у этих вагонов наблюдался быстрый рост числа сходов с рельсов. В ответ на динамическое поведение вагонов ("охоту"), разрешённая скорость вагонов была снижена до 45 миль в час, а на новых участках с бесстыковым путём на бетонных шпалах – уменьшена колея на одну восьмую дюйма до 4 футов 8⅜ дюймов (1432 мм). На практике это изменение вызвало больше проблем, чем решило, и с 1996 года при ремонте и замене пути колея была возвращена к 1435 мм. Колея задаётся положением литых крепежных элементов, поэтому перешивка существующего пути – непростая задача, а также возникают проблемы с точечной заменой шпал. Многие шпалы были изготовлены с уменьшенной колеёй, но в последнее время также производятся шпалы стандартной колеи.

Переключатели и перекрестки

Терминология сложна для "стрелочных переводов" (S&C), ранее "стрелки и переводы" или "элементы пути". Ранние S&C допускали только очень низкую скорость на боковом пути ("перевод"), поэтому геометрическое проектирование не было особенно важным. Многие старые стрелочные переводы имели свободное соединение на пятке, позволяющее переключательному рельсу поворачиваться вплотную к боковому рельсу или от него. Когда переключательный рельс был закрыт, обеспечивалось приемлемое выравнивание; когда он был открыт, по нему не могло пройти ни одно колесо, поэтому это не имело значения. С ростом скорости это стало невозможным, и переключательные рельсы были закреплены на пятке, а их гибкость позволяла открывать и закрывать их острие. Изготовление переключательных рельсов было сложным процессом, а изготовление крестовин – еще более сложным. Скорость на боковых путях редко превышала 20 миль в час, за исключением специальных конструкций, и применялись значительные усилия для обеспечения комфортной езды транспортных средств, проходящих на скорости по основному пути. Затруднение представляла собой общая крестовина, где обеспечить непрерывную поддержку колес было сложно, и переключательный рельс был спроектирован для защиты от прямого удара с набега, что вводило намеренную неровность в поддержку. По мере необходимости увеличения скорости разрабатывались новые конструкции стрелочных переводов, и требовалось очень большое количество компонентов, каждый из которых был специфичен только для одного типа S&C. При более высоких скоростях на боковом пути отклонение от основного пути происходит гораздо более плавно, и, следовательно, требуется значительная длина переключательного рельса. Около 1971 года эта тенденция изменилась с появлением так называемых вертикальных S&C, в которых рельсы удерживались вертикально, а не под обычным наклоном 1:20. Благодаря другим упрощениям это значительно сократило количество необходимых запасов для широкого диапазона скоростей S&C, хотя вертикальные рельсы приводят к потере эффекта самоприведения и движение по новым вертикальным S&C часто бывает неровным.