Ширина колеи на железных дорогах измеряется по внутренним граням головок рельсов.
Казалось бы, первые строители железных дорог имели большие возможности для выбора ширины колеи. Можно было, например, сделать ширину колеи 3 м, тогда в один вагон вмещалось бы намного больше грузов, чем сейчас. Между тем изобретатели железных дорог остановились на ширине колеи, равной примерно 5 футам. В одном футе, как известно, содержится 12 дюймов, а в одном дюйме 2, 54 см. Значит, ширина колеи железных дорог составляет примерно 1, 5 м. Почему же выбрана именно такая ширина колеи? Эта ширина колеи явилась результатом исторического процесса развития колейного транспорта. Еще первые колейные дороги древней Греции и древнего Рима, представлявшие собой углубления до 50 мм в каменном основании, имели ширину 1, 5 - 1, 6 м. Это соответствовало ширине уличных экипажей.
Железным дорогам, в частности, предшествовали, если можно так сказать, городские "деревянные конные дороги" XVI и XVII веков, колея которых составляла также примерно 5 футов. На первых железных дорогах с конной тягой в рудниках и на угольных копях использовали разную ширину колеи - от 2 до 5 футов. Наиболее удачно была спроектирована железная дорога Мертир - Тайэфайль в Англии шириной 5 футов, соответствующая колее обыкновенных экипажей. Удачной эксплуатации этой железной дороги способствовало использование рельсов и колес с ребордами. Этот принцип взаимодействия системы рельс - колесо главенствует и поныне.
Полагают, что именно эта дорога послужила для Джорджа Стефенсона прообразом при постройке в 1825 г. первой железной дороги с паровой тягой Стоктон - Дарлингтон. Стефенсон сначала принял ширину колеи, равную 4'6" (4 фута 6 дюймов - 1372 мм), соответствующую ширине колеи обыкновенных дорог, распространенной на севере Великобритании. Однако при конструировании своего паровоза ему не удалось удобно разместить паровой цилиндр и пришлось расширить колею на два с половиной дюйма. Получилась ширина колеи:
4'6" + 21/2" = 4'81/2" (1435 мм).
На свои паровозы Стефенсон стал получать много заказов, и поэтому такая ширина колеи получила распространение в Европе и Америке. Ее иногда называют "стефенсоновской", или "нормальной широкой железнодорожной колеей".
Сын Джорджа Стефенсона, Роберт Стефенсон, настаивал на большей ширине колеи (5 футов - 1524 мм или 5 футов 3 дюйма - 1600 мм). Он исходил при этом из более удобного размещения частей конструируемых паровозов.
В то время мало кто думал, что ширину колеи следует выбирать исходя из создания единой сети железных дорог в одной стране или тем более на целых континентах. Казалось, что это вопрос далекого будущего. В Великобритании с самого начала строительства принималась разная ширина колеи. В 1833 г. инженер Бринель предложил строить Большую Западную дорогу в Великобритании с шириной колеи 7 футов (2135 мм). Он считал, что это создаст более благоприятные условия для повышения скорости движения. И такая железная дорога была построена. Кроме нее, еще три крупные железные дороги имели ширину колеи, отличную от стефенсоновской, а именно 1676 и 1600 мм. Таким образом, только на родине железных дорог было принято в начале строительства четыре разных ширины колеи! Несколько позже были приняты и другие значения ширины колеи.
Сначала, пока все строящиеся разными компаниями и акционерными обществами железные дороги были разобщены друг от друга, особых забот это не вызывало. Однако примерно через 20 лет после начала железнодорожного строительства - в середине 40-х годов XIX века - вопрос о ширине колеи стал одним из самых острых в общественной жизни страны. Там, где соединялись дороги с разной шириной колеи, для продолжения пути пассажирам требовалось пересаживаться из одних вагонов в другие, а грузы надо было перегружать. Это вызывало большие неудобства. Наконец, вопрос был поставлен в парламенте Великобритании.
Была создана специальная парламентская комиссия, которая 12 августа 1846 г. на основании мнений 46 экспертов приняла билль по вопросу о ширине колеи. Комиссия установила, что строительные расходы при более широкой колее выше, но не удалось показать, как это компенсируется в процессе эксплуатации линий. К моменту принятия билля в Великобритании было железных дорог с шириной колеи: 4'81/2" (1435 мм) - 3228 км;
5'3" (1600 мм) - 55 км;
5'6" (1676 мм) - 55 км;
6'2" (1880 мм) - 43 км;
7' (2135 мм) - 469 км.
Все-таки большинство дорог имели стефенсоновскую колею. Да и перешивка широкой колеи на узкую обходится дешевле, чем узкой на широкую. Это также было важным доводом в пользу принятия более узкой колеи.
В то же время были высказаны серьезные доводы в пользу ширины колеи 5'3", 5'6" и 6'2". Лишь за колею 7' не высказался ни один из экспертов.
Принятый парламентом Великобритании закон обязывал всех владельцев железных дорог перешить колею на ширину 4'81/2" (1435 мм). Все будущие дороги также должны были строиться с такой колеей. В случае нарушения закона о ширине колеи "виновная дорога" должна была выплачивать штраф в размере 10 ф. ст. с каждых 10 миль за каждый день существования. Исключение было сделано для Ирландии, где была сохранена ширина колеи 5'3" (1600 мм).
На Европейском континенте с шириной колеи в начале также была настоящая чехарда. В основном была принята стефенсоновская колея - 4'81/2". Но в Германии Баденские железные дороги ввели широкую колею 6', в Испании, а затем и в Португалии - колею шириной 5'6", линия Амстердам - Аргейм также была уширенной. Более широкую колею имели и некоторые железные дороги Швейцарии.
Однако долго такое положение терпимым быть не могло - пересадки пассажиров и перегрузка грузов вызывали слишком большие и ничем не оправданные потери времени и средств. Между существовавшими тогда государствами заключались договоры о введении единой колеи. Такие соглашения заключались, например, между городом Франкфуртом и великим герцогством Гессенским, Нидерландами и Пруссией. Союз Немецких управлений железных дорог окончательно высказался за стефенсоновскую колею шириной 4'81/2" . Она в конечном итоге и стала основной для большинства европейских стран.
В России первая железная дорога С.-Петербург - Царское Село была построена с шириной колеи 6' (1829 мм). Эта дорога была введена в действие в 1837 г., т. е. через 12 лет после постройки Джорджем Стефенсоном первой железной дороги Стоктон - Дарлинггон. Это был период, когда принятая ширина колеи 4'81/2" подвергалась критике, и в ряде случаев строились дороги большей колеи.
Железная дорога С.-Петербург - Москва начала строиться в 1843 г. О выборе ширины колеи один из ее строителей инженер Мельников, после тщательного изучения железнодорожного дела в США, писал: "Трудно допустить, чтобы измерение для одного из главных элементов железной дороги (т. е. ширины колеи), принятое почти случайно на первой дороге Англии, было выгоднейшим для всех железных дорог вообще... До сих пор не обнаружились еще весьма убедительные причины к увеличению или уменьшению числа 4'81/2"... Впрочем, многие из лучших инженеров Америки полагают, что ежели бы при теперешней их опытности им предстояло назначить норму для ширины путей в стране, где железных дорог еще не существует, то они решились бы увеличить эту ширину до 51/2" и даже, может быть, до 6'.
В России тогда еще железных дорог, имеющих серьезное хозяйственное значение, не существовало. Выбор колеи более широкой, чем 4'81/2", обеспечивал более удобное размещение механизма паровоза, увеличение объема его котла, массы груза в вагонах, лучшую устойчивость подвижного состава.
Мельников предложил колею шириной 5' (1524 мм), что на 89 мм шире стефенсоновской колеи. 29 сентября 1842 г. был издан указ "Об учреждении Комитета устройства железной Петербурго-Московской дороги". Крупнейшая дорога длиной 650 км стала предшественницей всех русских железных дорог, а также и железных дорог Финляндии.
Железные дороги шириной колеи 1435 мм и более обычно называют ширококолейными. Более узкие называют узкоколейными, такие дороги относятся к второстепенным. Только в США к 1890 г. протяженность подобных дорог была 20800 км. В Европе для узкоколейных железных дорог были установлены стандарты - 600, 750 и 1000 мм. На практике же во всем мире имеется до 30 различных вариантов, узкой колеи, начиная с 420 мм.
В целом на Земном шаре примерно 75% длины железных дорог имеют стефенсоновскую колею - 1435 мм, 11% дорог - более широкой колеи и 14% - узкой. Вопрос о ширине железнодорожной колеи имеет свою историю, часто пересекающуюся с историей человечества в XIX и XX веках.