Во второй половине XIX в. в России начинают усиленно разрабатывать научные вопросы эксплуатации железных дорог.
Первые «Правила эксплуатации железных дорог» были введены в 1851 г. На железной дороге стал действовать первый в России график движения поездов, положивший начало регулированию эксплуатационной работы и использованию перевозочных средств.
В 1860 г. были установлены обязательные для всех железных дорог России габариты приближения строений и подвижного состава, а также норма ширины рельсовой колеи 1524 мм. Таким образом, в России, в одной из первых в мире стран, стали действовать единые государственные габариты подвижного состава и приближения строений.
Ширина земляного полотна по верху на одно-путных линиях назначалась в 5,55 м, а на некоторых линиях, например на отдельных участках Сибирского пути, — 5,0 м в насыпях и 4,64 м в выемках. Откосы, как правило, устраивались полуторные и укреплялись одерновкой или мощением. Объем земляных работ на 1 км колебался в широких пределах — от 10—15 тыс. до 60—70 тыс. м3 при среднем объеме около 20—22 тыс. м3.
При сооружении новых железных дорог, переустройстве существующих и постройке вторых путей в 1837—1917 гг. было выполнено около 2 млрд м3 земляных работ.
Для упорядочения сигнализации на железных дорогах Министерством путей сообщения в 1873 г. было введено обязательное для всех дорог «Положение о сигналах», предусматривающее устройство перед станциями красных и зеленых дисков.
В «Положении о сигналах» устанавливалось: «На каждом поезде с пассажирами для сообщения кондукторов с машинистом на случай требования остановки поезда должна находиться сигнальная веревка. На поездах же исключительно товарных и рабочих употребление сигнальной веревки не обязательно».
Впоследствии сигнальные диски постепенно заменялись семафорами. Семафоры имели двоякое назначение: ...как для извещения сторожей о выходе поезда, так и для указания поездной прислуге свободного состояния пути или необходимости остановки». Сигнализировали семафоры крыльями или поднимаемыми шарами.
Сигнализация шарами была принята взамен «оптического телеграфа», применявшегося на Царскосельской и Варшаво-Венской железных дорогах, а также в качестве дублирующего средства связи на Варшаво-Тереспольской железной дороге.
В последующем семафоры заменялись свето-форами, которые были основными сигналами на железных дорогах до 1930 г.
Составной частью станционных устройств являются средства связи и сигнализации. Опыт эксплуатации оптического, а затем электромагнитного телеграфа подтвердил удобство механической связи сигналов с положением стрелок станционных путей для обеспечения блокировки и указаний машинисту о готовности поездного маршрута. Следующим шагом был переход к централизации стрелок и сигналов; соответствующие устройства получили название СЦБ (сигнализация, централизация, блокировка).
Телеграфный способ связи постепенно дополнялся телефоном. Пионером внедрения телефонии на железных дорогах был изобретатель П.М. Голубицкий.
Эксплуатация междугородной (междустанционной) телефонной связи началась после усовершенствования методов одновременного телеграфирования и телефонирования, в чем большая за слуга инженера Е.И. Гвоздёва, механика Ры-бинск-Бологовской железной дороги. Он предложил схему одновременного телеграфирования и телефонирования. Система Гвоздёва позволяла осуществлять телефонную связь на сотни верст по имеющимся телеграфным проводам, что экономило значительные средства. В разработанную систему входил оконечный (будочный) телефонный аппарат, предназначенный для связи на железных дорогах. Телефон — одновременно вызывной и слуховой прибор — работал постоянно, микрофон с помощью специальной кнопки включался только на время разговора. Это позволяло уменьшить суммарную емкость линии, устанавливать на ней большее число аппаратов.
После всесторонних испытаний в 1888— 1889 гг. Департамент железных дорог признал систему «заслуживающей полного внимания». Ее внедрением занималось основанное в 1887 г. в Петербурге «Телефонное товарищество А. Бунге и К° по изобретениям Е.И. Гвоздёва». «Товарищество» в 1888—1889 гг. провело успешные испытания приборов Гвоздёва на Рыбинск-Бологовской железной дороге на расстояние 295 км.
В дальнейшем приборами были оборудованы отдельные железнодорожные участки: Одесса— Николаев (1893), Ростов—Таганрог (1895), а затем железные дороги Орловско-Витебская, Киево-Воронежская и др. В 1893 г. система была впервые использована на правительственных телеграфных линиях между Одессой и Николаевым (128 верст). К началу XX в. на железных дорогах России насчитывалось 2,5 тыс. телефонных аппаратов, свыше 100 из них — системы Е.И. Гвоздёва.
Блокировка как средство регулирования движения поездов появилась на русских железных дорогах в 1870-х гг. Блокировочные аппараты были закуплены за границей. В конце 1890-х гг. начала применяться электрожезловая система с взаимозамыкающими аппаратами, позволявшими извлечь только один жезл.
В 1880-е гг. появились первые установки русских систем механической централизации. Из них наиболее распространенной была система взаимного замыкания стрелок и сигналов профессора Я.Н. Гордеенко, впервые осуществленная в 1885 г.
Первая радиостанция начала работать на пароме «Байкал», перевозившем железнодорожные составы по Байкалу. В 1904 г. применялась двусторонняя радиотелеграфная связь парома-ледокола с железнодорожными станциями на обоих берегах озера.
В 1860-е гг. для подвижного состава были утверждены «Правила охранения, содержания и ремонта». Еще через 20 лет были разработаны «Правила содержания и употребления подвижного состава».
Наконец, в 1885 г. был введен «Общий устав российских железных дорог» (12 июня), а в 1898 г. — первые «Правила технической эксплуатации (ПТЭ) железных дорог, открытых для общего пользования», в которых были объединены три предыдущих нормативных документа. Правила просуществовали до 1921 г. «Общий устав российских железных дорог» регламентировал перевозки по всем железным дорогам России.
Устав предусматривал единообразие в форменной одежде — парадной, обыкновенной, рабочей и дорожной. Ранее машинистам, их помощникам и кочегарам, а также обер-кондукторам и кондукторам полагался мундир военного образца, головным убором служила каска. Кондукторы и обер- кондукторы имели фашинный нож на черной портупее. Унтер-офицерам и нижним чинам, «в ведомство Главного управления путей сообщения и публичных зданий назначаемых», полагалось военное обмундирование со светло-синими вы-пушками, а также кивера с эмблемой ведомства путей сообщения в виде скрещенных топора и якоря.
С 1855 г. произошли изменения в форменном обмундировании служащих ведомства путей со-общения. Для того чтобы поднять престиж государственной службы среди нижних чинов, было введено отличие выслуги лет серебряными галунами: за пять лет службы мастерам и машинистам Николаевской железной дороги полагались галуны на обшлага рукавов, за десять лет службы к ним прибавлялись галуны на фуражку и воротник.
В 1860-е гг. железнодорожникам предписывалось циркуляром: «Полукафтаны, пальто и прочая одежда должна быть в чистоте и застегнута на все пуговицы...». Запрещалось носить цветные галстуки; до 1848 г. не допускались даже усы.
Для рядовых работников требования сводились в основном к ношению фуражек и положенных к ним кокард. Обер-кондукторам пассажирских поездов за счет МПС выдавались карманные часы, свисток, ручные фонари, петарды. Часы полагались и составителям поездов.
После введения Общего устава российских железных дорог была установлена единая форменная одежда — парадная, обыкновенная, рабо¬чая и дорожная.
При командировках за границу надлежало ехать только в цивильной одежде. В парадную одежду полагалось непременно облачаться в день праздника Ведомства путей сообщения — 23 но-ября. Оговаривалось и ношение оружия.
Государственный герб на форменной одежде железнодорожников появился в 1890 г.
В эксплуатации железных дорог последовательно проводился принцип регламентации перевозочной работы с помощью графика движения поездов. Первый график, введенный на линии Петербург—Москва в 1854 г., был разработан инженером Л.А. Сергеевым.
Управление дорогами осуществлялось по так называемой «французской» системе, т.е. по от-дельным службам, в подчинении которых находились линейные подразделения: у служб тяги и пути — участки, у службы движения — отделения.
Дороги делились на отделения и дистанции. Отделением считался участок пути между станциями I и II классов, дистанцией — участок в среднем от 12 до 26 верст (12,8—27,8 км). Расстояния зависели от профиля местности и обозначались указательными знаками. Обслуживали от-деления и дистанции, кроме начальников и их помощников, дорожная стража, мастера и рабочие. Начальники отделений назначались из штаб-офицеров Корпуса инженеров путей сообщения, их помощники — из штаб- или обер-офицеров. Власть их ограничивалась определенной территорией, на которой они отвечали за исправность пути и сооружении. При них состояли канцелярия с бухгалтером и кондукторы.
Дорожная стража была организована в виде постов. Пост обслуживали два человека, работавших в две смены. Местом пребывания была дожившая до наших дней сторожевая будка. Будки располагались на расстоянии 500 саженей (около 1065 м) одна от другой. Стражи очищали пути и производили текущий ремонт. При стихийных бедствиях им в помощь нанимали временных рабочих.
Обслуживание стрелок на заставах, переездах и мостах вела особая стража, размещавшаяся также в будках. При больших мостах имелись мастера из унтер-офицеров, знавших слесарное и столярное дело. Весной и осенью производились осмотры путей. Делала это комиссия из управляющего дорогой, уполномоченного от правления акционерного общества, представителей МПС и главного контролера.
Охрану внешнего порядка вдоль железной дороги (в полосе отчуждения) обеспечивали жандармерия и полиция. С 1907 г. на перрон не допускались лица без проездных документов.
На отечественных железных дорогах сформировались станции с платформами и зданиями для приема и отдыха пассажиров, складами и площадками для приема, взвешивания, хранения и отправления грузов и багажа. Появились депо и другие сооружения для содержания и ремонта подвижного состава. Работали на них начальники станций, их помощники, кассиры и станционная команда из швейцаров, весовщиков, носильщиков, сторожей.
Должность начальника станции была обязательной для станций, где производились посадка пассажиров и транспортная обработка грузов. Подчинялись они начальникам отделений. В обязанности их входило следить за состоянием станционных сооружений, размещением пассажиров, приемом и отправлением партий товаров, готовностью подвижного состава и др.
На каждой станции имелась книга жалоб. Копии жалоб отправлялись в Управление дороги и местному начальству. Каждая жалоба сопровождалась текстом решения.
Поезда обслуживались поездной и кондукторской командами. В первую входили машинисты, их помощники и кочегары. Во вторую — обер- кондукторы и кондукторы. Начальником поезда во время движения был обер-кондуктор. Каждому пассажирскому вагону полагались два кондуктора (проводника), товарному — только один.
В первые годы каждый пассажирский поезд состоял из паровоза, тендера, пяти пассажирских, почтового и багажного вагонов. Локомотивы сменялись через каждые 75 верст (около 80 км) на станциях I и II классов. Вместе с локомотивами менялись машинисты, которые вели назад поезда обратного следования. Работали они сутки через двое.
Кондукторы менялись через каждые триста верст пути (320 км) и не следовали до конца поездки. После двух дней работы им полагался день отдыха. Обер-кондуктор менялся через 150 верст, он возвращался на следующий день и получал сутки отдыха.
К службе на железных дорогах допускались только совершеннолетние и лица не старше 50 лет, без физических недостатков, владеющие устным и письменным русским языком. Грамотность не требовалась от ремонтных рабочих, сторожей, кочегаров и истопников. Кандидаты на должности должны были знать свои обязанности и иметь представление об устройстве железной дороги. Телеграфистов разрешалось принимать с 16 лет.
Для служащих были разработаны должностные инструкции. За соблюдением и знанием их следили не только начальники, но и специальные контролеры.
Обслуживали железные дороги постоянные, временные и поденные работники. Число поденных рабочих иногда достигало 50 % от всех работавших на дороге. На рубеже XIX—XX вв. постоянный рабочий в среднем получал в месяц 40,1 руб., временный — 19,4 руб., поденный — 26,3 руб.
В конце 1873 г. император Александр II лично утвердил форму для служащих частных железных дорог. Начальники станций I и II классов, помощники начальников станций, заведующие кондукторскими бригадами и кассиры дважды в год получали деньги на обмундирование. Большинство служащих и рабочих обеспечивались форменной одеждой за счет дороги на определенный срок. По истечении срока обмундирование становилось собственностью носившего (кроме блях, пряжек и знаков на головных уборах, которые положено было возвращать).
Железные дороги имели свои врачебно-санитарные службы с больницами, амбулаториями и аптеками. С конца XIX в. правом бесплатного лечения пользовались работники железной дороги и члены их семей в том случае, если заработок не превышал 1200 руб. в год.
Постепенно комфортность железных дорог повышалась. В 1874 г. в вагонах I и II классов появились «отделения для дам»; в 1880 г. — водяное и паровое отопление в пассажирских вагонах; в 1898 г. была введена нумерация мест для лежания — плацкарты.
Происходили изменения и в социальной сфере. Так, в 1889 г. было разрешено женщинам поступать на должностях конторщиц, переписчиц, младших счетоводов и т.п. Однако на должностях кассиров, кондукторов, путевых рабочих и начальников (!) женщинам работать не разрешалось. При этом женщины работали «без предоставления им каких-либо прав и преимуществ, государственной службой приобретаемых, а равно и права на замещение штатных должностей».
Эксплуатационная работа железных дорог строилась поначалу на основании служебных инструкций, разрабатываемых управлениями дорог по соответствующим службам. Каждая дорога разрабатывала инструкции только для внутреннего пользования. Позже появились документы, регламентирующие многие вопросы эксплуатационной работы железных дорог, утверждаемые Министерством путей сообщения.
Поезда специализировались по признаку назначения (сборные поезда) и по признаку рода груза (срочности) — ускоренные. Стали выделяться и сквозные поезда, которые в основном обращались в пределах одной дороги.
В пассажирском движении были выделены дальние и местные (пригородные и дачные) поезда.
Кроме того, предусматривались поезда по скорости движения: пассажирские и скорые, в свою очередь подразделявшиеся на экспрессы («молнии»), курьерские и собственно скорые с вагонами I, II и III классов.
Вагоны дальнего следования подразделялись на мягкие вагоны (I—II классов), смешанные и жесткие (III класса).
В составы дальних поездов включались также почтовые, багажные и служебные вагоны. Некоторые поезда имели вагоны Международного общества спальных вагонов (ISG). Эти вагоны повышенного комфорта располагались на тележках с тройным рессорным подвешиванием, кузова были отделаны ценными породами дерева.
Вагоны I класса окрашивались в синий цвет, II класса — золотисто-желтый цвет, III класса — зеленый цвет, IV класса — серый цвет.
С увеличением размеров движения наряду с совершенствованием подвижного состава, железнодорожного пути, средств сигнализации и связи все более необходимым становилось улучшение самой организации движения, создание общих правил эксплуатации железных дорог. «Правила движения по железным дорогам, открытым для общественного пользования» были утверждены министром путей сообщения 30 мая 1874 г.
Разработка правил технической эксплуатации продолжалась в течение многих лет и велась по отдельным службам. Общий свод правил по всем службам был издан в 1898 г. под названием «Правила технической эксплуатации железных дорог для общего пользования».
В 1877 г. А. Шишков опубликовал книгу «Эксплуатация железных дорог», в предисловии к которой писал: «До сих пор на русском языке не было сочинения, вполне обнимающего железнодорожное дело, экономисты рассматривали его с точки зрения политической экономии, военные люди — с военной точки зрения, техническая же сторона и отношение ее к двум первым оставалась нетронутой. Мы предлагаем наш труд для будущего восполнения этого пробела».
В книге были изложены меры по обеспечению безопасности движения, скорости и правила движения поездов и порядок их формирования.
В 1882 г., в Петербургском институте инженеров путей сообщения была создана первая кафедра «Построение и эксплуатация железных дорог», заведование которой было возложено на Я.Н. Гордеенко. Его «Курс железных дорог» (1885), освещавший основные вопросы технической и коммерческой эксплуатации железнодорожного транспорта, выдержал четыре издания.
В статье Н.А. Демчинского «Практика службы движения» впервые была предложена классификация маневровой работы, даны нормы протяженности маневрового района, установленные путем наблюдения.
В работах Л.М. Леви «Расчет нормального состава поездов в зависимости от силы паровоза, профиля пути и средней скорости движения», Е. Веденеева «Время хода поезда между станциями» даны рекомендации по увеличению пропускной и провозной способности однопутных железных дорог.
В 1888—1889 гг. на всей сети отечественных железных дорог было введено прямое и бесперегрузочное сообщение. При этом перевозки регулировались двумя положениями: «Соглашением о прямом сообщении» и «Общим соглашением о взаимном пользовании товарными вагонами». Параллельно с бесперегрузочным сообщением на железных дорогах был принят обязательный для всех дорог нормальный тип товарного вагона и общий тип платформы.
В 1893 г. на Юго-западных железных дорогах были введены «Правила составления товарных поездов по пунктам назначения вагонов», т.е. групповая подборка вагонов. С этого же времени на ряде железных дорог начали курсировать ускоренные грузовые поезда. Для улучшения формирования прямых грузовых поездов была выдвинута идея специализации станций и изолирования поездного движения от маневрового.
Крупный вклад в осуществление этой идеи внесли ученые А.Н. Фролов и Ф.А. Галицинский — авторы фундаментальных трудов по эксплуатации железных дорог и развитию станций и узлов. Одновременно с ними другая группа ученых — В.М. Верховский, В.Н. Щегловитов, Б.Д. Воскресенский — разработала теоретические основы составления графиков движения поездов.
Важным фактором эксплуатации железных дорог является скорость движения поездов. Во второй половине XIX в. она мало отличалась от скорости следования первых поездов на Петербург-Московской железной дороге. Но с 1 мая 1863 г. на дороге были введены скорые поезда «с назначением 15 часов на весь переезд». Средняя скорость движения поездов с учетом остановок составляла уже около 45 км/ч.
Позднее, с введением в 1876 г. курьерского поезда № 1 и 2, время нахождения в пути между Москвой и Петербургом сократилось до 12 ч, а в начале XX века — до 10 ч.
В 1911 г. скорость движения поездов по Николаевской дороге увеличилась до 96 км/ч для паровозов типа 2-3-0 с диаметром колес 1830 мм и до 53,3 км/ч для паровозов типа 1-3-0 с диаметром колес 1700 мм. На других дорогах скорость движения поездов устанавливалась в зависимости от состояния пути и подвижного состава.
Пропускная и провозная способность железных дорог ограничивалась техническим состоянием железнодорожных станций и узлов. Они постепенно переустраивались: удлинялись существующие и строились новые станционные пути, тупиковые пути превращались в сквозные, улучшались схемы станций в целом. К 1890-м гг. длина приемоотправочных путей на станциях увеличилась с 220 до 480 м, т.е. более чем в 2 раза.
В 1877 г. в Петербурге была сдана в эксплуатацию первая в России сортировочная горочная станция, на которой использовалась сила тяжести для скатывания сортируемых вагонов. К 1917 г. на наших железных дорогах насчитывалось всего десять таких станций. Сортировочная станция Кочетовка, например, занимала пути полезной длиной около 60 км и насчитывала около 180 стрелочных переводов. В начале XX в. в России стали появляться теоретические исследования по вопросам сортировочной работы и сортировочных устройств на станциях, положившие начало научной разработке принципов организации сортировочной работы.
Работы А.Н. Фролова, Ф.А. Галицинского, С.Д. Карейши, Е.А. Гибшмана, Г.Д. Дубелира, В.Н. Образцова и других авторов способствовали установлению рациональных в технико-экономическом отношении размеров и характера профиля сортировочных горок.