Первая железнодорожная цистерна появилась в Российской империи в середине девятнадцатого века, в 1863 году в виде вагона-цистерны. Первые единицы таких ёмкостей изготавливались для нужд нашей страны в европейском зарубежье, но уже спустя девять лет, Московско-Нижегородская и Грязи-Царицынская железные дороги образовали производство данной продукции во вновь построенных мастерских. Потребность в увеличении парка железнодорожных цистерн возникла в связи необходимостью транспортировки керосина из мест нефтяного промысла в Баку и от пристаней, стоящих на реке Волга, в центральную часть. Так в нашей стране появилась своя доморощенная железнодорожная цистерна, имевшую двухосную модификацию с наличием котла, диаметр которого равнялся полутора тысячам миллиметров. Длина не превышала пяти метров. Котловой объём или непосредственно объём железнодорожной цистерны равнялся десяти кубическим метрам. Объём перевозимого керосина зависел от его удельного веса.
Производимые цистерны отличались друг от друга в конструктивном отношении в зависимости от перевозимого вида жидкого груза. Для транспортировки груза в виде спирта, были необходимы специальные железнодорожные цистерны, их котел помещался во внутрь обыкновенного вагона, что по мнению специалистов исключало бы перегревание столь специфического груза. На внешнем контуре таких вагонов, где размещалась спиртовой котёл, ставили отличительную маркировку. В таких же цистернах перевозили сильные кислоты, хлористый цинк, сжатый газ и другие химические вещества.
В самом начале двадцатого столетия, в 1901 году под руководством инженера Александра Андреевича Брандта была создана цистерна-платформа, имевшая форму квадратного котла. В верхней её части для размещения обратных попутных грузов, установили платформу. Спустя девять лет, инженером Кубасовым была предложена более совершенная форма такой конструкции.
Начиная с 1905 года, на территории Российской империи возникла потребность в увеличении объёмов применяемых цистерн. Их грузоподъёмность с двенадцати тонн пятисот килограммов увеличилась, но незначительно, всего на четыре тонны. Обусловлено такое небольшое увеличение ёмкостей тем, что реконструкция происходила на базе уже используемых котлов, произведя на них лишь дополнительные настройки.
Изобретателем Гротеном в 1895 году была предложена конструкция трёхосной цистерны. Символично, что мастера и инженеры на русских железных дорогах предложили уже первую четырёхосную цистерну, имевшую систему типа «Фокс-Арбель» с применением специальных тележек. Производственный процесс производства железнодорожных цистерн продолжал эволюционировать.
Появились другие типы данного вида четырёхосного транспорта, их грузоподъёмность возросла в два раза, до тридцати трёт тонн. Такие тактико-технические данные новых цистерн давали значительное преимущества в сравнении с двухосными типами цистерн. На железных дорогах новых цистерн успели построить одну тысячу единиц.
В лихие годины периода Первой мировой войны на русских заводах продолжали создавать цистерны, как с двумя осями, так и с четырьмя осями. Выпускалась продукция и для рельсовой колеи европейских железных дорог. Одновременно с этим на железнодорожных путях Российской империи можно было увидеть цистерны производства европейских стран, попавших на нашу территорию в качестве трофеев. Их тип отличался от российского производства в лучшую сторону.
До 1917 года в России имелась основная часть цистерн местного производства, чья грузоподъёмность не превышала одной тысячи пудов, но они прослужили верой и правдой до середины двадцатого века.
В дни нашей современности состав перевозимых жидких и газообразных грузов претерпел определённые изменения, их список увеличился. В связи с чем возросли и требования к перевозке подобной продукции.
С помощью таких цистерн можно было перевозить по железной дороге жидкие, газообразные, затвердевающие и порошкообразные грузы. Все эти грузовые разновидности требуют применения определённых по конструкции рам, которые позволяют транспортировать ту или иную продукцию. Есть различия и в количестве, учитывается и их калибровочный тип. Применение универсальных железнодорожных цистерн позволяет транспортировать, как светлые грузы, в виде лигроина, керосина бензина и прочих продуктов, так и темных грузов, в виде минеральных масел, сырой нефти и прочих нефтяных продуктов. На подобных ёмкостях должна обеспечиваться надёжность герметичности на котловых приборах, предназначенных для контроля слива продукции. Такие требования обусловлены повышением безопасности при транспортировке нефтяных продуктов, относящихся к светлому типу, поскольку они наиболее огнеопасны.
Они выгружаются через верхний слив. Емкости, в которых перевозят тёмные типы нефтяной продукции оборудованы сливной аппаратурой в нижней части каждой цистерны. Такая градация сливной аппаратуры не только повышает безопасность грузовых операций, но позволяет затрачивать меньшее количество времени на подобные процедуры, тем самым уменьшая и трудоёмкость разгрузки и времени, необходимого для проведения очистки внутренней поверхности каждого котла. Такая операция проводится перед началом загрузки в цистерну новой порции отправляемого жидкого груза, если она имеет различия с предыдущей партией продукции.
Но следует отметить, что такие выставленные требования приводят увеличению их порожнего пробега. Такие сортировочные станции забиваются подобными цистернами, создаются сложности в формировании на станционных пунктах необходимого ванного парка. С наступлением двадцать первого века Россия перешла на оборудование всех универсальных цистерн со сливной аппаратурой в нижней части ёмкости. Требование надёжности и герметичности к затворам осталось прежним.
Теперь масса транспортируемой продукции определяется с помощью замерного калибровочного способа, определив высоту массы в цистерне, применяют показатель удельного веса жидкости, затем с помощью табличного варианта по котловой ёмкости высчитывается нетто грузовой массы. Такой же способ расчётов применяется на всём танкерном флоте. Быстроту расчётов, при оснащении тех или иных предприятий могут обеспечить современные компьютерные программы, которые позволяют произвести все расчёты в автоматическом режиме после ввода данных о загрузке. Там, где техническое оснащение отсутствует, все расчёты производятся врукопашную, обращается внимание на калибровку цистерн, которая обозначается вариантом, состоящим из приваренных цифровых знаков с каждой стороны котловой ёмкости.
Конструктивная ёмкость цистерн обладает двумя видами: к первому виду относятся те котлы, где основная нагрузка распределяется на котловую раму. Второй тип – это, где основная нагрузка ложится на сам котёл, поскольку у этой цистерны котловая рама отсутствует. Другие градации цистерн зависят от способа изготовления котла, от материала, из которого изготовлен котёл, от его устройств, объёма, грузовой вместимости и количества осей. Как правило, всё это можно посмотреть в технической документации в сводных таблицах.
В качестве примера можно привести тактико-технические данные железнодорожной цистерны, которая выпускалась Мариупольским вагоностроительным заводом. Её ёмкость равна семидесяти одному и семи десятым кубическим метрам, грузоподъёмность равна шестидесяти тоннам. Котёл предназначен для транспортировки светлой нефтяной продукции, обладает четырьмя осями. В документации модель обозначена, как «15-1443». Котловой крепёж произведён на раме, на её концевых частях и посередине. На крайних опорах установлены стяжные хомуты. Их основное предназначение – это исключение поперечного или вертикального смещения котла относительно рамной основы. Конструктивная особенность рамной части таких цистерн заключается в отсутствии промежуточных поперечных и боковых продольных балок. В качестве крепления имеются мощные концевые балки и облегчённые продольные, боковые балки установлены только на концевых рамных частях.
Применение подобной конструкции обуславливается приобретением большей котловой жёсткости, по сравнению с жёсткостью, которую обеспечивают профильные боковые балки, стоящие на раме. Такая инженерная конструкция позволяет перераспределить воздействие всех сил, ранее действующих на котёл, теперь принимает цистерна, а далее осуществляется передача посредством задействования крайних опор непосредственно на тележки.
Уральское и мариупольское предприятия пошли в своё время дальше, увеличив базу всего на шестьдесят восемь сантиметров и укоротив консоли на тридцать четыре сантиметра, тем самым добившись значительного улучшения в динамике самой цистерны в области её горизонтального положения. Работа этих ёмкостей на железной дороге стала более безопасной.
Применение габаритов «02-ВМ» на одном из видов четырёхосной цистерны позволяет производить транспортировку бензина по рельсовой колее со стандартной шириной европейских железных дорог.
Безрамная конструкция котлов исключает наличие хребтовой балки, модель «15-811». Такая цистерна была изготовлена на восьми осях. Грузоподъёмность возросла до ста двадцати тонн, а погонная нагрузка до восьмидесяти кН/м. Такие параметры цистерн позволили увеличить провозную способность железных дорог, тем самым сокращая количество капитальных вложений, которые ранее требовались для решения вопроса пропускной способности железнодорожных путей. Теперь эти средства можно израсходовать на другие нужды. Но главное, за счёт такой модернизации достигнуто повышение производительности труда.
Сегодняшнее производство безрамных железнодорожных цистерн с наличием восьми осей открыл производственникам путь к современному вагоностроению. Теперь цельно несущая кузовная часть признана во всём мире.
