Кіріспе
Түрлі енді теміржол желілерінің кездесу нүктесі
Теміржолдарда, егер бір рельс ені (рельстер арасындағы қашықтық немесе сол рельстерде жүруге арналған пойыз дөңгелектері арасындағы қашықтық) басқа рельс енімен кездессе, рельс енінің өзгеруі орын алады. Пойыздар мен вагондар әдетте рельс енін өзгерту процедурасы болмаса, өтпейді, нәтижесінде жолаушылар пойыздарды ауыстыруға, ал жүктер ауыстыру немесе қайта тиеу қажет болады; бұл мұндай маршрутпен саяхат етуге кешігу, қосымша шығындар мен ыңғайсыздықтар тудыруы мүмкін.
Тарих
Темір жолдың алғашқы күндері стандарттар әлі белгіленбегендіктен, әр түрлі ұйымдар өздерінің бақылауындағы желілерде әрқайсысы өздерінің сүйікті өлшемін қолданғандықтан, кейде механикалық және инженерлік себептермен (географияға немесе жүк пен вагондардың белгілі бір түрлеріне оңтайландыру), кейде коммерциялық және бәсекелестік себептермен (компаниялар мен одақтар арасындағы өзара үйлесімділік және үйлесімсіздік көбінесе стратегиялық қадамдар болды). Ұлыбританиядағы темір жолдың алғашқы кезеңінде жүк тиеуден басқа, роллбокстар, тасымалдаушы вагондар, екі өлшемді рельстер, тіпті контейнерлер немесе өзгермелі осьтер сияқты әртүрлі шешімдер қарастырылды, бірақ олар 1840 жылдардағы өлшем соғысы кезінде іске асырылмады, нәтижесінде жүк тиеу жиі қажет болды. Солтүстік Уэльстің жер асты шифер кеніштерінде тар телімді темір жолдар басым болды, себебі туннельдер кішірек болуы мүмкін еді. Падарн темір жолы 4 фут өлшемді рельсте әрқайсысы 1 фут 10.75 дюймдік шифер трамвайларын тасымалдайтын тасымалдаушы вагондарды пайдаланды. Great Western Railway Blaenau Ffestiniog-тағы тар телімді желілердің бірін сатып алғанда, кеніштердің қолданыстағы шифер вагондарын пайдалануды жалғастыру үшін ұқсас тасымалдаушы вагонды қолданды. Тасымалдаушы вагондар көбінесе стандартты өлшемді рельстер арқылы тар телімді вагондарды тасымалдау үшін қолданылады. Дублиндегі Гиннес сыра зауытында 1 фут 10 дюймдік ішкі тар телімді және 5 фут 3 дюймдік (Ирландия үшін стандартты өлшем) рельстер болды, екі өлшемді локомотивтердің қажеттілігін болдырмау үшін тар телімді локомотивтерге стандартты өлшемді конвертер вагондары ("тасымалдау машиналары" деп аталды) берілді. Тар телімді бу локомотиві портал арқылы тасымалдау машинасына түсірілді, ал оның доңғалақтары роликтерге сүйенді, олар өз кезегінде 3:1 азайту қатынамы арқылы тасымалдау машинасының доңғалақтарын қозғалтты. Осы локомотивтердің бірнешеуі сақталып қалды, соның ішінде No23 локомотиві 1966 жылы Брокхэм мұражайында, ал қазір Амберли музейінің теміржолында жүк таситын вагонмен және көтергіш порталмен бірге сақталған. Сирек жағдайларда стандартты өлшемді көліктер тар телімді рельстерде адаптерлік көліктер арқылы тасымалданады; мысалдарға Германиядағы, Австриядағы және Чехиядағы Rollbocke тасымалдаушы вагондық құрылымдары және Англиядағы Leek және Manifold Valley Light Railway сүт тасымалдаушы вагондары кіреді. 2010 жылдан бастап Жапония Train on Train концепциясын дамытып келеді.
Контейнерлеу
1960 жылдардан бері стандартты интермодалды контейнерлерді халықаралық деңгейде кеңінен қолдану, дөңгелек жиегінің айырмашылығын тудыратын мәселені азайта түсті, себебі контейнерлерді арнайы крандардың көмегімен бір көлік түрінен немесе пойызбен екіншісіне тиімді түрде ауыстыруға болады. Вагонның ұзындығы әртүрлі дөңгелек жиектерінде бірдей болғанда тиімділік жоғарылайды, осылайша контейнерлерді бір пойызбен екіншісіне бойлық қозғалыссыз ауыстыру мүмкін болады. Ауыстыру жылдамдығы, басқа факторлармен қатар, ауыстыру орнында бір уақытта жұмыс істей алатын крандардың санына байланысты. Контейнерлік крандар салыстырмалы түрде жылдамды, сондықтан егер дөңгелек жиегінің айырмашылығы бар жүк тасымалдау хабы уақыт өте өзгерсе, крандарды қажеттілікке қарай жылжытуға болады. Алып көтергіштерді де қолдануға болады. Мысалы, контейнерлер Қытайдан Еуропаға "тікелей пойыз" арқылы жіберілгенде, Қытайдың теміржол желісінен Қазақстанға контейнерлер ғана, ал емес вагондар көшеді. Қорғас шекарасына жақын Алтынкөл теміржол стансасында екі пойыз (қытайлық тар теміржолы және қазақтың 1520 мм) қатарласа орналасады, ал көпірлі крандар контейнерлерді бір пойыздан екіншісіне бар болғаны 47 минут ішінде ауыстырады.
Үлгіштің кішігірім бұзылуы
Қалыпты кеңдіктегі желімен байланысатын тар кеңдіктегі желілер бар жерде техникалық тұрғыдан кеңдік үзілісі болады. Егер желілер арасында тасымалданатын жүктің көлемі аз болса, бұл тек шағын қолайсыздық тудыруы мүмкін. Австрия мен Швейцарияда стандартты кеңдіктегі магистральдық желілер мен тар кеңдіктегі теміржолдар арасында көптеген кеңдік үзілістері бар. Швейцарияның таулы аймақтарда жұмыс істейтін көптеген ішкі теміржолдары 1000 мм, және олардың көпшілігі салыстырмалы түрде тік еңістермен күресу үшін рельстік көмекпен жабдықталған. Стандартты кеңдіктегі пойыздарды рельстік учаскелерде жүргізу мүмкін емес, бірақ стандартты және метрлік кеңдіктегі вагондарды тасымалдау үшін салыстырмалы түрде тегіс жерлерде екі кеңдікті қолдайтын рельстер орнатылған. Сондай-ақ, толығымен рельстік жүйеде жұмыс істейтін 800 мм кеңдіктегі теміржолдар да бар. Кеңдік үзілісінің әсерін азайту үшін оны жүк вагондардан түсірілуі тиіс жерге орналастыруға болады. Мысалы, АҚШ-тағы East Broad Top Railroad теміржолы Пенсильвания штатындағы Маунт-Юниондағы кеңдік үзілісінде көмір жуу және дайындау орнатылған. Көмір EBTR тар жолды вагондарынан түсіріліп, өңделгеннен кейін Пенсильвания теміржолының стандартты жолды вагондарына тиелген.
Шектеудің номиналды үзілістері
Финляндия мен Ресей арасындағы теміржолдың номиналды терезесі бар; Финляндия терезесі 1524 мм, ал Ресей терезесі 1520 мм; қазіргі Ресей терезесі іс жүзінде ескі 1524 мм-дің қайта анықталуы. Бұл, әдетте, екі теміржол жүйесінде де пойыз қатынасын жүргізуге кедергі келтірмейді, мысалы, Хельсинки мен Санкт-Петербург арасындағы Allegro жоғары жылдамдықты пойыз қатынайды. Номиналды айырмашылық көбінесе жұмыс толеранстылығы шегінде болады және проблемалар мен кешігулер тудырмайды. Иберия теміржолы іс жүзінде үш сәл әртүрлі терезеден тұрады: Испанияда 1672 мм, Португалияда 1664 мм және жаңа, қайта анықталған 1668 мм. Пойыздың бір жүйеден екінші жүйеге өтуі белгілі бір толеранстық шегіндегі терезесі бар вагондармен жүзеге асырылады. Үнді теміржолының 1676 мм терезесі Иберия теміржолымен де үйлесімді, бірақ екеуінің арасында тікелей теміржол байланысы жоқ. Дегенмен, Аргентина мен Чилиде ескі испан және португалдық вагондары қайта пайдаланылды, олардың екеуі де үнді теміржолының терезесін қолданады. Стандартты теміржол терезесімен де номиналды айырмашылық бар: Гонконг МТР желісінде, 2014 жылға дейін МТР корпорациясына тиесілі желілер 1432 мм терезесін пайдаланды. Жаңа желілер мен кеңейтулер 1435 мм терезесін қолданады, Шын Ван және Яу Ма Тэй станцияларында номиналды терезе айырмашылығы бар. Екі желі арасында физикалық байланыс болмаса да, KCR корпорациясына тиесілі желілерде де 1435 мм терезесі қолданылады.
Қалдықтардың басқа түрлері
Үлкен теміржол желілерінде ауыр рельстермен негізгі желілер мен жеңіл рельстермен тармақтық желілер болуы мүмкін. Жеңіл локомотивтер мен вагондар барлық желілерде жүре алады, ал ауыр локомотивтер мен вагондар тек ауыр рельстерде ғана жүре алады. Ауыр вагондар жеңіл рельстерде төмендетілген жылдамдықпен жүруі мүмкін. Жеңіл жолды ауыр жолға жаңартуға болады, мысалы, ауыр рельстер орнату арқылы, бұл рельс енін өзгертусіз жасалуы мүмкін.
Өлшегіш жетім
Негізгі желі басқа өлшемге ауыстырылғанда, тармақ желілері, кем дегенде жүк пойыздары үшін, олар да жаңа өлшемге ауыстырылмайынша, үзіліп, салыстырмалы түрде қолданыссыз болуы мүмкін. Мұндай үзілген тармақтарды "өлшемсіз желілер" деп атауға болады.
Өлшегіштің кеңістігі
Жетім жолдың қарама-қарсысы – бір рельс өлшеміндегі желі, ол негізінен басқа рельс өлшеміндегі аумаққа жетеді. Мысалы, Австралияның Виктория штатынан шыққан, шекарадан өтіп, басқаша стандартты рельс өлшеміндегі Жаңа Оңтүстік Уэльске кірген бес Виктория кең рельстік желісі. Сол сияқты, 1962 жылы Альбериден Мельбурнға дейінгі стандартты рельстік желі Альберидегі көптеген жүк тасымалдауларын, әсіресе жолаушылардың түн ортасында пойыздарды ауыстыру қажеттілігін жойды. Калгурлиден Пертке дейінгі стандартты рельстік бөлігі бастапқы тар рельстік желінің бір бөлігін ауыстырды және қалған бөлігін жақсы қисықтармен және еңістермен қос рельстік, екі рельс өлшеміндегі желі ретінде қайта жаңартып салды. Перт қаласының негізгі вокзалында орын жетіспегендіктен, стандартты рельстік жолаушылар пойыздары Шығыс Пертте үш станциядан бұрын аяқталады. Украинадан үш ресейлік кең рельстік желі шығады, біреуі (Ужгород-Кошице желісі) минералдарды тасымалдау үшін Словакияға, екіншісі (Металлургия желісі) Польшаға темір кенін және болат өнімдерін тасымалдау үшін, егер шекарада рельс өлшемі ауысса, қайта тиеу қажет болмайтындай. Словакия желісін Венаға дейін ұзарту жоспарланған. Үшіншісі, Польша-Украина шекарасынан Пржемысльге дейін, Львов пен Киевке жолаушылар қатынасы үшін қолданылады. 1994 жылы Rail Baltica ұсынысы пайда болды, ол Польшадан Каунас (Литва), Рига (Латвия) арқылы Эстонияның Таллинн қаласына дейін Еуропа темір жолдарын байланыстыру үшін солтүстік-оңтүстік стандартты рельстік желі салуды көздеді. Литва мен Польша шекарасын Каунаспен байланыстыратын бірінші кезең 2015 жылы аяқталды. Беларусь пен Польша шекарасынан Гроднаға дейін созылатын стандартты рельстік желі Бялысток, Варшава және Краковқа жолаушылар қатынасы үшін қолданылады. Польшаның Украина шекарасынан Львовқа дейінгі стандартты рельстік желі жоспарлануда.
Басқа мәселелер
Жолдың ені көршілес жүйелер арасында тікелей қатынастың ең маңызды кедергісі болғанымен, басқа да мәселелер де қиындық тудыруы мүмкін, оларға құрылымның ені, жүк көтергіштігі, осьтік жүктемелер, байланыстырғыштар, тежегіштер, электрлендіру жүйелері, сигнализация жүйелері, көп бірліктерді басқару, қағидалар мен регламенттер, машинист куәлігі, оң және сол жақтан жүру, жөндеу (жедел құрам басқа теміржол территориясында болғанда жөндеуді қалай жасау және төлеу) және тіл жатады. Құрылымның, жүк көтергіштігінің және осьтік жүктемелердің мәселелері тек кішірек өлшемдерді пайдалану арқылы шешіледі. Көбінесе, барлық талаптарға сай келетін көлік құралын арнайы жасау қолданылады. Пойыздар төрт түрлі кернеуді қабылдауға, екі жүйелі сигнализация жабдықтарымен жабдықталуға және т.б. мүмкіндік беру үшін жасалуы мүмкін. Алайда, мұндай шешімдердің барлығы көбінесе пойыздың құнының өсуіне немесе жолаушылар үшін жайлылықтың төмендеуіне (мысалы, жүк көтергіштігі кішірек болса, пойыз ішіндегі кеңістік азаяды) немесе – жүк тасымалында – жүк көлемінің азаюына, екі қабаттап тиеу мүмкін болмауына немесе басқа да теріс салдарларға әкеледі.
Ибериялық кеңістігі стандартты кеңістікке сәйкес
Франция (1435) және Испания (1668), мысалы, Сербер (FR) – Портбу (ES); Хендае (FR) – Ирун (ES) және Латур-де-Кароль (FR) – Пуигсерда (ES) қалаларында. 2010 жылдан бастап Испанияның жоғары жылдамдықты желісі (1435) француз теміржолдарымен үздіріссіз байланысты. 1948 жылы Франция-Испания шекарасындағы осьтерді ауыстыру жүйесінің алғашқы жұмыс үлгісі сағатына 8 вагон немесе 32 осьті ауыстыра алды.
Жергілікті тар жол желілері магистральдық желілерге қосылады
Швейцария, жоғарыдағы "Керекше өлшем бұзылулары" бөлімін қараңыз. Harzer Schmalspurbahn стандартты кеңдіктегі жолды Deutsche Bahn-нан, оған қажеттігі болмаған соң қабылдап, оны метрлік кеңдікке ауыстырды, бұл өлшем бұзылуының алдын алу үшін жасалды. Дегенмен, осы жол Deutsche Bahn желісінің қалған бөлігімен қосылатын жерде, өлшемнің бұзылуы (және пойыз операторының ауысуы) әлі де болады. Deutsche Bahn-ның өзінде өлшем бұзылуына байланысты мәселелер жоқ, себебі олардың стандартты емес кеңдіктегі жалғыз темір жолы Вангероге аралында орналасқан, және ол құрлықпен тікелей пойыз байланысына ие емес.
Солтүстік Америка
Америка Құрама Штаттарында 19-шы ғасырда кең, тар және стандартты калибрлі жолдар болған, бірақ қазір олардың басым бөлігі 1435 стандартты калибрлі. Тар калибрлі желілер көбінесе оқшауланған теміржол жүйелерімен шектеледі, бірақ бірнеше ерекше жағдайлар бар. Гватемала мен Мексика арасындағы 3 футтік калибрлі жолдың жалғасы үзіліп, қазір жабық. Колорадо штатының Антонито қаласында стандартты калибрлі Рио-Гранде көрікті теміржолы мен тар калибрлі Кумбрес және Толтек көрікті теміржолы арасында "Толтек шатқалы" деп аталатын калибрдің өзгеруі бар. Сан-Франциско аймағындағы BART жүйесінде Питтсбург/Бэй-Пойнт станциясының шығысындағы ауысу платформасында электрленген 1676 мм кең калибрлі және электрленбеген стандартты калибрлі eBART арасындағы айрықша платформа бар. eBART жүйесі болашақта жаңа жолдарды электрлендіріп, BART негізгі желісіне сәйкес калибрді өзгертуге мүмкіндік береді. Пенсильвания штатының Верхний Дарби қалашығындағы 69-шы көшелік көлік орталығында Пенсильвания калибрлі Market–Frankford желісі және SEPTA 101 және 102 бағыттары мен стандартты калибрлі Норристоун жоғары жылдамдықты желісі арасында калибрдің өзгеруі бар.
Оңтүстік Америка
Аргентина мен Чили екеуі де 1676 мм кең рельстік жолдарды пайдаланады, бірақ байланыс темір жолы 1000 мм тар рельстік және тісті рельстік учаскелері бар. Екі рельс алмастыру станциясы бар, біреуі Чилидегі Лос-Андес, екіншісі Аргентинаның Мендоса қаласында. 2022 жылы Бразилияда 1000 мм рельстік желілердің 22 539 км, 1600 мм кең рельстік желілердің 7 432 км және 1000 мм және 1600 мм аралас рельстік желілердің 514 км бар. Аргентина мен Бразилия арасында 1435 мм-ден 1000 мм-ге рельс алмасу қажет. Уругвай мен Бразилия арасында Сантана-ду-Ливраментода 1435 мм-ден 1000 мм-ге рельс алмасу қажет.
Қытай
Қытайда стандартты кеңдіктегі желі бар; көршілес елдер Моңғолия, Ресей және Қазақстан 1520 кеңдікті пайдаланады, ал Вьетнам көбінесе 1000 (метрлік кеңдікті) пайдаланады, сондықтан рельстің кеңдігінде үзілістер бар. Мысалға, Транс-Маньчжурия темір жолы (Ресей шекарасының Ресей жағындағы Забайкалск қаласында рельс кеңдігі ауысады), Транс-Моңғолия темір жолы және Ланьсинь темір жолы. Юньнань–Вьетнам темір жолы тар рельстік және Куньмин мен Хэкоу қалаларында стандартты рельстік желілерге қосылған. Нанинг–Ханой желісі Вьетнамда Ханойға дейін екі рельстік кеңдікте салынған. Қазіргі уақытта Қазақстан шекарасындағы Достық қаласында рельс кеңдігінде үзіліс бар. Қазақстан Достық пен Ақтоғай арасында стандартты кеңдіктегі қосымша желі салуды жоспарлаған, бірақ ол жобадан бас тартты.
Иран
Иран стандартты рельс жүйесімен жабдықталған, бірақ Әзірбайжан және Түрікменстанмен шекарасында 1520 мм рельс енімен, ал Захедан қаласында Пәкістанның 1676 мм рельс енімен рельс енісі өзгереді. Захедандағы рельс енін ауыстыру станциясы қаланың сыртында салынды, себебі қолданыстағы станция құрылыс аймақтарымен шектелген еді.
Жапония
Жапониядағы барлық жоғары жылдамдықты "Шинкансен" бағыттары стандартты кеңдіктегі желілер ретінде салынған. "Супер Токкю" деп аталатын бірнеше бағыттар тар кеңдікте (3ft6in) салынбақ болған, ал дәстүрлі (жоғары жылдамдықты емес) көбінесе тар кеңдікте (3ft6in) салынған, сондықтан кейбір жерлерде теміржол кеңдігі ауысады және кейбір учаскелерде екі кеңдікті қолдануға болады. Жеке теміржолдар көбінесе басқа кеңдіктерді пайдаланады. Жапон қалалық теміржолдары мен метро желілерінің көпшілігі 1067 мм кеңдікті пайдаланса, көптеген желілер (Осака метросының барлық желілерін қоса алғанда) әлі де 762, 1372 және 1435 мм сияқты әртүрлі кеңдіктерді қолданады. 2010 жылы Хоккайдо теміржол компаниясы (JR Hokkaido) "Поезд үстінде поезд" (Train on Train) деп аталатын, жүк пойыздарын стандартты кеңдіктегі платформаларда жылдам тасымалдауға арналған жүк тасымалдау жүйесін іске қосты. Сейкан туннелі Хоккайдо Шинкансенін қабылдау үшін JR Hokkaido компаниясымен екі кеңдікті қолдайтындай жаңартылды. 1998 жылы жоғары жылдамдықты стандартты кеңдіктегі "Шинкансен" желілерінен тар кеңдіктегі аймақтық желілерге тікелей қатынас жасауға мүмкіндік беру мақсатында ауыспалы кеңдікті "Gauge Change Train" эксперименттік бағдарламасы басталды. Оның алғашқы қолданылуы Кюсю "Шинкансенінің" Нагасаки бағытында күтілген. Дегенмен, бағдарлама 2008 жылы тоқтатылды.
Солтүстік Корея
Солтүстік Кореяның теміржол жүйесінде екі түрлі рельс ені кездеседі. Wiyŏn мен Hyesan Ch'ŏngnyŏn арасындағы Paektusan Ch'ŏngnyŏn желісінің бірнеше бөліктері Paektusan Rimch'ŏl және Samjiyŏn желілерімен байланыс жасау үшін екі рельс енімен салынған. Сонымен қатар, Расоннан Туманганға және Корея-Ресей достық көпіріне дейінгі Транссибір темір жолымен байланысатын желі стандартты және ресейлік рельс ендерін қолдайтын екі рельс енімен салынған. Алғашқыда екі рельс ені Хасанға дейін созылған болуы мүмкін, бірақ 2021 жылдан бастап көпірдің ресейлік жағында стандартты рельс ені алынып тасталды.
Сахалин
20 ғасырда Сахалин аралындағы барлық теміржолдар Жапониядағыдай 3 фут 6 дюймдік тар рельс енін қолданды, себебі теміржол құрылысы басталғанда оның бір бөлігі Жапонияның бақылауында болған. 600 рельс енімен салынған бір учаске Ресей оны бақылауға алғаннан кейін 3 фут 6 дюймдік рельс еніне келтірілді. 1970 жылдардан бастап Сахалин мен Ресей материгін байланыстыратын пойыз паромдары іске қосылды, бұл ресейлік материктегі 1520 мм кең рельс енімен жұмыс істеу үшін вагондардың шассилерін ауыстыруды қажет етті. 2003 жылы Ресей үкіметі бүкіл желіні 3 фут 6 дюйм және 1520 мм екі рельс еніне келтіруді бастады. 2016 жылғы мәліметтер бойынша жұмыс 70% аяқталды және 2018 жылға дейін аяқталуы күтілуде. 2020 жылға қарай аралдың барлық құрамы 1520 мм рельс енімен жаңа құрамдармен алмастырылады деп жоспарлануда, осылайша Сахалин мен Ресей материгі арасындағы рельс енінің айырмасы жойылады.
Тайвань
Жапония сияқты, Тайваньдағы темір жол көлігінің де темір жол желісінің көп бөлігі 3 фут 6 дюймдік рельс енін пайдаланады, бірақ жоғары жылдамдықты темір жолы үшін стандартты рельс ені қолданылады. Дегенмен, рельс енінің айырмашылығы үлкен мәселе тудырмайды, себебі Тайвань жоғары жылдамдықты темір жолы көбінесе жеке құрамды және өз жеке темір жолын пайдаланады, және көп жағдайда дәстүрлі Тайвань темір жолдары басқармасының темір жол желісінен шақырымдармен алыс орналасқан бағыттарда жүреді.
Жаңа Зеландия
Жаңа Зеландия бастапқыда 3 фут 6 дюйм, impsg және 63 дюймдік шағын теміржол желілеріне ие болды, бірақ елдің сиреті қоныстанған және таулы ландшафты үшін 3 фут 6 дюймға көшуге асықты.