Теміржол көліктерінің габариттері мен жүктемелерінің шектеулері

Кіріспе

Темір жол көлігінің және оның жүктемелерінің ең үлкен габариттері

Жүктеме габариті – темір жол көлігінің және оның жүктемелерінің ең үлкен биіктік және ендік габариттерін анықтайтын схема немесе физикалық құрылым. Олардың мақсаты – темір жол көліктерінің туннельдер мен көпірлердің астынан қауіпсіз өтуін қамтамасыз ету, платформалардан, жол бойындағы ғимараттар мен құрылыстардан қашық болуын сақтау. Классификация жүйелері әртүрлі елдерде әртүрлі болады, тіпті рельс аралығы біркелкі болса да, желі ішінде габариттер өзгеше болуы мүмкін. Жүктеме габариті термині сондай-ақ автомобильдерді жөндеу шеберханаларының, автобус гараждарының, жанармай құю станцияларының, тұрғын үй гараждарының, көп қабатты тұрақтардың және қоймалардың есіктеріне қатысты жол көліктерінің ең үлкен габариттеріне де қолданылуы мүмкін. Бұған байланысты, бірақ бөлек габарит – құрылым габариті, ол көпірлердің, туннельдердің және басқа да инфрақұрылымның темір жол көліктеріне қаншалықты жақындауына шек қояды. Бұл екі габариттің арасындағы айырмашылық – бос кеңістік (клиренс) деп аталады. Белгіленген бос кеңістік мөлшері, темір жол көліктерінің жоғары жылдамдықта тербелуін ескереді.

Шолу

Жүк тиеу габариті жолаушылар вагондарының, жүк вагондарының (мал вагондары) және темір жолдың бір бөлігінде жүретін контейнерлердің мөлшерін шектейді. Ол әлем бойынша әртүрлі, тіпті бір темір жол жүйесінің ішінде де өзгеше болуы мүмкін. Уақыт өте келе жүк тиеу габариттері үлкейіп, габариттердің стандартизациясы артып келеді. Кейбір ескі желілердегі құрылымдық габариттер көпірлерді көтеру, туннельдердің биіктігі мен енін кеңейту және қажетті басқа өзгерістер жасау арқылы жақсартылды. Контейнерлік тасымалдау және ірі контейнерлерді пайдалану теміржол компанияларын автокөліктің бәсекесінде жеңілу үшін құрылымдық габариттерді ұлғайтуға итермеледі. "Жүк тиеу габариті" термині сондай-ақ физикалық құрылымды білдіруі мүмкін, кейде жүк аулаларының шығу жолдарында немесе желінің шектеулі бөлігіне кіретін жерде орналасқан қолға немесе порталға бекітілген жарық сәулелерін пайдаланатын электрондық детекторларды қолданады. Бұл құрылғылар ашық немесе платформалық вагондарға тиелген жүктердің желідегі көпірлер мен туннельдердің биіктігі мен пішінінің шегінде болуын қамтамасыз етеді және габариттен тыс вагондардың кішірек габаритті желіге кіруіне жол бермейді. Жүк тиеу габаритіне сәйкестікті арнайы вагондармен тексеруге болады. Бұрын бұл қарапайым ағаштан жасалған немесе вагондарға орнатылған физикалық сезіктіргіштер болатын. Соңғы уақытта лазер сәулелері қолданылады. Жүк тиеу габариті – вагондардың ең үлкен мөлшері. Ол желідегі көпірлер мен туннельдердің мөлшерін шектейтін және инженерлік толеранстылықты, вагондардың қозғалысын ескеретін ең төменгі құрылымдық габариттен ерекшеленеді. Екі аралықтағы айырмашылық бос кеңістік деп аталады. "Динамикалық контур" немесе "кинематикалық контур" терминдері – аспаның жүріп өтуі, қисықтардағы (екі шетінде де, ортасында да) және жолдың бүйірлік қозғалысы сияқты факторларды қамтиды – кейде жүк тиеу габаритінің орнына қолданылады. Жолаушылар пойыздарының жүк тиеу габаритін ескеру кезінде теміржол платформасының биіктігі де маңызды. Егер екеуі де тікелей үйлесімді болмаса, жүктеу уақытын ұзартатын баспалдақ қажет болуы мүмкін. Ұзын вагондар қисық платформада пайдаланылса, платформа мен вагон есігі арасында кеңістіктер пайда болып, қауіп тудыруы мүмкін. Әртүрлі жүк тиеу габариттері мен еден биіктігі бар пойыздар бір платформаны пайдаланғанда (немесе тіпті тоқтамай өтетін болса) бұл мәселе күшейеді. Белгілі бір габариттегі теміржолда тасымалданатын жүк мөлшеріне вагондардың конструкциясы да әсер етеді. Төмен палубалы вагондар кейде 9 фут (3 м) биіктігіндегі контейнерлерді кіші габаритті желілерде тасымалдау үшін пайдаланылуы мүмкін, бірақ олардың төмен палубалы вагондары көп контейнерлерді тасымалдауға мүмкіндік бермейді. Қалалық (метро) теміржолдары әдетте өте кішкентай жүк тиеу габариттеріне ие, бұл туннель құрылысының құнын төмендетеді. Бұл жүйелер тек өздерінің арнайы вагондарын ғана пайдаланады.

The loading gauge restricts the size of passenger coaches, goods wagons (freight cars) and shipping containers that can travel on a section of railway track. It varies across the world and often within a single railway system. Over time there has been a trend towards larger loading gauges and more standardization of gauges; some older lines have had their structure gauges enhanced by raising bridges, increasing the height and width of tunnels and making other necessary alterations. Containerisation and a trend towards larger shipping containers has led rail companies to increase structure gauges to compete effectively with road haulage. The term "loading gauge" can also refer to a physical structure, sometimes using electronic detectors using light beams on an arm or gantry placed over the exit lines of goods yards or at the entry point to a restricted part of a network. The devices ensure that loads stacked on open or flat wagons stay within the height/shape limits of the line's bridges and tunnels, and prevent out of gauge rolling stock entering a stretch of line with a smaller loading gauge. Compliance with a loading gauge can be checked with a clearance car. In the past, these were simple wooden frames or physical feelers mounted on rolling stock. More recently, laser beams are used. The loading gauge is the maximum size of rolling stock. It is distinct from the minimum structure gauge, which sets limits to the size of bridges and tunnels on the line, allowing for engineering tolerances and the motion of rail vehicles. The difference between the two is called the clearance. The terms "dynamic envelope" or "kinematic envelope" – which include factors such as suspension travel, overhang on curves (at both ends and middle) and lateral motion on the track – are sometimes used in place of loading gauge. The railway platform height is also a consideration for the loading gauge of passenger trains. Where the two are not directly compatible, stairs may be required, which will increase loading times. Where long carriages are used at a curved platform, there will be gaps between the platform and the carriage door, causing risk. Problems increase where trains of several different loading gauges and train floor heights use (or even must pass without stopping at) the same platform. The size of load that can be carried on a railway of a particular gauge is also influenced by the design of the rolling stock. Low deck rolling stock can sometimes be used to carry taller 9 feet (3 m) shipping containers on lower gauge lines although their low deck rolling stock cannot then carry as many containers. Rapid transit (metro) railways generally have a very small loading gauge, which reduces the cost of tunnel construction. These systems only use their own specialised rolling stock.

Тарих

Ұлыбританияның басты теміржол желілері, олардың көпшілігі 1900 жылға дейін салынған, көбінесе басқа елдерге қарағанда кішірек жүк тиеу габариттеріне ие. Еуропа құрлығында 1913 жылы келісілген, ал 1914 жылы қолданысқа енген, сәл үлкен Берн габариті (Gabarit passe partout international, PPI) қабылданды. Осының салдарынан британдық пойздардың жүк тиеу габариттері айқын түрде кішірек, ал жолаушылар вагондарының ішкі кеңістігі де шағын, бірақ бұл рельстер стандартты өлшемде әлемнің көп бөлігінде қолданылатын өлшемге сәйкес келеді. Бұл жиі жаңа пойыз жиынтықтарын немесе локомотивтерді сатып алу құнын арттырады, себебі олар қазіргі британдық желіге қатысты арнайы жасалуы керек, ал "қоймадан" сатып алу мүмкіндігі шектеулі. Мысалы, HS2 үшін жаңа пойыздардың "классикалық үйлесімді" жиынтықтарына 50% үстеме қосылады, олар қазіргі (немесе "классикалық") теміржол желісінің жүк тиеу габаритімен де, HS2 желісімен де үйлесімді болады. "Классикалық үйлесімді" пойыз жиынтығының құны бір пойызға 40 миллион фунт стерлингті құрайды, ал еуропалық жүк тиеу габаритіне сәйкес және тек HS2 желісінде жұмыс істеуге жарамды HS2-ге арналған пойыз жиынтығы физикалық өлшемі үлкен болғанына қарамастан, бір пойызға 27 миллион фунт стерлингке бағаланады. Бұл мәселе он тоғызыншы ғасырда да танылды, және жүк тиеу габариттері кеңейтілген немесе жаңартылған елдер көрші елдерді өз стандарттарын жаңартуға шақырып отырды. Бұл континенттік Еуропада ерекше байқалды, мұнда Скандинавия елдері мен Германия, салыстырмалы түрде кең жүк тиеу габариттеріне ие болғандықтан, олардың вагондары мен локомотивтері стандартты рельс желісінде кез келген өлшемге шектелмей жүре алатынын қалады. Сол кезде ең шектеулі жүк тиеу габариттеріне ие болған Франция, бірінші дүниежүзілік соғыстан аз бұрын қолданысқа енген Берн габаритіне келісім берді. Әскери теміржолдар көбінесе жоғары стандарттарға сәйкес салынды, әсіресе Америка Азамат соғысы мен Франко-пруссия соғысы теміржолдардың әскери операциялар мен мобилизациядағы маңыздылығын көрсеткеннен кейін. Кайзерлік Германия әскери теміржолдарды салуда ерекше белсенділік танытты, олар көбінесе мүмкіндігінше тегіс, түзу және жүк тиеу габариттеріне қатысты кең мүмкіндіктерге ие болу үшін, ірі қалалық аймақтарды айналып өту үшін салынып, азаматтық көліктерге, әсіресе жолаушылар тасымалына пайдасы аз болды. Дегенмен, жоғарыда аталған факторлардың барлығы кей жағдайларда осы теміржолдардың кейіннен тоқтатылуына әкелді.

The loading gauge on the main lines of Great Britain, most of which were built before 1900, is generally smaller than in other countries. In mainland Europe, the slightly larger Berne gauge (Gabarit passe partout international, PPI) was agreed to in 1913 and came into force in 1914. As a result, British trains have noticeably and considerably smaller loading gauges and, for passenger trains, smaller interiors, despite the track being standard gauge, which is in line with much of the world. This often results in increased costs for purchasing new trainsets or locomotives as they must be specifically designed for the existing British network, rather than being purchased "off the shelf". For example, the new trains for HS2 have a 50% premium applied to the "classic compatible" sets that will be "compatible" with the current (or "classic") rail network loading gauge as well as the HS2 line. The "classic compatible" trainsets will cost £40million per trainset whereas the HS2 only stock (built to European loading gauge and only suitable to operate on HS2 lines) will cost £27M per trainset despite the HS2 only stock being physically larger. It was recognized even during the nineteenth century that this would pose problems and countries whose railroads had been built or upgraded to a more generous loading gauge pressed for neighboring countries to upgrade their own standards. This was particularly true in continental Europe where the Nordic countries and Germany with their relatively generous loading gauge wanted their cars and locomotives to be able to run throughout the standard gauge network without being limited to a small size. France, which at the time had the most restrictive loading gauge ultimately compromised giving rise to Berne gauge which came into effect just before World War I. Military railways were often built to particularly high standards, especially after the American Civil War and the Franco Prussian War showed the importance of railroads in military deployment as well as mobilization. The Kaiserreich was particularly active in the construction of military railways which were often built with great expense to be as flat, straight and permissive in loading gauge as possible while bypassing major urban areas, making those lines of little use to civilian traffic, particularly civilian passenger traffic. However, all those aforementioned factors have in some cases led to the subsequent abandoning of those railroads.

Халықаралық темір жол одағының (UIC) темір жол өлшемі

Халықаралық темір жол одағы (UIC) А, В, В+ және С деп аталатын стандартты жүк габариттері сериясын әзірледі. PPI – UIC габариттерінің алдындағысы, дөңгелек шатыры бар ең ірі габариттерге ие болды. UIC A: Ең кішкентай (PPI габаритінен сәл үлкен). Максималды габариттері UIC B+: Францияда UIC B+ стандартына сәйкес жаңа құрылыстар салынуда.

Еуропалық стандарттар

Еуропалық Одақта 2002 жылы UIC директивалары Еуропалық Одақтың ERA техникалық өнімдерінің үйлесімділігіне қатысты ережелерімен (TSI) алмастырылды, бұл пойыз жүйелерін үйлестіруге бағытталған бірқатар ұсынымдарды анықтады. Жүгірмелі құрамға қатысты TSI (2002/735/EC) UIC габариттерінің анықтамаларын қабылдады, соның ішінде кинематикалық габариттерді анықтайтын эталондық профильді, онда GA және GB габариттерінің биіктігі (олардың пішіні әртүрлі) ал GC габариттерінің биіктігі жалпақ шатырдың еніне сәйкес келеді. Барлық вагондар радиусы қисық сызықтың ені бойынша енді қаптамаға сыйып орналасуы керек. Ені болатын TGV вагондары осы шектерге сәйкес келеді. GB+ жүк габариті ISO контейнерлері мен жүктелген тіркемелерге арналған жалпы еуропалық жүк тасымалдау желісін құру жоспарына сілтеме жасайды. Бұл контейнерлік пойыздар (piggyback пойыздары) B қаптамасына жазық үстіңгі жағымен сәйкес келеді, сондықтан континенттік Еуропадағы B габариттеріне сәйкес салынған көптеген құрылымдарға минималды өзгерістер енгізу жеткілікті. Ұлыбритания аралдарындағы бірнеше құрылымдар да GB+ стандартына сәйкес кеңейтілді, ал қайта құрылымдау жұмыстары Ла-Манш туннелінен басталады. Тарихи себептерге байланысты көптеген мүше мемлекеттердің темір жолдары TSI талаптарына сәйкес келмейді. Мысалы, Ұлыбританияның 19 ғасырда темір жол саласындағы жетекші рөлі оны сол дәуірдің кішігірім инфрақұрылымдық өлшемдерімен шектеді. Керісінше, бұрынғы Кеңес Одағының серіктес елдерінің жүк габариттері TSI спецификациясынан әлдеқайда үлкен. GB+ есебінен басқа, оларды қайта жабдықтаудың мағынасы жоқ, себебі бұл өте қымбатқа түседі және үлкен бұзылуларға әкеледі. Жүк габариті Статикалық эталондық профиль Кинематикалық эталондық профиль Ескертулер UIC және/немесе TSI RIV Ені Биіктігі Ені Биіктігі G1 / UIC 505 1 T 11 3,150 м 4,280 м 3,290 м 4,310 м Статикалық профиль сонымен қатар Берн габариті, PPI немесе OSJD 03 WM деп те аталады. GA T 12 4,320 м 4,350 м GB T 13 GB1 / GB+ GB2 G2 T 14 4,650 м 4,680 м Бұрынғы UIC C; Статикалық профиль сонымен қатар OSJD 02 WM деп те аталады. DE3 анықталмаған G2 үшін кеңейту, TEN T ережелерінің бөлігі. GC 3,150 м 4,650 м 4,700 м Бұрынғы UIC C1. C 3,600 м 4,830 м анықталмаған Øresund көпірі және Fehmarn белдеуі туннелі үшін жоғары өткізу қабілетті темір жол дәлізінің стандарты.

In the European Union, the UIC directives were supplanted by ERA Technical Specifications for Interoperability (TSI) of European Union in 2002, which has defined a number of recommendations to harmonize the train systems. The TSI Rolling Stock (2002/735/EC) has taken over the UIC Gauges definitions defining Kinematic Gauges with a reference profile such that Gauges GA and GB have a height of (they differ in shape) with Gauge GC rising to allowing for a width of of the flat roof. All cars must fall within an envelope of wide on a radius curve. The TGVs, which are wide, fall within this limit. The designation of a GB+ loading gauge refers to the plan to create a pan European freight network for ISO containers and trailers with loaded ISO containers. These container trains (piggy back trains) fit into the B envelope with a flat top so that only minor changes are required for the widespread structures built to loading gauge B on continental Europe. A few structures on the British Isles were extended to fit with GB+ as well, where the first lines to be rebuilt start at the Channel Tunnel. Owing to their historical legacies, many member states' railways do not conform to the TSI specification. For example, Britain's role at the forefront of railway development in the 19th century has condemned it to the small infrastructure dimensions of that era. Conversely, the loading gauges of countries that were satellites of the former Soviet Union are much larger than the TSI specification. Other than for GB+, they are not likely to be retrofitted, given the enormous cost and disruption that would be entailed. Loading gauge Static reference profile Kinematic reference profile Comments UIC and/or TSI RIV Width Height Width Height G1 / UIC 505 1 T 11 3.150 m 4.280 m 3.290 m 4.310 m Static profile also known as Berne gauge, PPI or OSJD 03 WM. GA T 12 4.320 m 4.350 m GB T 13 GB1 / GB+ GB2 G2 T 14 4.650 m 4.680 m Formerly UIC C; Static profile also known as OSJD 02 WM. DE3 not defined Expansion for G2, part of TEN T regulations. GC 3.150 m 4.650 m 4.700 m Formerly UIC C1. C 3.600 m 4.830 m not defined High capacity rail corridor standard for Øresund Bridge and Fehmarn Belt Tunnel

Екі қабатты вагондар

Бұл жүк тасымалдағыш құрылғылардың құндылығының нақты мысалы – олар екі қабатты жолаушылар вагондарын пайдалануға мүмкіндік береді. Көбінесе қала маңындағы қатынайтын пойыздар үшін қолданылса да, Франция оларды жоғары жылдамдықты TGV қызметтерінде де пайдаланады: SNCF TGV Duplex вагондары биік, сондай-ақ Нидерланды, Бельгия және Швейцарияда да көптеген екі қабатты қалааралық пойыздар бар.

Нидерланды

Нидерландыда UIC C-ге ұқсас пішін қолданылады, ол биіктігі шамамен 1 метрге жетеді. Пойыздар кеңірек, бұл Швециядағыдай енділікке мүмкіндік береді. Голландиядағы жолаушылар пойыздарының үштен бірі екі қабатты вагондарды пайдаланады. Дегенмен, голландиялық платформалар шведтік платформалардан әлдеқайда биік.

Бетуеруте

Betuweroute: болашақта екі қабатты контейнерлік пойызды қабылдау үшін. Қазіргі электр желісі осы биіктікке мүмкіндік бермейді, себебі ол стандарттарға сай болуы тиіс.