Введение
Место соединения железнодорожных путей разной ширины колеи
На железных дорогах смена ширины колеи происходит там, где линия одной ширины колеи (расстояние между рельсами или между колесными парами поездов, рассчитанных на движение по этим рельсам) встречается с линией другой ширины колеи. Поезда и подвижной состав, как правило, не могут продолжать движение без переоборудования для другой колеи, что вынуждает пассажиров пересаживаться, а грузы – перегружаться или переваливаться; это может привести к задержкам, дополнительным расходам и неудобствам при путешествии по такому маршруту.
История
На ранних этапах развития железных дорог смена ширины колеи была распространенной проблемой, поскольку единые стандарты еще не были установлены, и различные организации использовали предпочитаемую ими ширину колеи на контролируемых ими линиях – иногда по механическим и инженерным причинам (оптимизация с учетом географии или определенных типов грузов и подвижного состава), а иногда по коммерческим и конкурентным причинам (совместимость и несовместимость между компаниями и альянсами часто являлись ключевыми стратегическими решениями). В подземных сланцевых каменоломнях Северного Уэльса предпочтение отдавалось узкоколейным железным дорогам, так как это позволяло строить более узкие туннели. Падарнская железная дорога эксплуатировала вагоны-транспортеры на своей железной дороге с шириной колеи 4 фута, каждый из которых перевозил четыре вагона-платформы для сланца шириной 1 фут 10,75 дюйма. Когда Great Western Railway приобрела одну из узкоколейных линий в Блаенау-Фестиниог, она использовала аналогичный тип вагона-транспортера, чтобы продолжить использовать существующие вагоны сланца карьера. Вагоны-транспортеры чаще всего используются для перевозки узкоколейного подвижного состава по линиям стандартной колеи. На пивоварне Guinness в Дублине ранее использовались внутренние узкоколейные локомотивы шириной 1 фут 10 дюймов и 5 футов 3 дюйма (стандартная ширина для Ирландии), и чтобы избежать необходимости в паровозах обеих колей, узкоколейные локомотивы оснащались вагонами стандартной колеи (называемыми "тяговыми тележками"). Узкоколейный паровоз опускался в тяговую тележку с помощью подъемного крана, а его колеса опирались на ролики, которые, в свою очередь, приводили в движение колеса тяговой тележки через редуктор с передаточным числом 3:1. Несколько из этих локомотивов сохранились до наших дней, в том числе локомотив №23 вместе с тяговой тележкой и подъемным краном, сохранившиеся в музее Брокхэма в 1966 году, а ныне в Музее железной дороги Амберли. Реже стандартные транспортные средства перевозятся по узкоколейным путям с использованием адаптерных тележек; примерами служат вагоны-транспортеры Rollbocke в Германии, Австрии и Чехии, а также вагоны для перевозки молока Легкой железной дороги Leek и Manifold Valley в Англии. По состоянию на 2010 год в Японии разрабатывается концепция "поезд на поезде".
Контейнеризация
Международное распространение стандартных интермодальных контейнеров с 1960-х годов снизило значимость проблемы смены ширины колеи, поскольку контейнеры могут эффективно перегружаться с одного вида транспорта или поезда на другой с помощью специализированных кранов. Большая эффективность достигается, когда длина вагонов на каждой ширине колеи одинакова, что позволяет перегружать контейнеры из одного поезда в другой без продольного перемещения. Скорость перегрузки зависит, в частности, от количества кранов, которые могут работать одновременно в пункте перегрузки. Контейнерные краны относительно мобильны, поэтому, если место перегрузки при смене ширины колеи меняется время от времени, краны можно перемещать по мере необходимости. Также могут использоваться вилочные погрузчики. Например, при отправке контейнеров "прямым поездом" из Китая в Европу перемещаются только контейнеры, а не вагоны, из железнодорожной сети Китая в сеть Казахстана. На железнодорожной станции Алтынкол, расположенной недалеко от границы в Хоргосе, два поезда (китайский узкой колеи и казахский 1520 мм) устанавливаются бок о бок на параллельных путях, а козловые краны перемещают контейнеры из одного поезда в другой всего за 47 минут.
Незначительные нарушения калибра
Там, где узкоколейные линии соединяются со стандартной колеей, технически возникает смена колеи. Если объём перевозок между линиями невелик, это может быть лишь незначительным неудобством. В Австрии и Швейцарии существует множество смен колеи между магистральными линиями стандартной колеи и узкоколейными железными дорогами. Многие внутренние швейцарские железные дороги, работающие в гористой местности, имеют ширину колеи 1000 мм, и большинство из них оснащены зубчатой передачей для преодоления относительно крутых уклонов. Движение поездов стандартной колеи по зубчатым участкам невозможно, но во многих местах, где уклон относительно пологий, прокладываются пути двойной колеи для обслуживания подвижного состава стандартной и метровой колеи. Существуют также железные дороги с шириной колеи 800 мм, полностью использующие зубчатую передачу. Последствия незначительной смены колеи можно минимизировать, разместив её в точке, где груз в любом случае необходимо выгружать из вагонов. Примером является железная дорога East Broad Top в США, которая располагала угольной мойкой и обогатительной фабрикой на месте смены колеи в Маунт-Юнион, штат Пенсильвания. Уголь выгружался из узкоколейных вагонов EBTR, а после обработки загружался в вагоны стандартной колеи Pennsylvania Railroad.
Номинальные разрывы диапазона
Линия между Финляндией и Россией имеет номинальный разрыв колеи: финская колея – 1524 мм, а российская – 1520 мм; при этом современная российская колея фактически является переопределением более старой 1524 мм. Это обычно не препятствует сквозному движению, и такое движение существует в виде высокоскоростного сообщения Allegro между Хельсинки и Санкт-Петербургом. Номинальная разница, как правило, находится в пределах допустимых отклонений и не вызывает проблем или задержек. Иберийская колея фактически состоит из трех немного отличающихся размеров: 1672 мм в Испании, 1664 мм в Португалии и более новый, переопределенный 1668 мм. Сквозное движение осуществляется с использованием подвижного состава, имеющего колею в пределах определенных допусков. Индийская колея, 1676 мм, также совместима с иберийской, хотя между ними нет фактических железнодорожных соединений. Тем не менее, старый испанский и португальский подвижной состав использовался в Аргентине и Чили, которые используют индийскую колею. Номинальный разрыв колеи существует и со стандартной колеей: на сети MTR в Гонконге линии, принадлежащие корпорации MTR, использовали 1432 мм до 2014 года. Новые линии и расширения используют 1435 мм, с номинальным разрывом на станциях Шенг-Ван и Яу Ма Тэй. 1435 мм также используется на линиях, принадлежащих KCR Corporation, несмотря на отсутствие физических соединений между этими двумя сетями.
Другие виды тормозов
Большая железная дорога может иметь основные линии с тяжелым рельсовым полотном и второстепенные линии с легким рельсовым полотном. Легкие локомотивы и подвижной состав могут эксплуатироваться на всех линиях, но тяжелые локомотивы и подвижной состав – только на линиях с тяжелым рельсовым полотном. Тяжелый подвижной состав может эксплуатироваться на линиях с более легким рельсовым полотном с пониженной скоростью. Легкое рельсовое полотно может быть модернизировано до тяжелого путем установки более тяжелых рельсов и т.п., и это можно сделать без изменения ширины колеи.
Сирота калибровки
Когда основная железнодорожная линия переводится на другую ширину колеи, ответвления могут оказаться отрезанными и стать относительно бесполезными, по крайней мере для грузовых составов, до тех пор, пока и они не будут переведены на новую ширину. Такие отрезанные ответвления можно назвать "сиротами колеи".
Доступность гаража
Противоположность осиротевшей линии — линия одного уклона, которая заходит на территорию, состоящую в основном из другого уклона. Примеры включают пять викторианских линий широкой колеи из штата Виктория (Австралия), которые пересекали границу с штатом Новый Южный Уэльс, где используется преимущественно стандартная колея. Аналогично, линия стандартной колеи от Албери до Мельбурна, построенная в 1962 году, значительно сократила количество перегрузок в Албери, в особенности необходимость для пассажиров пересаживаться на поезда посреди ночи. Линия стандартной колеи от Калгурли до Перта частично заменила оригинальную узкоколейную линию мыса, а частично перестроила её, улучшив кривые и уклоны, и сделав её двухпутной с переменным уклоном. Из-за недостатка места на главной станции Перт, пассажирские поезда стандартной колеи прибывают на три станции раньше, до станции Ист-Перт. Три российские линии широкой колеи выходят из Украины: одна (линия Ужгород — Кошице) в Словакию для перевозки минеральных ресурсов; другая (линия «Металлургия») в Польшу для перевозки тяжелой железной руды и стальной продукции без необходимости перевалки, которая потребовалась бы при смене колеи на границе. Существовали планы продлить словацкую линию до Вены. Третья линия, от польско-украинской границы до Пшемысля, используется для пассажирского сообщения со Львовом и Киевом. В 1994 году появился проект Rail Baltica — строительство линии стандартной колеи, идущей с севера на юг, для соединения европейских железных дорог от Польши через Каунас (Литва) и Ригу (Латвия) до Таллина (Эстония). Первый этап, соединяющий литовско-польскую границу с Каунасом, был завершен в 2015 году. Линия стандартной колеи, идущая от белорусско-польской границы до Гродно, используется для пассажирского сообщения с Белостоком, Варшавой и Краковом. Планируется строительство линии стандартной колеи от польско-украинской границы до Львова.
Другие вопросы
Хотя ширина колеи является наиболее важным фактором, препятствующим сквозному движению между смежными системами, другие вопросы также могут создавать трудности, включая конструктивный габарит, габарит по высоте и ширине, осевые нагрузки, сцепные устройства, тормозные системы, системы электрификации, системы сигнализации, системы управления многосекционными поездами, правила и нормы, квалификация машинистов, правостороннее или левостороннее движение, ремонт (как выполнять и оплачивать ремонт, когда подвижной состав находится на территории другой железной дороги) и язык. Проблемы, связанные с конструктивным габаритом, габаритом по высоте и ширине и осевыми нагрузками, решаются простым использованием наименьших допустимых значений для сквозного движения. Общим решением часто является изготовление транспортных средств по индивидуальному заказу, чтобы они соответствовали всем предъявляемым стандартам. Поезда могут быть построены для работы от четырех различных напряжений, оснащены оборудованием для двух систем сигнализации и т.д. Однако все эти решения обычно приводят либо к увеличению стоимости поездов, либо к снижению комфорта для пассажиров (например, за счет уменьшения пространства внутри поезда при меньшем габарите по высоте и ширине), либо – в случае грузовых железных дорог – к уменьшению грузоподъемности, что делает невозможной двухъярусную погрузку или приводит к другим негативным последствиям.
Иберийский пропускной путь, соответствующий стандартному пропускному пути
Франция (1435) и Испания (1668), например, на участках Сербер (FR) – Портбу (ES); Эндай (FR) – Ирун (ES) и Латур-де-Кароль (FR) – Пуисерда (ES). С 2010 года испанская высокоскоростная сеть (1435) была соединена с французскими железными дорогами без смены ширины колеи. Самый ранний рабочий пример системы смены тележек на границе Франции и Испании в 1948 году позволял менять тележки со скоростью 8 вагонов или 32 оси в час.
Местные узкоколейные линии, соединяющие магистральные линии
Швейцария, см. раздел "Незначительные изменения ширины колеи" выше. Harzer Schmalspurbahn принял стандартную колею от Deutsche Bahn, когда последней она больше не требовалась, и перевел ее на метровую колею, чтобы избежать проблем, связанных с изменением ширины колеи. Тем не менее, смена ширины колеи (и оператора поездов) все еще происходит в месте соединения этой линии с остальной сетью DB. Сама DB не сталкивается с проблемами изменения ширины колеи, поскольку единственная железная дорога нестандартной ширины, которую она эксплуатирует, находится на острове Вангероге и не имеет железнодорожного сообщения с материком.
Северная Америка
В Соединенных Штатах Америки в 19 веке использовались широкая, узкая и стандартная колеи, но сейчас практически повсеместно применяется колея 1435 мм (стандартная). Эксплуатация узкоколейных железных дорог обычно ограничена изолированными системами, за исключением нескольких примечательных случаев. В настоящее время закрыт стык между колеями 914 мм и 1435 мм между Гватемалой и Мексикой. В Антонито, штат Колорадо, существует стык между стандартной колеей Rio Grande Scenic Railroad и узкоколейной Cumbres and Toltec Scenic Railroad, известной как Toltec Gorge Limited. BART в районе залива Сан-Франциско обеспечивает пересадку с переходом на другую платформу между электрифицированной широкой колеей 1676 мм и неэлектрифицированной стандартной колеей eBART на пересадочной платформе к востоку от станции Питтсбург/Бэй-Пойнт. Система eBART спроектирована таким образом, чтобы в будущем новые пути могли быть электрифицированы и перешиты для использования поездами основной линии BART. Транспортный центр 69-я улица в Верхнем Дарби Тауншип, Пенсильвания, представляет собой стык между колеей Market–Frankford Line (ширина колеи Пенсильвании) и маршрутами SEPTA 101 и 102, а также стандартной колеей Norristown High Speed Line.
Южная Америка
В Аргентине и Чили используются пути широкой колеи 1676 мм, но соединяющая железная дорога использует узкую колею 1000 мм с участками со зубчатой передачей. Существует две станции смены колеи, одна в Лос-Андесе (Чили), а другая в Мендосе (Аргентина). В 2022 году в Бразилии насчитывалось 22 539 км линий с колеей 1000 мм, 7432 км с широкой колеей 1600 мм и 514 км со смешанной колеей, включающей как 1000 мм, так и 1600 мм. Смена колеи существует между Аргентиной и Бразилией – переход с 1435 мм на 1000 мм. Смена колеи существует между Уругваем и Бразилией – переход с 1435 мм на 1000 мм в Сантана-ду-Ливраменто.
Китай
Китай имеет сеть стандартной колеи; соседние страны – Монголия, Россия и Казахстан – используют колею 1520 мм, а Вьетнам в основном использует колею 1000 мм (узкая колея), поэтому существуют перешивки. См. Трансманьчжурскую железную дорогу (с перешивкой в Забайкальске на российской стороне границы), Трансмонгольскую железную дорогу и железную дорогу Ланьсинь. Железная дорога Юньнань – Вьетнам имеет узкую колею и соединяется со стандартной колеей как в Куньмине, так и в Хэкоу. Линия Наннин – Ханой имеет двойную колею во Вьетнаме до Ханоя. В настоящее время перешивка происходит в Достыке на казахстанской границе. Казахстан планировал построить дополнительную линию стандартной колеи между Достыком и Актогаем, но проект был отменен.
Иран
Иран, использующий стандартную колею, имеет смену колеи на 1520 мм на границах с Азербайджаном и Туркменистаном, а также с пакистанской железной дорогой шириной 5 футов 6 дюймов в Захедане. Станция смены колеи в Захедане была построена за пределами города, так как существующая станция оказалась окруженной городской застройкой.
Япония
Все высокоскоростные маршруты "Синкансэн" в Японии построены по стандартной колее. Несколько маршрутов, известных как "Супер Токкю", планировались как узкоколейные 3 фута 6 дюймов, а обычные (не высокоскоростные) в основном узкоколейные 3 фута 6 дюймов, поэтому существуют перешивки и в некоторых местах используется смешанная колея. Частные железные дороги часто используют другие колеи. В то время как большинство городских железнодорожных и метро линий Японии используют колею 1067 мм, значительное количество линий (включая все линии метро Осаки) по-прежнему используют собственные различные колеи, включая 762 мм, 1372 мм и 1435 мм. В 2010 году железнодорожная компания Хоккайдо (JR Hokkaido) начала разработку концепции перевозки узкоколейных грузовых поездов на стандартных платформах на более высоких скоростях под названием "Поезд на поезде". Туннель Сейкан был переоборудован JR Hokkaido до смешанной колеи для обеспечения проезда по линии Хоккайдо-Синкансэн. В 1998 году была начата экспериментальная программа по созданию поезда с переменной колеей ("Поезд с изменяемой колеей") для обеспечения сквозного сообщения от высокоскоростных стандартных линий Синкансэн к узкоколейным региональным линиям. Первым применением ожидался маршрут Кюсю-Синкансэн – Нагасаки. Однако программа была отменена в 2008 году.
Северная Корея
В северокорейской железнодорожной системе имеются участки с изменением ширины колеи. На нескольких участках линии Пэктусан Чхоннён между Вийоном и Хесаном Чхоннёном проложены пути с двойной колеёй, обеспечивающие соединение с линиями Пэктусан Римчхоль и Самчжиён. Кроме того, линия, соединяющая Транссибирскую магистраль от Расона до Тумангана и Моста дружбы между Кореей и Россией, имеет двойную колею – стандартную и российскую. Изначально двойная колея могла доходить до Хасана, но по состоянию на 2021 год стандартная колея была демонтирована на российской стороне моста.
Сахалин
В 20-м веке железные дороги на всей Сахалине использовали ту же узкую колею 3 фута 6 дюймов, что и в Японии, поскольку часть острова находилась под контролем Японии, когда началось строительство железных дорог. Участок пути, изначально использовавший колею 600 мм, был переоборудован до колеи 3 фута 6 дюймов после перехода под контроль России. Начиная с 1970-х годов, осуществлялось паромное сообщение между Сахалином и материковой частью России, что требовало смены тележек у вагонов для обеспечения работы на широкой колеи 1520 мм на территории России. В 2003 году правительство России начало переводить всю сеть на двойную колею – 3 фута 6 дюймов и 1520 мм. По состоянию на 2016 год работы выполнены на 70%, и ожидается их завершение к 2018 году. Предполагается, что к 2020 году весь парк подвижного состава острова будет заменен на подвижной состав широкой колеи 1520 мм, что позволит устранить смену колеи между Сахалином и материковой частью России.
Тайвань
Как и в Японии, на Тайване железнодорожный транспорт использует ширину колеи 3 фута 6 дюймов для большей части своей железнодорожной сети, но стандартную ширину колеи для высокоскоростных железных дорог. Однако, различия в ширине колеи не представляют большой проблемы, поскольку Тайваньская высокоскоростная железная дорога обычно использует отдельный подвижной состав и собственную отдельную железнодорожную линию, и в большинстве мест проходит по маршрутам, расположенным в километрах от сети железных дорог Тайваньской администрации железных дорог.
Новая Зеландия
Первоначально в Новой Зеландии существовали небольшие участки путей с шириной 3 фута 6 дюймов, имперский стандарт и 63 дюйма, но вскоре все они были переведены на ширину 3 фута 6 дюймов, которая лучше соответствовала условиям малонаселенной и гористой местности.