Введение

Система переменной колеи позволяет железнодорожным транспортным средствам в составе поезда преодолевать стык между двумя железнодорожными сетями с разной шириной колеи. Для сквозного движения поезд должен быть оснащен специальными тележками с колесными парами переменной колеи, которые содержат ось переменной колеи (VGA). Изменение ширины колеи осуществляется путем прохождения поезда через устройство для смены колеи или комплекс для смены колеи. Когда поезд проходит через устройство, колеса разблокируются, сближаются или раздвигаются, а затем фиксируются. Установленные системы переменной колеи существуют в пределах сети Испании и установлены на международных линиях между Испанией/Францией (испанские поезда), Швецией/Финляндией (шведские поезда), Польшей/Литвой (польские поезда) и Польшей/Украиной (польские поезда). Система смены колеи без остановок широко используется в пассажирском сообщении в Испании, для рейсов, следующих по комбинации выделенных высокоскоростных линий (использующих стандартную колею) и старых линий (использующих иберийскую колею). Аналогичные системы для грузовых перевозок пока находятся на ранней стадии разработки, поскольку больший осевой вес увеличивает технологические сложности. Хотя существуют различные альтернативы, такие как перевалка грузов, замена отдельных колес и осей, замена тележек, платформы для перевозки тележек или простая перегрузка грузов или пассажиров, они непрактичны, поэтому недорогая и быстрая система смены колеи была бы полезна для трансграничных грузовых перевозок. Альтернативные названия включают колесные пары с регулируемой шириной (GAW), автоматическую систему смены ширины колеи (ATGCS/TGCS), систему переоборудования подвижного состава по ширине колеи (RSRS), систему регулировки ширины колеи (RGAS), колесные пары с изменяемой шириной, тележки с переменной колеей, колесные пары с изменяемой шириной колеи и устройство для смены ширины колеи.

Обзор

Оси с переменной колеей помогают решить проблему смены колеи без необходимости использования двухколейных путей или перевалки грузов. Системы обеспечивают регулировку между двумя ширинами колеи. Конструкции сменщиков колеи, поддерживающие более двух ширин колеи, не применяются.

Совместимость

Системы переменной колеи не все совместимы друг с другом. Системы SUW 2000 и Rafil Type V взаимодействуют между собой, как и TALGO RD и CAF BRAVA. В 2009 году в Рода-де-Бара, недалеко от Таррагоны, разрабатывался Unichanger, способный работать с четырьмя различными системами переменной колеи.

Международный трафик

VGA особенно важен для международного железнодорожного сообщения, поскольку перешивки колеи, как правило, происходят чаще на международных границах.

Особенности

Различные системы имеют различные ограничения, например, некоторые могут использоваться только на вагонах и не подходят для тягового подвижного состава, в то время как другие требуют разгрузки вагонов перед прохождением через смену колеи. Если одна из колей узкая, между колесами может не хватить места для тормозов, смены колеи и тяговых двигателей. Страна Испания Польша Германия Япония Швейцария Система(ы) TALGO CAF SUW 2000 Rafil V RTRI Stadler + Prose Железные дороги, для которых подходят es eu es eu eu ua de ru jp ch MOB Пассажирские вагоны Грузовые вагоны Тяговый подвижный состав (приводные оси) Под нагрузкой (смена колеи при нагрузке на колеса) Стандартная колея / Более широкая колея Стандартная колея / Узкая колея

Максимальная скорость

Максимальная скорость поездов, оснащенных различными технологиями, различается. Только компании CAF и Talgo производят высокоскоростные поезда VGA, способные развивать скорость до 250 км/ч.

Изменение скорости

Talgo RD GC меняет ширину колеи на скорости, поэтому для перевода поезда требуется всего 24 секунды.

Изменчик калибровки

Сменщик колеи — это устройство, которое осуществляет изменение ширины колеи у вагонов. Конструкция состоит из пары ходовых рельсов, плавно изменяющих ширину между двумя колеями, в сочетании с другими рельсами и рычагами для выполнения следующих шагов, на примере Talgo RD:
Проверить, что все вагоны поезда подходят для смены колеи. Поддержка включена – снимает нагрузку с запорного механизма и передает ее на направляющие рельсы. Разблокировать. Переместить колеса в новое положение. Заблокировать. Поддержка выключена – вернуть нагрузку на запорный механизм от направляющих рельсов. Проверить правильность работы и сформировать статистику. Использовать кабели питания и управления ECPB. В испанской системе Talgo RD для смазки металлических поверхностей используется постоянный распыл воды, чтобы снизить нагрев и износ. Сменщик колеи Talgo RD имеет большую длину и ширину.

Ограничения

В настоящее время выбор колеи ограничен тремя вариантами: 1435 мм, широкой колеей 1520 мм и 1676 мм. При использовании узкой колеи, например, 1000 мм, как в Цвайзиммене (Швейцария), остается меньше места между колесами для размещения механизма смены колеи, тяговых двигателей и тормозного оборудования. Диаметр колес также ограничивает осевую нагрузку до 22,5 тонн.

Операция

Многоцелевой моторный состав с переменной колеёй или поезд, включающий локомотив с переменной колеёй (например, Talgo 250) и вагоны, может проезжать прямо через смену колеи. Обычно локомотив не способен самостоятельно менять колею, поэтому он должен отойти в сторону, пока остальная часть поезда проходит через смену. На противоположной стороне к поезду будет прицеплен новый локомотив другой колеи. Поезд Talgo с локомотивом может пересекать смену колеи со скоростью 1 ось в секунду, примерно на скорости…

Поезд (или отдельный вагон) может быть подтолкнут на половину пути через смену колеи, отцеплен, а затем (когда он достаточно продвинется) прицеплен к новому локомотиву и дотянут до конца. Длинный трос с крюками на концах позволяет проводить этот процесс асинхронно, используя трос для соединения вагонов, прибывающих на смену колеи, и принимающего локомотива (хотя без тормозного управления от локомотива к вагонам). На поездах дальнего следования в Испании и на ночных поездах, пересекающих границу между Испанией и Францией, прибывающий локомотив останавливается непосредственно перед сменой колеи, отцепляется и уходит на короткий боковой путь. Затем поезд, под действием силы тяжести, медленно и контролируемо проходит через смену колеи. Новый локомотив прицепляется к головному вагону только после того, как весь поезд полностью пройдёт через смену. С 2014 года разрабатывались системы смены колеи для грузовых вагонов.

Австралия

В 1933 году австралийским железным дорогам было предложено до 140 изобретений для преодоления смены ширины колеи между разными штатами. Ни одно из них не было принято. Примерно 20 из этих устройств представляли собой регулируемые колеса или оси различных конструкций, которые можно сравнить с современными системами VGA. Системы VGA в основном предназначались для линий широкой и стандартной колеи. Станции смены колеи были установлены в Порт-Пири, Питерборо и Албери; их работа была преимущественно ручной. Самая новая установка находилась в Драй-Крик и имела более автоматизированную конструкцию. Конструкция Talgo RD еще более автоматична и эффективна.

Беларусь/Польша

В Бресте, недалеко от белорусско-польской границы, установлена установка для смены колеи Talgo. Она используется скоростными поездами Российских железных дорог, курсирующими между Москвой и Берлином. Заказ на 7 состава поездов Talgo VGA был размещен в 2011 году. Поезда под брендом "Стриж" находятся в эксплуатации с 2016 года.

Канада

В Канаде в 1860-х годах на железной дороге Гранд-Транк на некоторое время использовали тележки с переменной колеей для соединения путей шириной 5 футов 6 дюймов и 4 фута 8,5 дюймов без перевалки грузов. Пятьсот вагонов были оснащены "тележками с регулируемой колеей", но после интенсивной ежедневной эксплуатации система оказалась неудовлетворительной, особенно в холодную и снежную погоду. Система использовала телескопические оси с широкими ступицами, позволявшими изменять ширину колеи с помощью специального устройства для перевода тележек на другую колею после ручного освобождения фиксирующих штифтов. Также осложнялись железнодорожные операции на мосту Ниагара.

Финляндия/Швеция

В 1999 году на финском конце двухколейного участка между Хапарандой и Торнио в Торнио был установлен перегрузочный механизм колесных пар для использования с грузовыми вагонами переменной колеи. Перегрузочный механизм в Торнио – конструкция Rafil из Германии; аналогичный перегрузочный механизм Talgo RD существовал на стороне Хапаранды, но был демонтирован, так как требовал размораживания зимой. Паромное железнодорожное сообщение, осуществляемое компанией SeaRail и прибывающее из Германии и Швеции морским путем, использовало установки для смены тележек в порту Турку.

Грузия

В Ахалкалаки установлен новый перегрузочный механизм для железной дороги Баку-Тбилиси-Карс. На северо-западном конце рельсы расходятся, на юго-восточном конце рельсы расходятся. Предусмотрены как обмен тележками, так и адаптеры переменной колеи.

Япония

"Поезд с изменением колеи" – проект, начатый в Японии в 1990-х годах для изучения возможности создания электропоезда (EMU), способного работать как на высокоскоростной сети Синкансэн с шириной колеи 1435 мм, так и на сети оригинальной ширины 1067 мм. Поезд первого поколения проходил испытания с 1998 по 2006 год, включая испытания на высокоскоростной тестовой трассе в США в 2002 году. Поезд второго поколения, предназначенный для достижения максимальной скорости , проходил тестовые испытания в различных регионах Японии с 2006 по 2013 год. Поезд третьего поколения с 2014 года проходит испытания на надежность в рамках подготовки к возможному вводу в эксплуатацию на планируемом расширении Кюсю-Шинкансэн до Нагасаки.

Литва/Польша

Установка для перегрузки вагонов с польской системой SUW 2000 установлена в Моцкеве к северу от литовско-польской границы. Пассажирские поезда широкой колеи VGA курсировали между Литвой и Польшей с октября 1999 года по май 2005 года, а грузовые поезда широкой колеи VGA – с начала 2000-х годов по 2009 год.

Польша/Украина

На польско-украинской границе установлено два устройства смены колеи системы SUW 2000, один из них в Дорохуске (Польша) на линии Варшава – Киев, другой в Мостиске (Украина) на линии Краков – Львов. 14 декабря 2003 года вместо перестановки тележек между Краковом (Польша) и Львовом (Украина) были запущены пассажирские поезда VGA. Использование VGA позволяет сократить время в пути примерно на 3 часа по сравнению с перестановкой тележек. Последний раз эти поезда ходили в 2016 году.

Швейцария

На линии Монтрё – Гштад – Цвайзиммен – Шпиц – Интерлакен используются тележки с переменной колеей. Поезда автоматически переходят с ширины колеи 1000 мм на 1435 мм в Цвайзиммене. Была построена и испытана опытная тележка. В ней отсутствуют оси, что позволяет боковым рамам тележки, удерживающим колеса с обеих сторон, скользить относительно друг друга. 19 июня 2019 года в Цвайзиммене успешно прошли испытания устройства смены колеи EV09 Prose. Система разработана для работы как на линии шириной 1000 мм Montreux Oberland Bernois Railway (MOB), так и на инфраструктуре шириной 1435 мм BLS AG.

Великобритания

Джон Фаулер упоминает в 1886 году о попытке GWR разработать "телескопическую" ось. Трамваи ходили между Лидсом (uksg) и Брэдфордом (колея 4 фута) после успешных испытаний в 1906 году с использованием трамвайного вагона Брэдфорда № 124. Система была позднее запатентована – GB190601695 (A) в 1906 году. Эта система была усовершенствована повторно в патенте GB190919655 (A) в 1909 году путем введения системы блокировки, действующей на колесо и ось, а не только на обод колеса. Это обеспечивало более надёжное сцепление, когда колесо могло свободно перемещаться по шлицевой оси.

Время, затраченное

В VGA поезд протягивается через "регулятор" без необходимости отцеплять вагоны или отсоединять (и проверять) тормозное оборудование. В качестве альтернативы, поскольку поезд не требует расцепки, локомотив может тянуть все сцепленные вагоны вместе. См. устройство смены колеи Talgo.

Локомотивы

Паровозы, как правило, не могут быть быстро переведены на другую ширину колеи. Хотя дизельные локомотивы могут быть переоборудованы путем замены тележек, это обычно не делается из-за сложности переподключения кабелей и шлангов. В Австралии некоторые локомотивы переводятся с одной колеи на другую. Такой перевод может происходить раз в несколько месяцев, но не для каждой отдельной поездки. К 2004 году компания Talgo предлагала пассажирские электровозы переменной колеи. Неизвестно, существуют ли грузовые электровозы переменной колеи.

Вес

Тележка с регулируемой шириной колеи, укомплектованная колесными парами, весит примерно на одну тонну больше, чем обычная тележка, и как правило, требует использования дисковых тормозов, которые охлаждаются медленнее. 1921. C. R. Проссер. – Argus, пятница, 8 июля 1921 г. 1922. J. Грив. – Argus, 19 июля 1922 г.