Системы переменной колеи позволяют железнодорожным транспортным средствам перемещаться между двумя железными дорогами с разной шириной колеи . Транспортные средства оснащены осями переменной колеи (VGA). Ширина колеи изменяется путем проезда поезда через устройство смены колеи, установленное на месте разрыва колеи , которое перемещает колеса на нужную ширину колеи.
Системы переменной ширины колеи существуют на внутренней сети Испании и установлены на международных линиях между Испанией и Францией (испанский поезд), Швецией и Финляндией (шведский поезд), Польшей и Литвой (польский поезд) и Польшей и Украиной (польский поезд).
Система смены колеи без необходимости остановки широко используется для пассажирских перевозок в Испании , [1] для услуг, работающих на смеси выделенных высокоскоростных линий (использующих стандартную колею ) и старых линий (использующих иберийскую колею ). [2] Аналогичные системы для грузовых перевозок все еще находятся в зачаточном состоянии, поскольку более высокая нагрузка на ось увеличивает технологическую сложность. Хотя существует несколько альтернатив, включая передачу груза, замену отдельных колес и осей , замену тележек , транспортные платформы или простую перевалку грузов или пассажиров, они непрактичны, поэтому дешевая и быстрая система смены колеи была бы выгодна для трансграничных грузовых перевозок. [3]
Альтернативные названия включают колесные пары с регулируемой шириной колеи (GAW), системы автоматического изменения ширины колеи (ATGCS/AGCS), [4] систему изменения ширины колеи подвижного состава (RSRS), систему регулировки ширины колеи рельсов (RGAS), подвижную колесную пару , [5] подвижной состав с переменной шириной колеи , [6] колесную пару со сменой колеи и колесную пару со сменой колеи .
Оси с переменной шириной колеи помогают решить проблему разрыва колеи без необходимости прибегать к двухколесным путям или перевалке . Системы позволяют производить регулировку между двумя колеями. Не используются конструкции сменщиков колеи, поддерживающие более двух колеи. [7]
Существует несколько систем осей с переменной колеей:
Системы переменной колеи сами по себе не все совместимы. Системы SUW 2000 и Rafil Type V являются взаимозаменяемыми, [8] как и TALGO-RD и CAF-BRAVA. [30]
В 2009 году в Рода-де-Бара близ Таррагоны разрабатывался Unichanger, способный работать с четырьмя различными системами VGA. [31]
VGA особенно важен в международных железнодорожных перевозках, поскольку смена колеи, как правило, чаще происходит на международных границах.
Различные системы имеют различные ограничения, например, некоторые из них могут использоваться только на вагонах и конных тележках и не подходят для тяги, в то время как другие требуют, чтобы подвижной состав был разгружен перед прохождением через устройство смены колеи. [32] Если одна из колеи узкая, между колесами может не хватить места для тормозов, устройства смены колеи и тяговых двигателей.
Максимальная скорость поездов, оснащенных различными технологиями, различается. Только CAF и Talgo выпускают высокоскоростные VGA, позволяющие развивать скорость до 330 км/ч.
Talgo RD GC меняет колею со скоростью 15 километров в час (9,3 миль в час; 4,2 м/с), поэтому для смены колеи поезду длиной 100 м (328 футов) требуется всего 24 секунды. [33]
Устройство смены колеи — это устройство, которое принудительно регулирует колею в колесах. Конструкции состоят из пары ходовых рельсов, которые постепенно изменяются по ширине между двумя колеями, в сочетании с другими рельсами и рычагами для выполнения следующих шагов, используя Talgo RD в качестве примера:
В испанской системе Talgo-RD постоянное распыление воды используется для смазки металлических поверхностей, чтобы уменьшить нагрев и износ. Длина устройства смены колеи Talgo RD составляет 20 м (65 футов 7 дюймов), а ширина — 6 м (19 футов 8 дюймов). [34]
В настоящее время [ когда? ] выбор колеи ограничен двумя из трех по 1435 мм ( 4 фута 8 дюймов).+1 ⁄ 2 дюйма) и широкие колеи1520 мм(4 фута 11+27 ⁄ 32 дюйма) и1676 мм(5 футов 6 дюймов). С узкими колеями, такими как1000 мм(3 фута 3+3 ⁄ 8 дюйма), как вЦвайзиммене, Швейцария, между колесами меньше места для механизма смены колеи, тяговых двигателей и тормозов. Диаметр колес также ограничивает нагрузку на ось до не более 22,5 тонн.
Многоколесный состав с переменной шириной колеи или поезд, включающий локомотив с переменной шириной колеи (например, Talgo 250) и подвижной состав, может проехать прямо через устройство смены колеи. Обычно локомотив не может сменить ширину колеи, что означает, что он должен отойти с пути, пока остальная часть поезда проходит через него. С противоположной стороны к поезду прицепится новый локомотив с другой шириной колеи.
Поезд Talgo с локомотивом может преодолевать пересечение колеи со скоростью 1 ось в секунду со скоростью около 10–15 км/ч (6,2–9,3 миль/ч). [35] [36]
Поезд (или отдельный вагон) можно протолкнуть на полпути через устройство смены колеи, отцепить, а затем (когда он достаточно далеко) сцепить с новым локомотивом и протащить остаток пути. Длинный отрезок троса с крюками на конце означает, что процесс может быть асинхронным, при этом трос используется для моста по всей длине устройства смены колеи (для временного сцепления прибывающих вагонов и принимающего локомотива, хотя и без управления торможением от локомотива к подвижному составу).
На поездах дальнего следования в Испании и ночных поездах, следующих из Испании во Францию, прибывающий локомотив останавливается прямо перед устройством смены колеи, отцепляется и перемещается на короткий запасной путь в стороне. Затем гравитация перемещает поезд через устройство смены колеи на контролируемой низкой скорости. Новый локомотив прицепляется к передней части только после того, как весь поезд закончит проходить через устройство смены колеи.
С 2014 года разрабатываются системы смены колеи для грузовых вагонов. [37]
В 1933 году около 140 изобретений [38] были предложены австралийским железным дорогам для преодоления разрывов колеи между различными штатами. Ни одно из них не было принято. [39] Около 20 из этих устройств представляли собой регулируемые колеса/оси того или иного типа, которые могут быть аналогичны современным VGA . Системы VGA в основном предназначались для линий с широкой и стандартной колеей.
Станции Break of Gauge были установлены в Порт-Пири , Питерборо и Олбери ; они были в значительной степени ручными в эксплуатации. Самая новая установка была в Драй-Крик и имела более автоматическую конструкцию. Конструкция Talgo RD еще более автоматическая и эффективная.
В Бресте, недалеко от белорусско-польской границы, установлен пункт смены колеи Talgo . Он используется скорыми поездами РЖД, курсирующими между Москвой и Берлином.
Заказы на 7 составов Talgo VGA были размещены в 2011 году. [40] Поезда под маркой « Стриж » эксплуатируются с 2016 года.
В 1860-х годах на Большой железнодорожной магистрали в Канаде некоторое время использовались оси с переменной шириной колеи для соединения путей шириной 5 футов 6 дюймов ( 1676 мм ) и 4 фута 8 дюймов .+1 ⁄ 2 дюйма(1435 мм)стандартной колеибез перевалки. Пятьсот транспортных средств были оснащены «тележками с регулируемой шириной колеи», но после интенсивного ежедневного использования система оказалась неудовлетворительной, особенно в холодную и снежную погоду. Система использовала телескопические оси с широкими ступицами, которые позволяли сжимать или раздвигать колеса через устройство для смены ширины колеи после ручного освобождения удерживающих штифтов.[41][42][43]
Железнодорожные операции по Ниагарскому мосту также были затруднены. [44]
В 1999 году в Торнио на финском конце двухколейного участка между Хапарандой и Торнио был установлен механизм смены колеи для использования с грузовыми вагонами с переменной шириной колеи. [45] Механизм смены колеи в Торнио — это конструкция компании Rafil из Германии; аналогичный механизм смены колеи Talgo-RD на конце пути в Хапаранде существовал раньше, но был демонтирован [46], поскольку зимой его требовалось очищать ото льда. [47]
Железнодорожные паромы, обслуживаемые SeaRail и прибывающие из Германии и Швеции по морю, использовали оборудование для замены тележек в порту Турку .
В Ахалкалаки на железной дороге Баку-Тбилиси-Карс установлен новый путевой узел . На северо-западном конце рельсы шириной 1435 мм ( 4 фута 8 дюймов)+1 ⁄ 2 дюйма) друг от друга, юго-восточный конец имеет рельсы1520 мм(4 фута 11 дюймов)+27 ⁄ 32 дюйма) друг от друга. Предоставляются как сменные тележки, так и адаптеры для переменной колеи.
«Поезд со сменой колеи» — проект, начатый в Японии в 1990-х годах с целью исследования возможности производства электропоезда , способного работать как на колеях 1435 мм (4 фута 8 дюймов), так и на колеях 1435 мм ( 4 фута 8 дюймов).+1 ⁄ 2 дюйма)высокоскоростной сетиСинкансэн1067 мм(3 фута 6 дюймов) на скорости 130–140 км/ч (81–87 миль/ч).[48][49]См.патент США 5,816,170.[50][51]
Поезд первого поколения испытывался с 1998 по 2006 год, в том числе на испытательном высокоскоростном треке США в 2002 году. [52] [53] Поезд второго поколения, рассчитанный на максимальную скорость 270 км/ч (168 миль/ч), проходил испытания в различных местах Японии в период с 2006 по 2013 год. [54] Поезд третьего поколения проходит испытания на надежность с 2014 года в рамках подготовки к возможному вводу в эксплуатацию на запланированном расширении линии Кюсю-Синкансэн до Нагасаки.
В Моцкаве к северу от литовско-польской границы установлено устройство для смены колеи польской системы SUW 2000. Пассажирские поезда VGA между Литвой и Польшей курсировали с октября 1999 года по май 2005 года, а грузовые поезда VGA — с начала 2000-х по 2009 год.
На польско-украинской границе установлено два пункта смены колеи польской системы SUW 2000, один из них в Дорогуске (Польша) на линии Варшава-Киев, другой в Мостиске (Украина) на линии Краков-Львов. 14 декабря 2003 года между Краковом (Польша) и Львовом (Украина) были введены пассажирские поезда VGA вместо смены тележек . [55] VGA экономит около 3 часов по сравнению со сменой тележек. Последний раз поезда курсировали в 2016 году. [56]
Испания является крупнейшим пользователем систем переменной колеи. Это связано с необходимостью соединения старых основных линий, построенных на иберийской колее , и обширных новых высокоскоростных железнодорожных линий и соединений с Францией, использующих стандартную колею. На линиях во Францию и на всех входах/выходах, ведущих между высокоскоростной сетью и старыми линиями, установлены две смены колеи. Существуют также значительные длины в 1000 мм ( 3 фута 3+3 ⁄ 8 дюйма ) вторичных линий, но они не подключены к основной сети.
В феврале 2004 года RENFE разместила заказы на:
В Испании также имеется кольцевой испытательный трек протяженностью 14,4 км (8,95 миль).
Тележки с изменяемой колеей используются на линии Монтрё – Гштаад – Цвайзиммен – Шпиц – Интерлакен. Поезда автоматически переключаются с 1000 мм ( 3 фута 3+3 ⁄ 8 дюйма) до1435 мм(4 фута 8+1 ⁄ 2 дюйма) вЦвайзиммене.[59]У тележки нет осей, что позволяет полурамам тележки, удерживающим колеса с обеих сторон, скользить вбок относительно друг друга.[60]колеи EV09-Prose[61][62]в Цвайзиммене было успешно испытано 19 июня 2019 года. Система, предназначенная для работы как наMontreux Oberland Bernois Railway(MOB), так иBLS AG, была впервые внедрена 11 декабря 2022 года. Более того, пока в Цвайзиммене автоматически меняется колея, пневматическая рессора, установленная на поперечине тележки, автоматически регулируется на 200 мм, чтобы соответствовать высоте кузова с высотой платформы на участке MOB или BLS AG экспресса GoldenPass.[29]
Джон Фаулер упоминает в 1886 году попытку GWR разработать «телескопическую» ось. [63]
Трамваи ходили между Лидсом ( 4 фута 8 дюймов)+1 ⁄ 2 дюймаили1435 мм стандартная колея ) иБрэдфорд( 4 фута или1219 ммколея) после успешного испытания в 1906 году с использованием трамвайного вагона Брэдфорда номер 124. Позже система была запатентована – GB190601695 (A) 1906 года. Эта система была снова улучшена в патенте GB190919655 (A) 1909 года путем введения системы блокировки, действующей на колесо и ось, а не только на обод колеса. Это обеспечивало более эффективное сцепление, когда колесо могло свободно перемещаться вдольшлицевойоси.[64][65]
В VGA поезд протягивается через «регулятор» со скоростью около 15 км/ч (9,3 миль/ч) [66] без необходимости расцеплять вагоны или отсоединять (и проверять) тормозное оборудование. В качестве альтернативы, поскольку поезд не нужно расцеплять, локомотив может тянуть сцепленные вагоны все вместе. [67]
См. Talgo Gauge Changer. [68]
Паровозы, как правило, не имеют возможности менять колею на ходу. В то время как у тепловозов можно менять тележки, [69] обычно это не делается из-за сложности повторного соединения кабелей и шлангов. В Австралии некоторые локомотивы переводят с одной колеи на другую. Перевод может происходить каждые несколько месяцев, но не для отдельной поездки.
К 2004 году пассажирские электровозы с переменной колеей были доступны от Talgo. [70] [71] [72] Неясно, доступны ли грузовые локомотивы с переменной колеей.
этой целью был проведен обзор различных доступных решений AGCS (главы 2, 3 и 4), потенциальной доли рынка (глава 5) и экономической эффективности системы (глава 6).
переменной ширины колеи: SUW 2000, Польша; DBAG/Rafil Type V, Германия; CAF BRAVA, Испания; Talgo RD, Испания; Япония RTRI; Корея KRRI [..] DB Rafil Type V и PKP SUW 2000 технически совместимы и, таким образом, «взаимодействуют»
пара со сменой колеи DB AG/Rafil Type V состоит из вала колесной пары и двух смещаемых в осевом направлении цельных колес, которые соединены с валом системой блокировки. Цельное колесо было получено из хорошо зарекомендовавшего себя цельного колеса типа 004 DB AG.
{{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link) CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)тележки совместимость с двумя колеями обеспечивается за счет перемещения вбок половин тележки с установленными на них колесами и подъема пневматической рессоры, установленной на поперечине тележки, с низкой на высокую высоту платформы. [...] В конце 2008 г. Prose начала работу по разработке прототипа тележки на основе концепций MOB, в то время как две компании работали вместе над прототипом установки для смены колеи.
опробовано два механических решения:
GWR
использовала систему двойной колеи, требующую третьего рельса, а
GTR
использовала тележки с регулируемой колеей. Однако ни один из методов не оказался удовлетворительным, и потребовалось
полное преобразование в
стандартную колею
Выбранная схема была запатентована CD Tisdale из Ист-Бостона, Массачусетс, первый патент был выдан в марте 1863 г. Специальные колеса с очень большими ступицами были оснащены клиньями ключей. Оси были выемками, так что колеса могли быть установлены на стандартную или 5-футовую 6-дюймовую колею. Ключи фиксировались на месте длинным предохранительным штифтом и гигантскими резинками. Положение колеса смещалось постепенно расходящимся или сходящимся рельсом. При переходе с широкого на стандартный рельс ключи ослаблялись и снимались на одном конце сужающегося рельса, рабочие в яме глубиной 4 фута вынимали ключи из-под поезда. Над ямами был построен длинный навес для защиты рабочих. С ключами, вынутыми из вагонов, поезд медленно толкали по рельсам, и колеса вдавливались внутрь, когда поезд двигался по сходящимся рельсам. Оказавшись в конце, рабочие снова вставляли и блокировали клинья, и поезд мог продолжить свой путь. Изменение можно было сделать за пять-десять минут. При переключении на широкую колею третий рельс, установленный внутри сужающейся колеи, выталкивал колесо на более широкую колею. Перестановочные станции были расположены в
Пуэнт-Сен-Шарль
,
Монреаль
, и
Сарния, Онтарио
. План был впервые опробован в ноябре 1863 года, однако до начала 1868 года ему не уделялось серьезного внимания. Испытания оказались настолько многообещающими, что к концу следующего года двести вагонов с регулируемой колеей курсировали между Чикаго и Бостоном по Michigan Central, Grand Trunk, Vermont Central и нескольким соединительным линиям в Новой Англии. Проблемы северного маршрута восток-запад, казалось, были решены, и National Despatch заказала еще триста вагонов. [...] этого разрушительного и дорогостоящего преобразования можно было бы избежать, если бы тележки с переменной колеей работали так же хорошо, как рекламировались. Проблемы, очевидно, возникли. Говорили, что шпоночные пазы ослабляют оси. Опасения по поводу безопасности телескопических осей высказывались еще в 1846 году, задолго до испытания Grand Trunk. Значительный скептицизм был высказан относительно надежности рабочих, которым ежедневно поручали ослаблять и затягивать так много колес.
между Торнио и Хаапаранта продолжало немного снижаться. Были приняты меры по увеличению объема на этой линии за счет ускорения формальностей пересечения границы. Разработка новой машины для смены колеи колеи получила дальнейшее развитие, и ее испытания начнутся в Торнио в начале весны 1999 г. Эта машина увеличит объемы движения между Финляндией и Скандинавией.
2002 г. в рамках работ по созданию подходящих вагонов были задействованы в сотрудничестве финские VR, Green Cargo и Nordwaggon. В Торниа был установлен сменщик колеи немецкой конструкции "Rafil"
[так в оригинале]
; в Хапаранде — сменщик колеи типа Talgo. Этот уже был выведен из эксплуатации.
Испытания систем с технологией автоматической смены ширины колеи проводятся на границе Швеции и Финляндии с 1997 г. в суровых зимних условиях. Были испытаны две разные системы: испанская система Talgo и немецкая система Rafil. Мы решили продолжить с системой Rafil. [...] Было закуплено 14 тележек. Коммерческое движение осуществляется с октября 2005 г.
Новый испытательный путь, который открылся в декабре 2001 года, используется для разработки и тестирования концепции двухколесного транспорта. 14,4-километровый путь между Ольмедо и Мединой-дель-Кампо в провинции Вальядолид включает 10 км прямого пути (часть старой линии Сеговия-Медина, которая не эксплуатируется с 1993 года), пункт смены колеи, мастерские и техническое здание для централизации. ... Испытательный путь еще не электрифицирован, поэтому первоначальные испытания, которые начались в январе, проводились с использованием дизельного поезда
Talgo
XXI. Испытания включают проезд через стрелки и переезды со скоростью не более 242 км/ч на ровном пути и 110 км/ч на отклонениях.
{{cite web}}
: Внешняя ссылка в |author=
( помощь ){{cite web}}
: CS1 maint: archived copy as title (link)Система TCRS4 позволяет использовать технологии CAF, Talgo, Rafil-DB [и] SUW2000