Który system zmiany rozstawu kół lepszy?

Określenia jak SUW 2000 oraz Talgo wywołują w Polsce żywą dyskusję na temat przyszłości systemu zmiennego rozstawu kół w pociągach przejeżdżających ze standardowego na szeroki tor. Jednak jaka jest przyszłość systemu zmiennych kół przedstawiamy w niniejszym artykule.

W dobie dynamicznego rozwoju kolejnictwa w XIX wieku nikt tak naprawdę nie spodziewał się jak przełomowym wynalazkiem jest kolej żelazna i jak bardzo ważnym będzie stosowanie jednego standardu rozwiązań. W efekcie każda z początkowych spółek kolejowych stosowała własne standardy, które pozwalały na osiągnięcie pewnych celów. Stephenson uważany za twórcę pierwszych kolei zastosował rozstaw szyn 1435 mm, i w późniejszym czasie stosował wszędzie taki rozstaw jako standardowy. Jednak konkurencyjne przedsiębiorstwa starały się wprowadzić własne rozstawy szyn, chcąc zapewnić sobie monopol na dostawę pojazdów dla tych systemów. Jednak nie tylko chęć monopolizacji była tutaj kluczem do stosowania różnych rozstawów, bowiem zastosowanie węższego rozstawu szyn pozwalało na znaczne obniżenie kosztów budowy linii, choć z drugiej strony pociągało za sobą niższe prędkości maksymalne oraz naciski na oś. Z drugiej strony zastosowanie szerszego rozstawu pozwalało na zbudowanie cięższych, mocniejszych i bardziej stabilnych parowozów, co skutkowało większymi prędkościami maksymalnymi oraz większą ładownością wagonów. W późniejszym okresie do rozstawu szyn dopisano teorie obronne, które jednak nie znajdują potwierdzenia w ciągu czasoprzestrzennym. W efekcie rożne rozstawy szyn były stosowane na przestrzeni dziejów, a sposób ujednolicenia został rozwiązany w różnoraki sposób. W Wielkiej Brytanii przeważały tory o rozstawie Stephensona 1435 mm, natomiast szerokotorowa GWR została urzędowo nakazana do zastosowania standardowej szerokości. W USA również konkurujące ze sobą spółki kolejowe zaczęły budować tory z różnym rozstawem szyn, jednak rosnące koszty przeładunku oraz problemy z wymianą taboru i fuzji spółek doprowadziły do przyjęcia i wdrożenia w całym kraju standardowego rozstawu 1435 mm. W stadium transformacji znajduje się obecnie Australia, gdzie w wyniku nakazu państwowego linie o znaczeniu krajowym zostały przekute na 1435 mm, choć nadal niektóre spółki wykorzystują dla własnych przewozów tory o odmiennych rozstawach. Bardzo ciekawie zagadnienie to kształtuje się w Afryce, gdzie w zależności od przynależności do poszczególnych kolonii można wydzielić dawne kolonie francuskie (głównie 1435 mm czasami 1000 mm), niemieckie (1000 mm) oraz brytyjskie (1067 mm). Kolej w Afryce przeżyła głównie likwidacje, natomiast obecnie trwa trend do budowy nowych linii o standardowym 1435 mm rozstawie szyn.

Chyba każdy, a już na pewno przytłaczająca większość osób interesujących się koleją w Polsce wie, że w naszym kraju standardowym jest rozstaw szyn 1435 mm, choć linia LHS ma zastosowaną szerokość 1520 mm. Podczas gdy kraje dawnego ZSRR posiadają tory o rozstawie szyn 1520 mm. Od lat różnice te były przypisywane kwestii znaczenia militarnego, jednak pochodzenie różnic w rozstawach torów wiąże się bardziej od strony pozyskania technologii. W przeciwieństwie do innych krajów ówczesna Rosja nawiązała współpracę z inżynierami z USA, którzy wówczas budowali szerokotorowe linie kolejowe o rozstawie szyn 1524 mm. W efekcie taki sam rozstaw szyn przeszczepili na linię kolejową St. Petersburg –Moskwa, która szybko została uznana za standardową dla przyszłych inwestycji kolejowych w Rosji. To wszystko pomimo faktu, że istniały już wówczas inne rozstawy szyn w Rosji, to implikacja standardu nie natrafiła na opór. Jedyną różnicą byłą zmiana z sposobie mierzenia, co daje obecnie rozstaw 1520 mm. W ujęciu Europejskim przeważa standardowy 1435 mm rozstaw, który stanowi około 60% wszystkich linii kolejowych na świecie. Jedynymi wyjątkami w tym zakresie są państwa byłego ZSRR mające rozstaw 1520 mm, Finlandia z rozstawem 1524 (możliwość zamiennego stosowania taboru z sieciami 1520 mm), Irlandia mająca rozstaw 1600 mm oraz Hiszpania (1668mm) i Portugalia mająca rozstaw 1676 mm (możliwość przejeżdżania taboru między Hiszpanią i Portugalią). Wejście Hiszpanii do UE zaowocowało zastosowanie standardowego rozstawu szyn dla pierwszej, a w dalszej kolejności również dla kolejnych linii dużych prędkości.

W efekcie tych różnic pierwotnie na kolejach konieczne było stosowanie przesiadek w punktach stycznych danych systemów, które generalnie odpowiadały stacjom granicznym. W późniejszym czasie wykształtował się tzw. „system przestawczy”polegający na wymianie sprzęgów oraz wózków pod wagonami, które wykonują przewozy bezpośrednie. W systemie tym wagony na stacji stycznej są kierowane na specjalne stanowiska przestawcze, gdzie wózki na jeden rozstaw są zastępowane poprzez wózki drugiego rozstawu. Operacja ta jest na tyle prosta co czasochłonna, gdzie czynność ta zajmuje od godziny do nawet trzech dla całego pociągu. Wobec tego konieczne stało się opracowanie rozwiązań przyspieszających ten proces.

Pierwszym tego typu opracowanym w latach 1960-tych stały się składy Talgo, które od tego czasu w kolejnych swoich odmianach pojawiają się na rynku. Składy tego typu pojawiły się pierwotnie na trasach łączących Szwajcarię i Francję z Hiszpanią i były to (z racji czasu jazdy) głównie pociągi nocne wyposażone w odpowiednie przedziały. Talgo skutecznie rozwijało swoją technologię i obecnie dostępne są składy zespolone o prędkości maksymalnej 250 km/h, natomiast trwające prace mają przynieść zwiększenie tej prędkości do 300 km/h. Talgo oferuje również lokomotywy elektryczne do swoich zestawów wagonowych, które mogą osiągać prędkość maksymalną 260 km/h. Zastosowanie wózków o zmiennej technologii Talgo jest możliwe również w spalinowych składach lub lokomotywach. Rozwiązanie Talgo jest sprawdzone, jednak pomimo jego przydatności do wysokich prędkości i pojazdów trakcyjnych system ma duże ograniczenia odnośnie przekazywanej mocy oraz masy pojazdów, co w praktyce eliminuje go z zastosowań do przewozów towarowych, choć trwają prace nad wózkiem towarowym. Talgo zaprezentowało również wózek pozwalający na pokonywanie trzech szerokości torów (iberyjski, standardowy, rosyjski).

Jednak tam gdzie istnieje monopol jest również groźba wysokich kosztów z nim związanych, dlatego koleje hiszpańskie RENFE wspólnie z zarządem infrastruktury ADIF od pewnego czasu wdrażają konkurencyjny system zmiany rozstawu kół opracowany przez CAF, którego pociągi kursują już w ruchu planowym. Rozwiązania CAF określane nazwą handlową Brava nadają się zarówno dla wagonów jak i pojazdów trakcyjnych, jednak i w tym przypadku prędkość maksymalna składów jest ograniczona do 250 km/h, a system nie jest dostępny dla wagonów towarowych. Oczywiście systemy te mają zupełnie inne stanowiska przestawcze, jednak o tym problemie napiszemy w dalszej części artykułu.

Natomiast w Polsce położonej na styku z rosyjską siecią szerokotorową od lat z dosyć słabym skutkiem wprowadzany jest system SUW 2000. System ten znajduje obecnie bardzo małe zastosowanie związane z jednym pociągiem składającym się z dwóch wagonów kursującym na trasie Wrocław –Kraków –Lwów. Stan ten odzwierciedla znikome zainteresowanie tym rozwiązaniem wszystkich stron począwszy od przewoźników, a na producencie skończywszy. Zresztą sama zależność właścicielska systemu SUW 2000 w którym obok ZNTK Poznań znajduje się również PKP S.A. oraz innych podmiotów pokazuje obraz rozpływającej się odpowiedzialności za porażkę. System SUW 2000 jak każdy inny ma swoje wady i zalety. Po stronie zalet można wymienić możliwość wyposażenia w nie wagonów towarowych, natomiast po tronie wad należy wymienić niską prędkość maksymalną wynoszącą zaledwie 160 km/h oraz brak możliwości jego zastosowania w pojazdach trakcyjnych. Oba te mankamenty wiążą się z rozwiązaniem konstrukcyjnym, które umożliwia zabudowanie jedynie dwóch hamulców tarczowych na oś, natomiast po dodaniu przekładni występuje całkowity brak miejsca na hamulce, które trzeba by umieszczać na wale napędowym, a sam silnik musiałby się znajdować pod pudłem wagonu a nie zintegrowany z wózkiem. W efekcie w system SUW 2000 mogą być wyposażone jedynie wagony, które muszą być ciągnięte przez odrębne dla danego systemu pojazdy. Swój odrębny system zmiany rozstawu kół określany jako Rafil opracowują także koleje niemieckie, jednak system ten nie ma obecnie zastosowań praktycznych.

W efekcie tego w Europie istnieją trzy technologie zmiany rozstawu kół, gdzie za wyjątkiem SUW 2000 oraz Rafil, które mają tożsame stanowiska przestawcze, pozostałe systemy wymagają innych stanowisk. Dlatego obecnie największym problemem jest kwestia zainstalowanych stanowisk przestawczych, których umieszczenie może determinować monopol danego producenta w danych relacjach. Problem ten zauważyły koleje hiszpańskie i już od dłuższego czasu RENFE wspólnie z zarządem infrastruktury opracowują nowe generacje stanowisk przestawczych. Oczywiście pierwsze tego typu rozwiązania były wyłączne dla danego systemu, jednak w efekcie prowadzonych od 2000 roku prac w 2003 roku niedaleko Saragossy zostało zabudowane pierwsze stanowisko przestawcze TCRS-1, które pozwalało na obsługę zarówno składów Talgo RD jak i CAF Brava. Stanowisko przestawcze zostało zabudowane na płytach, każda płyta dla osobnego systemu. Płyty te są przechowywane na pionowo z boku toru przestawczego i opuszczane w przypadku konieczności przejazdu pociągu. Oczywiście w zależności od typu pociągu opuszczana jest właściwa płyta. Niestety wadą tego rozwiązania jest czas potrzebny na zmianę płyty, bowiem operacja ta zajmuje aż 15 minut.

W związku z tym ADIF opracowało i wdrożyło do eksploatacji w 2007 roku nowy typ stanowiska przestawczego określanego jako TCRS-2, gdzie obie płyty zostały umieszczone na poziomo i w razie konieczności są one przesuwane na stanowisko torowe, natomiast nieużywana płyta jest przesunięta na bok. Rozwiązanie to jest szybsze, jednak wymaga dużej ilości przestrzeni z boku.

W efekcie tego postanowiono opracować kolejną generację stanowiska przestawczego określaną jako TCRS-3, której budowa ruszyła w 2008 roku i ma zostać zakończona w 2010 roku. W tym przypadku stanowisko przestawcze posiada elementy przesuwane w bok i w górę, co pozwala na szybką zmianę typu stanowiska przy jednoczesnych małych wymiarach systemu. Niestety stanowiska te nadal są konstruowane dla potrzeb systemu CAF oraz Talgo, które jednak niezbyt nadają się dla zastosowań w przewozach towarowych. W związku z tym ADIF pracuje obecnie nad ulepszonym wariantem stanowiska przestawczego bazującego na rozwiązaniach zastosowanych w TCRS-3. Nowe stanowisko określane jako TCRS-4 ma umożliwiać zmianę rozstawu kół za pomocą wszystkich czterech europejskich systemów, czyli Talgo RD, CAF Brava, SUW 2000 oraz Rafil. Planowane wdrożenie tego typu stanowiska ma nastąpić w 2014 roku i może ono oznaczać prawdziwy przełom w myśleniu o systemach zmiany rozstawu kół. Bowiem umożliwi stosowanie dowolnego systemu oczywiście pod warunkiem zastosowania go w całym składzie lub dzielenia składu przed wjazdem na stanowiska przestawcze. Dzięki temu będzie można raz na zawsze zakończyć dyskusję jaki system zmiany rozstawu kół wybrać, bowiem o tym zdecyduje sam przewoźnik.

Zastosowanie tego typu stanowisk przestawczych powinno również zwiększyć popularność rozwiązań tego typu kosztem czasochłonnych wymian wózków stanowiących obecnie standardowe rozwiązanie na styku szerokości. Oczywiście pod warunkiem istnienia pociągów bezpośrednich, a nie konieczności przesiadki na stacji stycznej, na co w głównej mierze ma wpływ przemyt towarów w wagonach oraz ich nieustanne niszczenie. W Polsce proceder przemytniczy doprowadził już do zawieszenia lub wprowadzenia przesiadki dla wielu pociągów kursujących na styku 1435/1520 mm, natomiast koleje słowackie ZSSK dostosowują poprzez demontaż większość wyposażenia trzy wagony do celów realizacji przewozów na styku z Ukrainą. Jednak taki stan nie będzie trwał wiecznie, więc warto już teraz rozważać sytuację za kilka lat i wdrażać uniwersalne stanowiska przestawcze również w Polsce. Urządzenia tego typu to również przyszłość przewozów z położonymi w UE krajami nadbałtyckimi, w tym i ciągnącej się latami realizacji linii Rail Baltica, która w obecnym wariancie ma być w mieszanym rozstawie szyn.