Инженеры на протяжении всей истории 20 века пытались поставить автомобили на рельсы. Сначала военные хотели унифицировать свою технику для возможности передвигаться по любым дорогам, а позже и гражданские службы увидели возможность в такой технике, когда для железнодорожных работ не нужно использовать тяжелые локомотивы.
Рождение универсального шасси
Идея скрестить автомобиль с железной дорогой родилась задолго до появления первых работоспособных образцов. Уже в эпоху конных железных дорог в Париже применялись так называемые perambulator-вагоны, способные сходить с рельсов и объезжать препятствия по улице, однако подлинный технический интерес к теме вспыхнул с распространением двигателя внутреннего сгорания.
В 1930–1940-е годы инициатива исходила прежде всего от военных. Армии требовались легкие разведывательные и связные машины, способные использовать уцелевшие железнодорожные ветки вместо разбитых дорог. Американская фирма Evans Auto-Railer уже в 1930-х годах выпускала комплекты для переоборудования серийных легковых автомобилей и грузовиков: на раму устанавливали выдвижные стальные колеса с ребордами, а привод оставался на штатные пневматические шины. Во время Второй мировой войны подобные комплекты поставлялись в войска связи и инженерные части.
В Советском Союзе первый задокументированный образец рельсового автомобиля появился в июле 1941 года. По инициативе Ивана Лихачева легковую «эмку» (ГАЗ М-1) поставили на железнодорожные тележки, заменив ими штатные колеса. Скорость упала примерно до 40 км/ч, зато машина могла передвигаться по магистралям, выполняя функции инспекционной дрезины. Последняя такая «рельсоэмка» доработала до 1948 года.
В Германии фирма Magirus-Deutz в 1972 году представила первый в мире пожарный автомобиль с двухпутевой техникой — Rüstwagen-Schiene, способный заезжать прямо в тоннели метро. Это событие открыло эру гражданского применения комбинированного хода.
Терминология и принцип действия
В разных странах такие машины называют по-разному. В английском языке закрепились термины road-rail vehicle и hi-rail (от highway и railway). В немецком — Zweiwegefahrzeug, то есть «двухпутевое транспортное средство». Во французском — véhicule rail-route. В испанском — hi-rail или vehículo de carretera-ferrocarril. В русскоязычной технической литературе используются термины «дорожно-рельсовое транспортное средство» и «рельсомобиль», хотя последний не является официальным.
Принципиальная схема большинства машин проста: на шасси обычного автомобиля, трактора или экскаватора монтируется дополнительная система стальных колес с ребордами, которые в сложенном состоянии не мешают движению по шоссе, а при заезде на рельсы опускаются гидравликой и фиксируют машину в колее. Существуют и исключения: например, на некоторых машинах пневматические шины сами служат движителем на рельсах, а направляющие катки лишь удерживают машину от схода.
Как устроены и чем различаются
Дорожно-рельсовые машины классифицируются по нескольким ключевым признакам. Самый основной — способ передачи тяги на рельсы.
Первый тип — машины с приводными рельсовыми колесами. У них стальные колеса не просто направляют машину, а передают на рельсы крутящий момент от двигателя. Пневматические шины в этом режиме либо вывешиваются над головкой рельса, либо вообще снимаются. Такая схема обеспечивает максимальное тяговое усилие и минимальный износ резины, но требует сложной трансмиссии.
Второй тип — машины с направляющими рельсовыми колесами. Здесь все наоборот: тягу создают обычные пневматические шины, катящиеся по поверхности рельса, а стальные катки лишь удерживают машину от схода. Это решение проще и дешевле, но износ резины выше, а сцепление ниже. Большинство современных дорожно-рельсовых машин легкого и среднего класса используют именно этот принцип.
Третий тип — комбинированный, когда на одной оси стоят приводные стальные колеса, а на другой — направляющие. Такая схема встречается на специализированных путевых машинах, например на некоторых бульдозерах, адаптированных для железной дороги.
По типу базового шасси выделяются колесные и гусеничные машины. Колесные абсолютно доминируют: это переоборудованные грузовики, легковые внедорожники, тракторы и экскаваторы. Гусеничные встречаются редко — у них гусеничная лента не касается рельсов, а движение осуществляется через специальные опорные катки.
Европейский стандарт EN 15746-1 делит двухпутевые машины на категории по возможности их включения в состав поезда. Категория 8 допускает постановку в поезд, для чего машина оснащается штатными железнодорожными сцепками и тормозной магистралью. Категория 9А (в Германии категория 1) таких требований не предъявляет, и машина передвигается только самостоятельно.
Основные типы и их назначение
На практике дорожно-рельсовая техника делится на несколько функциональных групп.
Путеремонтные машины — самая многочисленная категория. Сюда входят машины для замены шпал и рельсов, выправочно-подбивочно-рихтовочные агрегаты, рельсосверлильные и рельсорезные станки. Их общая черта — способность съехать с шоссе прямо на путь, выполнить работу и вернуться обратно без привлечения локомотива. Например, на Байкало-Амурской магистрали в 1970-х годах работали тракторные путеукладчики и шпалоподбивочные машины, созданные в конструкторском бюро Главстроймеханизации.
Тяговые модули — по сути, компактные локомотивы на комбинированном ходу. Они способны маневрировать с составами массой от нескольких сотен до полутора тысяч тонн. В России известны ТМВ-2 производства Уралвагонзавода, тяговые модули семейства «МАРТ» на шасси «Урал» от Миасского завода специализированных автомобилей, а также Rolt Locomotive на базе «Урал Next». В Европе широко распространены машины Unilok — ирландского производителя, начинавшего еще в 1954 году с легких 5-тонных маневровых устройств с фольксвагеновским мотором, а сегодня выпускающего дизельные и аккумуляторные модели для разных колей. В Германии компания G. Zwiehoff разработала электрическое маневровое устройство ROTRAC E2, удостоенное экологической премии ÖkoGlobe.
Аварийно-восстановительные машины — пожарные и спасательные автомобили, способные работать в тоннелях и на перегонах, куда обычная техника не доберется. Упомянутый выше Magirus-Deutz Rüstwagen-Schiene стал родоначальником целого класса: сегодня практически каждый крупный производитель пожарной техники предлагает железнодорожную модификацию.
Снегоуборочная техника на комбинированном ходу незаменима на станциях и подъездных путях. В отличие от тяжелых снегоочистителей на локомотивной тяге, она может быстро переброситься на нужный участок по обычной дороге.
Отдельного упоминания заслуживают экскаваторы-погрузчики на комбинированном ходу. Классический пример — CAT D4 Dozer, у которого сзади установлены приводные рельсовые колеса, а спереди направляющие. Такая машина может заехать на путь, выполнить земляные работы и уйти, не дожидаясь локомотива.
Транспортные эксперименты
История знает попытки использовать двухпутевые машины не только для обслуживания инфраструктуры, но и для перевозки пассажиров. В 1930-х годах британская компания LMS испытывала автобус Karrier на железнодорожных ветках так называемых Nicky lines. В 1950–1970-х годах Deutsche Bundesbahn эксплуатировала Schi-Stra-Bus — автобус, способный передвигаться и по шоссе, и по рельсам. В Австралии в 1970-х годах также экспериментировали с двухпутевыми пассажирскими машинами, но все эти проекты остались опытными. Причина проста: по дороге такой автобус тяжелее и медленнее обычного, а по рельсам — легче и медленнее поезда.
Технологии сегодняшнего дня и перспективы
Современные дорожно-рельсовые машины все дальше уходят от механики в сторону цифры и электрификации. Аккумуляторные тяговые модули уже реальность: упомянутый C1000e от Unilok при собственной массе около 10 тонн способен двигать состав весом 1000 тонн, работая от батареи в течение полной смены. ROTRAC E2 от G. Zwiehoff также полностью электрический.
Растет сегмент дистанционно управляемых и полуавтономных машин. Оператор может находиться вне опасной зоны, управляя, например, маневровым модулем или путеизмерительной тележкой по радиоканалу. Российские научные работы в этой области упоминают транспортные средства со стационарным, дистанционным и смешанным управлением.
Китайские инженеры предложили концепцию гусеничного вездехода, способного переходить с грунта на рельсы в любом месте без специального переезда. Если идея найдет промышленное воплощение, это радикально упростит логистику обслуживания удаленных участков пути.
Перспективное направление — модульные платформы. Производители все чаще предлагают не готовую машину, а сменное оборудование: гидравлические тележки с рельсовыми колесами, которые можно монтировать на шасси заказчика. Это снижает стоимость и повышает гибкость.
Дорожно-рельсовый автомобиль остается нишевым, но незаменимым классом машин.