Как поворачивает поезд? — «Как и Почему»
Содержание:
Поскольку поезд передвигается по рельсам, а не по дорогам, его ходовая конструкция отличается от автомобильной. Пары колес представляют собой металлическое соединение, которое не поворачивается под углом относительно самого поезда. Из-за этого возникает вполне логичный вопрос: как состав поворачивает и едет не по ровной дороге, если колеса не сдвигаются ни на градус?
Особенности колес поезда
Колеса для поездов делают в специальный металлопрокатных цехах. Расплавленный чугун продувают кислородом, получая сталь. Ее заливают в специальную форму и остужают, получая колесо нужной формы.
Интересный факт: одно колесо поезда весит примерно 500 кг. Может показаться, что это много, но металл обладает высокой удельной плотностью, из-за чего даже небольшой объем весит немало. Например, стальной куб со стороной 10 см весит примерно 7,8 килограмма.
Конструкция колеса поезда имеет некоторые особенности.
Радиус внешней стороны колеса меньше, чем у внутренней.
Для наглядности два колеса, соединенных одной осью, можно сравнить со штангой, на гриф которой с обеих сторон поставили блины разного веса. По краям колес делают специальный диск большего диаметра, чем колесо, называемый ребордой. Он не позволяет поезду сойти с рельс.
Два одинаковых колеса насаживаются на ось и закрепляются. Ось представляет собой металлическую закругленную балку, не имеющую подвижных частей. Из-за этого колеса всегда находятся в неизменном положении.
Как поворачивает поезд?
Поскольку колеса поезда остаются неподвижными, проектировщикам поездов и железнодорожных путей пришлось пойти на определенные хитрости, чтобы заставить составы поворачивать.
Когда на одной оси закреплено два колеса разного радиуса, за один полноценный оборот они проходят разные расстояния. Из-за этого во время вращения ось поворачивается в сторону меньшего колеса. Эту особенность и используют при изготовлении колес, делая их по краям уже.
Когда поезд едет прямо, радиус обеих колес на оси совпадает, поэтому она движется параллельно рельсам. Но когда дорога начинает поворачивать, одно колесо прикасается к рельсе точкой с меньшим радиусом, из-за чего начинает проходить меньшее расстояние, чем “напарник” на другом конце оси. Последняя начинает смещаться, и поезд поворачивает. Не сойти составу с рельс помогают реборды, держащие рельсу словно в пазу.
Поворот поездаОднако при прокладке железнодорожных путей стараются сделать так, чтобы реборды как можно меньше прикасались к рельсам, иначе они быстро придут в негодность. Для этого любые повороты стараются делать плавными и растягивать на большие расстояния, чтобы они представляли собой небольшую дугу.
Для уменьшения трения рельсы в поворотах обрабатывают вагон-рельсосмазыватель.
Вагон-рельсосмазывательИнтересный факт: поворот на 90 градусов будет по длине минимум 500 метров, да и то при прохождении такого пути состав ощутимо наклонится из-за большой разности в радиусах колес.
Ходовая часть поезда является очень надежной. При регулярном ухаживании колесная пара способна пройти расстояние в 300-500 тысяч километров до следующей замены. Однако если бы колеса везде имели одинаковый радиус, реборда стерлась уже через несколько тысяч километров.
Поезд поворачивает благодаря необычной конструкции колесной пары. Радиус колес увеличивается в сторону внутренней части. Из-за этого во время поворота одно колесо проходит меньшее расстояние, и ось смещается в определенную сторону параллельно рельсам. Из-за этого состав поворачивает.
Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Как поворачивает поезд, если все рельсы ровные? — Спрашивалка
Как поворачивает поезд, если все рельсы ровные? — СпрашивалкаАН
Алексеи Нет
Если рельсы прямые.
- поезд
- рельс
ВШ
Валентина Шшшшшшшшшш
Как Вы сами видите, рельсы не всегда ровные:
А теперь посмотрим, как поезд поворачивает.
Колесо локомотива или вагона имеет важную деталь – реборду (франц. reborde – гребень, то есть выступающая часть обода колеса) , которая нужна, чтобы вагон не сошел с рельсов на повороте. В момент, когда колесо входит на закругление, оно продолжает движение в прежнем направлении, действуя на рельс сбоку ребордой, которая при этом деформируется. В результате возникает «боковая» сила упругости Fупр (см. рисунок) . Эта сила и заставляет вагон поворачивать, то есть двигаться по рельсам окружности. В отсутствии реборды эта сила не возникала бы, и вагон сошёл бы с рельсов.
Однако при повороте вагона трение реборд о рельс есть. Оно замедляет движение, а также приводит к повышенному износу (стриранию) как реборд колёс, так и рельсов на закруглённом участке траектории.
Чтобы уменьшить нежелательную силу трения, надо уменьшить силу давления на боковые поверхности реборд и рельсов. Для этого насыпь грунта и гравия под рельсами делают наклонной в сторону центра окружности (см. рисунок).Юлия
Они не совсем ровные. В смысле не плоские. Профиль рельса ВЫПУКЛЫЙ (посмотрите внимательнее) . А поверхность колеса — тоже не плоская, а довольно сложный криволинейный конус. И на повороте внешний рельс приподнимается по отношению к внутреннему. Поэтому на внешнем рельсе точка контакта колеса с рельсом смещается «наружу» (на внутреннем, соответственно, смещается внутрь) , и эффективный диаметр колеса (измеренный по точке контакта) оказывается на наружном рельсе больше, а на внутреннем — меньше. А раз диаметры разные, то при одинаково угловой скорости линейная скорость оказывается тоже разной: внешнее колесо обгоняет внутреннее, и тем самым поворачивает всё колёсную пару.
ДМ
Денис М
Зато колеса конусные.
МБ
Маша Бондарь
Там в кабине машиниста есть руль.
ИК
Ирина Корниенко
По направлению рельс он держит путь
Оксана Бучнева
я типо… налево…. направо…. и прямо полюбому…
Лиана
с помощью переключения рельс
Ай
Айгиз
Не все рельсы ровные, к сожалению, трамваи вообще на месте разворачивают.
Альфия
Рельсы на поворотах выкладываются широкой дугой
Татьяна *****
Когда рельсы прямые, он таки и не поворачивает, ибо некуда.
Поворачивает он, когда рельсы кривые. Вот прям так по ним едет — и поворачивает. Куда рельсы, туда и поезд.
СУ
Сергей Усаньков
Не все рельсы ровные.
Инга Хоюр-Оол
На поворотах рельс не ровный а срезан под углом, как при заточке карандаша.
Похожие вопросы
как поворачивают колеса поезда без диффиренциала?
к чему снится что я управляю поездом (на рельсах)
Обледенение рельс может привести к сходу движущегося поезда с рельс?
Модет ли поезд ехать по трамвайным рельсам?
к чему снится поезд и рельсы?
сколько расстояние от бампера поезда до рельсы вертикально ???
из-за чего перестукивание колес поезда Когда поезд идет по рельсам, у него стучат колеса из-за чего?
В каких авто есть такой ровный пол с рельсами?
Выключают ли контактный рельс на территории депо поездов?
Вы знали что в Японии рельсы не под поездом, а над ним?
Почему поезда не падают с пути при повороте
Исследователь определяет оптимальный угол наклона колес поезда и раскрывает новый анализ, который упрощает наше понимание поездов
Изображение предоставлено: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ commons/thumb/5/51/Amtrak_through_Churchmans_Crossing.
jpg/1200px-Amtrak_through_Churchmans_Crossing.jpg
Поезда были основой транспорта и судоходства на протяжении нескольких сотен лет. Несмотря на повсеместное распространение поездов, детали их работы остаются загадкой. Поезда стали скорее инженерным достижением, чем научным. Таким образом, детальная научная теория поездов осталась в стороне. Есть некоторые общие неизвестные с поездами. Например, если вы раньше наблюдали за гонкой по кольцевой трассе, вы заметили, что полосы движения по кривой имеют разное расстояние. Это потому, что расстояния внутри и снаружи трассы разные. Этот принцип, очевидно, справедлив и для поездов, тогда почему поезд может свернуть с рельсов?
Источник: Sciworthy Original
Расстояние между внутренними и внешними гусеницами фактически определяется из-за поездов конических колес. Эти конические колеса могут позволить поезду немного скользить вбок, чтобы компенсировать разницу в расстояниях между двумя путями. Таким образом, поезда остаются осевыми, а колеса по обеим сторонам поезда вращаются с одинаковой скоростью и по-прежнему могут проходить повороты.
Когда поезда проходят повороты и повороты, они должны наклоняться.
Источник: Sciworthy Original
Удивительно, что при всех этих наклонах поезда не падают. Более того, колеса поезда малы по сравнению с высотой, скоростью и импульсом поезда. Тогда почему мелкие неровности и колебания не пускают под откос эти километровые поезда? Этим поездам даже не мешает перемещение груза или снег на путях, и они всегда остаются стабильными, даже на поворотах!
Ученый доктор Шаяк решил математически определить, ПОЧЕМУ поезда остаются на своих путях. Физика поездов сложна, и нужно учитывать множество движущихся частей. Таким образом, чтобы провести углубленный анализ поездов, нужно было сделать много предположений, чтобы решить проблему.
Сначала предполагалась одноосная система, поэтому левая и правая сторона колес поезда вращаются вместе. Во-вторых, поезд работает оптимально, когда он не буксует и не прыгает, поэтому предполагалось только плавное движение. Наконец, предполагалось, что поезда хорошо сбалансированы.
Поезда можно загружать разными способами. Это сильно меняет физику балансировки поездов. Доктор Шаяк использовал эти предположения для получения тензора момента инерции поезда. «Тензор момента инерции» — это математический инструмент, используемый в физике для определения устойчивости физического объекта.
Доктор Шаяк обнаружил, что эти поезда никогда не опрокидываются из-за их конических колес. Коническая форма колес каждый раз, когда поезд опрокидывается, влияет на то, что поезд восстанавливает вертикальное положение. Эта сила, называемая восстанавливающей силой, сильнее, когда поезд тяжелее, а это означает, что более тяжелые поезда более устойчивы.
Это точное физическое описание позволило доктору Шаяку определить, какой именно угол поворота колеса является наиболее стабильным. Этот угол оказался равным 2,86 градуса. По совпадению, именно под таким углом вращаются колеса многих имперских поездов в Британии и Индии!
Угол X, оптимизированный в данном исследовании.
Источник: Sciworthy Original
Этот научный вклад не говорит нам ничего, чего мы еще не знали. Мы знаем, что поезда ходят надежно. Кроме того, полученный оптимальный угол уже был рассмотрен с научной точки зрения. Эта статья является важным вкладом, потому что она представила очень простой, ясный и элегантный анализ поездов. Эта четкая коммуникация развеяла много неизвестного о поездах и превратила очень сложную проблему в осязаемую, хорошо проанализированную проблему. Этот революционный анализ позволяет использовать эту задачу в качестве учебного пособия для вводных уроков физики! Даже изучение решенных проблем полезно для поля, так как иногда ученые находят новое простое решение сложной проблемы.
Как поезда меняют путь и как они узнают, какой путь выбрать
Автор Крис, обновлено 11 июня 2019 г. в соответствии с нашей редакционной политикой.
Крис — наш штатный инженер-транспортник, который проводит свое время, помогая правительствам, организациям и всем заинтересованным сторонам узнать о ценности и важности эффективного транспорта.
Поездам часто приходится выбирать путь. Источник
Поезда меняют путь с помощью машины, которая меняет направление рельсов. Стрелочный или стрелочный механизм перемещает лезвия рельса на место, что меняет направление движения колес поезда. Решение о том, какой путь должен использовать поезд, — это работа диспетчера поезда, хотя обычно она выполняется автоматически компьютером.
Машина, которая переключает пути
Есть две лопасти, которые заставляют колеса поезда расходиться с текущими рельсами. Если лопасти толкнуть в одном направлении, поезд отклонится от своего текущего пути. Если лопасти повернуть в другую сторону, поезд останется на прямой.
Рядом с этими лезвиями стоит машина, которая приводит их в движение, чтобы либо пропустить поезд, либо перевести его на другой путь. В зависимости от страны, в которой вы находитесь, это называется точечным автоматом или автоматом переключения.
Большинство машин, с которыми я работал, являются электромеханическими.
Эти машины используют электрический ток для привода двигателей, которые двигают лезвия рельса вперед и назад.
Вы также можете найти пневматические машины, в которых лезвия устанавливаются под давлением. Электрический ток управляет потоком воздуха.
Оба типа машин имеют механизмы для определения лопастей. Это означает, что имеется одна электрическая цепь для управления направлением движения поезда и направление движения поезда.0039 отделить электрическую цепь от определить направление движения машины. Если направление задано неправильно, машина может сигнализировать поезду, что он не может двигаться дальше этой точки.
Откуда поезда узнают, какой путь выбрать
Центр управления выбирает путь для поезда. Обычно центр управления знает, по какому маршруту пойдет поезд. Этот маршрут запрограммирован в компьютере, и компьютер сообщает машинам, в какую сторону толкать лезвия. После того, как лопасти установлены на место, поезду разрешается двигаться через вершину и двигаться прямо или расходиться.
Выбор правильного пути также является вопросом безопасности. Прежде чем изменить путь, по которому движется поезд, система должна проверить, чтобы убедиться, что это безопасно. Поезд не допускается через вершину во время движения лопастей. И, насколько известно, машину нельзя использовать для направления одного поезда в другой.
Некоторыми машинами можно управлять вручную с помощью рычага. Водители поездов могут выбирать или переопределять путь, по которому должен двигаться их поезд. Чтобы обеспечить безопасность системы, машинисты поездов обычно связываются с контроллером того региона сети, в котором они находятся. Я чаще всего видел ручной механизм в депо и разъездах.
Сигнализация — это система, которая направляет поезда по путям и предотвращает их столкновение . Если вы заинтересованы в сигнализации, в том числе о том, какие рабочие места направляют поезда, проверьте это здесь: https://econstructioncareers.com/news-insight/rail-signalling
Как трамваи меняют пути
Трамваи меняют пути с помощью те же машины, что и поезда.
Машина использует электродвигатель или пневматическую систему, чтобы толкать рельсы и направлять трамваи. Единственная разница заключается в решениях управления, в каком направлении должен двигаться трамвай.
Поскольку трамваи могут быстро останавливаться, они могут менять пути, не беспокоясь о том, что могут столкнуться с другим трамваем.
Управление может обеспечиваться той же светофорной системой, что и автомобили, дистанционным центром управления или даже самим трамваем. Водитель трамвая должен знать, в какую сторону должен двигаться трамвай.
Что может пойти не так?
Столкновение с другим поездом
Если поезд отправляется не по тому пути, он может столкнуться с другим поездом. Чтобы этого не произошло, компьютер, контролирующий путь, по которому движется поезд, проверяет, свободен ли путь впереди поезда, прежде чем отклонить поезд по этому пути.
Сход с рельсов
Поезд, отправленный не по тому пути, может сойти с рельсов двумя способами: один, если механизмы не отрегулированы должным образом, и другой, если имеется специально изготовленный сход с рельсов , предназначенный для того, чтобы столкнуть поезд с пути в предотвратить столкновение.
Сойти с рельсов поезд безопаснее, чем врезаться в другой, больше шансов выжить.
Чья работа заключается в том, чтобы все правильно переключалось?
Многие сигнал 9Сбои 0036 — это сбои в машине, которая переключает путь
Обслуживание машины обычно является работой инженера-сигнализатора .
Техническое обслуживание рельсовых лопастей обычно является работой инженера по капитальным путям .
Слишком часто я видел споры о том, чья работа должна заботиться об этой системе. Некоторые операторы железных дорог даже создают специальные бригады людей, единственной задачей которых является обслуживание машин и лезвий.
Машину необходимо регулярно чистить и смазывать. Лопасти должны располагаться напротив или в стороне от рельсов с правильными зазорами — неправильный зазор может привести к повреждению колес, искривлению рельсов или сходу поездов с рельсов. Стержни внутри машины должны быть установлены соответствующим образом.