Вам когда-нибудь доводилось видеть, как между рельсами лежит зубчатая рейка, и при этом её протяжённость сопоставима с самими рельсами?
Причём этот третий зубчатый рельс изготавливается практически во всех странах по-разному. Кто на что горазд, тот так эту рейку и делает. Порой это просто третий рельс, в котором сделаны пропилы, и таким образом сформированы зубья.
Такие странные на первый взгляд ж/д направления часто встречаются в местности, рельеф которых сформирован большим перепадом высот. И когда ещё на заре развития железных дорог инженеры столкнулись с необходимостью прокладки железных дорог по гористой местности, они поняли, что колёсные пары локомотивов просто буксуют (боксуют или же проскальзывают) относительно рельс.
И поэтому сейчас в странах с большим перепадом высот мы можем видеть, как обычные на первый взгляд электропоезда ходят по ж/д путям с зубчатой рейкой по центру.
Как не трудно догадаться, обычные гладкие боковые рельсы выполняют здесь опорную функцию. Колёсные пары катятся по ним, и на этом всё. А вот крутящий момент для движения поезда вперёд прикладывается именно на эту зубчатую рейку. Так эти железные дороги стали называть зубчатыми.
Конструктивно такая колёсная пера состоит не только из оси и колёс с ребордами и приводным зубчатым колесом, то также и реечной шестернёй. Именно она и снимает крутящий момент с оси и передаёт его на зубчатую рейку. Здесь также важно отметить, что так называемый делительный диаметр этой реечной шестерни должен быть равен диаметру колёсных пар, чтобы не было проскальзывания при качении.
Помимо этого на оси есть ещё и противооткатной храповой механизм. И здесь мы видим его колесо со скошенными в одну сторону зубьями. Они входят в зацепление с так называемой трещоткой, которая позволяет этому колесу проворачиваться только в одну сторону. Так поезд застрахован от отката вниз по склону на случай, если отключат электричество, или тормоза не сработают.
И как можно видеть, старые зубчатые рейки вовсе не были зубчатыми. Конструктивно это два уголка или два швеллера, которые соединялись между собой стальными стержнями. И таким образом формировалась поверхность для зацепления, а зубов как таков могло и вовсе не быть.
Также на некоторых локомотивах почему-то использовались ремённые передачи колёсных пар.
И если с назначением третьего зубчатого рельса и механизмом зацепления всё понятно, то остаётся вопрос со стрелочными переводами. Потому что скорее всего они должны выглядеть уж совсем необычно, чтобы всё нормально работало.
Но если посмотреть на стрелочный перевод таких пуей, то наличие среднего зубчатого рельса принципиально ничего не меняет.
Также можно встретить и стрелочный перевод с изгибом участка пути.
Вот здесь он в одном направлении:
А вот здесь сработал механизм изгиба участка пути и перевёл все три рельса на другую ветку:
Вместе с тем есть и такие стрелочные переводы, которые позволяют изменить направление, не изгибая участок ж/д пути.
Вот здесь например мы можем видеть, как работает механизм замещения всех трёх рельс:
Теперь этот же механизм сдвинул подвижную часть участка и заместил одно направление на другое: