Многие знают, что именно реборды - их ещё называют гребнями - не позволяют колёсным парам вагонов сойти с рельс. Причём расположены они именно с внутренней стороны колеса, а не с наружной. Но далеко не все знают, почему эти характерные выступающие ободки расположены именно внутри, а не снаружи. Давайте разбираться.
Итак, если мы посмотри на колесо колёсной ж/д пары более пристально и под правильным углом, то станет понятно, что само колесо, а точнее его обод, не является цилиндром, а скорее ближе к форме так называемого усечённого конуса. Причём он ещё и криволинейный.
Иными словами с внешней стороны обод колеса имеет меньший диаметр, затем по мере приближения к реборде этот диаметр увеличивается. И поэтому логично предположить, что именно большая часть диаметра колеса в конечном итоге переходит в гребень.
На схеме строения ж/д колеса всё хорошо показано:
Ведь если бы реборда была с той стороны, где диаметр колеса меньше, то сам выступ пришлось бы делать выше, а значит и толще. А это уже перерасход металла.
Однако всё это вообще никак не отвечает на вопрос. Ведь с таким же успехом можно было просто запрессовать колесо на ось по-другому - ребордом наружу. И ничего бы не изменилось.
Однако так никто не делает, и на это есть несколько причин. Начнём с того, что колесо напрессовывается на ось и удерживается соответствующими крепёжными узлами. Так вот, когда этот гребень внутри, то он как бы снимает лишнюю нагрузку с этих креплений.
Другими словами, колесо с ребордой внутри может только ещё лучше насадиться на ось. И это как раз то, что нам нужно.
Есть также ещё и другой не менее важный аспект. На поворотах участка пути колёсная пара поворачивает за счёт того, что и колесо - не цилиндр, а криволинейный конус, и рельс - не плоскость, а тоже кривая поверхность. Внешний рельс колеи на повороте находится несколько выше внутреннего, за счёт этого точка касания колеса с рельсом перемещается на другой локальный диаметр колеса, поэтому эффективные диаметры внешнего и внутреннего колеса пары оказываются разными.
То есть колёсная пара образует как бы конус, а не цилиндр, и потому катится по окружности, а не по прямой. Ну и поскольку именно внешний диаметр каждого колеса меньше, чем внутренний, прямая логика реборде ставить изнутри.
Почему всё так сложно?
Дело в том, что когда колёсная пара проходит участок поворота ж/д пути, то колесу, которое идёт по внешнему рельсу с большим радиусом кривизны, нужно пройти большее расстояние, чем колесу, которое идёт по внутреннему рельсу с меньшим радиусом кривизны.
У автомобилей в редукторе есть дифференциал - механизм, который устраняет проскальзывание колёс при повороте. У вагонных ж/д колёсных пар дифференциала нет, а есть одна ось, на которую запрессованы колёса.
Так вот, чтобы эти колёса не проскальзывали и не изнашивались, великие умы решили внешний рельс немного приподнимать и наклонять внутрь. Это позволяет внешнему колесу катиться по рельсу той частью, диаметр которой наименьший - т.е. внешней частью. Соответственно внутренний рельс стоит чуть ниже внешнего, и наклонён он немного внутрь колеи. Это позволяет катиться колесу той часть, диаметр которой наибольший. Так и устраняется эффект проскальзывания на поворотах.
Ну и разумеется ширина колеи на таких участках поворота уже не 1520 мм, а может доходить до 1574 мм, как раз для смещения колёсных пар на нужные диаметры.