В начале 21 века появилось изобретение, которое стало настоящим прорывом в инженерии. Австрийский изобретатель Герберт Хасслингер создал инновационную форму переходной кривой, которая не имела аналогов в мире. Его изобретение сразу же вызвало интерес, и новая геометрия была применена как в системе метро Вены, так и на железных дорогах Австрии.
Ведь Венская дуга обещает повысить плавность движения поездов и, как следствие, снизить расходы на содержание верхнего строения пути. Идея заключается в том, чтобы плавно вписать подвижной состав в кривую, используя необычный способ.
Например, если паровозу нужно повернуть налево, он сначала поедет направо. А если требуется повернуть направо, то сначала придётся проехать налево. Совсем чуть-чуть, небольшое отклонение.
Ниже представлена реклама Венской Дуги (кривой)
оригинал - Wiener Bogen
Под плавным вписыванием подразумевается плавное движение центра тяжести каждого вагона. Чем плавнее он движется, тем плавнее будет перераспределяться нагрузка на рельсы. Об этом нам говорит модель, используемая для расчета возвышения рельса в кривой.
Запомните
проектирование венской дуги — это не проектирование оси железной дороги, а это проектирование траектории движения центра тяжести вагона. А вот уже после движения мы снимаем след от колесной пары и проектируем ось.
Интересно то, что для создания обратного изгиба необходимо возвышение рельса. Без наклона кузова такая кривая просто не сможет существовать. Обычно мы возвышаем рельс относительно головки внутреннего рельса.
1 Возвышение относительно внутреннего рельса
Иногда может применяться возвышение относительно оси колеи, но это случается редко.
2 Возвышение относительно оси колеи
Многие знают и о смешанном способе, когда наклон достигается за счёт возвышения рельса и специального механизма, который есть у самонаклоняющегося вагона.
3 Возвышение плюс наклон от самонаклоняющегося вагона
Но на Венской дуге используется самый необычный способ — возвышение относительно центра тяжести.
4 Возвышение относительно центра тяжести
Именно это и заставляет поезд поворачивать в другую сторону в самом начале пути.
В Европе данный способ получил название «трассирование на высоте» и считается прогрессивным. Однако, я уверен, многие из вас уже задумались: «Но ведь центр тяжести у разных типов вагонов может различаться!» Да, вы правы. Это недостаток трассирования на высоте. Чем больше будет разброс, тем хуже будет качество движения. Но даже если и будет одинаковое расположение, то недостатки никуда не уйдут.
Отличия круговой кривой и переходной кривой
Переходная кривая отличается от круговой. На круговой кривой, в идеальном случае, вагон движется под наклоном, и на него действует непогашенное ускорение. Это статичное и равномерное поле.
А на переходной кривой, где рельс постепенно возвышают, всегда присутствует уже динамическое, неравномерное поле. И если на уровне центра тяжести стрелка будет плавно расти, это не означает, что на уровнях выше и ниже всё будет так же идеально.
В случае Венской Дуги ниже уровня трассирования во время поворота, скажем, «не туда» часть поля вообще направлена в противоположную сторону.
Это можно увидеть и на графике непогашенного ускорения, в зависимости от пройденной длины переходной кривой.
Если на уровне трассирования у нас всё замечательно, то на уровне «ноль» появляются такие горбы.
В этом и есть наша неидеальная Wiener Bogen, которая сделала ставку на плавное вписывание только центра тяжести. Пройдет 15 лет, и уже другой ученый, Величко Геннадий Викторович, устранит все эти недостатки, создав совершенно новую форму переходной кривой – гармонизированную. Между прочим, для предстоящей ВСМ Москва – Санкт-Петербург. Подробности смотрите в отдельном ролике или в статье.
В рекламе Венской дуги прям очень сильно вырисовывают обратный изгиб. Оно и понятно, это главная фишка. Но на самом деле на практике этот изгиб получается весьма малозаметным для нашего глаза.
Вот то же самое место, которое снял мой подписчик в 2023 году.
Убрали ли здесь Венскую Дугу, мы можем узнать только из официального обращения. Ведь, как мы сейчас увидим, фирменный изгиб Венской Дуги можно и не заметить без специального геодезического оборудования.
Вот такие могут быть наши представления
А как будет выглядеть этот изгиб на самом деле зависит от нескольких переменных.
1 Зависимость от возвышения рельса
Чем выше мы возвысим рельс, тем сильнее будет обратный изгиб. Наш предел - это 150 мм. Вы можете узнать, как появился этот предел, в отдельном ролике или в статье. Сильно удивитесь.
2 Зависимость от уровня высоты
Чем выше будет уровень трассирования, тем больше будет изгиб. Кто знает, в каком диапазоне высот располагается центр тяжести наших грузовых вагонов? Для проектирования Венской Дуги я выбрал уровень трассирования - 2 метра.
3 Зависимость от длины переходной кривой
Обратный изгиб будет зависеть от самой длины кривой. Чем короче, тем больше изгиб.
Визуализация Венской Дуги
Ниже представлена Венская Дуга, которую я проектировал в своей любимой программе Топоматик Robur — Железные дороги
Обратный изгиб трудно распознать, ведь на нем рельсошпальная решетка отклоняется от изначального прямолинейного движения всего лишь на 2 см. Я построил её по параметрам, которые можно применить на практике, не нарушая требования наших нормативных документов. Длину кривой я подобрал самую минимальную возможную, ведь мне было интересно увидеть обратный изгиб.
До расчетов мои ожидания были примерно такими
Здесь уже, конечно, можно легко разглядеть обратный изгиб.
Как я проектировал Венскую Дугу в Робуре и какими ограничивался нормативными требованиями, вы можете узнать из приложенного в конце соответствующего ролика к данной статье.