Задумывались когда-нибудь, как поездам, огромным и тяжеленным товарнякам, удается подниматься в гору по рельсам в дождь? На мокром асфальте-то у резиновых покрышек-то сцепление некудышнее, а у поездов стальные колёса и мокрые стальные рельсы. Откуда только берётся сцепление?
Говорят, что в Альпах при подъеме в крутую гору на снежные вершины между основными рельсами прокладывается дополнительная зубчатая рельса, по которому едет дополнительное зубчатое колесо.
Но в России такого я не встречал. Может быть, где-то и есть, но на обычных путях обычные поезда обходятся без колёс-шестерёнок. А как тогда?
Есть несколько факторов, способствующих движению. Во-первых, как известно, колеса поездов — это усечённые конусы.
Если изобразить более схематично, это выглядит так.
В первую очередь это придумывалось для того, чтобы поезд не сходил с рельсов. Да, у него по бокам есть гребни, которые страхуют колёса от соскакивания с рельсов, но на большой скорости в поворотах они бы не удержали тяжеленный вагон, а просто бы перескочили. Благодаря же конусной форме колёс, колесная пара прекрасно балансирует на рельсах, смещаясь по конусу влево-вправо и без гребня.
Но такое устройство колёс оказалось очень удачным и для движения в непогоду. Из-за того, что колесо конусное, площадь соприкосновения колеса и рельса небольшая.
И получается, что благодаря конусной форме, колесо под весом вагона (3-4 тонны на колесо у товарняка) выталкивает воду из под себя. Но есть и другие факторы, благодаря которым поезда могут ползти вверх в дождь без проскальзывания колёс.
Для улучшения сцепления ведущих колёс локомотива с рельсами, существуют специальные системы подачи песка под колёса, именуемые "песочницами". Как правило, систему задействуют не в дождь, а в гололёд, но в принципе в ливень и крутой подъём она тоже задействуется. Песок на рельсах в разы увеличивает сцепление, поэтому и тротуары зимой посыпают песком.
Раньше машинисты подавали песок вручную на своё усмотрение, теперь это делается автоматически, как только датчики фиксируют проскальзывание колёс.
Ещё один фактор — несколько локомотивов. Оба могут быть в голове состава, иногда второй размещается в середине, но именно для преодоления перевалов эффективнее всего размещение второго локомотива в хвосте. Два локомотива прицепляют по разным причинам. Например, для того, чтобы тащить более тяжёлый поезд, чтобы следовать с большей скоростью, чтобы в случае необходимости состав можно было разбить надвое. А также для того, чтобы преодолевать крутые перевалы.
А теперь давайте представим, что перед нами крутой перевал, льёт, как из ведра, рельса мокрые, пескоподачи нет или она не справляется, колёса головного локомотива проскальзывают. Тогда к делу подключается хвостовой локомотив и состав медленно, но верно взбирается в гору. Но почему колёса хвостового локомотива не будут проскальзывать?
Всё дело в физике. В грузовых поездах число вагонов может доходить до 75. У каждого вагона может быть по восемь колёсных пар, то есть всего в составе 1200 колёс и каждое из них нагревается при движении за счёт упругих ударов на стыке рельс (те самые тук-тук тук-тук). Но нагреваются не только колёса, но и сами рельсы. И нагреваются, кстати, довольно сильно (попробуйте прикоснутся к рельсам сразу после прохода последнего вагона), вода испаряется. Плюс помним о том, что каждое колесо конусное и выталкивает воду с рельс. Вот и получается, что хвостовой локомотив всегда едет по абсолютно сухим рельсам.
Вот такая физика железных дорог. Если было интересно, ставь лайк и подписывайся на мой Телеграм, чтобы не пропускать то, что не показывает Дзен, а ниже я подобрал ещё несколько интересных статей: