Интересно, что рельсы укладываются с наклоном внутрь❗ Вы это замечали 🤔?
Когда впервые мне об этом рассказали, я был поражен логичностью такой конструкции. Ведь сказали, что такой наклон предназначен для того, чтобы в случае каких-либо отклонений, колесные пары принудительно возвращались в центр колеи! И еще добавили, что такую конструкцию придумали либо русские, либо японцы. Я долго жил с этим знанием, пока во время изучения новейших форм переходных кривых для скоростных поездов 🚄, не столкнулся с этим наклоном снова. Во время трудоемкой работы во благо развития железных дорог ⚡ приходилось и изучать историю старых кривых, где я обнаружил некоторые интересные факты 🧐
Итак, для тех кто не в теме, ниже представлена конструкция рельсошпальной решетки с так называемой подуклонкой рельсов (наклоном) внутрь колеи.
Нормативная подуклонка рельсов составляет ∠ 1/20, что в переводе на привычные градусы составляет чуть меньше 3°. Конструкцией железобетонных шпал предусмотрены даже наклонные площадки с необходимыми уклонами, на которые будут монтироваться рельсовые скрепления.
А на деревянных шпалах применяются металлические подкладки с крутизной наклона ∠1/20. Обратите внимание на красную черту на представленной ниже картинке.
Первая причина устройства подуклонки довольно известна. Она нужна чтобы уменьшить износ колеса и рельса, так как профиль колеса конусной колесной пары в месте контакта колесо-рельс имеет точно такую же крутизну ∠ 1/20, с которой уложен рельс. Смотрите картинке ниже.
Тема колесо-рельс довольно сложная, мне трудно про нее говорить, я не вагонник или локомотивщик. Но, верю железнодорожной литературе, в которой описывается что это работает и подтверждается на практике, и в теории во время сложного моделирования этой задачи.
Что такое «Разуклонка» 🔄
Вот это правда неочевидный многим интересный факт. На кривых участках (поворотные участки поездов) есть понятие «разуклонка». Это явление, которое происходит из-за наклоняемой рельсошпальной решетки.
Конструкция такой наклонной решетки на кривой называется возвышением рельса. Возвышение измеряется как разность уровней головок наружного и внутреннего рельса.
Зачем делают возвышение вы можете почитать в представленной ниже статье. Даже если вы прекрасно знаете про центробежную силу ➔, то вам будет интересно узнать что такое непогашенное ускорение 🔥 на железной дороге.
И вот тут оказалось, что возвышение, подуклонка и явление «разуклонка» связаны между собой. Обратите внимание, как на представленной ниже картинке иллюстрируется явление разуклонки. Чем больше будет возвышение рельса, тем сильнее будет проявляться явление разуклонки на внутреннем (левом) рельсе.
Рельс как был изначально наклонен в колею с подуклонкой ∠1/20, так он и остается направленным в колею, даже после возвышения. Однако, сама линия наклона ∠1/20, относительно действия силы тяжести «распрямляется»
При определенном возвышении она (линия наклона ∠1/20) может дойти до горизонтальной линии. А при дальнейшем возвышении она начнет наклоняться в совершенно другую сторону (опрокидывание рельса во внешнюю сторону).
Получается то, что когда возвышения нет, то сила тяжести, приложенная в центре масс рельса начинает «тащить» рельс внутрь колеи. А когда есть возвышение, то этот рельс сила тяжести «тащит», наоборот, в другую сторону. Подуклонка это еще и сопротивляемость опрокидыванию рельса в противоположную колее сторону.
Это все просчитывали в Европе еще где-то 1835-1915 годах. Там, как, известно доминирует Стефенсоноская колея 1435 мм. В расчетах они всегда принимали, (в отличии от ширины колеи, которая измеряется между внутренними гранями рельсов) что расстояние между осями рельсов принимается 1500 мм. При такой расчетной схеме получается то, что при возвышении в 75 мм подуклонка выходит на ровную горизонтальную линию, перпендикулярную силе тяжести. В такой ситуации внутренний (левый) рельс не опрокидывает никуда.
Вот прям очень вероятно, что этот расчет пошел от французов, так как по началу они нормировали свои дороги не по ширине колеи, а как раз по расстоянию между осями двух рельсов, и составлял этот стандарт как раз 1500 мм. Я писал об этом в этой статье. Это, если что, не препятствовало проезду по 1435 мм колее.
Но возвышения в 75 мм не хватало. Из-за возрастающих скоростей было просто необходимо «задирать» рельс выше. Поэтому максимальный предел по этому возвышению увеличили ровно в 2 раза - до 150 мм.
Что касается нас, то мы этот максимальный предел, вероятно, подсмотрели у Европы 😀. Так как следуя этому расчету, для тогдашней нашей колеи 1524 мм, мы тоже получим горизонтальную линию, но уже при возвышении в 80 мм. И соответственно допуск должен быть 160 мм.
Но на самом деле, тогда давно, в Европе проверили на практике, что в случае остановки поезда на возвышении в 120 мм начинались проблемы:
- проблемы с открытием дверей
- из букс начинала вытекать смазка
- травматизм при выходе из вагона, особенно зимой
Поэтому в Венгрии ограничивали его до 110 мм. В Швеции же в притык до 120 мм. А в Польше позволяли увеличить до 130 мм.
Но повторюсь, что с ростом скоростей, возвышение нужно устраивать больше. Поэтому в Германии возвышали до 160 мм, но с условием, что на таком возвышении не предусматривается остановок. А в Франции на сети SNCF вообще до 180 мм.
Мы же сделали 150 мм. Сегодня это максимальное возвышение для России. Небольшой запас получился. К тому же сегодня существуют вагоны с наклоняемым кузовом, которые совместно с возвышением, могут обеспечить необходимый наклон (крен) на железной дороге. Про это надо помнить. Но если наклоняемого кузова нет, то как мы убедились выше, максимальное возвышение в 150 мм ограничит скорость движения. А ограничение в 150 мм появилось из-за подуклонки ∠1/20. Вот и все что я хотел сказать вам про подуклонку рельсов.
Также рекомендую узнать про Венскую кривую. Загляни в эту статью
Спасибо за просмотр, ставьте лайки 👍, подписывайтесь, пока!
