Вы когда-нибудь задумывались, почему на наших железных дорогах ограничиваются возвышением в 150 мм? В ролике о выводе формулы для возвышения я сказал, что данное ограничение — это защита против опрокидывания. Это самая популярная версия, про которую я почему-то ничего не нашел в отечественной железнодорожной литературе. Тем не менее эта версия очень хорошо передается из уст в уста. Что? В случае остановки вагон действительно завалится?
Ограничение возвышения в России и в странах Европы
Давайте откроем европейскую нормативку. Максимальное возвышение — 160 мм, но можно и 180.
Что ж, наклон рельсошпальной решетки у них допускается больше, чем у нас. В нашем случае максимальный наклон составляет почти 5,5 градусов. А в их случае почти 7 градусов. Почему так? Вагоны, что ли, так сильно отличаются или ли что?
Самонаклоняющийся вагон
Кузов у самонаклоняющегося вагона у них обычно наклоняется до 6,5 градусов. И это только наклон кузова. А если прибавить еще и наклон от европейского возвышения, то получится почти 13,5 градусов. Но понятно, что такой наклон допускается только во время движения. Нужна поддержка в виде центробежной силы. Вернемся всё же к наклону решетки.
Старая отечественная железнодорожная литература
Почему у нас максимум 150, а у них 160, 180 мм?
Чтобы узнать ответ на этот вопрос, я стал поднимать старую отечественную железнодорожную литературу. Дошел аж до 1900 года, где узнал, что ограничение в 150 мм рекомендовалось германским железнодорожным союзом «Verein».
Этот тот самый союз, который в 30-х годах прошлого века вывел эмпирические коэффициенты для расчета длин клотоидных переходных кривых. Можно даже сказать, для кубических парабол. Подробности смотрите в этом ролике или в этой статье.
В то время все начинали с ограничения в 150 мм, так как к мнению союза «Verein» прислушивались. В том числе и в Российской империи.
Но какого-либо пояснения к данному ограничению в русской железнодорожной литературе начала 20 века я не нашел. Разве ширина колеи не должна влиять на это ограничение? При одинаковом возвышении в 150 мм у европейцев уклон будет круче, а у нас чуть помягче.
Старая французская железнодорожная литература
Я начал смотреть зарубежную литературу и довольно быстро нашел ответ у французов. Оказывается, что это ограничение как раз таки зависит от ширины колеи. Вернее, от расстояния между осями рельсов.
Как видите, при одной и той же ширине колеи, например 1435 мм, но при разном типе рельсов это расстояние может незначительно меняться. В Европе при решении задачи о возвышении это расстояние принято округлять до 1,5 метра. Подобное делаем мы. Округляем до 1,6 метров.
Принятие решения об ограничении
Когда в Европе принимали решение об ограничении, то было решено принять максимальное возвышение как 1/10 часть от расстояния между осями рельсов. 1/10 от 1500 мм — это как раз 150 мм.
Но откуда такая дробь? Как оказалось, дело в подуклонке рельсов. Рельсы же наклонены внутрь колеи. Крутизна 1:20. На прямом участке при такой подуклонке сила тяжести немного тянет рельсы внутрь колеи.
А теперь стоит обратить внимание на внутренний рельс во время постепенного наклона решетки. В какой-то момент подуклонка распрямилась. Рельс стоит вертикально, а сила тяжести тянет его вниз.
При дальнейшем наклоне сила тяжести уже потихоньку пытается опрокинуть внутренний рельс. Он начинает тянуть за собой всю решетку.
Поэтому изначально хотели сказать «стоп» на угле, который ставил внутренний рельс вертикально. А это угол, равный подуклонке рельсов. 1:20. На европейской колее это 75 мм, которых ну не хватало для компенсации центробежной силы. Поэтому решили увеличить в 2 раза. До крутизны 1:10.
По такой же логике на наших железных дорогах должно быть ограничение 160 мм. Тогда максимальный угол и у нас, и у европейцев будет одинаковый. Но почему у нас взяли 150 мм, почему так сделали, наверное, мы уже никогда не узнаем. Прошло больше 100 лет, и уже не у кого спросить.
Причины превышения предела 150 мм и проблемы в случае полной остановки на кривом участке пути
Почему же сейчас у европейцев этот норматив 160 и 180? Потому что, когда скорости начали увеличиваться, им и 150 стало не хватать. Через несколько лет после Второй мировой немцы для своих скоростных дорог того времени стали устраивать возвышение 160. А французы вообще до 180. Норматив был превышен, так как остановка на кривых не предусматривалась.
В той же старой французской литературе отмечается, что при полной остановке на возвышении в 120 мм проявились серьезные проблемы. Двери было тяжело открывать, люди подскальзывались на ступеньках, особенно зимой. И из старых букс начинало вытекать масло.
Что в Испании?
У испанцев на линии Мадрид — Сарагоса максимальное возвышение ограничили вообще двумястами пятьюдесятью. Правда, у них колея еще шире нашей. Но все равно наклон решетки получается почти что 8,5 градусов! И это было было еще до самонаклоняющихся вагонов.
Большое возвышение нужно для больших скоростей
Добавлю еще, что большое возвышение нужно для высоких скоростей. Если мы задерем решетку, а по ней будут тащиться медленные грузовые поезда, то у нас будут проблемы. Потому что внутренний рельс будет перегружаться, и решетка со временем еще больше наклонится.
Вот такое расследование я провел. Так что с вас большой жирный лайк. Ниже представлен ролик к этой статье с наглядными анимациями.