Зачем хитрые китайцы срезали торец рельса под углом 45 градусов? Ниже представлены крановые рельсы, изготовленные китайской компанией. Они абсолютно все перекошены. Но при этом китайцы также выпускают и привычные для нас рельсы с тупыми концами.
А что насчет железнодорожных рельсов? Вот пожалуйста, та же самая китайская компания предлагает некоторую свою продукцию со скошенными торцами, но уже для железной дороги.
Причем, по её описанию, такая срезка является огромным преимуществом, так как она сильно уменьшает возникающий в стыке динамический удар, когда через него проезжает колесо.
Я вам скажу, что применение этой технологии — это возвращение обратно в 19 век, когда в Европе пробовалось огромное количество всяких разных инженерных решений для путей сообщения. Именно в то время и создали специальный стык, который должен был победить своего главного конкурента — тупого стыка.
Сегодня мы поговорим про преимущества и недостатки стыка, который назвали косым.
А мне есть что сказать, ведь я являюсь специалистом по проектированию железных дорог. В 21 год я запроектировал свою первую железную дорогу необщего пользования, а сегодня я уже проектирую вторые пути на Байкало-Амурской магистрали, и всё это время я работаю в своей любимой программе «Топоматик Робур».
Ведь это довольно мощный и в то же время удобный инструмент для проектировщика. Сколько раз он меня выручал, экономя мои силы и выполняя за меня рутинные расчеты. Что уж говорить, я даже использую эту программу для демонстрации материала на канале. Поэтому я вам настолько рекомендую её приобрести и проектировать именно в ней. Тем более что «Топоматик» предоставляет всем возможность попробовать поработать в этой программе. Вы буквально в 1 клик без всяких регистраций можете скачать на сайте учебную версию и насладиться всеми возможностями программы без какого-либо ограничения по времени.
- Приобрести Топоматик Robur — Железные дороги
- https://topomatic.ru/products/rail/
- Лично проектирую в ней БАМ 💪🚆
- Учебная версия
- https://topomatic.ru/products/edu/
Что касается косого стыка, то сразу скажу, что ниже представлены не косые стыки.
Это можно называть стыками внахлест. А косой стык — это когда мы взяли плоскость, развернули её относительно оси рельса под углом 45 градусов и резанули рельс. Осталось только сделать зазор. Представляю вам наглядную анимацию.
Поначалу я вообще не понимал, какой смысл в этом. Искал ответ в отечественной железнодорожной литературе, но ничего там не нашел. Я не мог и до сих пор не могу найти в сети не то чтобы фотографий, но и даже каких-то схем устройства косого стыка. Какое-то время я был вообще уверен, что его устраивали без зазора. Как будто-то такое соединение было надежнее, а нормальный тупой стык с зазором устраивали где-то там дальше. Но всё изменилось, когда однажды я листал ленту на Пикабу и наткнулся на видео, фрагмент которого я хочу показать вам.
Не знаю почему, но я нашел здесь аналогию с косым стыком. Велосипед проехал решетку наискосок и проехал довольно мягко. А если еще додумать и сравнить проезд через решетку по косому направлению с проездом по перпендикулярному направлению, то мы получаем хорошую аналогию проезда паровоза через косой и через тупой стык. Очевидно, что через косое направление динамический удар будет слабей. А для кого это неочевидно, мы сейчас это визуализируем. Смоделировал как мог. Всё для вас, дорогие подписчики.
1️⃣ Пятно контакта и нагрузка
Колесная пара опирается на рельс через так называемое пятно контакта. Изобразим его схематично в нашем примере.
Нормальная эксплуатация наших путей рассчитана на максимальную нагрузку в 25 тонн, которая давит на ось колесной пары грузового вагона. Поделим на 2 и получаем, что на это пятно может давить 12,5 тонн.
2️⃣ Тупой и Косой стык
Что у нас происходит при тупом стыке? Приближаемся. Контакт прерывается, и мы получаем хороший такой динамический удар. Всё это мы разбирали в статье и в ролике «В чем виноват рельсовый стык».
А что у нас будет происходить при косом стыке? Обратите внимание, как пятно преодолевает зазор. Вначале контакт прерывается на левой стороне. При этом на правой стороне присутствует большая площадь опирания. Затем довольно быстро левая часть пятна достигает другого рельса. Динамический удар все равно будет, но уже намного слабей.
Собственно, ради этого и был придуман косой стык. Как мы говорили в самом начале, впервые он появился еще в 19 веке в Бельгии. Появился в 1835 году. Это же вообще самое начало. По нему ездили паровозы типа ракеты Стефенсона. Потом этот стык появился и в Германии. Задокументировано, что он был на линии Лейпциг — Дрезден. А потом его начали применять и в США.
3️⃣ Косой стык на шпале
И знаете что, в Европе он не прижился. По началу были большие надежды. Всем хотелось уменьшить динамические нагрузки. Тем более в то время были интриги вокруг стыков. Железнодорожники с самых разных стран съезжались на конгрессы. Вы даже представить не сможете, какие жаркие дискуссии там разворачивались.
Очень долго не могли прийти к единому мнению, где будет лучше устроить стык. На шпале или между шпалами.
Стык на шпале долгое время побеждал, но он был слишком жестким, что увеличивало динамический удар, поэтому косой стык со своим снижением динамики был очень кстати. Но когда примерно с 1880 года стык между шпалами начал прям жестко доминировать, то в Европе полностью отказались от косого стыка. Но не в США. Даже между шпалами они устраивали косой стык. При этом они ставили здоровенные для того времени 6-дырные накладки.
4️⃣ Много минусов косого стыка
А знаете, почему они устраивали здоровенные накладки? Я тут разложил ударную силу, и, как видите, она растаскивает рельсы наискосок.
С учетом того, что к концу 19 века скорости и нагрузки на путь хорошо так подросли, особенно в США, они этими накладками сдерживали все эти косые расшатывания. Американцы, в отличие от европейцев, дали косому стыку второй шанс. Дали второй шанс, несмотря даже на то, что приходилось каждый раз тратить деньги на косую обработку, рискуя получить брак и испортить ценную сталь.
Есть распространенное мнение, что в случае исчезновения зазора и теплового расширения рельсы начнут распирать друг друга наискосок. Не хотел я сначала причислять это за минус, так как зазор должен быть, но мне напомнили, что при определенных условиях нулевой «слепой» зазор все-таки считается нормой. Это можно увидеть в инструкции по текущему содержанию пути.
Собственно, мне напомнили в комментариях к ролику, где хорошо расписали дополнительные минусы косого стыка. Ниже приведен данный комментарий.
Казалось бы, американцы предоставили все условия для жизни косому стыку, но он их подвел. Косой стык по сути превращает концы рельс в остряки, что-то похожее на остряк стрелочного перевода. А как известно, остряк — это самое слабое место стрелочного перевода.
На пятно давит 12,5 тонн. А скорость и дополнительная от неё динамика только увеличивает это давление. И если на тупом стыке этот удар принимает на себя достаточно крупная часть рельса – работает всё сечение. То при косом стыке удар придется на остряк.
Со временем интенсивный износ, скол обеспечен. Но даже это можно смягчить, если ездить только в одну сторону. Перекатываться именно с остряка, так хотя бы на кончик не будет обрушиваться вся сила динамического удара, которое будет возникать всякий раз после прерывания контакта колесо-рельс.
Но если поехать обратно, то у остряка будут проблемы. И, видимо, американцы решили, что строить двухпутку для косого стыка будет уж слишком жирно. И бросили его. Полностью отказались в конце 19 века.
И вот такая судьба у косого стыка. Его создали для удешевления пути, а получилось всё наоборот. По сути, его убило увеличение скорости движения. Это инженерное решение ушло в историю на целых 120 лет. Никто о нем не говорил, никто не писал. Мусор, одним словом. Но, как говорится, для кого-то мусор, а для кого-то клад. Кажется, китайцы решили дать косому стыку 3 шанс. Но, естественно, они используют его для низких скоростей. Те железнодорожные рельсы, я уверен, пошли для каких-нибудь промышленных путей.
Если что, поезд «Панда» не китайский, а японский
Ниже в качестве приложения представлен соответствующий ролик.
Подписывайтесь на канал и на телеграм, а также вступайте в наш чат, где вы сможете общаться с единомышленниками.