Всем привет!
Мой друг в школе ко мне подошел ко мне с достаточно простым заключением:
"Я видел в электричке руль, его крутил машинист когда подъезжал к платформе, а еще у помощника был руль! Они вместе рулят и следят за тем чтобы поезд с рельс не сходил!"
Представьте, что поезд в повороте все время пытается сделать две вещи одновременно:
1. Полететь прямо
Потому что любое тело по инерции хочет двигаться по прямой.
2. Остаться на рельсах
Потому что рельсы буквально заставляют его повернуть.
И вот весь секрет в том, что поезд в кривой не “сам” поворачивает, а рельсы насильно меняют направление его движения.
Что на самом деле происходит в этом закулисье?
На самом деле когда поезд входит в кривую, его масса по инерции как бы “хочет” уйти наружу поворота. Это то же чувство, когда в машине вас прижимает к двери в повороте.
Но поезду помогают остаться на пути пара помощников, без которых бы происходили катастрофы.
1. Первый помощник - колесо.
У поезда колесо не такое, как у машины. У него есть:
- гребень — выступ с внутренней стороны колеса,
- коническая поверхность катания — колесо чуть конусное, а не идеально цилиндрическое.
Это очень важно. Когда поезд чуть смещается в сторону в кривой, одно колесо начинает катиться как будто по большему диаметру, другое — по меньшему. Из-за этого колесная пара сама стремится “подруливать” и вписываться в поворот.
2. Второй помощник - гребень!
Многие думают, что поезд держится на рельсе только за счет гребней. Не совсем так.В норме поезд едет поверхностью катания колеса по головке рельса.
Гребень нужен в основном как защита, чтобы колесо не ушло слишком далеко вбок. То есть поезд не “висит” на гребнях, а катится по рельсам, а гребни лишь не дают сорваться при боковом смещении. Но все таки они важны!
3. Третий помощник - расчет!
Ширина колеи и профиль пути рассчитаны заранее
Кривые на железной дороге — не просто “плавный поворот”. Там специально учитывают:
- радиус кривой,
- скорость движения,
- возвышение наружного рельса,
- состояние пути,
- жесткость экипажной части вагона и тележки.
Возвышение наружного рельса
В кривой наружный рельс часто делают чуть выше внутреннего.
Зачем?
Чтобы поезд был как будто немного наклонен внутрь поворота. Тогда часть силы, которая пытается “выбросить” его наружу, компенсируется самим наклоном пути.
Это почти как на велотреке или в мотогонках, где поворот сделан с наклоном.
НО ВСЕ ЭТО НЕ СМОЖЕТ СПАСТИ ОТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОЙ ХАЛАТНОСТИ!
Почему состав все-таки может сойти? Ответы на поверхности, а точнее в расчетах. Расчеты показывают заранее, как безопасно передвигаться по железной дороге, и машинист заранее знает все нюансы пути. По науке все пути и поезда сбалансированы, но вот когда баланс нарушается, тогда и появляется риск схода:
- слишком высокая скорость в кривой,
- плохое состояние пути,
- износ рельса или колеса,
- неправильный профиль колеса,
- перекос вагона,
- большие боковые силы,
- дефекты тележки или подвешивания.
То есть поезд не сходит с рельс не потому, что “он тяжелый”, а потому что весь путь и подвижной состав рассчитаны так, чтобы силы оставались в допустимых пределах.