Стійкість поїздів на рейках

Тепер залізничні склади мають значно більшу довжину, і швидкість, і вага в порівнянні з першими поїздами, що ходили 160 років тому. Але вони мають все ті ж сталеві колеса з виступом на краю обода і котяться по чавунним рейках все тієї ж форми у вигляді латинської букви I. Кожне поездное колесо має на внутрішній стороні обода виступ розміром в 1 дюйм.

Саме ці виступи і направляють колеса по рейках, будь то пряма ділянка або закруглення шляху. Залізничне колесо і рейок так добре підходять один до одного, тобто мають такий маленький коефіцієнт тертя, що якщо 40-тонний вагон пустити вільно котитися по горизонтальному шляху зі швидкістю 60 миль на годину, він проїде ще цілих 5 миль до зупинки. У той час як вантажівку вагою в 40 тонн з вимкненим мотором і тієї ж початковою швидкістю зможе проїхати до зупинки близько 1 милі.

Пружна опора для рейки

Рейка покоїться на дерев’яних або бетонних шпалах, покладених в основу з гравію. Як правило, довгі болти, що проходять крізь пружинні скоби, утримують рейок на призначеному йому місці. Така пружна система кріплення сприяє більш м’якою їзді.

Рейковий стик

Коли рейки зістиковано, між кожним їх відрізком довжиною 39 футів є невеликий зазор. Він-то і дозволяє металевим рейках без перешкод розширюватися при нагріванні. Скріплена болтами рейкова накладка утримує разом сусідні відрізки рейок. Хоча в даний час на основних залізничних магістралях всі відрізки на кожній стороні колії зварюються в одна рейка.

Сила тяги

Залізничний потяг всією своєю вагою (через колеса) тисне на рейки. Катящееся колесо через тертя зчіплюється з рейкою і від цього в місці їх зіткнення виникає сила тяги, яка рухає склад вперед і на рівних ділянках і на підйомах. Вага плюс тертя між рейок і катящимся колесом поводяться так, що тягнуть склад вперед.

W – вага

ц – коефіцієнт тертя

F – сила тертя

Обгінні шляху

Для того, щоб рухомий потяг міг перейти з однієї колії на іншу, такий перехід повинні зробити його колеса. І в цьому їм допомагають переводочние залізничні стрілки. Напрямні рейки дозволяють колесам перетнути “хрестовину”, де зустрічаються обидві колії. Якщо поїзд потрапляє на стрілку, рухаючись по картинці знизу вгору, то після стрілки він продовжить рух по прямій колії, намальованої праворуч.

Рух на згинах шляхів

Коли поїзд рухається по вигину шляху, на нього діє так звана відцентрова сила, яка прагне виштовхнути поїзд з його колії назовні. Щоб надати протидію цій бічній силі, зовнішню рейку встановлюють вище внутрішнього. Подібне перевищення однієї рейки над іншою називається нахилом віражу. Воно дозволяє поїздам не знижуючи швидкості долати закруглені ділянки шляху.

Провисання

Відстань між рейками на вигинах шляху роблять більше, ніж на прямих ділянках. У результаті цього зменшується сила тертя, яка діє на колеса, коли відцентрова сила тягне вагон убік, і заодно зменшується знос рейок.

Візки на колесах

Колеса вагонів кріпляться до візків, тобто рухомим платформ, на яких розташовується ще система підвіски. До кожної візку кріплять дві пари коліс. А самі візки, на які ставлять вагон, можуть під ним повертатися направо – наліво за допомогою особливого пристрою – підп’ятника. Що й додає руху вагона плавність, коли поїзд проходить закруглені ділянки шляху. Незалежна система підвіски допомагає забезпечити м’якість ходу.

Посилання на основну публікацію