Минимальный радиус поворота железной дороги

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Минимальный радиус кривой железной дороги»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это шаблонное сообщение )

90 футов (27,43 м) радиуса на возвышении 4 фута  8 ¹ / ₂  в(1435 мм) стандартной колеи Чикаго 'L'. Там нет места для более длинных радиусов выше этойулице пересеченияв этомпоперечном соединениивWellsиозераулицепересеченияв северозападном углупетли

Минимальный радиус кривой железной дороги является кратчайшим допустимый радиус конструкции для осевой линии железнодорожных путей в соответствии с определенным набором условий. Это имеет важное значение для затрат на строительство и эксплуатационные расходы и, в сочетании с виражом (разница в высоте двух рельсов) в случае железнодорожных путей , определяет максимальную безопасную скорость поворота. Минимальный радиус кривой - один из параметров при проектировании железнодорожного транспорта ^[1], а также трамвая ; ^[2] монорельсовые дороги и автоматизированные направляющие также подлежат минимальному радиусу.

История [ править ]

Первой настоящей железной дорогой была Ливерпульско-Манчестерская железная дорога , открывшаяся в 1830 году. Как и трамвайные пути, которые предшествовали ей более ста лет, у L&M были пологие кривые и уклоны . Причины таких пологих поворотов включают недостаточную прочность гусеницы, которая могла бы перевернуться, если бы повороты были слишком крутыми, что привело бы к сходу с рельсов. Чем плавнее повороты, тем лучше видимость, что повышает безопасность за счет повышения ситуационной осведомленности. Самые ранние рельсы были сделаны из кованого железа короткой длины , которое не гнулось, как более поздние стальные рельсы, представленные в 1850-х годах.

Факторы, влияющие на минимальный радиус кривой [ править ]

Минимальные радиусы кривых для железных дорог регулируются используемой скоростью и механической способностью подвижного состава приспосабливаться к кривизне. В Северной Америке оборудование для неограниченного обмена между железнодорожными компаниями построено с учетом радиуса 288 футов (87,8 м), но обычно используется как минимум радиус 410 футов (125,0 м), поскольку некоторые грузовые вагоны (грузовые вагоны) ) обрабатываются по специальному соглашению между железными дорогами, которые не могут выдерживать более резкую кривизну. Для обработки длинных грузовых поездов предпочтительным является радиус не менее 574 футов (175,0 м). ^[3]

Самые крутые повороты, как правило, проходят на самой узкой из узкоколейных железных дорог, где почти все оборудование пропорционально меньше. ^[4] Но стандартная колея также может иметь крутые изгибы, если для нее построен подвижной состав, что, однако, лишает возможности стандартизации стандартной колеи. Трамваи могут иметь радиус поворота менее 100 футов (30,5 м).

Паровозы [ править ]

По мере того, как росла потребность в более мощных (паровых) локомотивах, росла и потребность в большем количестве ведущих колес на более длинной фиксированной колесной базе. Но длинные колесные базы плохо справляются с поворотами небольшого радиуса. Различные типы сочлененных локомотивов (например, Mallet , Garratt и Shay ) были разработаны, чтобы избежать необходимости управлять несколькими локомотивами с несколькими бригадами.

Более современные дизельные и электрические локомотивы не имеют проблем с колесной базой, поскольку у них есть гибкие тележки, а также их можно легко эксплуатировать в составе группы с одной бригадой.

• Класс K государственных железных дорог Тасмании был
  • Колея 610 мм ( 2 фута )
  • Кривые с радиусом 99 футов (30 м)
• Пример Garratt
  • 1000 мм ( 3 фута  3 ³ / ₈  в) метр колеи
  • Рельсы 25 кг / м (50,40 фунта / ярд)
  • Радиус основной линии - 175 м (574 фута)
  • Радиус сайдинга - 84 м (276 футов) ^[5]
• 0-4-0
  • GER Класс 209
  • 1435 мм ( 4 фута  8 ¹ ⁄ ₂  дюйма) стандартный калибр

Муфты [ править ]

Не все муфты подходят для очень коротких радиусов. Это особенно верно в отношении европейских буферов и цепных соединителей , в которых буферы увеличивают длину кузова железнодорожного вагона. Для линии с максимальной скоростью 60 км / ч (37 миль / ч) буферно-цепные муфты увеличивают минимальный радиус примерно до 150 м (164 ярда; 492 фута). Поскольку узкоколейные железные дороги , трамваи и системы скоростного транспорта обычно не пересекаются с магистральными железными дорогами, экземпляры этих типов железных дорог в Европе часто используют безбуферные центральные соединители и строятся по более жестким стандартам.

Длина поезда [ править ]

Длинный тяжелый грузовой поезд, особенно с вагонами смешанной загрузки, может испытывать затруднения на поворотах с коротким радиусом, так как тяговые усилия могут срывать промежуточные вагоны с рельсов. Общие решения включают:

• сборочный свет и порожние вагоны в задней части поезда
• промежуточные локомотивы, в том числе дистанционно управляемые
• кривые ослабления
• пониженные скорости
• уменьшенный наклон (вираж) за счет скоростных пассажирских поездов
• больше, короче поезда
• выравнивание загрузки вагонов (часто используется в составных поездах )
• лучшая подготовка водителя
• органы управления движением, отображающие усилия тягового устройства
• Пневматические тормоза с электронным управлением

Аналогичная проблема возникает с резкими изменениями градиентов (вертикальные кривые).

Скорость и косяк [ править ]

Когда тяжелый поезд движется по повороту на высокой скорости, центростремительная сила может вызывать отрицательные эффекты: пассажиры и груз могут ощущать неприятные силы, внутренние и внешние рельсы изнашиваются неравномерно, а недостаточно закрепленные пути могут двигаться. ^{[ сомнительно - обсудить ]} Чтобы противостоять этому, используется наклон (вираж). В идеале поезд должен быть наклонен таким образом, чтобы результирующая сила действовала вертикально вниз через днище поезда, чтобы колеса, рельсы, поезд и пассажиры чувствовали небольшую боковую силу или не ощущали ее вовсе («вниз» и «в сторону» задаются относительно плоскость пути и поезда). Некоторые поезда могут опрокидыватьсячтобы усилить этот эффект для комфорта пассажиров. Поскольку грузовые и пассажирские поезда имеют тенденцию двигаться с разной скоростью, брус не может быть идеальным для обоих типов железнодорожных перевозок.

Соотношение между скоростью и наклоном можно рассчитать математически. Начнем с формулы для уравновешивающей центростремительной силы : θ - угол, на который поезд наклоняется из-за перекоса, r - радиус кривой в метрах, v - скорость в метрах в секунду, а g - стандартная сила тяжести , примерно равно 9,81 м / с²:

${\ displaystyle \ tan \ theta = {\ frac {v ^ {2}} {gr}}}$

Перестановка для r дает:

${\ displaystyle r = {\ frac {v ^ {2}} {g \ tan \ theta}}}$

Геометрически tan θ может быть выражен (используя приближение малых углов ) через ширину колеи G , наклон h _a и дефицит наклона h _b , все в миллиметрах:

${\ displaystyle \ tan \ theta \ приблизительно \ sin \ theta = {\ frac {h_ {a} + h_ {b}} {G}}}$

Это приближение для tan θ дает:

${\displaystyle r={\frac {v^{2}}{g{\frac {h_{a}+h_{b}}{G}}}}={\frac {Gv^{2}}{g(h_{a}+h_{b})}}}$

В этой таблице приведены примеры радиусов кривых. Значения, используемые при строительстве высокоскоростных железных дорог, различаются и зависят от желаемого уровня износа и безопасности.

Трамваи обычно не имеют перекоса из-за низкой скорости движения. Вместо этого они используют внешние канавки рельсов в качестве направляющих на крутых поворотах.

Кривые перехода [ править ]

Кривая не должна сразу становиться прямой, а должна постепенно увеличиваться в радиусе с течением времени (расстояние примерно 40-80 м для линии с максимальной скоростью около 100 км / ч). Еще хуже, чем кривые без перехода, - обратные кривые без промежуточной прямой дорожки. Виража также должна быть переведена. Более высокие скорости требуют более длительных переходов.

Вертикальные кривые [ править ]

Когда поезд движется по кривой, сила, которую он оказывает на рельсы, меняется. Слишком крутой изгиб «гребня» может привести к тому, что поезд сойдет с рельсов, поскольку он упадет под ними; слишком плотно «корыто», и поезд врежется в рельсы и повредит их. Точнее, опорная сила R, оказываемая рельсом на поезд, как функция радиуса кривой r , массы поезда m и скорости v , определяется выражением

${\displaystyle R=mg\pm {\frac {mv^{2}}{r}}}$

со вторым членом положительным для впадин, отрицательным для гребней. Для удобства пассажиров отношение ускорения свободного падения g к центростремительному ускорению v ² / r должно быть как можно меньшим, иначе пассажиры почувствуют большие изменения своего веса.

Поскольку поезда не могут подниматься по крутым склонам, у них мало поводов для преодоления значительных вертикальных поворотов. Однако высокоскоростные поезда обладают достаточной мощностью, поэтому крутые склоны предпочтительнее пониженной скорости, необходимой для движения по горизонтальным поворотам вокруг препятствий, или более высоких затрат на строительство, необходимых для прокладки туннелей или мостов через них. High Speed ​​1 (секция 2) в Великобритании имеет минимальный радиус вертикальной кривой 10 000 м (32 808 футов) ^[6], а High Speed ​​2 с более высокой скоростью 400 км / ч (250 миль / ч) предполагает гораздо больший радиус 56 000 м. (183 727 футов) радиусы. ^[7] В обоих случаях наблюдаемое изменение веса составляет менее 7%.

Вагоны ж / д колодцев также подвержены риску низкого зазора на вершинах крутых гребней.

Кривые проблемы [ править ]

• Австралийский стандарт Garratt имел безбортовой ведущий ведущие колеса , которые , как правило, вызывают крушения на крутых поворотах.
• Острые кривые на Порт - Огаста на Hawker линии в Южной Австралии железных дорог вызвали сход с рельсами проблемы , когда более крупные и тяжелые класса X были введены локомотивы, требующие перестройки , чтобы облегчить кривые. ^[8]
• Пятицепные (101 м; 330 футов) кривые на линиях Оберон , Батлоу и Дорриго в Новом Южном Уэльсе ограничивали паровозы классом 0-6-0 19 .

Список выбранных минимальных радиусов кривой [ править ]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Хилтон, Джордж В .; Должен, Джон Фицджеральд (1 января 2000 г.). Электрические междугородные железные дороги в Америке . Издательство Стэнфордского университета. ISBN 978-0-8047-4014-2. Проверено 10 июня 2014 .