РазноеЗачем руль в тепловозе: Зачем в поезде руль | Контактный рельс

Зачем руль в тепловозе: Зачем в поезде руль | Контактный рельс

Содержание

Зачем в поезде руль | Контактный рельс

Вам известно зачем поезду нужен руль? Один мой знакомый машинист электровоза, выложив в социальную сеть фотографию кабины своего локомотива «с рулем», поднял в комментариях целое обсуждение относительно этого агрегата.

Многие спрашивали у него, для чего этот руль служит и зачем он нужен в поезде. Действительно, ведь он же по рельсам едет. Где там рулить? Может быть этим «рулем» на стрелках съезжают?

Ну конечно же нет. Рулить там и в самом деле негде. Однако во многих поездах, можно увидеть в кабине некое колесо, напоминающая то ли руль, то ли штурвал корабля. В зависимости от того, что это за поезд, и для чего сей штурвал служит.

Самые внимательные из нас, еще в далекие годы, когда в метрополитене ходили старые поезда с кабиной управления в каждом вагоне, которую можно было разглядеть из салона, с любопытством смотрели на это странное колесо, порой задумываясь о его назначении.

На самом деле никакой загадки здесь нет. Это тормоз. Покрутишь по часовой стрелке, вагон начнет тормозить, покрутишь в обратную, тормоза опустятся. Конечно в нормальной, штатной ситуации, никто им не тормозит, хотя в случае одновременного отказа электрических и пневматических тормозов, кроме этого «руля» наверное ничего другого чтобы остановить поезд не останется. Это всего лишь стояночный тормоз. Ручник, как в автомобиле.

В отличии от пневматических тормозов, он прижимает тормозные колодки не за счет давления воздуха, а за счет механического усилия при повороте колеса. Ведь ночью на полностью отключенном поезде, откуда в магистралях воздуху взяться?

В новых поездах метрополитена такого штурвала нет. Так что увидеть нечто подобное, можно было лишь на старых.

Но есть «руль» не только в подземных поездах. Мы же изначально начали рассказ с истории машиниста электровоза. В некоторых поездах катающихся на наземной железной дороге, тоже есть некое подобие руля. При чем там оно на обычный автомобильный руль похоже еще больше чем в метро. Даже расположен не где-то сбоку, а прямо перед носом машиниста. Сиди, да рули.

И выполняет он совсем другую функцию. Не ручного тормоза, как в метро.

Это контроллер машиниста. Он регулирует разгон/торможение состава. У него есть несколько положений и чем выше оно, тем больше мощности выдает двигатель, или тем активнее работают электрические тормоза. В зависимости от того, какой включен режим, разгон, или торможение.

Так что никакой это тоже не «руль», ведь поезд едет по рельсам, и рулить там незачем.

Калибровка датчика угла поворота руля.

Датчиками угла поворота руля (SAS) уже никого не удивишь. Ведь они применяются с начала 1990-х. Однако с развитием систем электронного контроля устойчивости (ESC) их калибровка после планового техобслуживания только недавно стала насущной потребностью. Наряду с тем, что для большинства работ, связанных с обслуживанием системы рулевого управления потребуется выполнение еще одного действия, это также означает и потенциально выгодную возможность обслуживания для автомастерских, знающих об этой особенности. В настоящей статье мы подробнее рассмотрим датчики SAS, их функции, причины, по которым необходима их калибровка, а также по каким признакам можно определить неисправный датчик. Эта информация позволит вам правильно выполнить обслуживание системы рулевого управления, откалибровать датчик и передать исправный автомобиль довольному клиенту…

Что такое датчик угла поворота руля? 

За последнее десятилетие автопроизводители внедрили в систему рулевого управления множество датчиков. В их число входят датчики поворота руля, которые по несколько штук устанавливаются внутри рулевой колонки. Являясь неотъемлемой частью системы курсовой устойчивости автомобиля, эти датчики передают точные данные о положении рулевого колеса и скорости его поворота. Он также обменивается данными с датчиками поворота автомобиля вокруг вертикальной оси, акселерометром и датчиками скорости вращения колес для измерения динамики автомобиля; понимания того маневра, который выполняет автомобиль, и того маневра, который пытается сделать водитель, а также для необходимых корректировок в работе гидравлического блока системы ABS для сохранения управляемости автомобиля.

Как работает датчик угла поворота руля?

Существует два вида датчиков поворота руля: аналоговые и цифровые. Последние устанавливаются на большинство современных автомобилей. Аналоговые датчики имеют 5-вольтовое опорное напряжение, заземление на массу и сигнальный выход. При полном повороте рулевого колеса датчик генерирует сигнал от 0 до 5 вольт.  Разница в напряжении используется для определения скорости вращения и угла поворота. В отличие от аналоговых цифровые датчики используют для измерения скорости вращения, угла поворота, направления поворота и другой важной информации свет светодиода. 

 
В и в том и в другом случае датчик SAS регистрирует несоответствия между положением рулевого колеса и направлением движения автомобиля. Используя эти данные система курсовой устойчивости подключается и помогает водителю удерживать автомобиль на нужной траектории. Например, в случае обнаружения недостаточной поворачиваемости для исправления ситуации система автоматически активирует тормоз заднего колеса со стороны, в которую осуществляется поворот. 

Выходят ли датчики положения руля из строя?

Не смотря на то, что датчики поворота руля спроектированы для исправной работы на всем протяжении эксплуатации автомобиля, как и другие электронные компоненты они подвержены износу. Они также могут получить повреждения при выполнении обслуживания других элементов усилителя рулевого управления. Поэтому на всякий случай полезно знать основные признаки неисправности этих датчиков. Существует несколько распространенных признаков, на которые стоит обратить внимание:

  • Включен предупреждающий индикатор: в случае выхода датчика поворота руля из строя загорается индикатор неисправности, связанный с системой курсовой устойчивости, указывающий на то, что система была отключена и требует обслуживания. На большинстве автомобилей в этом случае загорается индикатор антипробуксовочной системы, однако может загореться и индикатор неисправности двигателя.
  • Люфт рулевого колеса: если датчик поворота руля неисправен или установлен неправильно, он может посылать неверные данные в электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Это может стать причиной неправильных действий со стороны системы курсовой устойчивости, проявляющихся в виде люфта руля или неправильного отклика на поворот руля.

Почему необходимо выполнять калибровку датчика угла поворота руля?

Поскольку автомобили, оборудованные системами ESC и ADAS, такими как система контроля положения автомобиля относительно дорожной разметки и система автономного экстренного торможения, а также другими системами обеспечения безопасности, используют данные с датчиков поворота руля, после выравнивания угла установки колес или замены компонентов, способных повлиять на угол схождения и тяги теперь требуется выполнение калибровку этих датчиков. Это позволит данным системам получать точную информацию о движении автомобиля как для его прогнозирования, так и для корректировки с целью обеспечения безопасности. Если датчик попорота руля не будет откалиброван, а угол поворота руля будет слишком большим, система курсовой устойчивости будет работать неправильно и в итоге отключится. 

Как откалибровать датчик поворота руля?

Не смотря на значительные различия в выполнении данной процедуры в зависимости от производителя и модели автомобиля, существуют основные методы калибровки датчиков поворота руля, для обеспечения их взаимодействия с другими датчиками, входящими в состав этих систем.

  • Самокалибровка: На некоторых новых автомобилях имеется возможность самокалибровки или автокалибровки путем поворота руля от упора до упора и до центрального положения с последующим поворотом ключа. В других автомобилях для запуска калибровки необходимо выполнить ряд команд. 
  • Ходовые испытания: На более новых автомобилях, оборудованных более совершенными датчиками скорости, имеется функция автоматической калибровки датчиков поворота руля во время последующего движения автомобиля по прямой траектории в течение заданного времени. На крейсерской скорости это занимает всего несколько секунд.
  • Калибровка с использованием диагностического сканера: Для калибровки датчиков поворота руля на некоторых автомобилях требуется диагностический сканер. В некоторых системах регулировки угла установки колес даже имеется встроенная функция калибровки датчиков поворота руля, благодаря чему после выравнивания колес отпадает необходимость в отдельной процедуре диагностики. 

 Большинство производителей рекомендуют выполнять калибровку датчика поворота руля на земле, а не на подъемнике. В случае возникновения сомнений для правильного выполнения процедуры необходимо свериться с руководством по техобслуживанию, предоставленным производителем.
 
Помните, не зависимо от конструкции автомобиля и порядка выполнения процедуры, калибровка датчика поворота руля с сегодняшнего дня должна стать неотъемлемой частью процедуры выравнивания угла установки колес и соответствующим образом отразиться на ее стоимости для клиента. Для независимых автомастерских это означает появление еще одной дополнительной услуги.
 

Зачем в тепловозе «черный ящик» и почему его не любят машинисты

На железной дороге машинист чувствует себя не так вольготно как, например, дальнобойщик на трассе или водитель автобуса. Каждое его действие строго прописано инструкцией, а за ее соблюдением следят специальных устройства, по сути своей похожие на «черные ящики» в самолетах. О них расскажет наш автор – машинист тепловоза Алексей Алексеев (

здесь его канал).

Вы можете мне ответить, что водитель тоже управляет автомобилем на дороге согласно своих правил – ПДД. Да, это так. Однако ПДД не говорят, как именно, скажем, водитель должен нажимать на педаль тормоза, с каким усилием, на какой угол поворачивать руль, насколько резко или плавно это делать и т.д.

В то же время когда каждое действие машиниста строго прописано в инструкциях и, кроме того, весь его алгоритм постоянно записывается и фиксируется в память специальным устройством, подобным «черному ящику» в авиации.

«Клубная» жизнь машинистов

Сейчас практически у каждого машиниста где бы он не работал, на какой бы дороге не водил поезда, обязательно есть «клубная» жизнь. Только в данном случае имеется в виду не досуг в виде приятного времяпрепровождения в каком-нибудь ночном клубе, баре или ресторане, как вы могли бы подумать, а специальное устройство называемое аббревиатурой КЛУБ – комплекс локомотивных устройств безопасности. Вот так выглядит один из его блоков, который постоянно находится у машиниста перед глазами.

Блок индикации и ввода параметров системы КЛУБ-У на электровозе ВЛ10

Придя в депо на явку к назначенному часу, машинист вместе с маршрутным листом получает у дежурного по депо кассету регистрации.

Кассета регистрации системы безопасности КЛУБ

Перед началом приемки локомотива и его тормозного оборудования машинист обязан вставить в кассетоприемник кассету регистрации, где она затем и должна оставаться все время до окончания поездки.

Кассета регистрации системы КЛУБ установленная в кассетоприёмнике

Установив кассету, машинист вводит на блоке индикации свой табельный номер, номер поезда, количество осей в его составе, массу поезда и количество вагонов.

Блок индикации БИЛ-УТ системы КЛУБ-У, установленный на маневровом тепловозе ТЭМ18ДМ.

Горящая пиктограмма наверху блока БИЛ, свидетельствует о том, что ведется запись на кассету регистрации. Машинист всегда должен это контролировать.

Пиктограмма отображения записи информации на кассету регистрации.

По окончании поездки по прибытию в депо кассета регистрации снимается и вместе с прочими документами сдается дежурному по депо. Утеря кассеты регистрации может грозить машинисту неприятностями – от депримирования до выговоров, снижения класса квалификации и т.д. Помимо этого стоимость утерянной кассеты также придется возместить депо.

При крушении поезда, машинисту категорически запрещается снимать кассету регистрации или скоростемерную ленту, этим будет уже заниматься специальная комиссия. В этом случае кассета регистрации становится не просто носителем информации, а юридическим документом.

«Если ты не знаешь что это такое, значит у тебя никогда не было тик-тик-тик…»

Однажды, просматривая что-то в Яндексе, в картинках среди демотиваторов увидел фото скоростемера 3СЛ-2М с таким контекстом. Улыбнуло. Действительно, если ты никогда не был в кабине локомотива, где все еще стоят старые системы безопасности, а вместо КЛУБа «деревянный», как говорят машинисты, скоростемер, значит тебе никогда не приходилось наматывать версты пути под его непрерывное тиканье, гулко стоящее в кабине.

Старый добрый скоростемер 3СЛ-2М и рядом с ним скоростемерная лента на тепловозе 2М62

С непривычки это может даже вызывать раздражение.

Сегодня, поднявшись на локомотив, если машинист видит что там стоит не КЛУБ с кассетой регистрации, а старенький скоростемер 3СЛ-2М – он с облегчением вздыхает, поездка ему предстоит не такая напряженная.

Тепловоз серии 2М62, на нём всё еще стоит скоростемер 3СЛ-2М

В скоростемер вместо кассеты регистрации заправляется скоростемерная лента и вкручиваются писцы. Это старая система безопасности уже уходящая в прошлое. Очень мало на каких локомотивах она все еще осталась.

Скоростемерная лента и писец

Так чем же хороша лента с писцами на старом скоростемере? Дело в том, что он фиксирует всего восемь основных параметров работы: скорость, время, движение задним ходом, давление в тормозной магистрали, включение клапана автостопа ЭПК и сигнальные огни локомотивного светофора (желтый, КЖ, красный). Фактическая регистрация скорости на ленте допускается с погрешностью на величину до 5 км/ч.

В то время когда на КЛУБ-У скорость движения учитывается вплоть до 1 км/ч, при этом в общей сложности контролируется около 40 параметров во время работы, вплоть до того подавал ли машинист в пути следования сигналы свистков или нет.

При этом ленту машинист постоянно должен протаскивать: при переходе с поездной на маневровую работу, при пробе тормозов на станции, перед прицепкой и продувкой тормозной магистрали, после смены кабины управления и так далее. Иначе он усложняет работу при расшифровки, а отсутствие протяжки для отделения ленты будет считаться нарушением в работе машиниста.

Регистрация параметров на скоростемерной ленте

Куда все машинисты боятся заходить без стука?

В каждом депо есть специальный отдел, который занимается расшифровкой кассет регистрации и скоростемерных лент, он так и называется «Расшифровка». В отделе работают техники по расшифровке, профессиональное призвание которых – анализ кассет регистрации и выявление нарушений в работе машиниста.

Возглавляет отдел старший техник по расшифровке. Абсолютно все кассеты (или ленты) сдаются дежурным по депо в расшифровку, где они обрабатываются и заносятся в журналы регистрации. Расшифровка видит все, как ехал машиниста, особенно на кассетах регистрации КЛУБ или КПД.

Программа расшифровки и графического отображения

Выявленные в ходе расшифровки нарушения, сделанные машинистами заносятся в специальный журнал (боксование колесных пар, отсутствие пробы тормозов или проба в неустановленном месте, применение вспомогательного тормоза дольше положенного времени, срабатывание автостопа, превышение скорости и прочее).

Последствия и санкции для машиниста за нарушения, могут быть самые разные, в зависимости от того, что он натворил. Это может быть назначение дополнительных технических занятий, внепланового тестирования, лишение премии, смена талона по безопасности… Или даже более печальные.

Кстати, у обычных машинистов кассеты или ленты расшифровываются после каждой поездки. Но на железной дороге есть такая вещь, как «паспорт доверия». Его получают только лучшие машинисты. В этом случае проверяется только 20% кассет этого машиниста. Получить паспорт доверия довольно сложно, а потерять легко.

  • Предыдущее: Зачем в локомотиве «черный ящик» и почему его не любят машинисты
  • Следующее: Нищета по-немецки. Как выглядит социальное жилье в Германии для самых бедных?

Ространснадзор начал экзаменовать машинистов локомотивов — Российская газета

В России началась проверка квалификации машинистов локомотивов. Они должны будут получить свидетельство на право управления локомотивом, сдав экзамен госкомиссии.

Управлять поездами запретили осужденным или подозреваемым в преступлениях, связанных с экстремизмом и терроризмом. По новым положениям закона о железнодорожном транспорте организациям нельзя принимать их на работу, непосредственно связанную с движением поездов, а уже работающих нужно уволить.

В Минтрансе подчеркивают, что цель экзаменов — не проредить штат машинистов, а повысить их профессиональный уровень

С формальной точки зрения осужденных с погашенной судимостью нельзя ограничить в каких-либо правах, говорит директор Института экономики транспорта и транспортной политики НИУ ВШЭ Михаил Блинкин. Терроризм, конечно, случай особый. «Но и найти среди машинистов тех, кто были бы осуждены за терроризм, это что-то из разряда фантазий», — отмечает эксперт. На железнодорожном транспорте и так действует очень серьезный отбор, поясняет он.

Тем не менее экзамены для получения свидетельства на управление подвижным составом придется проходить всем. Поправки в закон вступили в силу в конце января этого года, а сейчас этот процесс набирает обороты.

После стартовой волны экзаменовки уже выданы первые свидетельства на право управления подвижным составом по новым правилам, рассказали «РГ» в Ространснадзоре. Выдаются такие документы безвозмездно и являются бессрочными. Свидетельства, выданные ранее, будут действовать до указанного в них срока. Если же срок не определен, заменять их будут в случае утраты или порчи.

Есть и те, кто не смог сдать экзамен. Так, на Урале в двух группах экзамены уже сдавали 39 кандидатов, трое сдать не смогли. В Центральном регионе из 21 кандидата экзамен не сдал один, на Северо-Западе из 23 не сдали трое. В Сибири в двух группах экзамен сдавали 45 человек, из них не сдали шестеро. А вот на Дальнем Востоке из 18 кандидатов испытания не прошел никто. Вопросы касались правил технической эксплуатации железных дорог в России, организации движения поездов, правил поведения в нестандартных ситуациях, а также специфики управления подвижным составом, поясняют в Ространснадзоре. Так что от проверки профессиональных знаний зависит безопасность движения на железнодорожном транспорте.

Провалившие экзамен получат шанс пересдать. Все же главное — не проредить штат машинистов, а повысить их профессиональный уровень. «Внесенные изменения позволили создать условия для формирования единой современной системы допуска к управлению железнодорожным подвижным составом исключительно квалифицированных специалистов», — подчеркивают в Ространснадзоре.

Ранее документы на право управления тяговым подвижным составом на путях общего пользования выдавала компания «Российские железные дороги», а на путях необщего пользования — их владельцы. Те свидетельства не были документами государственного образца, соответственно и единых требований к их получению не существовало.

Теперь контроль за кадровым составом на железнодорожном транспорте стал строже. Ужесточается также учет лиц, имеющих право на управление железнодорожным подвижным составом. Всех машинистов, получивших свидетельства, занесут в единый реестр, который будет также вести Рос­транснадзор. Помимо экзаменов для получения свидетельства каждый кандидат должен представить медицинское заключение об отсутствии противопоказаний и копию документа, подтверждающего прохождение профессионального обучения.

«Не умаляя значимости машинистов грузовых локомотивов, нужно сказать, что на машинистах, управляющих пассажирским составом, лежит особая ответственность. Контроль уровня профессиональных знаний и навыков в этой сфере очень важен. А если у кого-то были сложности при сдаче экзамена, то это лишь отражает объективную ситуацию», — говорит вице-президент ассоциации «Желдорразвитие» Николай Березин. Не сдавшим экзамен стоит задуматься над повышением своего профессионального уровня, добавляет он.

Комментарий

Список запретов на работу для судимых постепенно расширяется. В начале года появилась информация о том, что к списку ограничений на трудоустройство для бывших заключенных планируется добавить еще один пункт.

Предполагается, что за руль такси и общественного транспорта не смогут сесть люди, отсидевшие срок за убийство, сексуальные преступления, терроризм. Соответствующие поправки планируется внести в Трудовой кодекс, а также ряд других законов.

Как пояснили «РГ» эксперты, в случае принятия поправок справки об отсутствии судимости будут требовать у водителей в том числе интернет-агрегаторы такси.

Сейчас в больших городах уже не принято голосовать у обочины, это анахронизм. В основном такси заказывают с помощью специальных приложений на смартфоне или вызывают по телефону. Поэтому человек с тяжелым клеймом в биографии не сможет подключиться к интернет-агрегатору и зарабатывать на жизнь извозом.

В Трудовом кодексе уже есть несколько статей, предусматривающих запреты для бывших осужденных. Судимого не возьмут в школу учителем или тренером в детскую спортивную секцию. Человек, отсидевший срок, должен забыть о госслужбе, работе на стратегических предприятиях и т.д. В итоге так получается, что судимый гражданин на практике вечно находится как бы под подозрением.

Поэтому многие после освобождения сталкиваются с проблемой: некуда пойти, нигде не берут на работу. Причем нередко бывшему сидельцу отказывают в приеме даже там, где, в принципе, могли бы взять — закон не запрещает. Но кадровики предпочитают перестраховаться. Есть риск, что в случае принятия поправок таксопарки также не будут разбираться в юридических тонкостях, погашена судимость или нет, была за тяжкое преступление или нетяжкое и т.п.

Поэтому, по мнению многих экспертов, предлагаемые ограничения надо детально прорабатывать, в том числе стоит дополнительно обсудить их необходимость. Работа в такси оставалась одной из возможностей, где на справку не посмотрят и дадут шанс начать жизнь с чистого листа. Тем не менее есть и другая сторона: а вдруг гражданин и вправду не перестал быть опасным?

Надо более четко прописать список запретов на профессию, причем четко разграничить виды «биографических пятен»: далеко не каждая судимость должна включать человека в списки нежелательных персон повсюду. Какие-то двери для человека, решившего исправляться, обязательно должны оставаться открытыми. С другой стороны, в чувствительных сферах нужен дополнительный контроль, и разумные ограничения допустимы.

Подготовил Владислав Куликов

Машинист тепловоза, вожу грузовые поезда. Отвечу на вопросы.

Ох, сколько у меня к вам вопросов! Заранее извиняюсь за то что такие дотошные, я просто любопытный бездельник, отвечайте только что хотите =) Спасибо

1) Есть ли нормативы по длине грузового состава? Какова максимально возможная длина в России? Какова максимально возможная масса?

2) Реально львиная доля составов, с которыми работаете, каких параметров?

3) Чем определяется скорость движения на прямых пологих участках, кроме инструкций диспетчера? При отсутствии ограничений, какова максимальная или оптимальная скорость для вашего состава? Есть ли некоторая пороговая величина предстоящего свободного прямого участка, ниже которой вам не имеет смысл разгоняться до максимально возможной скорости?

Здесь и далее дайте пожалуйста приблизительную свою оценку для стандартного груженного состава из п.2 =)

4) Какие радиусы кривых используются в РЖД ? Я где-то читал, мнимум 600 метров, а вот в метро есть 300 метров; но судя по карте, в москве полно кривых 300 м на обычных дорогах.
4.1) Знаете ли что-нибудь про нормативы московского метро? Минимальные радиусы, скорости?

5) На каких скоростях можно входить в какие кривые?

6) На какой скорости вы входите в стрелку? Кстати, в России все стрелочные разветвления стандартного радиуса? Или есть удлинённые?

7) Как на длинном поезде проходят стрелки? Вы ведь должны отслеживать прохождение последнего вагона прежде чем давать ускорение? Что будет, если начать ускорятся когда например последняя четверть состава не прошла ещё стрелку? Будет авария, или на хвост состава имеет какие-то поблажки по законам механики?
Кстати, а если начать ускоряться с четвертью состава на стрелке, к выходу из неё, насколько вы уже привысите допустимую на стрелке скорость? =)

8) Ещё про скорость. Как она управляется на локомотиве? Насколько я понимаю, двигатель на значительной отметке мощности работает только в разгоне? Есть ли там режим «работаю чуть-чуть, но поддерживаю скорость?» Или на поездах только так: разогнался на 80%, поставил на нейтраль, едешь 3–4 минуты по инерции (скорость падает на 15%), снова включил на пол-минуты 80%, чтоб добрать скорость?

9) Смотрели ли фильм Тони Скотта Unstoppable? 2010-го года.
Если вы проезжаете мимо станции, вам диспетчер говорит, что надо заехать на боковой путь на ней и пропустить скорый пассажирский поезд. За сколько минут до появления скорого вы должны очистить основной путь, чтобы дисп не стал тормозить его?

Вот, вроде пока всё что у меня наболело за железные дороги =)
Спасибо!

заправка освежителя воздуха навалом в великобритании

Производственная среда

Сотрудничающий партнер

Ян Василий. В военном воздухе суровом читать онлайн …- заправка освежителя воздуха навалом в великобритании ,Читать онлайн В военном воздухе суровом. Емельяненко Василий Борисович.Емельяненко Василий Борисович В военном воздухе суровом Емельяненко Василий Борисович В военном воздухе суровом Аннотация издательства ..alaméo — ГАЗЕТА КВУ №30 ОТ 26 ИЮЛЯ 2017 Г.Publishing platform for digital magazines, interactive publications and online catalogs. Convert documents to beautiful publications and share them worldwide. Title: ГАЗЕТА КВУ №30 ОТ 26 ИЮЛЯ 2017 Г., Author: Газета КВУ г.Шахты, Length: 44 pages, Published: 2017-08-28

ВОЕННАЯ ЛИТЕРАТУРА —[ Военная история ]— Уткин А. И …

В Москве Сталин 28 сентября 1942 года обсуждал «Уран» с Жуковым и Василевским. Он снова обрел уверенную форму и в деталях расспрашивал своих собеседников о волжских военачальниках.

Коронавирус COVID-19, SARS-CoV-2 — хроника карантина в …

Мои закладки. Коронавирус covid-19. sars-cov-2. Карантин в России. Коронавирусная инфекция. Группы …

Список компаний — Услуги транспортировки и логистики …

Международные грузоперевозки и торговля ИМПОРТ АВТОЗАПЧАСТЕЙ И АКСЕССУАРОВ / АВТОЗАПЧАСТИ И АКСЕССУАРЫ (ИМПОРТЕР) КОМПАНИЯ ПО ГРУЗОПЕРЕВОЗКАМ В АРМЕНИИ, АРЦАХЕ (НАГОРНОМ КАРАБАХЕ) КУРЬЕРСКАЯ СЛУЖБА (СЛУЖБА …

Внутренний поиск 4542

cистема поиска. Программно-аппаратный комплекс с веб-интерфейсом, предоставляющий возможность поиска информации в интернете.

Blog Archives — ddtgarmonia

Михеев выступил с докладом о новом вертолете на международном симпозиуме в Великобритании. В августе того же года опытный В-80 ╧ 03 был показан публично в полете на «Мосаэрошоу» в …

Освежители воздуха (41 фото): как выбрать ароматизаторы …

Необходимо внимательно читать состав освежителя воздуха, когда в квартире есть дети или люди с аллергией. При этом, чтобы удалить неприятный запах с …

Глазами машиниста н.3 «Зачем на тепловозе руль ?» | Пикабу

Глазами машиниста н.3 «Зачем на тепловозе руль ?» — пост пикабушника deleted. Комментариев — 111, сохранений — 10. Присоединяйтесь к обсуждению или опубликуйте свой пост!

Тема: Афанасьев Александр: «Чужая земля» — обсуждение

В восьмидесятые — он делал очень серьезные дела, входил в группу, которая занималась Афганистаном, то и дело мотался в Исламабад, сидел в Пешаваре в лагерях, целовался и …

IDGCA — Новости Международной ассоциации по опасным …

Новая глава 6.9 Типовых правил ООН по перевозке опасных грузов 26.03.2021; С 15 по 19 марта 2021 года в Берне проходило совместное совещание Комиссии экспертов МПОГ и Рабочей группы по перевозкам опасных грузов ЕЭК ООН под …

Северные Конвои: Исследования, воспоминания, документы

Feb 05, 2006·И в Англии, и в Америке имелись силы, выступающие против оказания помощи СССР (в Великобритании—министр авиационного производства Дж. Мур Брабазон, в США—бывший президент Г.

Новый Mercedes-Benz C-Class, электрический Hyundai Ioniq 5 …

Из этой подборки вы, как обычно, узнаете пять главных автомобильных новостей минувшей недели. Всё только самое интересное: Mercedes-Benz C-Class ново…

Изобретательность водителей не знает границ. Освежитель …

Устройство, которое выглядит как освежитель воздуха, фактически имитировало правильную работу системы очистки выхлопных газов (SCR), – сообщает ITD в сообщении.Во время проверки на автомагистрали А2 инспекторы …

Новый Mercedes-Benz C-Class, электрический Hyundai Ioniq 5 …

Из этой подборки вы, как обычно, узнаете пять главных автомобильных новостей минувшей недели. Всё только самое интересное: Mercedes-Benz C-Class ново…

Об утверждении статистического инструментария

В гостинице минимальным набором услуг является заправка постелей, уборка номеров и санузла, предоставление завтрака или условий для приготовления пищи.

Коронавирус COVID-19, SARS-CoV-2 — хроника карантина в …

Мои закладки. Коронавирус covid-19. sars-cov-2. Карантин в России. Коронавирусная инфекция. Группы …

Calaméo — ГАЗЕТА КВУ №30 ОТ 26 ИЮЛЯ 2017 Г.

Publishing platform for digital magazines, interactive publications and online catalogs. Convert documents to beautiful publications and share them worldwide. Title: ГАЗЕТА КВУ №30 ОТ 26 ИЮЛЯ 2017 Г., Author: Газета КВУ г.Шахты, Length: 44 pages, Published: 2017-08-28

Лучшие освежители воздуха: ТОП-10 рейтинг на 2021 год

Как выбрать лучший освежитель воздуха для дома по оптимальному соотношению цена-качество. ТОП-10 рейтинг популярных и хороших освежителей 2021

IDGCA — Новости Международной ассоциации по опасным …

Новая глава 6.9 Типовых правил ООН по перевозке опасных грузов 26.03.2021; С 15 по 19 марта 2021 года в Берне проходило совместное совещание Комиссии экспертов МПОГ и Рабочей группы по перевозкам опасных грузов ЕЭК ООН под …

Федеральное агентство по образованию

В Великобритании проект – это отдельное предприятие с определенными целями, часто включающими требования по времени, стоимости и качеству достигаемых результатов.

Зил 131 объем кузова: Сколько складометров дров в ЗИЛе …

Услуги и аренда самосвала ЗИЛ в Туле и Тульской области ПРОТОКОЛ — Виноградовский муниципальный район 131 — характеристики, модификации, фото, видео, обзор

ENGLISH-RUSSIAN DICTIONARY OF CONSTRUCTION

no category english-russian dictionary of construction

Как СССР в 3-й Рейх вагоны с хлебом «слал»…(часть №2 …

В счет немецкого кредита немцы уже к 1 августа 1940 г. поставили в СССР оружия и военной техники на 44,9 млн. марок, в том числе: самолеты «Хейнкель Хе-100», «Мессершмитт-—1», «Мессершмитт-110 …

Datsun — Mi-Do — Owners Manual — 2015 — 2015 (Russian)

Например, в Великобритании действуют законодательные требования по использованию детских удерживающих устройств в зависимости от роста и возраста ребенка.

Генерал Дубынин. Если не сядешь, я тебя сам собью! | Пикабу

Генерал Дубынин. Если не сядешь, я тебя сам собью! — пост пикабушника Misha5004. Комментариев — 26, сохранений — 52. Присоединяйтесь к обсуждению или опубликуйте свой пост!

Машинист из Могилева рассказал, как проехал 500 тысяч км без аварий

Дайте угадаем: вы думаете, что управлять поездом легко. Мол, нажал кнопку — поехал, нажал «стоп» — поезд остановился, а в пути можно лениво листать ленту инстаграма, попивая кофеёк, — с рельсов же не свернешь. «Ага, если бы», — смеется машинист тепловоза локомотивного депо Могилева Анатолий Игнатенко. Он рассказал TUT.BY, зачем локомотиву «журнал здоровья» и два «руля», как выглядит его «черный ящик» и почему при запуске дизеля валит такой черный дым. А еще — научил различать среди локомотивов «Машек» и «Фантомасов».

Анатолию Игнатенко 36 лет, одиннадцать из которых он управляет грузовыми локомотивами по железным дорогам Беларуси. И за это время он проехал 500 тысяч км без аварий — потому и получил недавно нагрудный знак. Это не рекорд: есть и машинисты-«миллионники», говорит могилевчанин. Но знак — важная отметка ценности сотрудника как классного специалиста.

На пассажирские поезда Анатолий не пересаживается специально — говорит, скучно. Ведь у него что ни рейс — то новый офис на колесах. Оглушительно ревущий, пышущий жаром и пропахший маслом. «Орудия труда» — молоток, знания и внимательность.

Зачем локомотиву «журнал здоровья» и песок

Типичный рабочий день машинистов грузового локомотива обычно начинается с ожидания. У них ненормированный график, а рабочее время отсчитывается с момента прибытия в депо по вызову — грузовые составы ходят не по расписанию, а по необходимости. Потому машинист, как пионер, «всегда готов». А еще он должен быть немного космонавтом, немного музыкантом и на 100% — ответственным механиком.

Перед каждым рейсом — обязательный медосмотр, подбор локомотивной бригады — по психологической совместимости, на подготовку к рейсу — выверенное до минуты время.

— А какие у нас медкомиссии! Почти как подготовка к полету в космос, — шутит Анатолий. Мы подходим к локомотиву, который пришел из Витебска: — Ох, какой «чистый». Видите песок? Он подается под колеса из специальных бункеров, чтобы не было пробуксовки в такую погоду.

Грузовой локомотив, которому уже около 40 лет, на современный космический аппарат не похож. Тут жарковато, ядрено пахнет машинным маслом и очень шумно при работающем дизеле. Шутка ли: система механизмов — размером с небольшой дом, с баком на 7,5−10 тысяч литров топлива, тонной масла и 600 литрами воды для охлаждения дизеля вместо антифриза.

К слову, заправка локомотива похожа на автомобильную, только размеры другие. 10 тонн топлива заливают за 40 минут. А вода в системе — не из-под крана, а с добавкой против коррозии.

— Вот, например, звонят мне и говорят, что еду в рейс в такое-то время. И дают до отправки ровно 1 час 41 минуту с момента явки. Из них 44 минуты — на прохождение медпункта и доезд из депо до станции. Еще 57 минут — чтобы на станции принять локомотив, опробовать автотормоза и отправиться в дорогу, — объясняет Анатолий.

И да, 20 минут ему достаточно, чтобы проверить экипажную часть локомотива, по-простому — колеса и тормоза. Пока помощник делает свою часть работы, машинист берет молоток — обычный, на длинной ручке, — и идет стучать. Стучит по колесам, пружинам, болтам и «включает музыканта» — по звуку определяет, все ли в порядке.

— Если я что-то недосмотрю, поезд может сойти с рельсов. Ответственность сумасшедшая, — говорит Анатолий и показывает, что у колес поезда тоже есть «покрышки» — бандаж.

Бандаж может изнашиваться, иметь разные дефекты. И если машинист решает, что бандажи, например, сильно испорчены, или обнаружит серьезную поломку, он не принимает локомотив и отправляет его в депо — на ремонт. У Анатолия такое бывало не раз.

А еще машинист тщательно изучает «журнал здоровья» прибывшего локомотива: своих у каждого из них нет — управляют теми, которые дадут. В «журнале здоровья» подробно описано состояние локомотива, есть ли дефекты, особенности эксплуатации. Тепловозов, к слову, — семь разных серий. И у каждого — свое оборудование, своя электросхема, к каждому нужен свой подход. И машинист должен знать предназначение каждого винта в каждом из них.

За поломку — от понижения до снятия с должности

— Теоретически, разобрать тепловоз на винтики и собрать заново я могу, — говорит Анатолий Михайлович. — Как-то во время учебы я и «собрал тепловоз», точнее, его электросхему — по просьбе. Справился за месяц: я же раньше электриком в депо работал. Придумал потом к этой схеме разные тумблеры для «включения» неисправностей, а ребята тренировались, искали их. Долго на нем учились.

Возможно, поэтому выражение «можно поднять среди ночи и спросить» у Анатолия — не фигура речи, а реальность. Говорит, коллеги могут позвонить ночью с просьбой «Михалыч, помоги» — и машинисты коллективно выясняют, в чем может быть причина поломки тепловоза.

К слову, при перегоне машинисту дается не более 10 минут на то, чтобы понять причину поломки и принять решение, сможет ли он сам ее устранить или нужно высылать подмогу. Потом выясняют, почему поломка произошла в дороге. Если это технеисправность, с которой машинист не мог справиться, накажут ремонтников. Но если машинист мог справиться и это доказуемо, но он ничего не сделал, он может стать либо помощником машиниста, либо слесарем. Могут и вовсе уволить — такое в могилевском депо было.

— Это вам не заглохший комбайн или трактор. К нему приедут, вытянут, отбуксуют. И он никому мешать не будет. А если у тебя состав длиной в километр и ты перегородил пути всем — и пассажирским, и другим грузовым поездам?

«Черный ящик» локомотива и два «руля»

До отправки состава бригада строго проверяет все механизмы, в том числе тормозную систему, которая объединяет локомотив и вагоны. Анатолий Игнатенко говорит: тому, кто придумал ее, нужно ставить памятник — без тормозов поезд остаться не может.

Управление локомотивом — это постоянный контроль приборов и анализ дорожной ситуации. В первую очередь это слежение за скоростемером — «глазами» локомотива. Тот считывает сигналы от напольных светофоров за 2 км от них и передает сигнал цветом, свободен ли следующий за ними участок. В зависимости от этого машинист меняет скорость движения.

«Глаза» локомотива — скоростемер.

— Наш могилевский парень так предотвратил крушение где-то в районе Витебска. Скоростемер показал нетипичный сигнал — после зеленого, разрешающего, загорелся красный. Он — по тормозам. А навстречу шел грузовой поезд под управлением российской бригады. То ли они проспали, то ли прозевали сигнал… В общем, «порезали» стрелку и чуть не совершили лобовое столкновение. Нашего парня наградили, — с гордостью говорит Игнатенко.

Проезд на запрещенный сигнал категорически запрещен. И если в новых машинах человека страхует компьютер, то есть может сработать автоматические торможение, то в таких стареньких локомотивах все зависит от машиниста.

Сравните, как выглядят кабины машинистов грузового локомотива 1980-х годов и новенького пассажирского бизнес-класса.

 

И все его действия записывает «черный ящик» — скоростемерная лента. Черточки «расскажут» специалисту, как машинист провел поезд, безопасно ли, соблюдал ли технические скорости. И — прошел ли проверку бдительности!

—  Каждые 60−90 секунд машинист должен подтверждать, что не спит — нажимать на кнопку «РБ», когда загорится лампочка. В скоростемере писец отмечает каждое такое нажатие. Если хотя бы один раз не нажал — могут лишить части премии, — объясняет машинист. — Безопасность — превыше всего. Этим железнодорожный транспорт и ценен.

В старых локомотивах действительно все держится на человеке: если машинист (тьфу-тьфу-тьфу!) заснул — система с этим ничего сделать не сможет.

«Черный ящик», или скоростемерная лента локомотива.

«Уши» машиниста — рация старого образца, которая в век мобильных телефонов выглядит динозавром, но работает как часы. В кабине машиниста есть и два «руля». Анатолий говорит, когда знакомые спрашивают, как поезд поворачивает, он шутит, что «руль» крутит помощник. На самом деле один — ручной тормоз, второй — контроллер, которым регулируют обороты дизеля.

В кабине локомотива тихо не бывает — но не только потому, что за дверью работает дизель. Машинист с помощником обязаны вести регламентные переговоры. «Документы?» — «В наличии». — «Давление в тормозной магистрали?» — «Такое-то».

— За жизнь тоже поговорить можем, но в свободное от рабочих моментов время, — усмехается могилевчанин. — И футбол обсудить можем, и рыбалку.

Про разгильдяев, «Машек» и «Фантомасов»

— Безопасность — то, за что машинисты отвечают в первую очередь. Это профессия престижная, но ответственная и серьезная. По крайней мере хотелось бы, чтобы и люди к этому так же относились. Управлять локомотивом не равно автомобилем. На машиниста учатся 8 месяцев, а не два-три. И случайным людям, и людям, которые хотят заработать любыми путями, тут не место. Нужно думать о грузе, который ты перевозишь, заботиться о технике и не относиться к ней по-разгильдяйски, — серьезно говорит Анатолий.

Но каким бы внимательным, опытным машинистом ни был, за людей, животных и транспорт на рельсах ты отвечать не можешь. По словам Анатолия, сам он людей (тьфу-тьфу-тьфу!) не сбивал, но видел человека после того, как «Штадлер» снес его на скорости 130 км/ч.

— Не знаю почему, но от столкновения с поездом людей почему-то раздевает. Я не могу объяснить это. Как и то, почему родители не могут объяснить своим детям, чтобы они не клали на рельсы монеты, камни, не подходили близко к железнодорожным путям и, не дай бог, не катались на вагонах, — раздраженно говорит мужчина.

Он, правда, прокатил один раз зацепера-мужчину, когда совершал рейс на Жлобин. Увидел его на составе, остановился на перегоне, доложил по рации о случившемся и отправил помощника разбираться. Мужчина увидел его и сбежал. «Пьяный, похоже», — говорит Анатолий.

— А как-то я ехал на Калинковичи. Участок прямой, но ничего не видно — ночь, туман. И за Быховом стадо коров порвало электропастуха, вышло на рельсы — я их метров за двести только увидел. Я же хитрый, знаю, что корова — существо, которое не реагирует на звук. Корова боится света. Я сразу сориентировался, прожектором поморгал — коровы начали разбегаться. Одна не успела — я ей под зад дал, грубо говоря. Животное выжило, но мне потом сказали, что ее все равно на мясокомбинат сдали, — вспоминает Анатолий.

В Калинковичи он, кстати, возил самый длинный пока за все время работы состав — 104 порожних вагона. В длину он занимал полтора километра. И оттуда же, с нефтеперерабатывающего завода, возил самый тяжелый состав — 6,8 тысячи тонн.

— Перед отправлением я могу сказать «в добрый час» и перекреститься. Могу перед отправлением погладить тепловоз, сказать: «Хороший, хороший. Поехали», — улыбается машинист. — Этот локомотив, кстати, многие называют «Фантомасом» — посмотрите, как у него кабина вперед наклонена. Кажется, будто он «брови» нахмурил. А старые локомотивы 2М62 называют «Машками».

Отходим от «Фантомаса», когда дизель набирает обороты, из трубы локомотива вырывается клуб темно-серого дыма.

— Смотрите, какой красивый, — мечтательно замечает Анатолий Игнатенко. — Вы, кстати, знаете байку про то, что при запуске грузового локомотива сгорает 10 литров топлива? Так вот, неправда это. Думаю, около пяти всего.

У некоторых локомотивов есть штурвалы

Написано Уильям К. Вантуоно, главный редактор

Сядьте на место оператора мобильного подвижного состава Trackmobile® LLC Titan, и первое, что вы можете заметить, — это рулевое колесо. Конечно, это потому, что этот маленький, но мощный локомотив может двигаться по земле, когда он не тянет и не толкает вагоны.

Trackmobile® производит эти универсальные транспортные средства в различных конфигурациях для использования во дворах, цехах и промышленных предприятиях с 1948 года. Сегодня во всем мире используется более 13 000 автомобилей. Фактически, слово «трекмобиль» стало синонимом любого типа подвижного вагонного движителя, независимо от марки — вроде Frigidaire, Xerox или Kleenex, — но название — это зарегистрированная торговая марка.

Для тяжелых условий эксплуатации Trackmobile® Titan, который компания представила на железнодорожной развязке 2015, обеспечивает тяговое усилие до 49 000 фунтов и может тянуть до 60 грузовых вагонов, в зависимости от состояния железных дорог, уклона, радиуса поворота и шлифования. и перенос веса.Он оснащен 6,7-литровым дизельным двигателем Cummins QSB с турбонаддувом, который соответствует требованиям EPA Tier 4 / Stage IIIB ЕС по выбросам, и четырехступенчатой ​​коробкой передач с ручным или автоматическим переключением под нагрузкой, внутренними планетарными ведущими мостами с бесскручивающимися дифференциалами и прочными стальными корпусами. Простые для понимания инструменты и элементы управления с помощью кончиков пальцев охватывают оператора, упрощая работу как на рельсах, так и вне их.

Trackmobile® оснастил Titan «единственным джойстиком в отрасли для легкого управления дроссельным тормозом, трансмиссией, шлифовальными машинами и муфтами».Стальные ролики обеспечивают длительный срок службы в суровых и абразивных средах. Поворачивающаяся основная рама постоянно поддерживает четырехточечный контакт колес, чтобы обеспечить максимальное сцепление с дорогой и минимизировать пробуксовку колес. Управляемая ось и шкворень имеют промышленное литье, что обеспечивает малый радиус поворота. Для удобства оператора между кабиной и рамой кузова имеются изолирующие опоры для снижения шума и вибрации.

Train Wheel Science — Scientific American

Ключевые концепции
Физика
Инженерное дело
Геометрия
Центробежная сила

Введение
Вы когда-нибудь наблюдали, как проезжает поезд? Если да, то вы могли задаться вопросом, как поезд может оставаться на своем пути.Секрет кроется в колесах поезда. Хотя на первый взгляд они кажутся цилиндрическими, при более внимательном рассмотрении можно заметить, что они имеют слегка полуконическую форму. (Конечно, никогда не приближайтесь к работающему поезду!) Эта особая геометрия удерживает поезда на рельсах. В этом упражнении вы протестируете разные формы колес, чтобы выяснить, почему коническое колесо превосходит другие конструкции.

Фон
Колеса с каждой стороны вагона соединены металлическим стержнем, называемым осью.Эта ось обеспечивает совместное движение двух колес поезда, причем оба колеса вращаются с одинаковой скоростью во время движения поезда.

Эта конструкция отлично подходит для прямых дорог. Но когда поезду нужно объехать поворот, тот факт, что оба колеса всегда вращаются с одинаковой скоростью, может стать проблемой. Внешняя часть кривой немного длиннее внутренней, поэтому колесо на внешней направляющей фактически должно преодолеть большее расстояние, чем колесо на внутренней направляющей. Вы можете продемонстрировать это, нарисовав железнодорожный путь, состоящий из двух рельсов, с поворотом на листе бумаги.Возьмите сантиметровую ленту (или шнурок и линейку) и измерьте длину каждой линии. Внешняя линия дорожки должна быть длиннее внутренней. Но как одно колесо может преодолеть большее расстояние, чем другое, если они оба вращаются с одинаковой скоростью?

Здесь играет роль геометрия колес. Чтобы колеса оставались на трассе, их форма обычно слегка коническая. Это означает, что внутренняя часть колеса имеет большую окружность, чем внешняя часть колеса. (У них также есть фланец или приподнятый край на внутренней стороне, чтобы поезд не упал с рельсов.) Когда поезд с наклонными колесами поворачивается, центробежная сила толкает внешнее колесо к большей части конуса, а внутреннее колесо к меньшей части конуса. В результате, когда поезд поворачивает, он на мгновение движется на колесах двух разных размеров. По мере увеличения окружности внешнего колеса оно может перемещаться на большее расстояние, даже если оно вращается с той же скоростью, что и меньшее внутреннее колесо. Поезд успешно идет по рельсам! В этом упражнении вы испытаете на себе, как форма колес поезда влияет на их способность оставаться на правильном пути.

Материалы

  • Как минимум четыре пластиковых или пенополистирольных стакана одинакового размера. (Чашки не должны иметь приподнятый край вверху.)
  • Лента
  • Две линейки или дворовые палки одинаковой длины
  • Книга или коробка
  • Плоское рабочее место (к которому можно прикрепить предметы)
  • Гибкий картон или плотная бумага (по желанию)
  • Ножницы (опционально)
  • Деревянные шпажки (по желанию)

Подготовка

  • Возьмите две чашки и скрепите их скотчем так, чтобы их основания были обращены друг к другу.Это ваша первая установка чашки.
  • Возьмите две другие чашки и склейте их вместе так, чтобы их верхушки были обращены друг к другу. Это ваша вторая установка чашки. Можете ли вы описать различия между формами первой и второй чашек? Чем они похожи или отличаются? Какой из них вам кажется более стабильным?
  • Создайте модель железнодорожного пути с двумя линейками или мерилами и книгой или коробкой. Поместите линейки параллельно одной стороной на книгу, а другой — на рабочую поверхность, создавая наклон.Поставьте линейки на бок так, чтобы длинные узкие стороны были направлены вверх, и чтобы вы могли разместить каждую из чашек на трассе. Надежно закрепите линейки скотчем.

Процедура

  • Осторожно разместите первую чашку поперек дорожки в верхней части склона. Постарайтесь разместить его как можно ближе к центру. Почему это имеет значение, как вы ставите чашки на дорожку?
  • Отпустите чашу и позвольте ей катиться по дорожке. Что вы заметили? Как эта установка чашки ведет себя на трассе?
  • Повторите этот шаг несколько раз и каждый раз наблюдайте, что происходит с настройкой чашки на дорожке. Всегда ли вы получаете одинаковые результаты?
  • Поместите вторую чашку на направляющие. Снова попробуйте разместить его в самом центре дорожки.
  • Позвольте подставке для чашки скатиться по дорожке. Что происходит на этот раз? Сходны ли результаты с предыдущей настройкой чашки или отличаются от них?
  • Повторите этот шаг несколько раз и снова наблюдайте, что происходит каждый раз. Меняются ли ваши результаты после нескольких попыток или они всегда одинаковы?
  • Снова возьмите первую чашку и поместите ее на направляющие. На этот раз поместите его не по центру. Сдвиньте его немного влево или вправо. Как вы думаете, это изменит ваши результаты?
  • Отпустите чашу и позвольте ей катиться по дорожке. Достигает ли он без падения по рельсам?
  • Возьмите вторую подставку для чашки и поместите ее на направляющую.Снова поместите его немного не по центру влево или вправо. Как вы думаете, они свалятся с рельсов?
  • Позвольте подставке для чашки скатиться по дорожке. Что вы наблюдаете? Вы можете объяснить свои наблюдения?
  • Дополнительно: Используйте плотную бумагу или картон для дизайна колес другой геометрии. Например, попробуйте цилиндрическую форму. Чем отличается этот дизайн от других?
  • Дополнительно: Постройте трек с реальным поворотом на нем.Для этого можно использовать картон или плотную бумагу. Убедитесь, что ваша дорожка имеет наклон, чтобы вы могли позволить вашим различным дизайнам катиться по дорожке. Как ваши разные конструкции справляются с поворотом?
  • Дополнительно: Вместо того, чтобы склеивать две чашки вместе, сделайте колеса, которые соединены между собой фиксированной осью, как в настоящих колесах поезда. В качестве оси можно использовать деревянную шпажку или другую прямую шпильку. Затем повторите действие, как описано выше. Ваши результаты меняются или остаются прежними?

Наблюдения и результаты
Различные установки чашки представляют разные возможности формы колеса поезда.Обе чашки представляют собой набор наклонных колес поезда, но направление, в котором наклонены колеса, было совершенно противоположным. В то время как в первой установке внешняя сторона колеса имела больший диаметр, во второй установке с чашкой все было наоборот. Как вы, вероятно, заметили, конструкция колес имеет огромное значение в поведении колес на гусенице.

Наверное, сложно было удержать на трассе первую чашку в сборе. Он должен был сходить с рельсов почти каждый раз, прежде чем достигал конца трассы.Независимо от того, как вы ставили чашки, они, вероятно, обычно падали с трассы. Этот узел остается на рельсе только в том случае, если он идеально отцентрован. Но сделать это практически невозможно. Как только установка будет немного смещена по центру, она пойдет под откос на спуске. Когда вы смещаете сборку влево, часть чашки, которая находится на левой направляющей, имела меньшую окружность, чем часть чашки, которая сидит на правой направляющей. Таким образом, левое колесо поезда было меньше правого колеса поезда.В результате вся сборка, вероятно, повернулась еще дальше влево — в сторону колеса меньшей окружности и со временем сошла с рельсов. Если вы сместите узел вправо, скорее всего, произойдет обратное.

Вторая установка, однако, должна была остаться на трассе, даже если вы ее сместили. Когда вы смещаете эту установку влево, часть чашки, которая находилась на левой направляющей, становилась больше, чем часть чашки, которая находилась на правой направляющей.В этом случае левое колесо поезда было больше правого колеса поезда. В результате сборка, вероятно, повернулась вправо и скорректировала свое положение ближе к центру гусеницы. Всякий раз, когда это колесо смещалось по центру, оно автоматически корректировало свой курс к центру, что делало его очень устойчивой системой.

Тот же принцип, который вы наблюдали на уклоне, также помогает колесам оставаться на пути при повороте поезда. Поскольку размеры колес меняются, когда поезд толкает в сторону во время поворота, внешнее колесо (которое становится больше) может перемещаться на большее расстояние, чем внутреннее колесо (которое становится меньше).Таким образом, внешнее колесо может преодолевать большее расстояние, вращаясь с той же скоростью.

Еще нужно изучить
Как вращаются колеса поезда? от Science ABC
«Наука о том, как поезда вращаются, не падая с рельсов», от Popular Mechanics
Rolling Race, от Scientific American
Занятия STEM для детей, от Science Buddies

Это мероприятие предоставлено вам в сотрудничестве с Science Buddies

OLSAFETY

СОВЕТЫ И ФАКТЫ ПО БЕЗОПАСНОСТИ


Проверьте это:


ЛЮБОЕ ВРЕМЯ ЕСТЬ ВРЕМЯ ПОЕЗДКИ!

  • Многие водители почти не обращают внимания или вообще не обращают внимания на железнодорожные переезды, через которые они проезжают день за днем, потому что они никогда не видят там поезд.Они не понимают, что грузовые поезда , а не ходят по установленному расписанию и могут быть где угодно в любое время и в любом направлении! На всех переездах, особенно на наиболее знакомых —— ВСЕГДА ОЖИДАЙТЕ ПОЕЗДА!
  • Примерно каждые 3 часа поезд в США сбивает человека или транспортное средство. Когда началась операция «Спасатель», в год происходило более 12 000 инцидентов. С тех пор количество столкновений резко сократилось, и в 2018 году произошло 2217 столкновений на перекрестках, в которых 262 человека погибли и 840 получили ранения.Несанкционированное проникновение остается основной причиной гибели людей на рельсах, ежегодно поражаются около 1000 человек. Многие не осознают, что это не только незаконное проникновение (Общий статут CT 53a-110d), но и очень опасное.


ПОЕЗДА НЕ МОГУТ ПОВЕРНУТЬ!

  • Когда машинисты локомотивов видят на рельсах машину или человека на пути своего поезда, они не могут свернуть с дороги —— Нет рулевого колеса! Поезд просто следует по рельсам.Инженеры могут только подавать звуковой сигнал и задействовать экстренные тормоза. Поезд при экстренном торможении остановится, но не успеет избежать столкновения. ( См. Следующие факты безопасности , чтобы узнать, почему .)

ПОЕЗДА НЕ МОГУТ БЫСТРО ОСТАНОВИТЬСЯ!

  • Знаете ли вы, что многие грузовые поезда в среднем имеют длину 100 вагонов и весят от 12 до 20 миллионов фунтов, и что требуется более миль на миль, чтобы остановить их в положении экстренного торможения? Верно! Это длина не менее 18 футбольных полей, пройденных до полной остановки! Почему такое большое расстояние? На каждом колесе есть тормоза, но им требуется столько времени, чтобы преодолеть импульс огромного веса, толкающего поезд.Всегда уступайте дорогу поезду, потому что инженер не может уступить вам.

ОСНОВНАЯ ФИЗИКА 101!

  • Средний семейный автомобиль весит около 3000 фунтов. Все мы знаем, что происходит с банкой из-под консервов объемом 12 унций, когда по ней наезжает машина. Жестяная банка полностью разрушена, потому что отношение веса вагона к жесткой банке составляет 4000: 1. Средний грузовой поезд весом 12 миллионов фунтов перевешивает вагон в том же соотношении: 4000: 1.Когда сила в 12 миллионов фунтов ударит по машине, она будет уничтожена ——, как банка со взрывчаткой!

ПРОПУСКАТЬ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ!

  • Некоторые переезды оборудованы автоматическими сигнальными устройствами, такими как мигающие огни, колокольчики и ворота, которые активируются при приближении поезда. Это активных сигнальных устройств .
  • На многих других переходах есть только пассивных предупреждающих знаков , которые предупреждают вас о возможной опасности впереди.К ним относятся «предупреждающий знак» (круглый, желтого цвета, с черным «X» и черными буквами «RR», а также «разметка тротуара» (большие буквы «X» и «RR» нанесены на поверхность дороги) . Удивительно, но более половины всех столкновений происходит на переходах, оборудованных автоматическими сигналами. Почему? Это потому, что некоторые водители предпочитают объезжать ворота или мигать красным светом, потому что они думали, что могут обогнать поезд. (См. Следующие меры безопасности факт, чтобы узнать, почему многие люди недооценивают скорость поезда!).


ОПТИЧЕСКАЯ ИЛЛЮЗИЯ

  • Из-за огромных размеров локомотива (17 футов в высоту и 10 футов в ширину) кажется, что он движется намного медленнее, чем мы думаем, если смотреть с одного угла на перекрестке. Комбинация размера и угла создает эту иллюзию. Железнодорожные пути также добавляют иллюзии. Параллельные линии рельсов сходятся к горизонту и вводят нас в заблуждение, заставляя думать, что поезд находится дальше, чем есть на самом деле.В этих условиях иллюзий практически невозможно точно судить о скорости поезда. Поезд будет на переправе раньше, чем мы ожидаем.

ВОДИТЕЛИ, ЗАБЕГАЮЩИЕ В ПОЕЗДАХ!

  • Знаете ли вы, что в 25% аварий, происходящих на железнодорожных переездах, люди действительно сталкиваются с боковой частью поезда? Это правда! Часто это происходит из-за того, что водитель едет слишком быстро для таких условий, как темнота, дождливая погода или туман.Многие водители «перегружают фары». Это означает, что вы едете слишком быстро, чтобы можно было остановиться на расстоянии, освещенном вашими фарами. К тому времени, как вы видите поезд на переправе, уже слишком поздно, чтобы избежать аварии. В других случаях в транспортном средстве может быть высокий уровень шума (громкие радиоприемники, разговоры и т. Д.), Из-за чего машинист может быть невнимательным и не слышать сигнальные устройства поезда. Всегда помните, что смотрите и слушайте , когда видите предупреждающие знаки, указывающие, что впереди идет пересечение шоссе и железнодорожных путей!

НЕ ПРОПУСКАЙТЕ, НЕ ОСТАНАВЛИВАЙТЕ И НЕ ПЕРЕКЛЮЧАЙТЕ!

  • Водители, проезжающие мимо транспортных средств при приближении к железнодорожно-автомобильному переходу, рискуют столкнуться на этом переходе.Проезжающий автомобиль может мешать обзору путей, или скорость транспортного средства при проезде может быть слишком большой, чтобы вовремя остановиться!
  • Прежде чем переходить дорогу, убедитесь, что есть место, где можно полностью перейти. Многие водители попадают в ловушку на перекрестке между другими транспортными средствами и в конечном итоге попадают под поезд или бросают свою машину как раз вовремя, чтобы увидеть, как она разрушена!
  • Многие переходы находятся на возвышении выше проезжей части. Переключение передач с помощью механической коробки передач при движении по этой возвышенности может привести к остановке транспортного средства на гусеницах.Обязательно переключайтесь задолго до или после перехода, чтобы не застрять на гусеницах!

ОСТАЛОСЬ НА ДОРОГАХ!

  • Если ваш автомобиль когда-либо застрял или застрял на рельсах и приближается поезд, вытащите себя и всех других пассажиров — быстро! Не пытайтесь брать с собой какие-либо другие предметы. Это может быть фатальная ошибка! Помните одну очень важную вещь, убегая от машины — убегайте от рельсов под углом в сторону приближающегося поезда.Когда поезд сталкивается с транспортным средством, он отправляет летящий металл и стекло вперед и наружу от локомотива. Многие люди были серьезно ранены и даже убиты из-за того, что бежали в неправильном направлении.
  • Если поезд не приближается, обязательно выведите себя и всех других пассажиров из транспортного средства в безопасное место. Найдите знак системы экстренного оповещения и позвоните на железную дорогу. Сообщите им номер пересечения (6 цифр и буква) и характер проблемы.Если вы не можете найти знак, позвоните в службу 911 и узнайте, где остановился переход, и о характере проблемы на переходе. Они свяжутся с железной дорогой, и железная дорога сделает все возможное, чтобы остановить поезда до того, как они дойдут до переезда.

ВТОРОЙ ПОЕЗД!

  • Когда вы находитесь на перекрестке с несколькими путями, не пытайтесь перейти сразу после того, как поезд проезжает мимо. Возможно, по другому пути приближается другой поезд.Поезда скрывают другие поезда. Многие жертвы на переходах стали причиной гибели людей из-за нетерпения или неосведомленности на многоколейных переходах. Вы всегда будете знать, сколько путей находится на перекрестке, наблюдая за знакомым «крестовиной» (белый X-образный знак с черными буквами, обозначающими «железнодорожный переезд»). Непосредственно под перекладиной есть знак, который указывает количество имеющихся путей, если на перекрестке есть несколько путей. Кроссбак — это еще и нормативный вздох, означающий «уступить дорогу» поезду.

НЕПРАВИЛЬНО!

  • Многие думают, что железнодорожные пути являются государственной собственностью. Они используют треки, чтобы получить доступ к отдыху, или они могут даже использовать треки как зону отдыха. По какой-то необъяснимой причине другие думают, что это их конституционное право пользоваться железнодорожной собственностью. Дело в том, что железнодорожные пути являются частной собственностью, и только лица, уполномоченные железной дорогой, могут находиться в этой собственности. Многие тысячи людей погибли, думая, что они будут в безопасности на железнодорожных путях.(Прочтите следующие абзацы, чтобы узнать, почему они были неправы!)
  • Железнодорожные мосты часто выглядят как удобный способ добраться до любимого места рыбалки или охоты. Они не выглядят опасными, просто стоя, когда нет поезда. Помимо того, что это незаконно, когда вы стоите наверху и сталкиваетесь с приближающимся поездом, у вас внезапно остается только два выбора — прыгать! или попасть под поезд! Вы не можете бежать достаточно быстро, потому что здесь нет боковых переходов или дорожек — только пустые промежутки между шпалами, чтобы защемить ваши ноги.Даже если там есть дорожка для обслуживания, она находится недостаточно далеко от рельсов, чтобы вас не ударил поезд.
  • Железнодорожные туннели представляют опасность, аналогичную железнодорожным мостам. Нет тротуара, и ты не можешь быстро двигаться. Когда поезд находится в туннеле, расстояние от борта поезда до стенок туннеля составляет в среднем 14 дюймов — этого недостаточно для безопасного размещения человека!
  • Железнодорожные пути часто используются бегунами, туристами, людьми, выгуливающими своих домашних животных, или как тропа для езды на мотоциклах или других полноприводных транспортных средствах, а также для множества других занятий.В чем опасность? Эти люди сосредоточены на своей деятельности — а не на поезде! Например, многие бегуны бегают в наушниках и никогда не слышат предупреждения инженера. Моторизованные автомобили также заглушают звуковой сигнал локомотива. Многие люди, которые не слышат предупреждения, не могут избежать опасности. Многие из них ошибочно думают, что поезд может их остановить. Некоторые думают, что поезд, идущий за ними, идет по другому пути (например, автомобили, движущиеся по правой стороне дороги). Они не знают, что поезда ходят по по любому пути по в любом направлении по в любое время! В прошлом году (1996 г.) в Коннектикуте четыре человека были убиты, потому что они предпочли игнорировать тот факт, что железнодорожные пути являются частной собственностью и вторжение в них часто является смертельной ошибкой.

Советы и факты по безопасности на железнодорожном транспорте

В любое время пора поездов!

Многие водители не обращают внимания или почти не обращают внимания на железнодорожные переезды, через которые они проезжают изо дня в день, потому что они никогда не видят там поезд. Они не понимают, что грузовые поезда не ходят по установленному расписанию и могут быть куда угодно в любое время в любом направлении! На всех переездах, особенно на наиболее знакомых —— ВСЕГДА ОЖИДАЙТЕ ПОЕЗДА!

Поезда не могут свернуть!

Когда машинисты локомотивов видят на рельсах на пути своего поезда транспортное средство или человека, они не могут свернуть с дороги —— рулевого колеса нет! Поезд просто следует по рельсам.Инженеры могут только подавать звуковой сигнал и задействовать экстренные тормоза. Поезд при экстренном торможении остановится, но не успеет избежать столкновения. (см. следующий факт безопасности, чтобы узнать, почему).

Поезда не могут быстро останавливаться!

Знаете ли вы, что средний грузовой поезд, состоящий из 100 вагонов и весом от 12 до 20 миллионов фунтов, останавливается при экстренном торможении более мили? Верно! Это длина не менее 18 футбольных полей, пройденных до полной остановки! Почему такое большое расстояние? На каждом колесе есть тормоза, но им требуется столько времени, чтобы преодолеть импульс огромного веса, толкающего поезд.Всегда уступайте дорогу поезду, потому что инженер не может уступить вам.

Физика 101!

Средний семейный автомобиль весит около 3000 фунтов. Все мы знаем, что происходит с банкой из-под консервов объемом 12 унций, когда по ней наезжает машина. Бидон с хлопком полностью разрушен, потому что отношение веса вагона к весу контейнера с лопастью составляет 4000: 1. Средний грузовой поезд весом 12 миллионов фунтов перевешивает автомобиль в таком же соотношении 4000: 1. Когда сила составляет 12 миллионов. фунтов ударит машину, она будет уничтожена —— точно так же, как банка с попой!

Не игнорируйте предупреждения!

Некоторые переходы оборудованы автоматическими устройствами предупреждения, такими как мигающие огни, колокольчики и ворота, которые активируются при приближении поезда.Это активные предупреждающие устройства. На многих других переходах есть только пассивные предупреждающие знаки, предупреждающие о возможной опасности впереди. К ним относятся «предупреждающий знак» (круглый, желтого цвета, с черным «X» и черными буквами «RR») и «разметка тротуара» (большие буквы «X» и «RR», нанесенные на поверхность дороги. ). Удивительно, но более половины всех столкновений происходит на переходах, оборудованных автоматическими сигналами. Почему? Это потому, что некоторые водители предпочитают объезжать ворота или проезжать через мигающие красные огни, потому что думали, что могут обогнать поезд.(См. Следующий факт безопасности, чтобы узнать, почему многие люди неверно оценивают поезд!).

Остерегайтесь оптических иллюзий!

Из-за огромных размеров локомотива (17 футов в высоту и 10 футов в ширину) кажется, что он движется намного медленнее, чем мы думаем, если смотреть на перекрестке под небольшим углом. Сочетание размера и угла создает эту иллюзию. Железнодорожные пути также добавляют иллюзии. Параллельные линии рельсов сходятся к горизонту и вводят нас в заблуждение, заставляя думать, что поезд находится дальше, чем есть на самом деле.При наличии этих комбинаций иллюзий практически невозможно точно судить о скорости поезда. Поезд будет на переправе раньше, чем мы ожидаем.

Не садитесь в поезда!

Знаете ли вы, что в 25% аварий, происходящих на железнодорожных переездах, —— люди на самом деле сталкиваются с боковой частью поезда? Это правда! Часто это происходит из-за того, что водитель едет слишком быстро для таких условий, как темнота, дождливая погода или туман. Многие водители «перегружают фары».Это означает, что вы едете слишком быстро, чтобы можно было остановиться на расстоянии, освещенном вашими фарами. К тому времени, как вы видите поезд на переправе, уже слишком поздно, чтобы избежать аварии. В других случаях в транспортном средстве может быть высокий уровень шума (громкие радиоприемники, разговоры и т. Д.), Из-за чего машинист может быть невнимательным и не слышать сигнальные устройства поезда. Всегда не забывайте смотреть и прислушиваться, когда видите предупреждающие знаки, указывающие на то, что впереди переезд между автомагистралью и железной дорогой!

Не проходите, не останавливайтесь и не переключайтесь!

Водители, проезжающие мимо транспортных средств при приближении к железнодорожно-автомобильному переезду, рискуют столкнуться на этом переезде.Проезжающий автомобиль может мешать обзору путей, или скорость транспортного средства при проезде может быть слишком большой, чтобы вовремя остановиться! Перед тем, как начать переход, убедитесь, что есть место, где можно полностью перейти. Многие водители попадают в ловушку на перекрестке между другими транспортными средствами и в конечном итоге попадают под поезд или бросают свою машину как раз вовремя, чтобы увидеть, как она разрушена! Многие переходы находятся на возвышении над проезжей частью. Переключение передач с помощью механической коробки передач при движении по этой возвышенности может привести к остановке транспортного средства на гусеницах.Обязательно переключайтесь задолго до или после перехода, чтобы не застрять на гусеницах!

Заглох на гусеницах !?

Если ваш автомобиль когда-либо застрял или застрял на рельсах, а поезд приближается, вытащите себя и всех других пассажиров —— быстро! Не пытайтесь брать с собой какие-либо другие предметы. Это может быть фатальная ошибка! Помните одну очень важную вещь, когда убегаете от машины — убегайте от путей под углом в направлении приближающегося поезда.Когда поезд сталкивается с транспортным средством, он отправляет летящий металл и стекло вперед и наружу от локомотива. Многие люди были серьезно ранены и даже убиты, потому что бежали не в том направлении! Если поезд не приближается, обязательно выведите себя и всех других пассажиров из транспортного средства в безопасное место. Позвоните в службу 911 или в полицию и сообщите им, где остановился автомобиль. Они свяжутся с железной дорогой, и железная дорога сделает все возможное, чтобы остановить поезда до того, как они дойдут до переезда.

Следите за вторым поездом!

Если вы находитесь на перекрестке с несколькими путями, не пытайтесь перейти сразу после того, как поезд проезжает мимо. Возможно, по другому пути приближается другой поезд. Поезда скрывают другие поезда. Многие жертвы на переходах стали причиной гибели людей из-за нетерпения или неосведомленности на многоколейных переходах. Вы всегда будете знать, сколько путей находится на перекрестке, наблюдая за знакомым «крестовиной» (белый X-образный знак с черными буквами, обозначающими «железнодорожный переезд»).Непосредственно под перекладиной есть знак, который указывает количество имеющихся путей, если на перекрестке есть несколько путей. Крестовина также является нормативным знаком, который означает «уступите дорогу» поезду.

Совершенно неправильно!

Многие думают, что железнодорожные пути являются государственной собственностью. Они используют дорожки для доступа к зонам отдыха или даже могут использовать дорожки как зону отдыха. По какой-то необъяснимой причине другие думают, что имеют право пользоваться железнодорожным имуществом.Дело в том, что железнодорожные пути являются частной собственностью, и только лица, уполномоченные железными дорогами, могут находиться в этой собственности. Многие тысячи людей погибли, думая, что они будут в безопасности на железнодорожных путях. (В следующих абзацах объясняется, как неправильный выбор часто приводит к трагедиям)

Соблюдайте осторожность на мостах и ​​туннелях!

Железнодорожные мосты часто выглядят как удобный способ добраться до любимого места рыбалки или охоты. Они не выглядят опасными, просто стоя там, когда нет поезда.Помимо того, что это незаконно, когда вы там наверху и сталкиваетесь с приближающимся поездом, у вас внезапно есть только два варианта: прыгать! или попасть под поезд! Вы не можете бежать быстро, потому что там нет тротуара или дорожки —— только пустоты между стяжками, чтобы защемить ваши ноги. Даже если там есть дорожка для обслуживания, она находится недостаточно далеко от рельсов, чтобы вас не ударил поезд. Железнодорожные туннели представляют опасность, аналогичную железнодорожным мостам. Нет тротуара, и ты не можешь быстро двигаться.Когда поезд находится в туннеле, расстояние от борта поезда до стенок туннеля составляет в среднем 14 дюймов — этого недостаточно для безопасного размещения человека!

Будьте осторожны, как пешеход!

Железнодорожные пути часто используются бегунами, туристами, людьми, выгуливающими своих домашних животных, или как дорожки для езды на мотоциклах или других вездеходах, а также для множества других занятий. В чем опасность? Все эти люди сосредоточены на своей деятельности — а не на поезде! Например, многие бегуны бегают в наушниках и никогда не слышат предупреждения инженера.Моторизованные автомобили также заглушают звуковой сигнал локомотива. Многие люди, которые слышат предупреждение, не могут избежать опасности. Многие из них ошибочно думают, что поезд может их остановить. Некоторые думают, что поезд, идущий за ними, идет по другому пути (например, автомобили, движущиеся по правой стороне дороги). Они не знают, что поезда ходят по любому пути в любом направлении и в любое время!

Как они это делают? Поменять квартиру на стальном колесе поезда

150 фрез «перепрофилируют» колесо Красной ветки / фото метро

«Как они это делают?» — серия для The Source, в которой исследуются технологии, которые помогают поддерживать работу метро, ​​а пассажиров и других пассажиров пригородных поездов.Некоторые из них применяются непосредственно к поездам, автобусам и автострадам, а некоторые работают в фоновом режиме — невидимые почти для всех, но необходимые для мобильности в нашем регионе.

Как меняют стальные колеса в поездах? И почему? Они не могут получить квартиру. Или они могут?

В парке Metro Rail 2 884 колеса: 2052 на легкорельсовом транспорте и 832 колеса в метро. В какой-то момент их жизненного цикла многие из этих колес необходимо будет «перепрофилировать» или заменить.

Что может вызвать износ стального колеса? Многое из того, что повреждает автомобильные шины: внезапные остановки. Широкие кривые. Много миль. В то время как многие из нас меняют автомобильные шины каждые 50 000 миль или около того, колеса рельсов Metro могут проехать до 700 000 миль, прежде чем их потребуется заменить. Это хорошо, потому что замена колес в одном вагоне может занять больше недели, в зависимости от конструкции вагона.

Повторное профилирование стального колеса — это процесс удаления тонкого слоя протектора и фланца колеса с помощью большой машины для правки колеса (см. Фото).Станок для правки восстанавливает округлость колеса, конусность протектора и толщину фланца для обеспечения хорошего качества езды и управляемости.

И да, стальные колеса могут быть плоскими … хотя и не такими, о которых вы думаете. Плоские пятна возникают из-за блокировки колеса во время аварийной остановки, обычно из-за контакта со смазкой или маслом, которые капали с автомобилей, пересекающих рельсы. Это скользкое пятно может привести к скольжению металлического колеса по металлической направляющей, что может привести к образованию плоского пятна на колесе.Плоскость снимается снятием с колеса слоя стали на токарном или фрезерном станке. Станки для правки колес Metro имеют по 150 резцов с каждой стороны, которые могут изменять профилирование двух колес одновременно. Когда стальные шины становятся слишком маленькими, чтобы больше «соответствовать колесам», их заменяют.

Чтобы заменить стальные шины на одном из старых легкорельсовых вагонов Metro, вагон поднимают с помощью наземного подъемника, достаточно мощного, чтобы выдержать 98 000-фунтовые легкорельсовые вагоны. (Термин «легкорельсовый транспорт» на самом деле неправильный, поскольку легкорельсовые вагоны весят больше, чем так называемые «тяжелые» вагоны метро, ​​которые пробегают около 80 000 фунтов.После подъема весь «грузовик в сборе» — то, на чем стоит машина, которая содержит колеса — необходимо разобрать до точки, где все, что осталось, — это колеса и ось в сборе. Старые стальные шины обрезаются ленточной пилой, а новые шины прижимаются к центру старого колеса. В каждом легкорельсовом вагоне есть три грузовика, а в вагоне метро — два… причина того, что легкорельсовый транспорт весит больше, чем тяжелый. Чтобы обеспечить тихую и мягкую езду, стальные шины для легкорельсового транспорта Metro поддерживаются 19 резиновыми блоками.

В более новых легкорельсовых вагонах — вагонах AnsaldoBreda P2550, курсирующих по Золотой Линии, — стальные шины, которые можно снимать, оставаясь в автомобиле. Это занимает всего около одного дня и, очевидно, значительно экономит трудозатраты. Новые железнодорожные вагоны Kinkisharyo — первые из которых должны быть поставлены через два года — будут обладать той же характеристикой.

Колеса метро отличаются от колес легкорельсового транспорта. У них нет шин, они больше по размеру и содержат больше металла, который можно удалить при регулировке колеса.Когда колеса метро слишком малы, чтобы их можно было «отрегулировать», колеса снимают с осей и заменяют все колесо. После ремонта или замены колеса снова прикрепляются с помощью гигантского пресса, прикладывающего давление в тысячи фунтов, потому что отверстие в колесе на самом деле меньше диаметра оси. Это называется прессовой посадкой. Колесо не удерживается ни болтами, ни гайками. Как и в случае с более старыми легкорельсовыми вагонами, процесс сборки тяжелых железнодорожных вагонов занимает около трех дней на один участок сборки грузовиков.

Колеса поезда метро

тщательно контролируются с помощью специальных инструментов и высококвалифицированных сотрудников для проверки и измерения колес. При необходимости колеса «подправляются» или заменяются специально обученными сотрудниками Metro для обеспечения безопасной и комфортной езды. Как и колеса автомобиля, колеса поезда должны быть в идеальном состоянии для обеспечения безопасности, а также для плавного и комфортного движения. Как и в случае с автомобилем, Metro хочет, чтобы колеса были в идеальном состоянии, чтобы в случаях, когда требуется внезапная остановка, они были готовы сделать все возможное, чтобы защитить нас.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Книга: The Contact Patch

Вы можете водить машину, как если бы она была продолжением вашего тела. Когда вы нажимаете ногой на педаль акселератора, двигатель оживает, а при повороте вы можете почувствовать дорожное покрытие через рулевое колесо. Для гонщика это чувство соприкосновения с шоссе ощутимо, как если бы он бежал по асфальту босиком.Вождение поезда отличается, потому что здесь нет рулевого колеса и нет прямой связи между элементами управления и поверхностью, на которой поезд стоит. Однако водителю еще есть над чем подумать. Помимо всего прочего, поезд — это не отдельное транспортное средство, а скорее совокупность транспортных средств, которые толкают и тянут друг друга со значительной силой. Удар может нарастать по мере прохождения поезда, поэтому пассажиры последнего вагона паровоза часто ощущали резкий рывок, когда поезд тронулся.Даже сегодня в случае грузового поезда существует возможность продольного удара, который, как волна, распространяется вдоль формации, чтобы сломать сцепку или отскочить вагон от рельсов. Таким образом, машинисту поезда необходимо представить себе задействованные силы и думать наперед. Необходимо сохранять бдительность в течение длительного времени, следить за приборами в кабине и следить за сигналами в том, что часто является монотонной или запутанной визуальной средой. Тем не менее тысячи молодых людей по-прежнему хотят стать машинистами поездов: это один из самых популярных вариантов карьеры в Великобритании, где на каждую вакансию приходится много претендентов.

Управление мощностью

Начнем с блока питания. Сегодня поезда приводятся в движение в основном дизельными двигателями или электродвигателями, но в начале эпохи железных дорог это обычно были паровозы, некоторые из которых используются до сих пор. Мы рассмотрим их по очереди и попытаемся выявить особенности каждого типа.

Паровоз

Паровоз — мобильная электростанция, которая должна нести на борту значительный вес топлива (угля) и рабочей жидкости (воды).Он работает через два отдельных процесса, для управления которыми требуется два человека: (а) преобразование химической энергии угля в пар в котле и (б) преобразование парового котла в прямую тягу или тягу (рисунок 1). Пар не подвергается повторному циклу: при выпуске в атмосферу после прохождения через цилиндр каждая молекула воды используется только один раз, а радиус действия паровоза обычно ограничивается весом воды, которую он может нести, а не весом. угля.

Рисунок 1
Двухступенчатый процесс выработки энергии паровозом
Рисунок 2
Уровень воды

Котел действует как промежуточный резервуар, содержащий несколько тонн горячей воды и пара, давление которых необходимо постоянно контролировать, независимо от того, что делает локомотив и действительно ли он движется.Вот почему важен пожарный. Работа пожарного заключается не только в том, чтобы закачивать уголь в топку, но и в том, чтобы предвидеть пар, который потребуется водителю для питания локомотива на несколько минут вперед, и соответственно управлять уровнем воды в котле и скоростью сжигания угля. Пар нельзя тратить зря, иначе поезд может замедлиться, чтобы не кончиться вода, прежде чем он достигнет места назначения. Пар тратится впустую, если уголь горит слишком быстро, потому что давление в котле повышается и предохранительный клапан открывается, позволяя пару уйти в атмосферу.С другой стороны, если уголь горит слишком медленно, давление в котле упадет, и локомотив не сможет ничего возить. Прежде всего, пожарный должен поддерживать уровень воды в котле на достаточно высоком уровне, чтобы покрыть верх топки (рис. 2), в противном случае кожух может расплавиться, что приведет к попаданию пара и воды назад в кабину [23]. Наконец, нет переключателя «вкл-выкл»: паровозу требуется полчаса утром, чтобы заработать, прежде чем он сможет выполнить какую-либо полезную работу. Вечером требуется некоторое время, чтобы остыть, чтобы можно было сгрести золу и почистить трубы котла, чтобы подготовиться к следующему дню.

Таким образом, пожарный должен знать ограничения скорости и уклоны, расположенные вдоль маршрута, и тесно сотрудничать с водителем, чтобы соблюдать расписание. Фактически, в течение прошлого века работа пожарным часто рассматривалась как первый шаг к работе водителя [26]. По сегодняшним меркам обе работы были тяжелыми. В кабине было шумно, грязно и неудобно, экипаж подвергался воздействию сильной жары и холода. После получения квалификации водитель должен был справиться с темпераментным локомотивом, углем различного качества и копотью, скапливающейся в трубах котла во время каждой поездки.Чтобы придерживаться расписания, ему нужно было тщательно выбирать, когда тормозить и ускорять поезд, и сохранять концентрацию в течение длительного времени, высматривая сигналы и ограничения скорости в тумане, снегу и дожде.

Интересно, что есть два способа управления скоростью паровоза с помощью двух отдельных элементов управления, которые работают по-разному. Первый — это регулятор. Регулирующий клапан расположен в куполе в верхней части котла (рис. 3) и регулирует поток пара от котла к цилиндрам [17].Распространенной конфигурацией является золотниковый клапан, который обеспечивает точное управление за счет дросселирования отверстия. Он эффективно определяет давление пара, доступного в цилиндрах, где энергия пара преобразуется в механическую тягу для движения двигателя вперед. Вы можете думать об этом как об устройстве ограничения мощности, которое в целом влияет на производительность двигателя. Регулятор закрывается, когда поезд останавливается по сигналу или на станции.

Рисунок 3
Расположение регулятора

Вторая форма управления осуществляется посредством отсечных клапанов, которые действуют отдельно на каждый цилиндр.Отсечной клапан влияет не на давление пара, а на величину , количество в том смысле, что он определяет временной интервал, в течение которого пар поступает в цилиндр при каждом ходе поршня. Он открывается в начале хода, пропуская пар в небольшую полость между поршнем и цилиндром. Давление пара заставляет поршень двигаться вниз по цилиндру, в то время как сам пар расширяется в растущую полость. В некоторой промежуточной точке, точке «отсечки», впускной клапан закрывается, и уже присутствующий пар продолжает выполнять свою работу, расширяясь по направлению к поршню, пока не достигнет конца рабочего хода.Задерживая отсечку, привод увеличивает мощность, позволяя свежему пару продолжать поступать в цилиндр на протяжении большей части хода, хотя этот пар используется менее эффективно, потому что он выбрасывается в атмосферу в конце хода перед тем, как пройти через него. полное расширение — часть его энергии теряется для внешнего мира.

Итак, в принципе, машинист паровоза может управлять скоростью двумя разными способами: (а) открывая и закрывая регулятор, или (б) увеличивая или уменьшая отсечку.В определенных пределах эти процедуры дают аналогичные результаты [27]. Однако на практике отсечка дает гораздо менее точное управление на низких скоростях, и для перемещения локомотива с места старта используется регулятор. Во-первых, отсечение максимально раскрыто. Затем регулятор открывается на небольшую величину, что приводит к ограничению потока пара между котлом и цилиндрами. Ограниченный поток гарантирует, что ведущие колеса не проскальзывают и не повреждают рельсы. По мере увеличения скорости регулятор открывается шире, пока не будет достигнута желаемая рабочая скорость, когда водитель обычно оставляет его широко открытым для повышения эффективности [19] и сокращает отсечку, чтобы поддерживать скорость на целевом значении.С этого момента мощность контролируется через отсечку. При подъеме на уклон время отсечки удлиняется, чтобы получить дополнительную мощность, а на спуске, когда скорость может возрасти сама по себе, водитель сокращает отсечку, чтобы уменьшить количество пара, попадающего в цилиндры. ; этот процесс называется «соединением» [21].

Тем временем пожарный работает вместе с водителем, чтобы уравновесить потоки энергии. Процесс балансировки работает в двух разных временных масштабах. В краткосрочной перспективе процесс саморегулируется.Когда привод увеличивает отсечку, в цилиндры попадает больше пара, а когда он выпускается в конце каждого рабочего такта, он все еще имеет остаточное давление выше атмосферного и вдувается в дымовую коробку в передней части котла. Коптильная камера предназначена для использования выхлопной «затяжки» для втягивания горячих газов из топочного слоя через трубы котла путем уноса (рис. 4). В свою очередь, горючие газы заменяются свежим воздухом, всасываемым за ними в подстилку, где дополнительный кислород увеличивает скорость горения для любой заданной площади колосниковой решетки (вы могли заметить, что в некотором смысле паровоз использует оставшуюся энергию. в выхлопе, чтобы ускорить сгорание через своего рода петлю обратной связи, практика, которая нашла отражение в «турбо» блоках, поставляемых сегодня во многие легковые автомобили).Короче говоря, удлинение отсечки заставляет уголь гореть быстрее и помогает поддерживать давление пара. И наоборот, когда локомотив замедляется, скорость горения вместе с давлением пара снижается. Таким образом, до некоторой степени система автоматически компенсирует изменения в скорости работы двигателя.

Рисунок 4
Унос дымовых газов в дымовую камеру

Но в долгосрочной перспективе, если локомотив продолжает работать с большей нагрузкой, пожарный должен помочь, добавив больше угля, и, поскольку для накопления тепловой энергии в котле может потребоваться некоторое время, топка должны быть выполнены заблаговременно до того, как это может потребоваться.И что произойдет, если огонь разгорится и водитель решит, что , а не , ему нужна мощность, например, если двигатель неожиданно останавливается по сигналу? Процесс заправки нельзя повернуть вспять, поэтому давление пара будет расти, и в конечном итоге пар будет выбрасываться через предохранительные клапаны и утилизироваться. Иногда этого можно избежать, если уровень воды низкий, потому что экипаж может добавить пресную воду, которая будет действовать как резервуар, на какое-то время поглощая тепловую энергию. Вода должна подаваться в котел против преобладающего давления в котле, и в большинстве паровозов это делается с помощью устройства, называемого инжектором .Инжектор работает за счет захвата воды струей пара, отбираемой из самого котла, и не требует механической энергии для его приведения в действие — само по себе увлекательное устройство (см., Например, [18]). До изобретения парового инжектора необходимо было использовать насос, который не работал, когда локомотив был неподвижен [24].

Взрыв — не единственная опасность для экипажа. Если по какой-либо причине струя в дымовой камере не справляется со своей задачей, горящие газы из топки не проходят через котел, как должны, и могут попасть в кабину через край противопожарной двери.Возврат представляет опасность для экипажа, например, когда локомотив входит в туннель, когда внезапное повышение атмосферного давления вокруг передней части котла может уменьшить выброс выхлопных газов из дымохода в достаточной степени, чтобы нарушить процесс уноса. Таким образом, при необходимости предоставляется вентилятор для создания вакуума в дымовой камере [25]. Эта и несколько других опасностей подробно описаны в [16] и [22].

Дизельный двигатель

Похоже, что паровозу нужны два человека, чтобы он работал, и изрядное умение, чтобы заставить его работать эффективно.Но по крайней мере в одном отношении это простая машина: котел подает мощность на колеса напрямую, без сцепления или коробки передач, о которых водителю не нужно беспокоиться. Он делает это за счет давления пара, действующего на поршни (рис. 5), а тяга примерно одинакова, независимо от того, насколько быстро движется локомотив, и даже если он стоит на месте. Так что, если поезд должен остановиться по какой-либо причине, нетрудно заставить его снова двигаться, потому что высокое тяговое усилие — сила, которая движет транспортное средство по рельсам — всегда доступно, и на самом деле это слишком просто. машинисту паровой машины раскрутить колеса и повредить рельсы.

Рисунок 5
Как давление пара преобразуется в тяговое усилие
Рисунок 6
Элементы тепловоза

Тепловоз бывает разный. Источником энергии, «первичным двигателем», является двигатель внутреннего сгорания, который, как и паровой двигатель, имеет несколько поршней, но передача мощности от поршней к колесам более сложна. Каждый поршень приводится в действие за счет сгорания дизельного топлива, распыляемого в столб воздуха, захваченного в цилиндре.Это кислород в воздухе, который позволяет горючему горючему. Колонку необходимо сильно сжать, чтобы в полость над днищем поршня втиснуть максимальное количество воздуха; сжатие также нагревает топливную смесь и вызывает ее возгорание. Когда коленчатый вал не вращается, двигатель не может втягивать воздух и не может выполнять какую-либо работу. Чтобы буксировать поезд, он должен вращаться с определенной минимальной скоростью. И чем выше скорость, тем больше мощность, пока она не достигнет пика около 1000 оборотов в минуту для железнодорожного локомотива.Это слишком быстро для колес, поэтому двигатель нужно понижать. Но мощность слишком велика, чтобы справиться с ней с помощью обычной коробки передач. Некоторые железнодорожные дизели используют гидравлическую трансмиссию, которая производит такой же эффект, как и коробка передач, но более плавно и с меньшим износом. Немецкие производители особенно преуспели в этом подходе. Другие предпочитают подключать дизельный двигатель к генератору, который преобразует механическую мощность в электрическую, и использовать выходной ток для приведения в действие одного или нескольких электродвигателей для обеспечения тягового усилия (рис. 6).Поскольку электродвигатель может быть настроен на обеспечение высокого крутящего момента при нулевых оборотах в минуту, он решает проблему запуска с места. И все это управляется одним рычагом в кабине водителя.

Элегантная концепция? Возможно. Но потребовалось много лет разработки, чтобы двигатель, генератор и электродвигатель работали вместе в гармонии. Первая надежная система, управляемая одним рычагом, была разработана в США в 1914 году Германом Лемпом из компании General Electric.Он установил принципы управления, которые стали широко использоваться в отрасли, в частности, принцип, согласно которому любое конкретное положение рычага управления должно приводить к определенному количеству мощности, передаваемой на колеса, независимо от скорости локомотива. Мощность, а не тяговое усилие или тяговое усилие : это важное различие. Двигатель внутреннего сгорания будет лучше всего работать в определенном диапазоне скоростей вращения (оборотов в минуту или об / мин). В пределах этого диапазона скоростей доля химической энергии топлива, которая преобразуется в механическую энергию, близка к максимально возможной; наоборот, тратится минимальное количество топлива.Когда частота вращения двигателя увеличивается, количество циклов сгорания увеличивается в минуту, и сжигается больше топлива, создавая больше энергии в единицу времени. Когда скорость уменьшается, скорость вывода падает. Следовательно, целью дизель-электрической системы управления является изменение выходной мощности путем увеличения или уменьшения числа оборотов в пределах оптимального диапазона скоростей.

Итак, как это работает на практике? Водитель тянет рычаг дроссельной заслонки через ступенчатую серию шагов, соответствующих постепенному увеличению уровня мощности.Большинство из них имеют восемь различных «выемок». Рычаг передает два набора сигналов управления , один на дизельный двигатель, а другой на генератор (рисунок 7). Первый направляется через регулятор, который устанавливает скорость дизельного двигателя: он делает это путем сравнения фактических оборотов в минуту со значением, присвоенным текущей отметке, и, при необходимости, увеличивая или уменьшая скорость подачи топлива. Второй набор проходит через регулятор нагрузки , переменный резистор, который изменяет ток возбуждения в генераторе для увеличения или уменьшения выходной электрической мощности, подаваемой на тяговые двигатели.Это гарантирует, что система в целом вырабатывает примерно постоянную мощность независимо от скорости тягового двигателя.

Рисунок 7
Система управления дизель-электрическим локомотивом с генератором постоянного тока и тяговыми двигателями постоянного тока

Это была система, которая доминировала в дизель-электрическом управлении до 1960-х годов. С тех пор механическое и электрическое оборудование претерпело значительные изменения. Во-первых, генератор постоянного тока был заменен генератором переменного тока, в то время как основной принцип управления оставался тем же самым в том, что касается машиниста: настройки дроссельной заслонки эффективно управляли мощностью, подаваемой на колеса локомотива.Только в 1980-х годах, когда тяговые двигатели постоянного тока вместе с электромеханическими распределительными устройствами были заменены двигателями переменного тока и твердотельными схемами, стали возможны другие, более сложные схемы управления. Например, каждая выемка дроссельной заслонки может быть идентифицирована с заданным уровнем тягового усилия , а не выходной мощностью, что в некотором смысле делает управление более легким и прямым. Так было, например, с грузовым локомотивом UK Class 50, представленным в 1967 году [12].

Электровоз

По сравнению с дизельным или паровозом, полностью электрический локомотив легче, быстрее и эффективнее, поскольку ему не нужно перевозить топливо или сжигать его в тяжелых контейнерах. А с точки зрения водителя логика управления проще и прямее, по крайней мере, в принципе. Рычаг управления мощностью все еще существует, но на современных транспортных средствах положение рычага сканируется микропроцессором и изменяется с учетом текущей скорости транспортного средства, уклона колеи, текущего состояния сигналов и любых соответствующих ограничений скорости, чтобы в Эффект от водителя эквивалентен системе управления воздушным судном, в которой каждое действие контролируется и регулируется компьютером, расположенным между водителем и управляемым оборудованием.Теперь у водителя есть возможность запросить конкретную скорость на циферблате и позволить компьютеру выполнить работу по настройке соответствующей программы ускорения или торможения, пока цель не будет достигнута: это производит эффект, аналогичный системе круиз-контроля. устанавливается на многие автомобили [14].

Таким образом, пульт водителя больше похож на компьютерное рабочее место, чем на устройство, которое можно ожидать от управления тяжелой техникой (рис. 8). На многих автомобилях рычаг управления — размером с компьютерный джойстик — управляет как ускорением, так и реостатическим торможением, а также действует как рычаг реверсирования.Остальные органы управления — это вспомогательные функции, такие как звуковой сигнал, кнопка предупреждения о бдительности или ножная педаль, а также набор переключателей для управления дворниками и фарами вместе с освещением, обогревом, вентиляцией и замками открывания дверей для пассажирских вагонов. Экран дисплея компьютера сообщает машинисту, с какой скоростью движется поезд и как работают тяговые двигатели, в то время как второй экран показывает, что происходит на пути впереди, а именно аспекты сигнала пути и любые соответствующие ограничения скорости.

Рисунок 8
Кабина электровоза (Siemens ACS64 Cities Sprinter)

Из всего этого вы можете себе представить, что задача машиниста сводится к нажатию кнопок: одна — для движения поезда, а другая — для его остановки. В некотором смысле вы были бы правы, потому что, как пилот авиакомпании, водитель стал контролером, чья роль состоит в том, чтобы контролировать работу транспортного средства, следить за рельсами и общаться с линейным менеджером, отвечающим за движение поездов. . Столкнувшись с такой ролью, нелегко оставаться начеку.Вот почему нужна какая-то система предупреждения о бдительности. Традиционное решение — «ручка мертвеца», подпружиненный рычаг или ножная педаль, которую водитель должен нажимать и держать нажатой все время, когда поезд движется. Система автоматически остановит поезд, если машинист потеряет сознание и резко упадет с консоли. Но он небезопасен, и на новых автомобилях он был заменен рычагом или кнопкой, которую водитель должен нажимать и отпускать через частые промежутки времени.Даже это не является надежным: хотя водитель едва просыпается, он может задействовать рычаг в достаточной степени, чтобы поезд продолжал движение в течение значительного времени. Высокоскоростной пассажирский поезд требует чего-то более сложного, и микропроцессор снова приходит на помощь, контролируя консоль, чтобы убедиться, что водитель действительно время от времени регулирует элементы управления значимым образом.

Управляющий поездом

Но здесь возникает очевидный вопрос. Подключенный к камере видеонаблюдения и запрограммированный с помощью программного обеспечения для обработки изображений, компьютер в принципе мог бы анализировать визуальную сцену перед поездом и управлять его движением — а некоторые сказали бы, управлять им более надежно, чем человек-водитель.Это уже делается для легковых автомобилей, и действительно, во всем мире есть много легкорельсовых поездов, где поезда работают полностью под автоматическим управлением. Так зачем вообще поезду нужен машинист? Кажется, что ответ заключается в том, что, по крайней мере, в настоящее время, на магистральной железной дороге будут происходить события, которые находятся вне контроля обслуживающего персонала и за пределами диапазона, который в настоящее время можно прогнозировать или управлять с помощью компьютерного программного обеспечения. Например, путь может быть поврежден оползнем, или грузовик может упасть с насыпи.Чаще всего это будет незначительное происшествие, такое как неисправный сигнал или неисправность самого поезда, например, красный свет, указывающий на то, что дверь пассажирского вагона не закрыта должным образом. Водитель-человек может интерпретировать происходящее, действовать как канал связи с непосредственным руководителем и решать, как действовать в обстоятельствах, когда у компьютера кончатся идеи.

Правила и положения

Принимая во внимание тяжелые обязанности, неудивительно, что при поступлении в железнодорожную компанию каждый кандидат должен пройти обширный курс обучения, прежде чем ему будет разрешено управлять поездом.Курс начинается с целей компании: для чего нужна железная дорога, чего компания пытается достичь и что представляет собой приемлемый сервис. Существует общепринятая шкала приоритетов, определяющая порядок управления и эксплуатации железной дороги, из которой следует все остальное. В общем, в порядке важности они следующие:

  • Безопасность,
  • В ногу со временем,
  • Комфорт пассажира,
  • Экономия топлива,
  • Износ путей и транспортных средств.

Хотя есть различия, безопасность всегда превыше всего, и при повседневной эксплуатации самым важным требованием является соблюдение путевых сигналов и ограничений скорости. Читатели знают, что время от времени водитель попадет в неприятности, пропустив красный сигнал. Инциденты, связанные с прохождением красного сигнала (SPAD), на удивление распространены. Каждый год в Великобритании происходят сотни таких инцидентов, в основном из-за дефектов в самой системе сигнализации, потому что неисправная рельсовая цепь приводит к тому, что сигнал по умолчанию сбрасывается на красный, часто, когда поезд приближается без остановки. возможность водителя вовремя остановиться.Фактически, с разрешения центра управления сигналами, водитель , ожидается, что передаст красный сигнал, если известно, что он вышел из строя, и неисправность не может быть немедленно устранена. В некоторых случаях машинисту может быть разрешено двигаться « на виду »: другими словами, маневрировать поездом в ограниченном пространстве, таком как грузовая площадка, вообще без какого-либо управления сигналами, принимая во внимание любые возможные конфликты на маршруте, например, трамвай. движение по городской улице.

Остальные приоритеты связаны с различными аспектами производительности.Ожидается, что водители будут соблюдать график и компенсировать любое время, потерянное из-за непредвиденных задержек, но, с другой стороны, строго запрещено нарушать ограничения скорости, которые обеспечивают необходимую защиту, например, на крутом повороте, где чрезмерная скорость может привести к смещению поезда. . А для удобства пассажиров ускорение и торможение должны быть в умеренных пределах: плавное вождение не только успокаивает пассажиров, но и позволяет экономить топливо. В случае грузовых поездов экономия топлива особенно важна, и ее можно значительно улучшить, продвигая методы вождения, разработанные для сохранения импульса [5].

Принципы нетрудно понять, но любой, кто намеревается стать машинистом поезда, может быть напуган правилами и положениями, которые необходимо усвоить заранее. Большинство операционных процедур на железной дороге подробно прописано в Своде правил компании. Наиболее важные из них определяют, как водители должны реагировать на сигналы на обочине пути, что делать при остановке на железнодорожной станции или маневрировании вагонов на грузовой площадке. Существуют также правила подготовки поезда к выезду с подъездной дороги и правила отключения и выключения («утилизации»), когда поезд возвращается после дежурства.Других волнует, что должен делать машинист поезда, если что-то пойдет не так: водителям по мере возможности говорят, чего ожидать и как действовать в обычных ситуациях. Самые распространенные из них связаны с неисправностями в поезде или неисправным рельсовым оборудованием, таким как рельсовые цепи, сигналы и стрелочные переводы.

Правила накапливались за много лет. Они предназначены для предотвращения повторения железнодорожным персоналом ошибок, которые приводили к неприятностям в прошлом, путем создания систематического набора процедур, предназначенных для охвата почти всех возможных ситуаций в строгих дисциплинарных рамках.Подотчетность сотрудников заложена в самой природе железных дорог — должен существовать «контрольный след», который позволяет следователям определять, кто несет ответственность, если что-то пойдет не так. В отличие от дорожной системы, движение ad hoc запрещено. Нельзя просто сесть в кабину и погонять локомотив вверх и вниз, чтобы проверить, правильно ли он работает. Каждый раз, когда железнодорожный транспорт приводится в движение, водитель должен иметь разрешение на движение , бумажную квитанцию ​​или электронную запись, которая означает разрешение на доступ к рельсам.

Запуск и остановка

Требуется около года, чтобы получить квалификацию водителя, и, прежде чем получить разрешение на работу в конкретной службе, кандидат должен провести несколько недель под наблюдением опытного водителя, изучая систему сигнализации, уклоны, ограничения скорости и станции. по маршруту. Большое внимание уделяется плавному торможению и ускорению вместе с разумным выбором скорости, но пока мы сосредоточимся только на двух основных операциях: трогании с места и остановке.

При запуске локомотивного поезда машинист прежде всего имеет в виду две вещи. Во-первых, как мы видели ранее в Разделе R0204, нужно подавать питание постепенно и устранять провисание в муфтах перед тем, как снимать [4]. В США нет ничего необычного в том, что грузовой поезд состоит из двух или трех локомотивов, которые вместе перевозят группу из 150 вагонов, протяженность которой составляет 2,5 км (1,5 мили). Когда машинист тянет рычаг мощности, ведущий локомотив пройдет 20 метров (75 футов), прежде чем последний вагон вообще двинется [1].Вторая проблема — сцепление с дорогой. Локомотивы вместе должны развивать достаточное трение между колесом и рельсом, чтобы преодолеть общее сопротивление поезда, а машинист должен учитывать пониженный коэффициент трения в плохую погоду или всякий раз, когда поверхность рельса загрязнена. Независимо от условий сцепление увеличивается до максимума, когда скорость протектора колеса, протекающего через пятно контакта, немного превышает скорость поезда [20]. С другой стороны, коэффициент трения резко падает, когда колесо вращается (см. Раздел R1717), поэтому водитель, контролирующий тягу непосредственно через дроссель, должен экономно расходовать мощность.Поезд будет ускоряться быстрее (и с меньшим риском повреждения рельсов), если ведущие оси оснащены системой контроля тяги, также известной как «антипробуксовочная». На некоторых транспортных средствах проскальзывание обнаруживает радар, который измеряет относительную скорость поверхности земли под поездом. Затем микропроцессор определяет, какой должна быть скорость двигателя, если бы не было скольжения, и сравнивает ее с фактической скоростью каждого выходного вала двигателя, измеренной с помощью магнитного датчика. Мощность снижается всякий раз, когда скорость скольжения колеса превышает пороговое значение.

Многое из того, что можно сказать о контроле тяги, применимо и к контролю торможения — когда колесо скользит по рельсу, часть тормозящей силы теряется, и, следовательно, водители допускают возможность попадания воды, льда или мусора, которые могут значительно ускорить остановку. расстояние, например, при приближении к красному сигналу. Вождение с низким сцеплением — важный элемент обучения водителей, который может даже включать испытание на «противоскольжение» на рельсах, смазанных маслом. Но процесс торможения более сложен, чем процесс тяги, потому что, как объяснялось ранее в Разделе R0816, последовательность замедления может включать разные режимы торможения на разных этапах.В порядке возрастания серьезности они следующие [5]:

  • Поезд сопротивления
  • Реостатическое торможение
  • Механическое торможение

Первый режим торможения основан на внутреннем сопротивлении поезда движению для постепенного замедления без применения каких-либо тормозов. Второй основан на реостатических тормозах, которые установлены на силовых тележках. Реостатические тормоза создают плавную тормозную силу, действие которой наиболее заметно при движении со скоростью: она спадает до нуля, когда поезд приближается к остановке.Это третий режим, механическое торможение, при котором поезд останавливается, и операторы различают три различных уровня интенсивности: легкое торможение, полное рабочее торможение и экстренное торможение. Механические тормоза представляют собой дисковые или колодочные тормоза, приводимые в действие воздушной трубой, которая связывает все транспортные средства в поезде. На некоторых высокоскоростных поездах машинист может задействовать как реостатические, так и механические тормоза с помощью одного рычага, который вызывает соответствующую фазированную последовательность под управлением микропроцессора [10].В более старых поездах эти два типа имеют отдельные ручки управления, и водитель может применять их независимо. Способность самостоятельно тормозить локомотив важна для грузовых поездов, которыми сложно управлять, и водители изучают различные методы предотвращения продольных ударов вагонов, которые могут повредить сцепные устройства или отскочить колесной парой от рельсов. Например, когда возникает необходимость притормозить поезд после движения с постоянной скоростью, полезно заранее связать вагоны вместе, применив минимальное воздушное торможение примерно за 20 с до операции обслуживания [6].

Регулировка скорости

Вот и все, что нужно для запуска и остановки. А теперь давайте подумаем, что происходит между ними. В идеале поезд будет проводить большую часть своего пути в быстром движении с постоянной скоростью, потому что любое изменение — ускорение или замедление — стоит дорого [7]. Каждый раз, когда включаются тормоза, поезд рассеивает кинетическую энергию, которая должна быть заменена потреблением большего количества топлива. Торможение также способствует износу колодок дисков, колес и рельсов, а в высокоскоростном пассажирском поезде оно значительно увеличивает время в пути.Если поезд вынужден замедлиться по какой-либо причине, как показано на рисунке 9, он теряет время (а) при замедлении, (b) при движении с пониженной скоростью и (c) при восстановлении своей исходной скорости. С места высокоскоростному поезду требуется около 5 минут, чтобы разогнаться до 300 км / ч [8].

Рисунок 9
Потерянное время при вынужденном замедлении поезда
Рисунок 10
Досрочное торможение может привести вас к цели раньше

Парадоксально, но поезд может задержаться из-за того, что слишком быстро проехал в неподходящий момент, как показано на рисунке 10.Это часто случается при приближении к красному сигналу. Если бы можно было предсказать будущее, машинист затормозил бы раньше, чем позже, чтобы поезд прибыл по сигналу и продолжал двигаться, когда он становится зеленым. В более общем смысле, водитель пытается предвидеть ограничения скорости, которые в Великобритании показаны на круглых дисках рядом с рельсами, и, где это возможно, позволить естественному сопротивлению поезда замедлить его заранее, чтобы потребовалось меньшее тормозное усилие.

Ожидается, что на длительных участках железнодорожного пути водитель будет поддерживать заданную скорость в соответствии с расписанием.Но в разных местах вдоль линии будут ограничения скорости, связанные со стрелочными переводами, поворотами на трассе, пассажирскими станциями и работами по техническому обслуживанию. В идеале машинист будет регулировать скорость поезда, чтобы максимально точно соответствовать пределу на каждом участке пути, а современные поезда оснащены системой круиз-контроля, которая делает это автоматически [14]; водителю нужно только отрегулировать скоростной набор, чтобы заново установить целевую скорость для каждой секции. Существует великолепное описание типичного пробега в кабине полностью электрического пассажирского экспресса со скоростью 225 км / ч, оснащенного ранней формой круиз-контроля, который следовал из Лондона в Лидс в 1990 году [15].В нем объясняется, как ограничение скорости, 15 миль в час (25 км / ч) на выходе из станции Кингс-Кросс, поэтапно повышалось сначала до 45 миль в час (72 км / ч), затем до 65 миль в час (105 км / ч) и так далее в течение нескольких километров, пока поезд наконец не разогнался до крейсерской скорости. Далее в отчете описывается, как водитель справлялся с неожиданными красными сигналами, соблюдая график, постоянно манипулируя настройками скорости и тормозами, чтобы восстановить потерянное время. Как пассажир, человек редко замечает, что происходит, потому что водитель старается избегать продольных рывков, например, ослабляя рычаг мощности перед прохождением нейтрального участка, где нет питания от воздушных проводов.

Спустя двадцать с лишним лет после написания этого отчета инженеры разработали, как обеспечить правильность регулировки скорости водителем. В настоящее время используются различные разновидности прерывистого управления скоростью [13], все из которых предназначены для достижения одного и того же эффекта: если поезд превышает заданную скорость на несколько километров в час, электронная система в кабине машиниста выдает предупреждение. , а выше определенного порога он включает тормоза и останавливает поезд.Чтобы это работало, поезд должен «знать», какие ограничения действуют в каждой точке пути. Во Франции используются два разных метода. На некоторых линиях электромеханический «крокодил», состоящий из металлического лезвия, установленного в центре пути, контактирует с металлической щеткой, установленной на локомотиве. Линии TGV работают на электронных балансах . Балансир — это радиомаяк, содержащий индуктивные петли, которые связываются с антенной, установленной на транспортном средстве. В других странах, таких как Германия, гусеничные магниты взаимодействуют с электромагнитом, прикрепленным к шасси поезда.Системы такого типа снижают вероятность того, что водитель перевыполнит сигнал или слишком быстро приблизится к известной опасности, но они работают только в тех местах, где они установлены, и не влияют на то, что происходит между ними. Непрерывный контроль скорости , изначально разработанный Шведскими и Норвежскими железными дорогами, также полагается на путевые устройства, которые передают закодированную информацию об (а) ограничениях скорости и (б) статусе сигнала, но дополнительно регистрируют присутствие поезда и его скорость. В кабине есть приемник и компьютер, который определяет подходящий профиль скорости до следующего блока и проверяет, соответствует ли скорость поезда требованиям во всех точках профиля [13].

До сих пор мы сосредоточились на пассажирских поездах, где пунктуальность имеет решающее значение, поскольку небольшие задержки могут распространяться по всей системе и нарушать расписание. Хронометраж важен и для грузовых поездов, но еще важнее избегать продольных ударных волн, которые могут вывести поезд из строя и привести к остановке всей железнодорожной линии. Мы уже видели, что провисание муфт требует осторожного обращения, чтобы самые задние вагоны не оторвались при трогании поезда.При движении в гору существует дополнительный риск того, что неконтролируемые вагоны откатятся вниз по траектории движения другого поезда. На спуске главную опасность представляет сход с рельсов из-за сжимающего удара. Во времена пара были доступны только тормоза двигателя, тендера и тормозного фургона (камбуза), поэтому перед спуском водитель останавливался и позволял охраннику затормозить некоторые из фургонов. чтобы держать поезд под контролем. В современных поездах с пневматическими тормозами на каждом вагоне снижение класса опасности менее опасно, но все еще распространенной практикой является замедление движения машинистом на подходе, чтобы снизить нагрузку на тормозную систему [5].

На холмистой трассе дела обстоят еще сложнее. Например, при проезде долины ведущая часть поезда сначала пересекает самую низкую точку, а затем выходит на подъем. Первоначально муфты будут в сжатом состоянии, но по мере подъема локомотива муфты в ведущей части переключаются на растяжение, а в остальной части поезда — на сжатие. В конце концов, все муфты претерпят изменение напряжения после прохождения через дно впадины [1].В сложной ситуации, подобной этой, водитель может использовать « силовое торможение » или « торможение растяжением », чтобы удерживать муфты в натянутом состоянии, метод, который был распространен в США до начала 1980-х годов и до сих пор практикуется в Австралии, особенно при перевозке грузовых поездов. смешанная формация, включающая порожние вагоны [3]. Воздушные тормоза частично применяются на всех вагонах, но не на локомотиве. Неудивительно, что в настоящее время во многих странах водители проходят обучение на тренажерах, прежде чем их направят в тяжелые грузовые поезда [2].

Между прочим, на холмистой местности длинному составу требуется меньше мощности на вагон, чем более короткому. На рисунке 11 показан локомотив, выделенный белым цветом, который буксирует пласт через ряд пиков и впадин. На подъеме локомотив должен обеспечивать дополнительную тягу, чтобы преодолевать гравитационное воздействие на вагоны. Но как только локомотив достигает пика и начинает снижаться, это частично уравновешивается гравитационным компонентом ведущих транспортных средств на спуске, действующим в прямом направлении.Иными словами, путь, очерченный центром масс поезда, как показано пунктирной линией на чертеже, не должен подниматься и опускаться в той же степени, что и путь отдельного вагона на его пути. собственный. В крайнем случае, показанном на рисунке 12, длина поезда равна длине волны волн. Следовательно, центр масс следует по ровной траектории, а энергия, необходимая для преодоления гравитационного сопротивления, равна нулю: поезд с таким же успехом может двигаться по ровной поверхности.Теоретически существуют обстоятельства, при которых время в пути можно сократить, добавив в поезд больше вагонов.

Рисунок 11
Грузовой поезд на волнообразном пути
Рисунок 12
Крайний случай
Железнодорожная среда

На двухпутной железнодорожной линии расположение сигналов и знаков ограничения скорости легко понять. На большей части Европы поезда ходят слева. В США и СССР правостороннее движение. Во всех случаях сигналы размещаются на «ближней стороне» пути, к которому они относятся, т.е.е., слева в Европе (рисунок 13). Но если вы когда-либо стояли на рельсах возле главной станции, вы знаете, что это чужеродная, неприступная среда. Сигналы устанавливаются на порталах, которые проходят через несколько путей. В условиях беспорядка стрелок и сигналов трудно предсказать, откуда идет следующий поезд, и операции по техническому обслуживанию путей должны быть тщательно организованы, чтобы не подвергать бригады опасности. По той же причине начинающий водитель должен тратить время на проработку маршрута с опытным водителем в кабине, чтобы изучить сигналы и «дороги», к которым они относятся.

Рисунок 13
Позиционирование сигналов в Западной Европе

К сожалению, все еще возможно пропустить сигнал и поставить свой поезд на путь встречного экспресса, как это произошло во время печально известной катастрофы в Ladbroke Grove в Лондоне в 1999 году. Авария произошла в 5 км от конечной станции Паддингтон. . Пассажирский экспресс HST 125 компании Great Western Trains на общей скорости более 200 км / ч почти лобовым столкнулся с трехвагонным дизельным двигателем 165, эксплуатируемым Thames Trains, который менял рельсы при выходе из Лондона. , и пересекая путь входящего экспресса.Всего 31 человек погиб, 260 ранены. Критическим фактором была неспособность отходящего поезда остановиться на сигнале SN109 несколько выше по течению. Не помогло и то, что схема трассы на подходе к Паддингтону необычайно сложна: за предыдущие 6 лет сигнал проходил красным цветом 8 раз [11].

В принципе, все подобные столкновения можно предотвратить с помощью систем безопасности, которые существуют десятилетиями. Некоторые системы предупреждают водителя о потенциальном конфликте, в то время как более продвинутые системы запускают последовательность экстренного торможения, которая приводит к остановке поезда.В Великобритании было много споров по поводу стоимости перехода с одного типа системы на другой и о том, стоит ли это делать (возможно, есть другие способы потратить деньги и спасти больше жизней). Но с тех пор аргументы утихли с решением расширить высокоскоростную сеть. На скорости 300 км / ч водитель вообще не может считывать путевые сигналы — сигналы должны отображаться в кабине, а управление должно быть практически автоматическим. В любом случае традиционная «блочная» система сигнализации устаревает.Блочная система — это здравый смысл, основанный на идее разделения пути на участки и работы с сигналами таким образом, чтобы два поезда не могли занимать один и тот же участок одновременно. Но когда высокоскоростная услуга вводится на существующей линии, расстояние, необходимое для остановки поезда, распространяется на несколько кварталов, и сигнализация становится сложной. Лучше иметь виртуальные «блоки», которые движутся вместе с поездами.

Новая система управления под названием ERTMS (Европейская система управления железнодорожным движением) в настоящее время развертывается в нескольких странах по всей Европе, частично с целью унификации протоколов управления через национальные границы, а частично для обеспечения платформы для передовых форм управления движущимися блоками. это полностью обходится без сигнализации.Систему можно настроить для работы на разных уровнях [9]. На самом низком уровне он продолжает использовать рельсовые цепи для определения местоположения каждого поезда вместе с сигналами блокировки, другими словами, обычная установка пути. Но связь с поездами осуществляется через бализы, установленные на пути, и каждый поезд оборудован бортовым компьютером. На самом высоком уровне местоположение поезда обеспечивается самим транспортным средством и передается в центр управления по радио. Здесь нет обычных рельсовых цепей или сигналов, а управление движущимися блоками эффективно позволяет сократить промежуток между поездами, так что больше поездов могут использовать одинаковую длину пути в любой момент.

Заключение

Мы приближаемся к тому времени, когда идея «вождения» поезда потеряла свое традиционное значение. В кабине вполне может находиться высококвалифицированный техник, но роль техника не обязательно предполагает использование органов управления или даже принятие решений о торможении, ускорении или скорости. В принципе, интеллектуальная компьютерная система может управлять средствами управления в соответствии с расписанием и даже заменять функцию водителя по наблюдению за трассой впереди: одно из примечательных свойств компьютерного программного обеспечения заключается в том, что оно развивается кумулятивным образом, поскольку последующие поколения основываются на том, что было уже «изучены», так что возможности и функции, которые сегодня кажутся надуманными, имеют привычку превращаться в реальность завтра.В любом случае, при движении со скоростью 350 км / ч ни машинист поезда, ни компьютерная система обработки изображений не могут увидеть что-либо достаточно далеко вперед, чтобы служить какой-либо полезной цели. Поезд будущего будет роботом под председательством менеджера, чья работа заключается в том, чтобы убедиться, что робот работает должным образом, и только для того, чтобы взять на себя управление, когда технология выйдет из строя. «Осмотр» будет производиться до прибытия поезда с помощью камер видеонаблюдения на рельсах — или даже с помощью летящего впереди беспилотного летательного аппарата, прямо над путями.

Book: The Contact Patch

В принципе, поезд может двигаться по поворотам пути, не касаясь гребней колес рельсов. Описанный в разделе R1610, принцип существует более 150 лет назад. Но это работает только тогда, когда автомобиль движется медленно и поворот не слишком крутой, иначе ситуация усложняется. На реальном треке транспортное средство иногда прыгает с рельсов, и потребовалось объединить усилия математиков, ученых и инженеров более ста лет, чтобы понять, почему.Тем временем руководители железных дорог научились выравнивать пути и управлять услугами в основном на основе опыта, перемежающегося периодическими драматическими сбоями. Без реального понимания взаимодействия колеса и рельса прогресс был медленным и неопределенным. Каков наименьший радиус поворота, по которому поезд может проехать? Насколько быстро он сможет сделать это, не повредив рельсы и не вылетев за пределы трассы? В этом разделе мы попытаемся описать теорию и некоторые практические следствия, которые из нее вытекают.

Направляющая колесной пары

Мы начинаем с представления колесной пары, катящейся по рельсам, и на данный момент игнорируем остальную часть транспортного средства. Колесная пара может перемещаться из стороны в сторону на небольшом расстоянии, поскольку фланцы свободно входят между рельсами. В разделе R1610 мы показали, что на прямой трассе, когда боковое смещения на расстоянии \ (\ у) от его центральной или позиции «опорной», колесная пара будет следовать по пути, который изначально кривые назад по направлению к осевой линии дорожки.Радиус \ (R \) его пути равен

.

(1)
\ [\ begin {уравнение} R \ quad = \ quad \ frac {wr} {2 \ gamma y} \ end {Equation} \]

, где \ (\ gamma \) — угол полуконуса, \ (w \) — ширина колеи и \ (r \) — радиус протектора. Давайте теперь перевернем ситуацию с ног на голову и представим колесную пару, катящуюся по кривой радиуса \ (R \). Он будет точно следовать по кривой без какой-либо помощи при условии, что он может поддерживать постоянное смещение \ (y \) от центральной линии пути, смещение \ (y \) задается перестановкой уравнения 1 таким образом:

(2)
\ [\ begin {уравнение} у \ quad = \ quad \ frac {wr} {2 \ gamma R} \ end {Equation} \]

Чем меньше радиус кривой, тем больше необходимое смещение.Но смещение ограничено зазором между фланцем внутреннего колеса и плечом рельса, по которому оно движется, измеренным с колесной парой в исходном положении. Этот зазор известен как зазор фланца \ (\, \) (рисунок 1). Он не должен быть слишком большим, иначе фланец не пройдет через зазоры в рельсе на стрелочных переводах и пересечениях (рис. 2). В любом случае, вы не хотите, чтобы кузов автомобиля смещался из стороны в сторону более чем на несколько миллиметров, потому что это может привести к загрязнению путевого оборудования или даже платформы станции.Максимальный зазор между фланцами обычно устанавливается в диапазоне 7–10 мм [8].

Рисунок 1
Зазор между фланцами
Рисунок 2
Фланцы должны проходить через зазоры в рельсах

Если мы обозначим зазор между фланцами как \ (y _ {\ max} \), мы можем вывести минимальный радиус кривой \ (R _ {\ min} \), который определяется формулой

(3)
\ [\ begin {уравнение} R _ {\ min} \ quad = \ quad \ frac {wr} {2 \ gamma y _ {\ max}} \ end {Equation} \]

Формула известна железнодорожным инженерам с конца XIX века [21].Он представляет собой наименьший радиус, который колесная пара может преодолеть, не касаясь фланцем внутренней поверхности внешнего рельса. Давайте подставим некоторые вероятные значения для величин в правой части, например, \ (w = 1.5 \) m, \ (r = 0.5 \) m, \ (\ gamma = 0.05 \) и \ (y _ {\ max } = 8 \) мм. При этом минимальный радиус кривой составляет немногим более 900 м. При меньшем угле конуса 1/40, типичном для европейских и японских высокоскоростных железных дорог, минимальный радиус увеличивается вдвое и составляет почти 2 000 м. Кривая с радиусом менее 1000 м обычно классифицируется как «крутая» [25].

Поведение на крутых поворотах

Итак, как колесная пара ведет себя, когда сталкивается с кривой радиусом менее 1000 м? Для простоты предположим, что колесная пара правильно выровнена так, что ее проектируемая осевая линия проходит через центр кривой, другими словами, она имеет радиальное выравнивание (рис. 3). Поскольку естественная тенденция колесной пары состоит в том, чтобы следовать более широкой кривой, чем у рельсов, происходят две вещи. Сначала внешний гребень колеса упирается в буртик рельса (рис. 4), и колесная пара вынуждена следовать за кривизной гусеницы под действием горизонтального отбортовочного усилия \ (\, F \).Во-вторых, радиус качения внешнего колеса больше не совместим с радиусом качения внутреннего колеса: уже недостаточно провести внешнее колесо через дополнительное расстояние, которое оно должно пройти между началом и концом кривой. Либо радиус внутреннего колеса слишком велик, либо радиус внешнего колеса слишком мал. Если предположить ради аргумента, что внутреннее колесо остается прочно зафиксированным на поверхности рельса, тогда внешнее колесо должно скользить по рельсу — существует несоответствие между скоростью, с которой поверхность рельса и поверхность протектора протекают через пятно контакта. .

Рисунок 3
Радиальное центрирование
Рисунок 4
Отбортовка

На самом деле, термин «слайд» здесь не совсем подходит. Если рассогласование невелико, разница в скоростях будет скромной, достаточно скромной, чтобы ее можно было компенсировать ползучестью, так что скольжение происходит только на части площади контакта. Но если рассогласование больше, мы говорим, что ползучесть становится «насыщенной» и возникает полное трение скольжения по всему пятну контакта. В любом случае существует тангенциальная поперечная сила в продольном направлении, которая препятствует продвижению внешнего колеса, таща его назад (рис. 5).Так что насчет внутреннего колеса? В первом приближении можно сделать вывод, что если трение в подшипниках колеса вместе с любым моментом трения, возникающим в результате шлифования внешнего фланца колеса о рельс, достаточно мало, чтобы им можно было пренебречь, то на ось не может быть действующего крутящего момента, и тогда должна быть равная сила, действующая на внутреннее колесо в противоположном направлении, таща его вперед (рисунок 5).

Рисунок 5
Продольные силы на протекторах колесной пары на крутом повороте

Существуют и другие силы трения, которые не возникают в этой искусственной установке, но если мы готовы на время игнорировать их, мы можем рассчитать значение продольной составляющей. .Предположим, что вертикальные колесные нагрузки имеют равные значения, обозначенные, скажем, \ (P \). Если коэффициент трения скольжения обозначен как \ (\ mu \), то для кривой, достаточно резкой, чтобы вызвать насыщение, каждое колесо испытывает силу трения, равную \ (\ mu P \). Учитывая коэффициент трения 0,2 и типичную нагрузку на колесо 10 тонн (примерно 100 кН), его значение будет 20 кН — значительная сила, которую необходимо учитывать при конструкции транспортного средства и гусеницы. Конечно, это гипотетическое упражнение, потому что на самом деле изолированной колесной пары не существует.Но это окажется полезным, когда мы позже рассмотрим многоосные автомобили. Обратите внимание, что если кривая достаточно резкая, чтобы вызвать полное скольжение, величина силы трения не зависит от скорости, с которой движется колесная пара, и от радиуса кривой.

Рисунок 6
Угол контакта
Профиль изношенного колеса

До сих пор мы предполагали, что поверхности протектора имеют идеальную коническую форму. Это подразумевает простую взаимосвязь между поперечным смещением и радиусом качения: когда коническая колесная пара отклоняется влево, скажем, левое колесо поднимается по поверхности рельса, так что его эффективный радиус качения линейно увеличивается с увеличением смещения \ (y \), приращение равно \ (\ gamma y \), где \ (\ gamma \) — половина угла конуса в радианах.В то же время радиус качения правого колеса будет уменьшен на такую ​​же величину. Таким образом, разница в радиусе качения \ (\ Delta r \) между двумя колесами равна

.

(4)
\ [\ begin {уравнение} \ Delta r \ quad = \ quad 2 \ gamma y \ end {Equation} \]

Но на самом деле железнодорожные колеса редко бывают коническими. При вводе в эксплуатацию геометрия действительно конической колесной пары ухудшается быстрее, чем можно было бы предположить. Поскольку площадь контакта мала, возникают высокие локальные напряжения, поэтому протектор и верхняя поверхность рельса шлифуются по направлению к общему профилю.Поверхность протектора имеет выемку, и угол, под которым она встречается с поверхностью рельса, не является постоянным. Вместо этого он изменяется в зависимости от отклонения колесной пары от ее центрального положения. Как показано на рисунке 6, оно велико у основания фланца и уменьшается почти до нуля, иногда становясь отрицательным на внешней поверхности колеса. Такое быстрое ухудшение конического профиля затрудняет работу аналитика, поскольку оно подрывает допущения, на основе которых моделируется динамика транспортного средства. С другой стороны, можно изменить логику и рассматривать уравнение 4 как способ определения эквивалентной конусности вместо изменения радиуса прокатки.Это уравнение можно записать в виде

(5)
\ [\ begin {уравнение} \ gamma \ quad = \ quad \ frac {\ Delta r} {2y} \ end {Equation} \]

Таким образом, для любого заданного бокового смещения неконической колесной пары мы можем оговорить [11]:

(6)
\ [\ begin {уравнение} \ gamma _ {\ text {эквивалент}} \ quad = \ quad \ frac {\ Delta r} {2y} \ end {Equation} \]

Формулу можно использовать для оценки эквивалентной конусности реальных колес по измерениям профиля протектора.Результаты могут стать неожиданностью. При лишь умеренной степени износа эквивалентная конусность не только превышает номинальные 1:20 или 1:40, которые можно было бы ожидать, но и в во много раз больше, чем в \ (\, \). При износе профиль имеет тенденцию к стабилизации на значении от 0,2 до 0,3 [3].

Однако при условии, что износ находится в определенных пределах, полый профиль имеет по крайней мере одно практическое преимущество. По мере того как различие между протектором и фланцем становится нечетким, увеличивается разница между радиусами качения при любом заданном поперечном смещении, и улучшается поворот на крутых поворотах.Поезд с изношенными колесами может преодолевать кривую с радиусом до 150 м и при этом оставаться в пределах зазора между фланцами [23]. Кроме того, нормальное контактное усилие между колесом и рельсом напрямую влияет на направление (рисунок 7).

Рисунок 7
Изношенный профиль колеса и изменяющийся угол контакта

Все это поднимает вопрос о том, действительно ли конический профиль является правильным профилем. На практике было обнаружено, что колесная пара будет служить дольше, если ей придать изогнутый профиль по сравнению с новой.Этот шаг был впервые предпринят в Великобритании в начале 1960-х [11] [26], и в настоящее время многие железные дороги стандартизировали «изношенный» профиль колеса. Например, в Европе колесная пара S1002 обрабатывается во время производства до полой формы и используется вместе с рельсом UIC 54, который обычно имеет наклон 1:40 [2]. Профиль поперечного сечения колеса, широко используемого в Японии [9], следует по круговой кривой радиусом 900 мм через основную площадь контакта (рис. 8).

Рисунок 8
Японское колесо с круглым профилем

Жесткая рама

До сих пор мы изображали колесную пару, движущуюся в идеальном радиальном положении.Это гипотетическая картина: большинство колесных пар прикреплено к раме, которая в большей или меньшей степени не позволяет им поворачиваться и принимать кривизну в рельсах. Некоторые автомобили обеспечивают большую гибкость, чем другие. Например, многие грузовые вагоны имеют трехсекционные тележки, буксы которых могут свободно перемещаться на пару миллиметров вперед и назад в своих креплениях. У других есть упругие крепления, которые позволяют двигаться против пружинного сопротивления. Но любое ограничение имеет тенденцию размещать ведущее внешнее колесо под углом к ​​рельсу, как показано на рисунке 9, и чем длиннее колесная база, тем больше угол.Этот угол называется углом атаки , и при прочих равных, чем больше угол атаки, тем больше вероятность того, что колесо заедет вверх по обочине рельса и вызовет сход с рельсов, точка, до которой мы вернитесь позже в Разделе R0314.

Рисунок 9
Угол атаки
Паровозы

Паровозы сталкиваются с еще одной трудностью. Поскольку ведущие колеса соединены шатунами с обеих сторон, они эффективно зажаты в нужном положении, не могут отклоняться от курса относительно рамы и не могут принимать радиальное выравнивание, хотя, конечно, они могут перемещаться вверх и вниз на своих пружинах подвески.В начале девятнадцатого века большинство магистральных паровозов имело три ведущих колесных пары, установленных на жесткой раме. Был частый контакт фланцев и сходы с рельсов, поэтому возник вопрос, как уменьшить силу удара между колесом и рельсом, особенно на крутых поворотах. Многие годы считалось, что первопричина проста и очевидна: центробежная сила. Если вы ведете автомобиль по кривой с постепенно увеличивающейся скоростью, трение между колесом и поверхностью дороги в конечном итоге будет меньше величины, необходимой для удержания автомобиля на изогнутой дороге, и он будет скользить боком, пока шины не коснутся бордюра.Точно так же, когда трение исчерпывается, фланцы наружных колес железнодорожного транспортного средства будут ударяться о плече рельса.

Но это не объясняет, почему сходы с рельсов часто происходили на относительно низких скоростях на товарных станциях и станциях техобслуживания. Причина была обнаружена случайно во время эксперимента с паровозом в 1883 году, который соскочил с рельсов почти пешком. Локомотив имел шесть ведущих колес, установленных на жесткой раме. Инженер, ответственный за эксперимент, Дж. Маккензи, заметил, что ведущее внешнее колесо первым поднялось по рельсу, и пришел к выводу, что это было вынуждено сделать это из-за совместных действий пяти других, которые напрягались против кривизны и имели тенденцию толкать направляющую. автомобиль прямо впереди.Оказалось, что на крутом повороте эффект самоуправления конических ступеней был недостаточным, и ведущее внешнее колесо действительно скользило по поверхности рельса. Фактически, ступени всех шести колес одновременно катились и скользили, причем направления скольжения в каждом случае находились под разными углами к направлению движения, как у шестиногого стола, катящегося по полированному деревянному полу. Шесть углов соответствовали условному «центру трения», который, по его мнению, находился на внутренней направляющей, как показано на рисунке 10.Стрелки показывают направление, в котором колеса скользят по поверхности рельса. Другие исследователи обосновали теорию надежной математической базой и установили направления скольжения вместе с соответствующими силами трения. Несмотря на различия в деталях, каждое исследование подтвердило, что силы трения вместе создают большую силу отбортовки между ведущим внешним колесом и буртиком рельса.

Рисунок 10
Гипотетический центр трения для шестиколесного локомотива с жесткой рамой: стрелки показывают направления скольжения колес

Как можно предсказать усилие отбортовки? Проблема технически сложна, потому что она включает набор нелинейных одновременных уравнений, которые могут быть решены только с использованием последовательных приближений [5].Но мы можем продемонстрировать принципы на упрощенной модели. Представьте себе небольшой танковый паровоз из тех, что сегодня можно встретить на «исторической» паровой железной дороге, с двумя ведущими мостами и шатунами с обеих сторон. На рис. 11 схематично показаны четыре колеса на виде сверху вместе с силами, действующими на них в соответствующих точках контакта с рельсами. Мы предполагаем, что ступени колес имеют цилиндрическую форму и что между каждым протектором колеса и поверхностью рельса происходит полное скольжение, поэтому все результирующие силы равны \ (\ mu P \), где \ (\ mu \) — коэффициент трения скольжения. и \ (P \) нагрузка на колесо.Если изгиб достаточно крутой, заднее внутреннее колесо также будет контактировать с заплечиком внутреннего рельса, но здесь мы предполагаем, что это не так. Усилие отбортовки на ведущем внешнем колесе обозначается \ (Y \). Колесная база равна \ (2 a \), а ширина колеи между контактными центрами \ (2 b \).

Рисунок 11
Силы трения на ведущих колесах четырехколесного локомотива с жесткой рамой

Учитывая, что нагрузки на колеса равны и отсутствует тяга (локомотив движется свободно), можно показать, что центр трения M расположен сзади. транспортного средства по его осевой линии [5].{2}} \ right \} \ end {Equation} \]

Уравнения: уравнение 10 и уравнение 12 вместе образуют пару одновременных уравнений для двух неизвестных \ (e \) и \ (Y \). В принципе, мы можем исключить \ (Y \) и получить одно уравнение для \ (e \). Но для любого конкретного случая проще решить уравнения графически. Мы построим правую часть уравнения 10 как функцию от \ (e \) и аналогично правую часть уравнения 12 вместе на одном графике. Затем значение \ (e \) можно считать там, где пересекаются две кривые.Для локомотива с колесной базой 3,0 м и шириной колеи 1,5 м имеем \ (a \) = 1,5 м и \ (b \) = 0,75 м. Графики двух кривых показаны на рисунке 12, с которого мы приблизительно считываем решение \ (e = 0,2 \) m и \ (Y / \ mu P = 2,5 \). Итак, если мы возьмем коэффициент трения скольжения \ (\ mu \) равным 0,2, а вертикальную нагрузку \ (P \) на каждое колесо равной 10 тоннам, усилие отбортовки \ (Y \) составит чуть менее 50 кН. Это не стандартный термин, но мы будем называть его силой трения фланца \ (\, \), чтобы отличать его от любой центростремительной силы, которая может возникнуть из-за инерции, если локомотив движется по кривой на высокой скорости.

Рисунок 12
Решение уравнений для центра трения
Как управлять паровозом

Как мы увидим в Разделе R0314, именно силы отбортовки такого рода могут оторвать ведущее внешнее колесо от рельса, даже когда транспортное средство почти не движется. Как же тогда можно настроить паровоз на крутые повороты, не рискуя сходить с рельсов и не повреждая рельсы? К концу 19 -го века инженеры нашли два способа сделать это.Первая заключалась в поддержке передней части шасси «пони-грузовика», дополнительной колесной пары, расположенной перед ведущими колесами, несущей на себе часть веса (рис. 13). Он поворачивался в точке, расположенной далеко за осевой линией оси, так что он соответствовал кривизне рельсов, и его движению сопротивлялась либо пружина, либо, альтернативно, вес котла, который опирался на подшипники скольжения, выровненные на мелководье. vee ‘поперек рамы грузовика. В любом случае реакция привела переднюю часть локомотива к повороту.Многие паровозы дополнительно оснащались задними несущими колесами.

Рисунок 13
Пони грузовик
Рисунок 14
Ведущие колеса паровоза
Рисунок 15
Несоосность центральной колесной пары шестиколесного локомотива на крутом повороте

Второй метод заключался в том, чтобы сгруппировать ведущие оси как можно ближе друг к другу, что минимизировало угол атаки на ведущей колесной паре, а также привело к более тесному выравниванию трех осей. с рельсами (рисунок 14).Для локомотива с шестью ведущими колесами диаметром 2 м каждое это означало жесткую колесную базу чуть более 4 м. Если вы изобразите шестиколесную конфигурацию на крутом изгибе, вы увидите, что ступени средней колесной пары не лежат на вершине рельса, и поэтому обычной практикой было обеспечить некоторую гибкость для оси в центре, чтобы претерпевают боковое смещение относительно двух других, обычно до 25 мм [19]. Применяя известную теорему Хорда для круга, мы видим из рисунка 15, что

(13)
\ [\ begin {уравнение} y_ {m} (2R — y_ {m}) \ quad = \ quad \ left ({\ frac {L} {2}} \ right) ^ {2} \ end {Equation} \]

, где \ (R \) — радиус кривой, \ (y_ {m} \) — максимальное смещение средней колесной пары, а \ (L \) — колесная база между ведущей и задней осями.{2}} {8лет_ {м}} \ end {Equation} \]

, который при смещении 25 мм и колесной базе 5 м дает минимальный радиус поворота около 150 м. Был еще один способ справиться с этой конкретной формой несоосности, который до сих пор применяется к модельным поездам. Он должен был полностью удалить фланцы со средней колесной пары и, при необходимости, расширить протектор, чтобы часть его всегда прочно опиралась на рельсы.

Тележка рулевая

Мы видели, что колесная пара, жестко закрепленная на раме транспортного средства, не совпадает должным образом с рельсами, когда транспортное средство движется по кривой.Несоосность хуже для такого транспортного средства, как пассажирский автобус, с длинной колесной базой. Решение для пассажирских автобусов было впервые применено в США, где когда-то были обычным делом резкие повороты и изгибы пути. Он должен был установить колесные пары на тележки, по одной на каждом конце рамы кузова (рис. 16). Такая конфигурация используется сегодня на большинстве высокоскоростных подвижных составов, включая электровозы и значительную часть парка грузовых вагонов. Тележка — это почти самостоятельный автомобиль, но со скромной колесной базой около трех.0 м, что является стандартом, например, для поездов Thalys, TGV и Eurostar [4].

Рисунок 16
Как тележки улучшают соосность колес на кривой
Рисунок 17
Радиальная центровка осей тележки
Поведение при изгибе

Имея короткую колесную базу, тележка уменьшает угол атаки на поворотах. Угол может быть дополнительно уменьшен, если оси могут свободно поворачиваться или рыскать относительно рамы тележки, или что то же самое, если каждая осевая коробка может перемещаться вперед и назад в пределах своего крепления.На сколько? на рисунке 17 показаны оси тележки, находящиеся в радиальном положении по кривой радиуса \ (R \) (рыскание колесной пары увеличено). Колесная база равна \ (2 a \), а ширина колеи \ (2 b \). Ведущее внешнее колесо сместилось вперед на расстояние \ (\ delta \) относительно рамы тележки, а внутреннее колесо назад на такую ​​же величину. Поскольку треугольники PAB и OPQ подобны, отношение AB к AP равно отношению PQ к OP. Отсюда следует, что

(15)
\ [\ begin {уравнение} \ frac {\ delta} {a} \ quad = \ quad \ frac {b} {R} \ end {Equation} \]

, так что

(16)
\ [\ begin {уравнение} \ delta \ quad = \ quad \ frac {ab} {R} \ end {Equation} \]

Если тележка имеет колесную базу 3.0 м, а ширина колеи между контактными центрами составляет 1,5 м, на кривой радиусом 1000 м ведущее внешнее колесо должно было бы переместиться вперед на расстояние \ (1,5 \ раз 0,75 / 1000 \ раз 1000 = 1,125 \) мм, чтобы выполнить радиальное совмещение. Следовательно, полное перемещение, необходимое для каждой буксы, составляет около \ (\ pm {} \) 1 мм и более на более крутых поворотах. Также полезно допускать некоторое поперечное смещение, чтобы каждая ось могла независимо перемещаться из стороны в сторону относительно рамы тележки, чтобы компенсировать изгибы плохо выровненной колеи.

Рисунок 18
Перемещения, связанные с тележкой на кривой

Свобода передвижения обеспечивается по-разному на разных типах транспортных средств. В некоторых случаях может быть зазор между буксирной балкой и рамой, поэтому, несмотря на небольшое сопротивление рысканью, степень рыскания ограничивается определенным диапазоном, как, например, в случае некоторых трехсекционных грузовых тележек. . Также может быть некоторый зазор вбок, допускающий боковое смещение. В других случаях, например, на большинстве пассажирских вагонов, буксы устанавливаются в резиновых втулках, так что допускается некоторый рыскание и степень бокового смещения, хотя и против пружинного сопротивления.Любое сопротивление означает, что на повороте колесные пары будут в некоторой степени рыскать, но этого недостаточно для достижения радиального вращения. На этом этапе геометрическая взаимосвязь между рамой тележки, колесами и гусеницей становится более сложной, и в настоящее время для изучения происходящего используются компьютерные пакеты. На рисунке 18, основанном на [22], схематически показано, что происходит с тележкой, движущейся по крутой кривой (углы и перемещения намеренно преувеличены). Геометрия может изменяться в зависимости от радиуса кривой и, помимо прочего, недостатка наклона, но в этом примере ведущая колесная пара отклоняется наружу относительно рельсов, как будто пытается увести тележку от центра поворота.Это делает интересное сравнение с поведением автомобиля, в котором передние колеса всегда отклоняются в противоположном направлении, к центру (рис. 19).

Рисунок 19
Боковое отклонение и направление рыскания осей автомобиля, движущегося по кривой

А как насчет сил между колесами и рельсами? Они тоже меняются от случая к случаю, но когда происходит отбортовка, она в первую очередь касается ведущего внешнего колеса [13] [18]. Ранее мы исследовали усилие на фланце, создаваемое паровозом на малых скоростях, а также повреждения, которые оно может вызвать.То же самое и с современным электровозом. На кривой 300 м ведущая колесная пара любой тележки создает усилие отбортовки около 50 кН, а на плохо выровненном пути оно будет беспорядочно колебаться выше и ниже этого значения [14]. Неудивительно, что Международный союз железных дорог (МСЖД) рекомендует максимальный предел боковых направляющих сил. Для гусеницы, рассчитанной на нагрузку 22,5 т на колесную пару, что эквивалентно примерно 220 кН, предел составляет 60 кН [15]. Это означает, что, грубо говоря, гусеница должна выдерживать боковую нагрузку до четверти вертикальной нагрузки.

Колеса поезда, кстати, испытывают еще одну силу, о которой мы до сих пор не упоминали. Он возникает на крутых поворотах, когда они не точно совмещены с рельсами. Силы отбортовки имеют дополнительный компонент \ (S_ {cr} \), который действует как сопротивление движению автомобиля вперед, форму сопротивления качению, если хотите, и хотя обычно оно невелико, оно значительно увеличивается на крутых поворотах и ​​может быть значительным для грузовые поезда. Существует широко используемая эмпирическая формула для прогнозирования его значения в ньютонах на тонну массы загруженного вагона на радиусе кривой \ (R \), измеряемом в метрах:

(17)
\ [\ begin {уравнение} S_ {cr} \ quad = \ quad \ frac {6116} {R} \ end {Equation} \]

Таким образом, для вагона брутто 40 тонн на кривой радиусом 200 м сопротивление равно \ ((40 \ times 6116) / 200 = 1.2 \) кН. Считается, что сопротивление увеличивается примерно вдвое, когда поезд останавливается [1]. Если, кроме того, путь наклонен, фланцы внутренних колес будут прижиматься к внутреннему рельсу, так что, если грузовой поезд останавливается на крутом повороте, может быть трудно его снова запустить.

Рулевое управление и устойчивость

Таким образом, современная тележка обеспечивает некоторую гибкость для поворота колесных пар, но недостаточную для устранения «угла атаки» ведущего внешнего колеса на обочину рельса.Почему бы не обойтись без ограничений и не позволить колесной паре свободно отклоняться от курса для достижения идеального радиального совмещения? Как мы видели в Разделе R0418, слегка ограниченная колесная пара склонна к «охоте», и действительно «колебания» могут возникать на разных уровнях в узле в целом, включая тележку. Для тележки критическая скорость, при которой начинаются колебания, определяется двумя факторами [12] [24]:

  1. «жесткость на сдвиг» или сопротивление относительному боковому смещению осей, и
  2. «жесткость на изгиб» или сопротивление относительному рысканию между двумя колесными парами.

Требование жесткости на сдвиг может быть представлено боковой пружиной, соединяющей две колесные пары, как показано на рисунке 20. Жесткость по рысканью может быть представлена ​​спиральной пружиной (рисунок 21). На практике инженер не стал бы таким образом крепить пружины к колесным парам; диаграммы предназначены для представления характеристик подвески, сведенных к ее основам. Важно то, что чем жестче пружины, тем устойчивее тележка и тем быстрее она будет двигаться до достижения критической скорости.Говоря более практично, чтобы предотвратить охоту, каждая колесная пара должна быть ограничена таким образом, чтобы она сопротивлялась рысканью и боковому движению относительно рамы тележки.

Рисунок 20
Жесткость на сдвиг между двумя осями тележки
Рисунок 21
Жесткость при относительном рыскании между двумя осями тележки

Но для рулевого управления нам нужно прямо противоположное: низкая жесткость на рысканье, чтобы оси могли легко поворачиваться для преодоления крутого поворота, и низкая поперечная жесткость, чтобы оси могли легко перемещаться из стороны в сторону. стороной на обратном изгибе или изломе дорожки.Так что компромисс необходим. Это ведет нас на сложную территорию, потому что у любого конкретного транспортного средства, вероятно, будет несколько различных режимов нестабильности, каждый из которых возникает с разной критической скоростью. Чтобы прийти к работающему компромиссу, требуется тщательный анализ, включающий использование пакетов компьютерного моделирования и полевых испытаний. Вы найдете авторитетный отчет о принципах, включенных в [20]. Однако у большинства решений есть нечто общее: они используют тот факт, что существует два вида «жесткости».Первый — это упругая жесткость, связанная с пружиной, которая обеспечивает силу сопротивления, пропорциональную прогибу. Второй тип связан с демпфером, который предназначен для поглощения энергии движения; сопротивление пропорционально степени отклонения . Мы уже встречались с пружинами и амортизаторами в другой роли: вертикальная подвеска, которая передает вес транспортного средства на гусеницу под ним, где оба необходимы в сочетании, чтобы справиться с нагрузкой от неровной поверхности гусеницы.Вместо того, чтобы уменьшать упругую жесткость втулок букс, инженер будет искать какую-либо форму демпфирования в продольном или поперечном направлении. Оказывается, что на железнодорожном транспортном средстве можно использовать горизонтальные демпферы, чтобы противостоять высокочастотным движениям тележки, которые происходят во время охоты, где они поглощают энергию и предотвращают скопление, которое может привести к сходу с рельсов (рисунок 22). С другой стороны, они в меньшей степени влияют на относительно медленное вращение колесных пар или даже тележки в целом при выходе на поворот.

Рисунок 22
Горизонтальные амортизаторы
Рулевое управление и кривизна гусеницы

Используя тщательно подобранную комбинацию пружин и амортизаторов, теперь можно спроектировать тележку, которая будет плавно двигаться со скоростью 350 км / ч и выше. Но высокоскоростные поезда плохо управляют крутыми поворотами, и в идеале им нужны новые пути, минимальный радиус которых измеряется тысячами метров, а не сотнями, как это было раньше. К сожалению, не всегда можно вписать неглубокие кривые в густонаселенный район, а вдали от основной линии будут находиться ответвления, подъездные пути и депо, где выравнивание обязательно ниже стандартного.Итак, давайте попробуем суммировать факторы, определяющие минимальный радиус, на котором может работать железнодорожный транспорт. Мы будем рассматривать всего два основных критерия: комфорт пассажиров и износ гусеницы. Также существует вопрос безопасности, который мы рассмотрим отдельно в следующем разделе.

Комфорт для пассажиров требует, среди прочего, того, чтобы пассажиры не подвергались воздействию сил, которые могут привести к их падению внутри движущегося поезда. Как объяснялось в разделе R1604, этого можно достичь, ограничив центростремительное ускорение примерно до \ (0.{2}} {R} \ quad = \ quad 0,2 г \ end {Equation} \]

, где \ (V \) — скорость поезда, а \ (R \) — радиус кривой. После небольшой перестановки мы можем интерпретировать это как формулу максимальной рабочей скорости, соответствующей требованиям комфорта пассажиров, таким образом:

(19)
\ [\ begin {уравнение} V \ quad = \ quad \ sqrt {0,2 R g} \ end {Equation} \]

Это соотношение, которое ранее отображалось в разделе R1604, воспроизводится здесь на рисунке 23. Любая точка ниже черной линии соответствует приемлемой комбинации кривизны пути и рабочей скорости.Чтобы проиллюстрировать, как все работает на практике, мы нанесли несколько точек, представляющих проектную спецификацию для каждой из четырех высокоскоростных железных дорог, построенных за последние три десятилетия [16]. Каждый находится в пределах границ.

Рисунок 23
Критерий комфорта пассажиров

А как же трасса? Когда он входит в поворот, высокоскоростной поезд создает боковую силу, которая будет иметь тенденцию смещать рельсы и шпалы вбок по поверхности лежащего под ними балласта. Если боковое ускорение в плоскости пути ограничено величиной \ (0.1 г \), что соответствует комфорту пассажиров, то для колесной пары с грузом 22,5 т усилие переключения гусеницы будет примерно \ (0,1 \ 22,5 \ раз 9,81 = 20 \) кН. Это в дополнение к любой силе «трения» отбортовки, упомянутой ранее. Он не принимает во внимание случайные отклонения, но находится в пределах рекомендованного предела UIC в 60 кН. Отсюда следует, что есть возможности для ускорения движения поездов без обязательного повреждения рельсов, и это обоснование, принятое многими железнодорожными компаниями, которые ввели наклонные поезда, чтобы воспользоваться доступным запасом, сохраняя при этом поперечное ускорение для пассажиров в принятых в настоящее время пределах.Это станет темой раздела R0410.

Радиальное рулевое управление

Даже сегодня инженеры продолжают работать над улучшением характеристик поворота, особенно на железных дорогах и трамваях, где часто встречаются крутые повороты. Все, что можно сделать, чтобы уменьшить износ пути на поворотах, продлит срок службы пути и отсрочит необходимость замены рельсов вместе с аварийными перекрытиями. Целью является нулевой угол атаки, то есть радиальное управление. Есть много разных способов сделать это, некоторые из которых были открыты почти столетие назад.Мы сгруппируем их по четырем основным категориям.

Первая категория относится к тележкам, в которых ведущая и ведомая колесные пары соединены так, что они могут свободно поворачиваться относительно тележки, но не независимо друг от друга; такую ​​систему часто называют «самоуправляемой». В наиболее распространенной версии используются диагональные «поперечные анкеры» или распорки. Они часто устанавливаются на трехэлементные тележки и эффективно снижают жесткость колесных пар на изгиб до нуля. Разновидностью этой темы является самоуправляемая тележка Scheffel, схематическая компоновка которой показана на рисунке 24.Он имеет диагональное соединение пружины / демпфера между колесными парами. Вторая категория относится к тележкам, в которых углы рыскания колесных пар определяются углом тележки относительно кузова транспортного средства. Другими словами, когда тележка поворачивается на входе в поворот, звено, соединенное с рамой кузова, направляет оси в радиальное положение (или приблизительно так). Их называют системами «принудительного рулевого управления». Схема расположения рулевого рычага с приводом от кузова показана на рисунке 25.Он успешно использовался на пассажирских дизельных двигателях серии Hokkaido 283 японских железных дорог, где испытания показали, что он снижает поперечные силы на рельс наполовину или более [10]. Хотя системы в этих первых двух категориях привели к улучшению поведения изгиба [7], они также представили новые формы нестабильности [27].

Рисунок 24
Тележка Scheffel
Рисунок 25
Принудительное рулевое управление с помощью рулевого рычага с приводом от корпуса
Рисунок 26
Колеса, установленные на отдельных шкворнях

Третья категория состоит из систем, в которых управляющий сигнал исходит не от механической навески, а от приводов (с гидравлическим или электрическим приводом), подключенных непосредственно к колесным парам и широко называемых «активным рулевым управлением».Они содержат датчики, которые обнаруживают зарождающиеся ускорения в транспортном средстве и быстро реагируют, прикладывая силы и смещения, которые нейтрализуют эффекты. Они все еще находятся на ранней стадии разработки. Четвертая категория объединяет некоторые столь же радикальные механизмы, в которых два колеса на любой заданной оси вращаются независимо. Можно даже установить колеса на шкворнях, как передние колеса автомобиля, что позволяет опустить пол кабины (рис. 26). В отличие от обычных систем с жестким соединением осей, эти устройства исключают рывки, но они не центрируются автоматически на гусенице или не поворачивают естественным образом.Решение состоит в том, чтобы обеспечить крутящий момент между колесами через двигатели-ступицы с электронным управлением. Обзор систем этих двух последних категорий можно найти в [6].

Заключение

Если вы живете рядом с технологической колеей, которая проходит через крутой поворот, вы услышите визг фланцев на значительном расстоянии. Это происходит и на магистральных железных дорогах, особенно на путях, где трасса восходит к девятнадцатому веку, когда рельсы проходили через плотно застроенные городские районы.На Лондонском мосту в Великобритании есть печально известный изгиб, на котором каждый поезд должен снижать скорость до нескольких километров в час, проходя через станцию. Хотя проблема рулевого управления на высокоскоростных гусеницах была в значительной степени решена с помощью гибких опор подвески с поперечным и продольным демпфированием, остается проблема существующих гусениц с крутыми поворотами, где высокая степень износа значительно увеличивает эксплуатационные расходы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *