Колесо поезда или рельсовое колесо — это тип колеса, специально разработанный для использования на железнодорожных путях . Колесо действует как компонент качения, обычно напрессовывается на ось и монтируется непосредственно на железнодорожный вагон или локомотив или косвенно на тележку (в Великобритании), также называемую грузовиком ( в Северной Америке). Ведущие колеса под локомотивом называются ведущими колесами . Колеса сначала отливаются или куются , а затем подвергаются термообработке для придания определенной твердости. [1] Новые колеса обрабатываются на токарном станке до стандартной формы, называемой профилем, перед установкой на ось. Все профили колес регулярно проверяются на предмет правильного взаимодействия колеса с рельсом . Колеса неправильной формы и изношенные колеса могут увеличить сопротивление качению , снизить энергоэффективность и даже стать причиной схода с рельсов . [2] Международный союз железных дорог определил стандартный диаметр колеса 920 мм (36 дюймов), хотя меньшие размеры используются в некоторых системах скоростного железнодорожного транспорта и в вагонах ро-ро . [3]
Беговая поверхность большинства колес поезда имеет коническую форму, что служит основным средством удержания поезда на одном уровне с рельсами во время движения. Колеса закреплены на оси, и при повороте масса поезда выталкивает колесную пару за пределы пути. Внешнее колесо поднимается вверх, контактируя с рельсом большего диаметра, а внутреннее колесо опускается вниз, контактируя с рельсом меньшего диаметра. Разница между расстояниями, пройденными каждым колесом за каждый оборот оси, заставляет колесную пару следовать кривой колеи. [4]
Почти все колеса поезда имеют на одной стороне выступ, называемый фланцем, который удерживает колеса и, следовательно, поезд, движущийся по рельсам, когда достигаются пределы или испытания на центровку: когда происходит поворот с соответствующей скоростью, когда выдерживают сильный боковой ветер и выдерживают наиболее распространенные дефекты путевого полотна, рельсов и легкий мусор. Некоторые колеса не имеют конического профиля, а имеют цилиндрическую форму, поэтому фланцы необходимы для удержания поезда на пути.
Количество колес на локомотив или вагон варьируется как по размеру, так и по количеству в зависимости от потребностей железнодорожного вагона или локомотива. Независимо от этих факторов, пары колес одинакового размера всегда крепятся к прямой оси как единое целое, называемое колесной парой . [4]
Колеса, используемые для автомобильно-железнодорожных транспортных средств, обычно меньше, чем у других типов подвижного состава (например, локомотивов или вагонов). Это связано с тем, что колесо необходимо хранить подальше от земли, когда автомобиль находится в режиме движения по дороге. Такие колеса могут иметь диаметр всего 245 мм (9,65 дюйма). В Австралии колеса для дорожно-рельсовых транспортных средств должны соответствовать требованиям AS7514.4, который является австралийским стандартом для колес транспортных средств для обслуживания инфраструктуры.
Современные железнодорожные колеса обычно изготавливаются из цельной отливки, их еще называют моноблочными колесами. [5] Однако некоторые колеса состоят из двух частей: сердечника колеса и шины («шина» в британском английском , австралийском английском и других вариантах) по периметру. Отдельные шины являются составной частью некоторых современных пассажирских подвижных составов. Назначение отдельной шины – обеспечить сменный изнашиваемый элемент – важный фактор для паровозов с их дорогостоящей спицевой конструкцией. В наше время шины всегда изготавливаются из стали , которая прочнее чугуна прежних эпох. Обычно его нагревают и прижимают к кругу, прежде чем он остынет и сожмется. Упругие железнодорожные колеса имеют упругий материал, например резину , между колесом и шиной. Выход из строя такого колеса стал одной из причин крушения высокоскоростного поезда в Эшеде . [5]
Наиболее распространенной причиной повреждения колес является резкое торможение. Эта деятельность включает в себя внезапное торможение, торможение на крутых подъемах и торможение с большой весовой нагрузкой. Тормозные колодки (или колодки) прикладываются непосредственно к поверхности колеса, что генерирует огромное количество тепловой энергии . При нормальной эксплуатации температура протектора колеса может достигать 550 °C (1022 °F). [6] В условиях жесткого торможения выделяемая тепловая энергия может привести к тепловому удару или изменению механических свойств колеса. В конечном итоге острая термическая нагрузка приводит к явлению, называемому растрескиванием . Альтернативно, резкое торможение или низкое сцепление могут остановить вращение колес во время движения автомобиля, что может привести к появлению плоского пятна на стыке колеса с рельсом и локальному тепловому повреждению.
Современные железнодорожные колеса изготавливаются достаточно толстыми, чтобы обеспечить допуск на износ. Изношенные колеса или колеса с вылетом обрабатывают на токарно-винторезном станке при наличии достаточной толщины материала. [7]
Метро с резиновыми шинами и центральной направляющей , такие как метро Пусана , метро Лилля и муниципальное метро Саппоро, а также трамваи с резиновыми шинами имеют направляющие колеса .
{{cite book}}: |work=игнорируется ( помощь )ISO 1005, части 1–9, BS 5892, части 1–6, AS7414.4.