Железная дорога или железная дорога — это путь , по которому транспортное средство движется по двум параллельным стальным стержням , называемым рельсами . Рельсы поддерживают и направляют колеса транспортных средств, которые традиционно являются поездами или трамваями . Современный легкорельсовый транспорт — это относительно новое новшество, которое сочетает в себе аспекты этих двух видов транспорта. Однако фундаментальные различия в конструкции пути и колеса важны, особенно там, где трамваям или легкорельсовым транспортом и поездам приходится делить участок пути, как иногда случается в перегруженных районах.
Трамваи и поезда имеют стальные колеса с ребордами , горизонтальная часть которых передает вес транспортного средства на рельсы, а вертикальная реборда «внутри» направляет транспортное средство по рельсам с помощью внутреннего края.
Колеса рельсового транспортного средства обычно устанавливаются на сплошную ось , поэтому они вращаются с одинаковой скоростью. Когда транспортное средство поворачивает, внешнее колесо должно пройти большее расстояние, чем внутреннее колесо. На дорожном транспортном средстве это обычно достигается за счет того, что колеса движутся независимо друг от друга и передние колеса фиксируются в конструкции, известной как геометрия рулевого управления Аккермана .
Поезда и трамваи могут поворачивать на поворотах без проскальзывания колес, поскольку внешняя горизонтальная часть колес имеет слегка конический обод . Направляющий фланец (гребень) находится внутри, чтобы предотвратить боковое соскальзывание транспортного средства с рельсов. Горизонтальный (конусообразный) обод контактирует со слегка выпуклой верхней частью стального рельса в разных (горизонтальных) местах, так что внешнее колесо имеет больший эффективный диаметр, чем внутреннее колесо.
С колесами как трамвая, так и поезда это происходит естественным образом, поскольку шины представляют собой конусообразные наклонные поверхности: внутренний диаметр на несколько миллиметров больше внешнего. Когда рельс начинает изгибаться, поезд пытается ехать прямо. Реборда колеса прижимается к боковой стороне изогнутого рельса [ требуется ссылка ], поэтому «точка контакта» между рельсом и колесом смещается на несколько миллиметров наружу, делая эффективный диаметр внешнего колеса временно больше, и в равной степени противоположно: эффективный диаметр внутреннего колеса фактически временно становится меньше. Этот метод хорошо работает на кривых большого радиуса, которые наклонены , но не так хорошо на узких кривых и железнодорожных стрелках (также известных как «точки»). Это связано с тем, что геометрию или наклон рельса сложнее оптимизировать для каждой возможной комбинации транспортного средства и направления движения.
Городские трамваи часто используют крутые повороты - иногда с радиусом намного меньше 20 метров (65,6 футов), и наклон может быть невозможен, поскольку поверхность делится с дорожными транспортными средствами или пешеходными зонами или тротуарами , поэтому рельсы часто должны быть вровень с поверхностью дороги или тротуаром. На крутых поворотах канавки рельса иногда делаются очень мелкими [ нужна цитата ] , что заставляет внешнее колесо временно заезжать на край его фланца. Это увеличивает диаметр колеса, и кривую можно пройти легче. В крайних случаях рельс имеет канавку, так что обод фланца может принять на себя большую часть веса, «внешняя» шина (на внешнем радиусе внешнего рельса) действует не более чем как вертикальная пластина. [ нужна цитата ]
Напротив, колесо поезда почти никогда не рассчитано на передачу веса через фланец обода, и некоторые колеса поезда могут быть повреждены, если это произойдет хотя бы один раз. [ необходима цитата ]
Точка, где пересекаются два прямых, но пересекающихся рельса, называется перекрестком (британский жаргон: лягушка) . Канавка, проходящая через каждый рельс, позволяет ребордам колес проходить через пересекающиеся рельсы. Без контрмер каждое колесо погружалось бы в канавку и ударялось бы о зазор крестовины, вызывая неприемлемый износ. Точка, где соединяются два пути и транспортное средство может двигаться в одном из двух направлений, называется железнодорожным стрелочным переводом . Он работает по тому же принципу, за исключением того, что внутренний рельс почти непрерывен, а внешний рельс имеет зазор для прохождения реборды.
В поезде эта проблема решается с помощью использования широкой шины. Рельсы поезда обычно пересекаются под небольшим углом . В середине развязки находится поддерживающая крестовина. Шина направляется с каждой стороны направляющими рельсами, и некоторая часть шины всегда сохраняет контакт с рельсом. Этот метод не применим для трамваев и легкорельсового транспорта. [ по чьему мнению? ] [ необходима цитата ]
Трамвайные шины, как правило, уже, чем железнодорожные. Трамваи используют большие углы пересечения и более узкие радиусы кривых , чем у железнодорожных путей. Чтобы справиться с этой трудностью, колеса трамваев временно переносят вес трамвая на фланец, чтобы уменьшить износ как точки крестовины, так и горизонтальной поверхности колес трамвая. Колеса поезда не рассчитаны на то, чтобы выдерживать такой вес на своих фланцах. [ по чьему мнению? ] [ необходима цитата ]
Трамвайное колесо, которое движется по фланцу, а не по горизонтальной шине, имеет больший эффективный диаметр, поэтому расстояние, пройденное за один оборот, больше. На внешней дорожке кривой это преимущество. Может потребоваться компенсировать внутреннее колесо или допустить некоторое проскальзывание. Современные трамваи и трамваи, как правило, имеют более толстые и широкие шины, которые допускают большее (горизонтальное) коническое сечение и, следовательно, большее изменение эффективного диаметра и поворотливость.
На стыках железнодорожных путей зазор в крестовине или стрелочном рельсе широкий. Поэтому трамваи могут там проходить.
Основная проблема с поездом на трамвайных рельсах — это относительно узкая ширина зазоров крестовины и стрелочного перевода, а также каналов желобчатых рельсов, предназначенных для размещения узких реборд трамвайных колес. Более широкие реборды колес поезда увеличивают риск схода с рельсов в этих точках. На маршрутах, где вагоны поездов движутся по трамвайным путям (как в прошлом в некоторых частях Гааги ), требуются более широкие канавки в качестве компромисса, который является практичным, поскольку доступны широкие рифленые балочные рельсы . [1] [2] [3] Также потребуется больший размер колеи Это также было сделано в Лос-Анджелесе и Ванкувере , а также в других местах Северной Америки. Обычно или обычно ограниченный размер колеи и узкие кривые на трамвайных путях также не позволят поездам использовать трамвайные пути.
В Северной Америке канавка должна быть не менее 2+Ширина 1 ⁄ 8 дюйма (54 мм) и, соответственно, максимальное расстояние между внутренними поверхностями защитных фланцев желобчатых рельсов не может превышать 52+1 ⁄ 4 дюйма (1327,1 мм), см. ниже.
Цитировать:
Допуски конструкцииКонструктивные допуски, влияющие на боковое смещение корпуса, включают в себя следующее:
1. Боковой допуск между колесами и рельсами На железнодорожных колесах допускаются два типа реборд - узкие и широкие. Максимальное боковое перемещение T1, возможное для новой колесной пары, центрированной на колеи колеи, является функцией типа реборды и определяется по следующей формуле: ВНИМАНИЕ: Используйте только английские единицы в формулах в этой рекомендуемой практике
T1 = .5[gt-(gw+2fn)] = .59375” (15.081 мм) для колес с узким фланцем = .375" (9.53 мм) для колес с широким фланцем
Где: gt = стандартная ширина колеи в точке «5/8» ( 15,9 мм) ниже верха рельса = 56,5" (1435,1 мм)
gw = минимальная ширина колеи колесной пары между задними сторонами реборд = 53” (1346,2 мм)
fn = минимальная толщина нового фланца колеса = 1,15625” (29,369 мм) для узкого фланца или = 1,375" (34,9 мм) для широкого фланца Примечание: преобразования отсутствуют в исходном тексте и приведены только для информации. Цитируется из "APTA PR-CS-RP-003-98 Рекомендуемая практика разработки схемы зазоров для пассажирского оборудования 5.3.2.1 Допуски проектирования" (PDF) . APTA.com . Американская ассоциация общественного транспорта . 26 марта 1998 г. Архивировано из оригинала (PDF) 26 июня 2015 г. . Получено 17 января 2015 г. .
Сельские и пригородные линии можно сделать совместимыми для использования несколькими типами транспортных средств. Например, узкоколейная железная дорога, используемая метрополитеном Шарлеруа в Бельгии, обслуживается трамваями, но пути построены в соответствии со стандартами железнодорожных путей. Тем не менее трамваи плавно ходят по старой трамвайной сети NMVB в Андерлюсе , где используются рельсы с неглубокими канавками [ по мнению кого? ] [ нужна цитата ] . Между Гаагой и Роттердамом старая железнодорожная линия была преобразована для RandstadRail в маршрут, способный перевозить как метрополитен Роттердама , который использует транспортные средства, построенные в соответствии со стандартами поездов, так и трамваи Гааги , которые используют транспортные средства, построенные в соответствии со стандартами трамваев. Электролайнеры , которые ходили из Чикаго по железной дороге Chicago North Shore и Milwaukee , а затем по высокоскоростной линии Norristown , были еще одним примером.