Колесо поезда или рельсовое колесо — это тип колеса , специально разработанный для использования на железнодорожных путях . Колесо действует как вращающийся компонент, обычно напрессовывается на ось и устанавливается непосредственно на железнодорожный вагон или локомотив , или косвенно на тележку (в Великобритании), также называемую грузовиком (в Северной Америке). Приводные колеса под локомотивом называются ведущими колесами . Колеса изначально отливаются или куются , а затем подвергаются термической обработке для придания им определенной твердости. [1] Новые колеса обрабатываются с помощью токарного станка до стандартизированной формы, называемой профилем, перед установкой на ось. Все профили колес регулярно проверяются, чтобы обеспечить надлежащее взаимодействие между колесом и рельсом . Неправильно профилированные колеса и изношенные колеса могут увеличить сопротивление качению , снизить энергоэффективность и даже привести к сходу с рельсов . [2] Международный союз железных дорог определил стандартный диаметр колеса в 920 мм (36 дюймов), хотя в некоторых системах скоростных железных дорог и на вагонах ро-ро используются колеса меньших размеров . [3]
Поверхность качения большинства колес поезда коническая, что служит основным средством удержания поезда на одной линии с рельсами во время движения. Колеса закреплены на оси, и при прохождении кривой масса поезда толкает колесную пару к внешней стороне рельса. Внешнее колесо поднимается, чтобы коснуться рельса на большем диаметре, в то время как внутреннее колесо опускается, чтобы коснуться своего рельса на меньшем диаметре. Разница между расстояниями, пройденными каждым колесом за каждый оборот оси, заставляет колесную пару следовать кривой пути. [4]
Почти все колеса поездов имеют выступ, называемый фланцем, с одной стороны, чтобы удерживать колеса, а следовательно, и поезд, на рельсах, когда достигаются пределы или тесты на выравнивание: когда изгиб проходится на соответствующей скорости, когда есть сильный боковой ветер, и чтобы выдерживать наиболее распространенные дефекты полотна, рельсов и небольшие обломки. Некоторые колеса не имеют конического профиля, а вместо этого имеют цилиндрическую форму, так что фланцы необходимы для удержания поезда на пути.
Количество колес на локомотив или вагон варьируется как по размеру, так и по количеству, чтобы соответствовать потребностям вагона или локомотива. Независимо от этих факторов, пары колес одинакового размера всегда прикреплены к прямой оси как единое целое, называемое колесной парой . [4]
Колеса, используемые для дорожно-рельсовых транспортных средств, обычно меньше, чем те, которые используются на других типах подвижного состава (например, локомотивах или вагонах). Это связано с тем, что колесо должно храниться на расстоянии от земли, когда транспортное средство находится в дорожном режиме - такие колеса могут быть всего 245 мм (9,65 дюйма) в диаметре. В Австралии колеса для дорожно-рельсовых транспортных средств должны соответствовать требованиям AS7514.4, который является австралийским стандартом для колес транспортных средств по обслуживанию инфраструктуры.
Современные железнодорожные колеса обычно изготавливаются из одной отливки, также известной как моноблочные колеса. [5] Однако некоторые колеса изготавливаются из двух частей: сердечника колеса и шины («шины» в британском английском , австралийском английском и других вариантах) по периметру. Отдельные шины являются компонентом некоторого современного пассажирского подвижного состава. Целью отдельной шины является обеспечение сменного изнашиваемого элемента — важного фактора для паровозов с их дорогостоящей конструкцией со спицами . В наше время шина неизменно изготавливается из стали , которая прочнее чугуна более ранних эпох. Обычно ее нагревают и прижимают к колесу, прежде чем она остынет и даст усадку. Упругие железнодорожные колеса имеют упругий материал, такой как резина , между колесом и шиной. Поломка такого типа колеса была одной из причин, приведших к крушению высокоскоростного поезда в Эшеде . [5]
Наиболее распространенной причиной повреждения колеса является сильное торможение. Эта деятельность включает в себя резкое торможение, торможение на крутых уклонах и торможение с большими весовыми нагрузками. Тормозные колодки (или блоки) воздействуют непосредственно на поверхность колеса, что генерирует огромное количество тепловой энергии . При нормальной работе колесо может получить температуру протектора 550 °C (1022 °F). [6] В условиях сильного торможения генерируемая тепловая энергия может способствовать тепловому удару или изменению механических свойств колеса. В конечном итоге, острая тепловая нагрузка приводит к явлению, называемому выкрашиванием . В качестве альтернативы сильное торможение или низкое сцепление могут остановить вращение колес, пока транспортное средство все еще движется, что может привести к образованию плоского пятна на стыке колеса и рельса и локальному тепловому повреждению.
Современные железнодорожные колеса производятся достаточно толстыми, чтобы обеспечить запас на износ. Изношенные колеса или колеса с плоским пятном обрабатываются на токарном станке, если остается достаточная толщина материала. [7]
Метрополитены на резиновых колесах с центральным направляющим рельсом , такие как метро Пусана , метро Лилля и муниципальное метро Саппоро, а также трамваи на резиновых колесах имеют направляющие колеса .
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )ISO 1005 Части 1-9 BS 5892 Части 1-6 AS7414.4