Просто о сложном: как поворачивает поезд, если колесные пары монолитны
Как известно, железнодорожный путь состоит из двух параллельных рельсов, закрепленных уложенными перпендикулярно шпалами. Он направляет гребень железнодорожного колеса, сохраняя направление движения вагона без дополнительного трения. Вагонная тележка — это основной элемент ходовой части вагона, представляющий собой поворотное устройство, на которое опирается кузов вагона.
Основное преимущество вагонной тележки — малая колесная база, что обеспечивает вписывание в кривые малого радиуса. Ее узлами являются рама, колесные пары, буксы, рессоры и тормозные колодки. Наибольшее распространение получили двухосные тележки — как наиболее простые. Встречаются и трехосные тележки, отличающиеся более сложной конструкцией рамы.
Колесная пара представляет собой пару колес, жестко посаженных на ось и вращающихся вместе с ней как единое целое. Колесные пары вагонов монолитны, однако в повороте внешнее колесо всегда проходит больший путь, чем внутреннее. Именно поэтому поверхность качения делают конической — в поворотах колесные пары по инерции смещаются к внешнему рельсу и колесо катится по нему той зоной, где его радиус больше.
За счет этого и происходит поворот вагона. На резких закруглениях радиусом менее 500 метров удержать колесную пару на рельсах позволяет реборда — гребень на внутреннем радиусе колеса. Колесная пара при этом направляется силами, возникающими в результате контакта внутренней боковой поверхности рельса и гребнем наружного колеса.
Кроме того, профиль колеса не цилиндрический, а конический — радиус обода колеса с внешней стороны меньше, чем с внутренней. Учитывая профиль рельса, это позволяет колесной паре сдвигаться от центра пути наружу поворота. Чтобы колесные пары смещались плавно, кривизна пути увеличивается и уменьшается постепенно. В поворотах, которые поезд проходит быстро, внутренний рельс кладут ниже внешнего.
Объясняем, как вагоны проходят повороты, хотя колеса у них не поворачиваются