Minimální poloměr železniční křivky - Minimum railway curve radius

tento článek potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. Najít zdroje: "Minimální poloměr železniční křivky"  – zprávy  · noviny  · knihy  · učenec  · JSTOR (Prosince 2019) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Poloměry 90 stop (27,43 m) na zvýšené 4 stopy8 ¹⁄₂ v (1435 mm) standardní rozchod Chicago 'L'. Nad tímto není prostor pro delší poloměry ulice průsečík na to křížový spoj na Wells a jezero ulice průsečík v severozápadním rohu smyčka

The minimální poloměr železniční křivky je nejkratší přípustný návrhový poloměr pro středovou osu železničních tratí za určitých podmínek. Má významný vliv na stavební náklady a provozní náklady a v kombinaci s převýšení (výškový rozdíl dvou kolejnic) v případě železniční koleje, určuje maximální bezpečnou rychlost křivky. Minimální poloměr křivky je jedním z parametrů při návrhu železniční vozidla^[1] stejně jako tramvaje;^[2] jednokolejky a automatická vedení podléhají také minimálnímu poloměru.

Dějiny

První správná železnice byla Liverpool a Manchester železnice, která byla otevřena v roce 1830. Stejně jako tramvajové silnice, které jí předcházely více než sto let, měla L&M jemné křivky a přechody. Důvody těchto jemných zatáček zahrnují nedostatek pevnosti trati, která by se mohla převrátit, kdyby byly zatáčky příliš ostré a způsobovaly vykolejení. Čím jsou křivky jemnější, tím větší je viditelnost, čímž se zvyšuje bezpečnost díky lepšímu situačnímu povědomí. Nejdříve kolejnice byly vyrobeny v krátkých délkách tepané železo, který se neohne jako později ocel kolejnice zavedené v padesátých letech 19. století.

Faktory ovlivňující minimální poloměr křivky

Minimální poloměry oblouků pro železnice se řídí provozovanou rychlostí a mechanickou schopností kolejových vozidel přizpůsobit se zakřivení. V Severní Americe je zařízení pro neomezenou výměnu mezi železničními společnostmi postaveno tak, aby vyhovovalo poloměru 288 stop (87,8 m), ale obvykle se minimálně používá poloměr 410 stop (125,0 m), protože některé nákladní vozy (nákladní vozy) ) jsou řešeny na základě zvláštní dohody mezi železnicemi, které nemohou snést ostřejší zakřivení. Pro manipulaci s dlouhými nákladními vlaky je upřednostňován poloměr minimálně 574 stop (175,0 m).^[3]

Nejostřejší křivky bývají na nejužších úzkorozchodná železnice, kde je téměř veškeré vybavení proporcionálně menší.^[4] Standardní rozchod však může mít také těsné křivky, pokud jsou pro něj vytvořeny kolejová vozidla, což však odstraňuje výhodu standardizace pro rozchod. Tramvaje mohou mít poloměr zakřivení pod 30 stop.

Parní lokomotivy

Jak rostla potřeba výkonnějších (parních) lokomotiv, rostla i potřeba více hnacích kol na delším pevném rozvoru. Ale dlouhé rozvory si s křivkami malého poloměru dobře poradí. Různé typy kloubové lokomotivy (např., Palička, Garratt, a Kočár ) byly navrženy tak, aby se zabránilo provozu více lokomotiv s více posádkami.

Novější dieselové a elektrické lokomotivy nemají problém s rozvorem, protože mají pružné podvozky a lze je snadno obsluhovat ve více jednotkách s jedinou posádkou.

• The Tasmánské vládní železnice třídy K. byl
  • 610 mm (2 stopy) měřidlo
  • Křivky poloměru 99 stop (30 m)
• Příklad Garratt
  • 1 000 mm (3 stopy3 ³⁄₈ v) měřidlo
  • 25 kg / m (50,40 lb / yd) kolejnice
  • Poloměr hlavní linie - 175 m (574 ft)
  • Poloměr vlečky - 84 m (276 ft) ^[5]
• 0-4-0
  • Třída GER 209
  • 1435 mm (4 stopy8 ¹⁄₂ v) standardní rozchod

Spojky

Ne vše spojky zvládne velmi krátké poloměry. To platí zejména pro Evropany nárazníkové a řetězové spojky, kde nárazníky prodlužují délku karoserie železničního vozu. Na trati s maximální rychlostí 60 km / h (37 mph) zvětšují spojovací zařízení s vyrovnávacím řetězem minimální poloměr na přibližně 150 m (164 yd; 492 ft). Tak jako úzkorozchodné železnice, tramvaje, a rychlá přeprava systémy se obvykle nevyměňují s železničními tratěmi, instance těchto typů železnic v Evropě často používají centrální spojovací zařízení bez vyrovnávací paměti a staví na přísnějším standardu.

Délky vlaků

Dlouhý těžký nákladní vlak, zejména s vozy se smíšeným nákladem, může bojovat na křivkách s krátkým poloměrem, protože táhlo síly mohou strhnout mezilehlé vozy z kolejí. Mezi běžná řešení patří:

• zařazovací světlo a prázdné vozy v zadní části vlaku
• mezilehlé lokomotivy, včetně dálkově ovládaných
• křivky uvolnění
• snížené rychlosti
• snížené převýšení (převýšení), na úkor rychlých osobních vlaků
• více, kratší vlaky
• vyrovnávací nakládka vozu (často používaná na jednotkové vlaky )
• lepší výcvik řidičů
• ovládací prvky jízdy, které zobrazují síly ojí
• Elektronicky řízené pneumatické brzdy

Podobný problém nastává při prudkých změnách sklonů (svislých křivek).

Rychlost a převýšení

Jak těžký vlak jede rychlostí za zatáčkou, dostředivá síla může mít negativní účinky: cestující a náklad mohou cítit nepříjemné síly, vnitřní a vnější kolejnice se nerovnoměrně opotřebovávají a nedostatečně ukotvené koleje se mohou pohybovat.^{[pochybný – diskutovat]} Abychom tomu čelili, a převýšení (převýšení) se používá. V ideálním případě by měl být vlak nakloněn tak, aby výsledná síla působí svisle dolů skrz spodní část vlaku, takže kola, kolej, vlak a cestující nepociťují malou nebo žádnou boční sílu („dolů“ a „do strany“ jsou uvedeny vzhledem k rovině koleje a vlaku). Některé vlaky jsou schopné naklápěcí pro zvýšení tohoto efektu pro pohodlí cestujících. Vzhledem k tomu, že nákladní a osobní vlaky se pohybují různými rychlostmi, nemůže být převýšení ideální pro oba typy železniční dopravy.

Vztah mezi rychlostí a náklonem lze vypočítat matematicky. Začneme vzorcem pro vyvážení dostředivá síla: θ je úhel, o který se vlak nakloní kvůli převýšení, r je poloměr křivky v metrech, proti je rychlost v metrech za sekundu a G je standardní gravitace, přibližně rovná 9,81 m / s²:

${ displaystyle tan theta = { frac {v ^ {2}} {gr}}}$

Přeskupení pro r dává:

${ displaystyle r = { frac {v ^ {2}} {g tan theta}}}$

Geometricky, opálení θ lze vyjádřit (pomocí Aproximace malého úhlu ) ve smyslu rozchod G, převýšení h_A a nedostatek převýšení h_b, vše v milimetrech:

${ displaystyle tan theta cca sin theta = { frac {h_ {a} + h_ {b}} {G}}}$

Tato aproximace pro opálení θ dává:

${ displaystyle r = { frac {v ^ {2}} {g { frac {h_ {a} + h_ {b}} {G}}}} = { frac {Gv ^ {2}} {g (h_ {a} + h_ {b})}}}$

Tato tabulka ukazuje příklady poloměrů křivek. Hodnoty používané při stavbě vysokorychlostních železnic se liší a závisí na požadovaném stupni opotřebení a bezpečnosti.

Tramvaje obvykle nevykazují převýšení kvůli nízkým rychlostem. Místo toho používají vnější drážky kolejnic jako vodítko v těsných křivkách.

Přechodové křivky

Křivka by se neměla stát rovnou najednou, ale měla by se postupně časem zvětšovat v poloměru (vzdálenost přibližně 40 m - 80 m pro trať s maximální rychlostí přibližně 100 km / h). Ještě horší než křivky bez přechodu reverzní křivky bez zasahující přímé koleje. The převýšení musí být také převedeny. Vyšší rychlosti vyžadují delší přechody.

Svislé křivky

Když vlak vyjede zatáčku, změní se síla, kterou vyvíjí na trať. Příliš těsná křivka „hřebenu“ může mít za následek, že vlak opustí trať, když pod ní spadne; příliš těsný „koryto“ a vlak bude pluhovat dolů do kolejnic a poškodí je. Přesněji řečeno podpůrná síla R působí na kolej ve vlaku jako funkce poloměru oblouku r, hmotnost vlaku ma rychlost proti, darováno

${ displaystyle R = mg pm { frac {mv ^ {2}} {r}}}$

druhý termín pozitivní pro žlaby, negativní pro hřebeny. Pro pohodlí cestujících je poměr gravitační zrychlení G do dostředivé zrychlení proti²/ r musí být co nejmenší, jinak cestující pocítí velké změny své hmotnosti.

Vzhledem k tomu, že vlaky nemohou stoupat po strmých svazích, mají jen malou příležitost přejet výrazné vertikální oblouky. Vysokorychlostní vlaky jsou však dostatečně výkonné, takže strmé svahy jsou vhodnější než snížená rychlost nutná k navigaci vodorovnými oblouky kolem překážek nebo vyšší stavební náklady nutné k jejich tunelování nebo přemostění. Vysoká rychlost 1 (část 2) ve Velké Británii má minimální poloměr svislého oblouku 10 000 m (32 808 stop)^[6] a Vysoká rychlost 2, s vyšší rychlostí 400 km / h (250 mph), stanoví mnohem větší poloměry 56 000 m (183 727 ft).^[7] V obou těchto případech je zaznamenaná změna hmotnosti menší než 7%.

Železnice dobře auta také riziko malá vůle na vrcholcích těsných hřebenů.

Problémové křivky

• The Australský standardní Garratt měl bez příruby přední hnací kola, která měla tendenci způsobovat vykolejení na ostrých zatáčkách.
• Ostré křivky na Port Augusta na Podomní obchodník řada Jižní australské železnice způsoboval problémy s vykolejením, když byl větší a těžší Třída X. byly představeny lokomotivy, které vyžadovaly přestavení, aby ulehčily křivky.^[8]
• 5řetězcové (101 m; 330 stop) křivky na Oberon, Batlow, a Dorrigo lines, New South Wales omezil parní lokomotivy na 0-6-0 Třída 19.

Seznam vybraných minimálních poloměrů křivky

Tato sekce potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. (Červen 2019) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Viz také

Reference

externí odkazy

• Hilton, George W .; Termín, John Fitzgerald (1. ledna 2000). Elektrické meziměstské železnice v Americe. Press Stanford University. ISBN  978-0-8047-4014-2. Citováno 10. června 2014.