Косяк (автомобильный и железнодорожный)

Наклон ) — это железнодорожного пути или изгиб дороги (также называемый виражом , поперечным уклоном или поперечным падением скорость изменения высоты (высоты) между двумя рельсами или краями дороги. Обычно этот показатель выше там, где железная дорога или дорога изогнуты; поднятие внешнего рельса или внешнего края дороги создает поворот с креном , что позволяет транспортным средствам двигаться по повороту с большей скоростью, чем это было бы возможно, если бы поверхность была ровной.

Железнодорожный

На железных дорогах кант помогает поезду двигаться по повороту, не позволяя гребням колес касаться рельсов, сводя к минимуму трение, износ и визг рельсов .

Основными функциями канта являются следующие:

Улучшить распределение нагрузки по обоим рельсам.
Уменьшить износ рельсов и колес
Нейтрализовать действие боковых сил
Улучшите комфорт пассажиров

Поезд серии 257 на S-образном повороте в июне 2018 года демонстрирует эффект виража железной дороги.

Необходимый наклон поворота зависит от ожидаемой скорости поездов и радиуса . Однако может возникнуть необходимость выбрать компромиссное значение во время проектирования, например, если медленно движущиеся поезда могут иногда использовать пути, предназначенные для высокоскоростных поездов .

Обычно цель состоит в том, чтобы поезда двигались без контакта фланцев , что также зависит от профиля шин колес. Необходимо учитывать разную скорость движения поездов. Более медленные поезда будут иметь тенденцию касаться фланца внутреннего рельса на поворотах, тогда как более быстрые поезда будут иметь тенденцию выезжать наружу и вступать в контакт с внешним рельсом. Любой контакт вызывает износ и может привести к сходу с рельсов . Многие высокоскоростные линии не допускают движения более медленных грузовых поездов, особенно с более тяжелыми нагрузками на оси . В некоторых случаях воздействие снижается за счет использования смазки фланцев .

В идеале на пути должны быть шпалы ( железнодорожные шпалы ) с меньшим расстоянием между ними и большей глубиной балласта , чтобы выдерживать возросшие силы, действующие на повороте.

На концах кривой величина наклона не может сразу измениться от нуля до максимума. Оно должно постепенно меняться ( нарастать ) по кривой перехода пути . Длина перехода зависит от максимально допустимой скорости; чем выше скорость, тем большая длина требуется.

Для Соединенных Штатов со стандартным максимальным неуравновешенным виражем 75 мм (3 дюйма) формула выглядит следующим образом:

v_{max}={\sqrt {\frac {E_{a}+3}{0.00066d}}}

где $E_{a}$ - вираж в дюймах, $d$ - кривизна пути в градусах на 100 футов, и $v_{max}$ максимальная скорость в милях в час.

Максимальное значение наклона (высота внешнего рельса над внутренним рельсом) для железной дороги стандартной колеи составляет примерно 150 мм (6 дюймов). ^{[ нужна ссылка ]} Для высокоскоростных железных дорог в Европе максимальный наклон составляет 180 мм (7 дюймов), когда движение медленных грузовых поездов запрещено. ^[1]

Несбалансированный вираж гусеницы ( недостаток наклона ) в Соединенных Штатах ограничен 75 мм (3 дюйма), хотя 102 мм (4,0 дюйма) допускается в порядке исключения. Максимальное значение для европейских железных дорог варьируется в зависимости от страны, некоторые из которых имеют повороты с несбалансированным виражем более 280 мм (11 дюймов), что позволяет осуществлять высокоскоростные перевозки. Самые высокие значения указаны только для опрокидывающихся поездов , поскольку пассажирам обычных вагонов это было бы слишком неудобно. ^[2]

Физика наклона гусеницы

В идеале количество косяка $E_{a}$ , учитывая скорость $v$ поезда, радиус кривизны $r$ и манометр $w$ трека, отношение

v^{2}={\frac {E_{a}rg}{\sqrt {w^{2}-E_{a}^{2}}}}\approx {\frac {E_{a}rg}{w}}

должно быть выполнено, при этом $g$ гравитационное ускорение. Это следует просто из баланса между весом, центробежной силой и нормальной силой. В приближении предполагается, что косяк мал по сравнению с шириной колеи пути. Часто бывает удобно определить несбалансированный косяк. $E_{u}$ как максимально допустимое дополнительное количество наклона, которое потребуется поезду, движущемуся со скоростью, превышающей скорость, на которую рассчитан наклон, устанавливая максимально допустимую скорость. $v_{max}$ . В формуле это становится

v_{max}\approx {\sqrt {\frac {(E_{a}+E_{u})rg}{w}}}={\sqrt {\frac {(E_{a}+E_{u})g}{dw}}}

с $d=1/r$ кривизна пути, которая также представляет собой поворот в радианах на единицу длины пути.

В Соединенных Штатах максимальная скорость регулируется особыми правилами. При заполнении $g=32.17\,\mathrm {ft/s^{2}}$ , $w=56.5\,\mathrm {in}$ и коэффициентами пересчета в обычные единицы измерения США, максимальная скорость поезда на криволинейном пути при данном недостатке наклона или несбалансированном вираже определяется по следующей формуле:

v_{max}\approx {\frac {3600}{63360}}{\sqrt {\frac {32.17\cdot 12(E_{a}+E_{u})}{56.5\cdot d{\frac {\pi }{1200\cdot 180}}}}}\approx {\sqrt {\frac {E_{a}+E_{u}}{0.00066d}}}

с $E_{a}$ и $E_{u}$ в дюймах, $d$ степень кривизны в градусах на 100 футов и $v_{max}$ в МПХ.

Примеры

В Австралии Австралийская железнодорожная корпорация увеличивает скорость на поворотах радиусом более 800 метров (2625 футов), заменяя деревянные шпалы бетонными, чтобы можно было увеличить наклон. ^[3]

Железнодорожный брус

Сами рельсы теперь обычно наклонены внутрь примерно на 5–10 процентов.

В 1925 году эту практику переняли около 15 из 36 крупных американских железных дорог. ^[4]

Дороги

В гражданском строительстве кант часто называют поперечным уклоном или выпуклостью. Это способствует отводу дождевой воды с поверхности дороги. На прямых или плавно изогнутых участках середина дороги обычно выше краев. Это называется «нормальная корона» и помогает отводить дождевую воду с обочин дороги. Во время дорожных работ, включающих временную проезжую часть, уклон может быть противоположным обычному (например, с более высоким внешним краем), что приводит к наклону транспортных средств в сторону встречного транспорта. В Великобритании на предупреждающих знаках это обозначается как «неблагоприятный развал».

На более крутых поворотах внешний край поворота приподнимается или приподнимается , чтобы облегчить транспортным средствам прохождение поворота. Величина виража увеличивается с увеличением расчетной скорости и остроты поворота.

вне развала

Поворот без развала описывается как противоположность повороту с креном или повороту с отрицательным креном, который ниже на внешней стороне поворота, чем на внутренней. ^[5]^[6] Опытные водители боятся и приветствуют повороты вне развала. ^[7]^[8] Умение обращаться с ними является важным фактором квалифицированного управления транспортными средствами, как однопутными, так и автомобильными; транспортные средства как с двигателем, так и с приводом от человека; как на закрытых курсах, так и вне их; как на асфальтированных поверхностях, так и вне их. ^{[ нужна ссылка ]}

На гоночных трассах они являются одним из немногих инженерных факторов, находящихся в распоряжении трасс-дизайнера, чтобы бросить вызов и проверить навыки водителей. ^[9] Повороты вне развала были описаны в руководстве для будущих гонщиков как «самые сложные повороты, с которыми вы можете столкнуться» на трассе. ^[10] На многих известных трассах, таких как Riverside International Raceway, повороты вне развала сочетаются с подъемами и поворотами, что создает дополнительные трудности для водителя. ^[11]

На улице они являются особенностью некоторых из самых знаменитых асфальтированных дорог в мире, таких как «Дракон» (США 129) через Deals Gap. ^[12] и «Даймондбэк» (NC 226A) в Северной Каролине, ^[13] Маршрут 78 в Огайо, ^[14] Маршрут 125 в Пенсильвании, ^[15] Маршрут 33 в Калифорнии, ^[16] и Треугольник Бетвс-и-Коед в национальном парке Сноудония в Уэльсе. ^[17]

Для горных велосипедистов и мотоциклистов на тропах и грунтовых дорогах повороты вне развала также представляют собой сложную задачу и могут быть либо спроектированной особенностью трассы, либо естественной особенностью однопутных трасс. ^[18]^[19]^[20]^[21] В велокроссе очень распространены участки вне прогиба, поскольку трассы извиваются вокруг гребней, что добавляет сложности.

Развал на виртуальных гоночных трассах тщательно контролируется видеоигр гоночными симуляторами для достижения желаемого дизайнером уровня сложности. ^[9]

См. также

Ссылки

^ 2002/732/ЕС. *, Решение Комиссии от 30 мая 2002 г. относительно Технической спецификации совместимости.
^ Зирке, Ханс-Йоахим. «При сравнении обновлений необходимо учитывать разницу в скоростях поворота» . Проверено 10 апреля 2008 г.
^ «Север-Юг – стратегия роста. Крейвен инвестирует 421,6 миллиона австралийских долларов в коридор Сиднея-Брисбена» (PDF) . Ссылки (11). Август 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2009 г. . Проверено 22 ноября 2012 г. Будет произведено бетонирование всех поворотов радиусом менее 810 метров с использованием около 220 000 шпал для увеличения дефицита бруса и превышения высоты, что позволит увеличить скорость поездов и еще больше сократить время в пути.
^ « СТУКАЮЩИЕ» РЕЛЬСЫ» . Квинслендец . 7 февраля 1925 г. с. 9 . Проверено 20 ноября 2011 г. - из Национальной библиотеки Австралии.
^ Радлауэр, Эд (1973), Motorcyclopedia , Bowmar, стр. 46, ISBN 9780837208855 , Поворот без развала: поворот без развала является противоположностью поворота с креном. На внешней стороне поворота она ниже, чем на внутренней.
^ Бентли, Росс (1998). Секреты скорости . Мотоциклы. п. 78. ИСБН 978-0760305188 .
^ Майк Спинелли (26 июля 2013 г.), «Самые быстрые повороты в Моспорте — это вне развала, на спуске и вслепую» , / Drive , заархивировано из оригинала 12 октября 2015 г.
^ Фрэнк Страуз, «Шоссе штата 112 – Вашингтон» , Motorcycleroads.us , Screaming Eagle Web Solutions, крутые повороты и некоторые повороты вне развала делают эту дорогу восхитительным.
^ Перейти обратно: ^а ^б Люк Макмиллан (6 сентября 2011 г.), «Рациональный подход к дизайну треков для гоночных игр» , Gamasutra
^ Кентон Кох (2013), «Кентон Кох о вождении в технических поворотах» , Mazdaspeed Motorsports Development , Mazda North American Operations, заархивировано из оригинала 04 марта 2016 г. , получено 27 ноября 2014 г. , Углы вне развала: эти повороты являются самые трудные повороты, с которыми вы столкнетесь...
^ Ван Валкенберг, Пол (октябрь 1983 г.), «Как там на самом деле?» , Road & Track , 35 : 67–69, Riverside International Raceway — хороший пример трассы без отдельных поворотов из учебника: каждый поворот либо совмещен с другим, либо наклонен, отклонен от развала, поднимается или опускается.
^ Дэррил Кэннон (25 сентября 2012 г.), «Выявлен разрыв в сделках - Хвост дракона» , Super Streetbike , заархивировано из оригинала 24 февраля 2020 г. , получено 26 ноября 2014 г. , [Один из] двух худших поворотов [это] «Обрыв ограждения», резкий развал влево…
^ Скот Дж. Марбургер (2011), Лучшие мотоциклетные дороги: Глубокий Юг , Gunsmoke Engineering
^ Грег Харрисон (июль 2001 г.), «Езда по американским горкам по тропе истории» , Американский мотоциклист : 31–32, [Он] предлагает все типы поворотов - крутые повороты вне развала, подметальные машины и эссе, которые заставляют меня карабкаться с одной стороны. велосипеда на другой, в то время как моя нога пытается включить нужную передачу.
^ Миллер, Роберт Х. (2010) [1997]. «PA125 - Рептильный тур по лучшей дороге Пенсильвании». В Бэкроуд Боб; Роберт Х. Миллер (ред.). Путешествие на мотоцикле (Том 14) Дороги и придорожные домики – Гастрономический тур . Том. 14. с. 4. ISBN 9781452460512 . Меняя высоту на тысячу футов за раз, проезжая через шесть горных перевалов, он не дает покоя от уменьшающегося радиуса, отклонений от изгиба, слепых и обратных поворотов.
^ Джон Перли Хаффман (28 июня 2013 г.), «10 лучших автопутешествий четвертого июля: великолепные места и отличные дороги, которые помогут вам туда добраться» , Edmunds.com , на Route 33 есть все. Он пересекает горы Санта-Инез и беспрестанно интересным образом погружается в долину Куяма. Сюда входят изменения высоты в середине поворота, шпильки вне развала, повороты с ужесточением радиуса и прямые, достаточно длинные, чтобы достичь предельной скорости. Это 72 мили чистого развлечения.
^ Лучшие в мире мотоциклетные маршруты , страхование MCE
^ «Повороты вне развала на подъеме с Эндрю Шортом - Секреты профессионалов - журнал Dirt Rider» , Dirt Rider , 21 июля 2009 г.
^ Продвинутый развал , техника MTB
^ Стив Гилл; Робин Китчин; Грег Минаар (2001). Полное руководство по катанию на горных велосипедах . Глобус Пекот. п. 57. ИСБН 9781585743032 . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Эндрю Тревитт (3 октября 2011 г.), «Серия навыков езды: развал и подъем — использование обоих в ваших интересах» , Sport Rider

Дальнейшее чтение

Босворт, Брайан; Сандерс, Майкл (2003). Дороги назначения: Вашингтон . Ванкувер, Британская Колумбия: Издательство Twisted Edge. ISBN 978-0968432815 . - включает развал при оценке проектирования дорог, один из шести числовых факторов, смоделированных для определения желательности поездок на мотоцикле.

[1] 2002/732/ЕС. *, Решение Комиссии от 30 мая 2002 г. относительно Технической спецификации совместимости.

[2] Зирке, Ханс-Йоахим. «При сравнении обновлений необходимо учитывать разницу в скоростях поворота» . Проверено 10 апреля 2008 г.

[3] «Север-Юг – стратегия роста. Крейвен инвестирует 421,6 миллиона австралийских долларов в коридор Сиднея-Брисбена» (PDF) . Ссылки (11). Август 2005 г. Архивировано из оригинала (PDF) 29 сентября 2009 г. . Проверено 22 ноября 2012 г. Будет произведено бетонирование всех поворотов радиусом менее 810 метров с использованием около 220 000 шпал для увеличения дефицита бруса и превышения высоты, что позволит увеличить скорость поездов и еще больше сократить время в пути.

[4] « СТУКАЮЩИЕ» РЕЛЬСЫ» . Квинслендец . 7 февраля 1925 г. с. 9 . Проверено 20 ноября 2011 г. - из Национальной библиотеки Австралии.

[Radlauer-5] Радлауэр, Эд (1973), Motorcyclopedia , Bowmar, стр. 46, ISBN 9780837208855 , Поворот без развала: поворот без развала является противоположностью поворота с креном. На внешней стороне поворота она ниже, чем на внутренней.

[Bentley-6] Бентли, Росс (1998). Секреты скорости . Мотоциклы. п. 78. ИСБН 978-0760305188 .

[Spinelli-7] Майк Спинелли (26 июля 2013 г.), «Самые быстрые повороты в Моспорте — это вне развала, на спуске и вслепую» , / Drive , заархивировано из оригинала 12 октября 2015 г.

[Strouse-8] Фрэнк Страуз, «Шоссе штата 112 – Вашингтон» , Motorcycleroads.us , Screaming Eagle Web Solutions, крутые повороты и некоторые повороты вне развала делают эту дорогу восхитительным.

[McMillan-9] Перейти обратно: ^а ^б Люк Макмиллан (6 сентября 2011 г.), «Рациональный подход к дизайну треков для гоночных игр» , Gamasutra

[Koch-10] Кентон Кох (2013), «Кентон Кох о вождении в технических поворотах» , Mazdaspeed Motorsports Development , Mazda North American Operations, заархивировано из оригинала 04 марта 2016 г. , получено 27 ноября 2014 г. , Углы вне развала: эти повороты являются самые трудные повороты, с которыми вы столкнетесь...

[Valkenberg-11] Ван Валкенберг, Пол (октябрь 1983 г.), «Как там на самом деле?» , Road & Track , 35 : 67–69, Riverside International Raceway — хороший пример трассы без отдельных поворотов из учебника: каждый поворот либо совмещен с другим, либо наклонен, отклонен от развала, поднимается или опускается.

[Cannon-12] Дэррил Кэннон (25 сентября 2012 г.), «Выявлен разрыв в сделках - Хвост дракона» , Super Streetbike , заархивировано из оригинала 24 февраля 2020 г. , получено 26 ноября 2014 г. , [Один из] двух худших поворотов [это] «Обрыв ограждения», резкий развал влево…

[13] Скот Дж. Марбургер (2011), Лучшие мотоциклетные дороги: Глубокий Юг , Gunsmoke Engineering

[Harrison-14] Грег Харрисон (июль 2001 г.), «Езда по американским горкам по тропе истории» , Американский мотоциклист : 31–32, [Он] предлагает все типы поворотов - крутые повороты вне развала, подметальные машины и эссе, которые заставляют меня карабкаться с одной стороны. велосипеда на другой, в то время как моя нога пытается включить нужную передачу.

[Miller-15] Миллер, Роберт Х. (2010) [1997]. «PA125 - Рептильный тур по лучшей дороге Пенсильвании». В Бэкроуд Боб; Роберт Х. Миллер (ред.). Путешествие на мотоцикле (Том 14) Дороги и придорожные домики – Гастрономический тур . Том. 14. с. 4. ISBN 9781452460512 . Меняя высоту на тысячу футов за раз, проезжая через шесть горных перевалов, он не дает покоя от уменьшающегося радиуса, отклонений от изгиба, слепых и обратных поворотов.

[Huffman-16] Джон Перли Хаффман (28 июня 2013 г.), «10 лучших автопутешествий четвертого июля: великолепные места и отличные дороги, которые помогут вам туда добраться» , Edmunds.com , на Route 33 есть все. Он пересекает горы Санта-Инез и беспрестанно интересным образом погружается в долину Куяма. Сюда входят изменения высоты в середине поворота, шпильки вне развала, повороты с ужесточением радиуса и прямые, достаточно длинные, чтобы достичь предельной скорости. Это 72 мили чистого развлечения.

[17] Лучшие в мире мотоциклетные маршруты , страхование MCE

[Dirt_Rider-18] «Повороты вне развала на подъеме с Эндрю Шортом - Секреты профессионалов - журнал Dirt Rider» , Dirt Rider , 21 июля 2009 г.

[MTB_Techniques-19] Продвинутый развал , техника MTB

[Geall-20] Стив Гилл; Робин Китчин; Грег Минаар (2001). Полное руководство по катанию на горных велосипедах . Глобус Пекот. п. 57. ИСБН 9781585743032 . ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[Trevitt-21] Эндрю Тревитт (3 октября 2011 г.), «Серия навыков езды: развал и подъем — использование обоих в ваших интересах» , Sport Rider

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

v т и Железнодорожная инфраструктура
Tracks (history)	Axe ties Ballast Baulk road Breather switch Cant Clip and scotch Date nail Fastening system Fishplate Ladder track Minimum radius Profile Tie/Sleeper Transition curve
Trackwork	Balloon loop Classification yard Headshunt Pocket track Junction Gauntlet track Guide bar Passing loop Track gauge dual gauge Rail track tramway track Rail yard Railway electrification overhead lines third rail ground-level power supply Railway turntable Transfer table (traverser) Roll way Siding refuge siding Switch Track geometry Water crane Water trough Wye
Signalling and safety	Anti-trespass panels Block post Buffer stop Catch points Defect detector Derailer Guard rail Interlocking Level crossing Loading gauge Platform screen doors Railway signal Signalling control Structure gauge Signal bridge Tell-tale Train stop Wayside horn
Structures	Coaling tower Motive power depot/Railway workshop Platform Roundhouse Shed for trains for goods Station building clock ghost list Water stop
Types	Industrial Military Private station list

v т и железнодорожных путей Схемы
Railway track	Single track Passing loop Double track Quadruple track Crossover
Rail sidings	Balloon loop Headshunt Pocket track Refuge siding Rail yard Classification yard
Junctions	Flying junction Level junction Double junction Facing and trailing Grand union Grand circle / roundabout Wye Switch / turnout / points Swingnose crossing Level crossing
Stations	Railway platform Bay Island Side Split Terminal station Balloon loop Spanish solution Cross-platform interchange Interchange station Infill station
Hillclimbing	Horseshoe curve Zig Zag / Switchback Spiral
Track geometry	Track gauge Ruling gradient Minimum curve radius Cant Cant deficiency