Почему в поездах стальные колёса и почему их профиль не цилиндрической, а конической формы?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Мнение | Авто и транспорт

Когда смотришь на поезд, стремительно проносящийся мимо, редко задумываешься, что даже его колёса — настоящее чудо инженерной мысли. Почему поезда обычно ездят на стальных колёсах, а не на мягких, как у автомобилей? И зачем они имеют конический, а не цилиндрический профиль?

Почему у поездов стальные колёса

У поездов стальные колёса не просто так — это оптимальное решение, которое делает их невероятно эффективными и надёжными. Во-первых, стальное колесо, катящееся по стальному рельсу, создаёт минимальное трение. В сравнении с резиновой шиной на асфальте потери энергии уменьшаются на 85-99%. Поезд тратит гораздо меньше усилий на преодоление сопротивления трению качению, а значит, движется легче и экономичнее.

Теперь представьте: резиновая шина при движении постоянно сгибается и разжимается. Это создаёт тепло — попробуйте свои шины после долгой поездки, они тёплые. Всё это — потраченная впустую энергия. А с поездами таких проблем нет: их колёса и рельсы почти не деформируются, износ минимален, и энергия расходуется в основном на движение, а не на нагрев. Площадь контакта стального колеса с рельсом — крохотная, всего с монетку, но такой точки опоры достаточно, чтобы нести многотонные вагоны. Для сравнения: у грузовика одна шина занимает гораздо большую площадь, поскольку она прогибается. Но даже при этом нагрузка на каждую шину намного меньше, чем на стальное колесо поезда, а износ — больше. Ещё один плюс — экологичность. Резиновые шины, пока стираются на дороге, выбрасывают в окружающую среду тонны микрочастиц, загрязняющих воздух и воду. Стальные колёса не оставляют такого следа.

Также стоит добавить, что вес составов на железной дороге немалый. При таких нагрузках резиновые шины быстро бы вышли из строя, потеряв форму и прочность. Пассажирский поезд весит около 500 тонн в зависимости от количества вагонов, а вес грузовых составов даже может превышать 9 000 тонн, особенно на длинных маршрутах с перевозкой тяжёлых материалов, таких как уголь и руда. Это делает стальные колёса на рельсах оптимальным решением для таких нагрузок. Каждая ось поезда может выдержать до 22,5-23,5 тонн нагрузки. При этом такие колёса не только сохраняют форму, но и предотвращают деформацию, что особенно важно для безопасности. Этот уровень надёжности делает сталь лучшим выбором для поездов. Кроме того, стальные колёса служат долго, примерно 10-15 лет без необходимости полной замены. Когда колёса начинают изнашиваться, их поверхность просто шлифуется и колёса используются дальше. В отличие от резиновых шин, которые требуют замены через каждые несколько тысяч километров, стальные колёса снижают затраты на обслуживание и эксплуатацию.

Автор: stockcake Источник: stockcake.com

Хотя стальные колёса идеально подходят для поездов, они совершенно не подходят для автомобилей. Прежде всего, у них слабое сцепление с асфальтом. На мокрой или заснеженной дороге такие колёса будут скользить, делая управление опасным. Кроме того, стальные колёса не обеспечивают амортизацию — каждую неровность дороги они передавали бы в кузов, превращая поездку в тряску. В то время как резиновые шины смягчают удары и вибрации, обеспечивая комфортное движение. Наконец, стальные колёса быстро разрушали бы дорожное покрытие из-за высокой точечной нагрузки. Именно поэтому резиновые шины являются оптимальным выбором для автомобилей.

Почему профиль колеса конической формы

Коническая форма — это один из тех инженерных секретов, которые делают поезд таким надёжным и стабильным. На первый взгляд, логично было бы предположить, что колёса должны быть идеально цилиндрическими, как автомобильные. Но на практике такая форма вызвала бы проблемы на поворотах.

Когда поезд входит в поворот, внешний рельс длиннее внутреннего. Если бы колёса были одинаковыми и вращались с одинаковой скоростью, поезд либо соскочил бы с рельсов, либо начал бы скользить. Конические колёса решают эту проблему автоматически: при смещении состава наружу колёса на внешнем рельсе опираются на более широкую часть, а на внутреннем — на узкую. Это позволяло проходить повороты без сбоев и дополнительных механизмов.

Автор: Methem Источник: ru.wikipedia.org

Итого

Стальные колёса идеально подходят для поездов, потому что они снижают трение, выдерживают огромные нагрузки и обеспечивают стабильность на рельсах. А коническая форма позволяет поезду плавно проходить повороты и сохранять устойчивость без дополнительных механизмов. Для автомобилей же стальные колёса были бы катастрофой. Резиновые шины дают нужное сцепление, комфорт и безопасность на дорогах. Поэтому выбор колёс для каждого вида транспорта — это результат инженерного расчёта, основанного на условиях эксплуатации и задачах. Поезда и автомобили используют свои уникальные решения, и именно это делает их максимально эффективными.

Изображение в превью:
Автор: stockcake.
Источник: stockcake.com

5 комментариев

a
«Это позволяет им вращаться с разной скоростью».
Вращаются они с одной и той скоростью, так как жестко сидят на одной оси. Но проходят на повороте разный путь из-за «конической» формы. Так что написанное в статейке — полный бред.
Eldarado
Не полный. Про сталь всё верно написано )))
ЛВЗ Абсолют
Электропоезда на резиновых колёсах существуют — в метро некоторых городов.
s
В Париже метро
ЛВЗ Абсолют
Везде, где Alstom пасся — Мехико, Монреаль, Сантьяго…

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

История ВАЗ-2106, который 27 лет простоял на балконе четвёртого этажа

Более 27 лет в Тбилиси (Грузия), в обычном жилом доме на Дигомском массиве, на балконе четвёртого этажа стояла необычная «достопримечательность» в виде настоящего нового автомобиля ВАЗ-2106....

Почему грунт Марса ядовит: как пылевые бури меняют химию планеты без воды

Марс представляется застывшей пустыней. Мертвым миром, где единственное движение — это ветер, перегоняющий песок. Но это только на первый взгляд. Новое исследование показывает, что...

Что будет с метеоритом в ускорителе частиц? Оказалось, астероиды в 7 раз прочнее расчетов

Эксперимент на ускорителе в ЦЕРНе выявил скрытое свойство метеоритного железа. Под воздействием высокоэнергетического излучения материал не разрушается, а меняет свою структуру, становясь...

Почему люди в 2026 году массово возвращаются к бумажным книгам

В последние годы рынок печатных книг демонстрирует устойчивый рост. По данным Circana BookScan, в 2025 году продажи печатных изданий в США достигли 762,4 миллиона экземпляров. Это на 0,3% больше,...

Чем провинилась боярыня Морозова и куда ее везут

Государственная Третьяковская галерея содержит огромное количество картин известных русских художников. Среди них выделяются и произведения Василия Сурикова. Одной из самых значительных картин на...

Breguet, который в 100 раз дешевле: обзор часов Seagull Moon Phase

Поначалу казалось, что модель вызовет если не негативные, то противоречивые эмоции, однако, поносив ее несколько месяцев, понимаю, что даже дизайн, который является прямой цитатой великой...