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

Добавить комментарий

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

Не только Linux: 5 BSD-систем, которые можно установить на домашний ПК

BSD редко рассматривают как систему для домашнего компьютера. Чаще её связывают с серверами, маршрутизаторами, хранилищами и рабочими станциями системных администраторов. Но среди BSD есть системы,...

Где находится единственное в мире море без берегов и почему его считают «океанической пустыней»

Можно ли назвать морем участок океана, у которого нет ни одного берега? Большинство людей ответят «нет». Но в Атлантике существует огромный водный регион площадью до 7 миллионов квадратных...

Находка для велосипедистов 2026 года: обзор GPS-велокомпьютера iGPSPORT BSC500

Честно сказать, я не ожидал много от этого велокомпьютера. Вроде бы новая старшая модель в «простой» серии велокомпьютеров BSC от iGPSPORT, не флагман. Но покатавшись с ним, я понял, что это...

Шпаргалка по томатам: как определить проблему по плодам и что делать

Томаты трескаются, покрываются пятнами или растут кривыми? Частые проблемы по состоянию плодов: солнечные ожоги, вершинная гниль, фитофтора и нехватка калия с бором. Как определить и что делать.

80 °C на видеокарте — норма, 90 °C на процессоре — тоже. А вот где начинаются проблемы?

80 °C на видеокарте и 90 °C на процессоре — это норма или уже пора задуматься? Основные компоненты ПК: допустимые температуры, троттлинг и когда пора менять термопасту.

Как тратить меньше топлива: плавная езда, правильные шины и пустой багажник

Резкое ускорение сжигает до 40% лишнего топлива, а багажник на крыше — ещё 25%. Как плавная езда, правильное давление в шинах и несколько привычек сэкономят автовладельцу тысячи рублей в год.