Не могу дефицит - Cant deficiency

Недостаток канта: Результирующая сила действует больше на внешнюю направляющую, чем на внутреннюю.

Термин « недостаток наклона » определяется в контексте движения рельсового транспортного средства с постоянной скоростью по кривой постоянного радиуса. Сам по себе Cant является британским синонимом виража кривой, то есть высоты внешнего рельса минус высота внутреннего рельса. Дефицит косяка присутствует, когда скорость транспортного средства на кривой больше, чем скорость, при которой компоненты силы, действующей на колесо относительно рельса , перпендикулярны плоскости пути. В этом случае результирующая сила (совокупная сила гравитационной силы и центробежной силы ) действует на внешний рельс больше, чем на внутренние рельсы, в которых она создает боковое ускорение по направлению к внешней стороне кривой. Чтобы уменьшить недостаток наклона, можно уменьшить скорость или увеличить вираж. Величина дефицита перекоса выражается в единицах необходимого виража, который необходимо добавить, чтобы сбалансировать результирующую силу между двумя рельсами. Напротив, говорят, что это « превышение угла наклона », если результирующая сила действует на внутренний рельс больше, чем на внешний рельс, например, кривая большого виража с поездом, движущимся с низкой скоростью.

Силы

Силы, действующие на автомобиль в этом контексте, показаны на следующем рисунке.

Движение транспортного средства со скоростью v по круговой траектории представляет собой центростремительное ускорение величиной v ² / R к центру окружности, кривизна этой траектории равна 1 / R, где R - радиус окружности. Это центростремительное ускорение создается горизонтальными силами, прилагаемыми рельсами к колесам транспортного средства, направленными к центру и имеющими сумму, равную Mv ² / R, где M - масса транспортного средства.

Чистая горизонтальная сила, вызывающая центростремительное ускорение, обычно разделяется на составляющие, которые находятся, соответственно, в плоскости наклонной (то есть наклонной) дорожки и перпендикулярно ей.

Компонент, нормальный к дорожке, действует вместе с гораздо большей составляющей гравитационной силы, нормальной к дорожке, и ею обычно пренебрегают. Это может немного увеличить вертикальную нагрузку, воспринимаемую подвеской транспортного средства, но не создает боковое ускорение, воспринимаемое пассажирами, и не вызывает бокового отклонения подвески транспортного средства.

Дорожка имеет вираж, так что составляющая ускорения свободного падения в плоскости дорожки будет обеспечивать некоторую долю горизонтального ускорения в плоскости дорожки из-за кругового движения. Ссылаясь на рисунок выше, можно увидеть, что компоненты гравитационного и центростремительного ускорения в плоскости пути будут равны, если выполняется следующее уравнение баланса, где α - угол крена.

${\ Displaystyle {v ^ {2} \ над R} \ соз \ альфа = г \ грех \ альфа}$

Для заданного радиуса кривой и угла крена (т. Е. Виража) скорость V, которая удовлетворяет уравнению баланса, называется уравновешивающей скоростью и определяется выражением

${\ displaystyle V_ {bal} = \ left ({Rg \ tan \ alpha} \ right) ^ {\ tfrac {1} {2}}}$

По причинам, которые будут упомянуты ниже, легковые автомобили обычно движутся по кривой со скоростью, превышающей скорость балансировки. Величина, на которую фактическая скорость превышает скорость баланса, удобно выражать через так называемый недостаток наклона, то есть величину, на которую необходимо увеличить вираж, чтобы поднять балансировочную скорость до скорости, с которой фактически движутся автомобили. . Позволить манометр _себе обозначать железнодорожную колею от низкого рельса бокового датчика угла до высокого рельса бокового поля угла, позволяя super_el обозначать фактические виражи, и позволяя V _акта обозначает фактическую скорость, это следует из определения , что у него перебор дефицит, CD - , даются по формуле

${\ displaystyle CD = {gauge_ {se} \ over {\ left (1+ {R ^ {2} g ^ {2} \ over {V_ {act} ^ {4}}} \ right) ^ {\ tfrac { 1} {2}}}} - супер \ _el}$

пример

Например, кривая с кривизной 1,0 градус на 100 футов хорды (радиус 1746,40 м = 5729,65 футов), gauge_se = 1511,3 мм (59,5 дюйма) и super_el = 152,4 мм (6,0 дюйма) будет иметь

${\ displaystyle V_ {bal} = {\ sqrt {1746.4 \ cdot 9.80665 \ cdot \ tan (\ arcsin (152.4 / 1511.3))}}}$:

${\ displaystyle = 41,6638 \, \ mathrm {м / с} = 149,99 \, \ mathrm {км / ч} = 93,20 \, \ mathrm {миль / ч}}$

Если транспортное средство движется по этой кривой со скоростью 55,880 м / с (= 201,17 км / ч = 125 миль / ч), то недостаток наклона будет

${\ displaystyle CD = {\ frac {1511.3} {\ sqrt {1+ (1746.4 ^ {2} \ cdot 9.8066 ^ {2} /55.8^ {4})}}} - 152,4}$

${\ displaystyle = 118,7 \, \ mathrm {мм} (= 4,67 \, \ mathrm {дюймы})}$

На маршрутах, по которым проходят грузовые перевозки в автомобилях с максимально допустимыми нагрузками на ось, желательно установить виражи так, чтобы балансирующая скорость каждого поворота была близка к скорости, с которой проходит большинство таких транспортных средств. Это необходимо для уменьшения склонности больших колесных нагрузок к раздавливанию головки любого рельса.

Предельные значения

Допустимый CD устанавливается ниже значения, которое было бы разрешено по соображениям безопасности, чтобы уменьшить износ колес и рельсов и снизить скорость деградации геометрии пути с балластом. Выбор дизайна CD будет меньше ограничиваться комфортом для пассажиров в случае транспортных средств с возможностью наклона. Одним из исторических подходов к определению недостатка безопасного перекоса было требование, чтобы проекция на плоскость пути результирующей инерционных и гравитационных сил, действующих на транспортное средство, находилась в пределах средней трети ширины колеи. Современные инженерные исследования, вероятно, будут использовать моделирование движения транспортного средства, включая условия бокового ветра, для определения запаса прочности относительно схода с рельсов и опрокидывания.

Если вираж, определенный для кривой выделенного пассажирского маршрута на основании нормативных требований и безопасности, составляет менее 6 дюймов (152,4 мм), может оказаться желательным увеличить вираж и уменьшить перекос. Однако, если по такой кривой некоторые поезда регулярно движутся с малой скоростью, то подъем виража может быть нецелесообразным из соображений комфорта пассажиров.

На маршруте смешанного движения, принадлежащем грузовой железнодорожной компании, скорее всего, будут преобладать грузовые перевозки. На маршруте смешанного движения, принадлежащем пассажирской железнодорожной компании, может потребоваться какой-то компромисс.

Дефицит канта обычно рассматривается с точки зрения идеальной геометрии пути . Поскольку геометрия реального пути никогда не бывает идеальной, может быть желательно дополнить статические соображения, изложенные выше, моделированием движения транспортного средства по измеренной геометрии реальных путей. Моделирование также желательно для понимания поведения транспортного средства при движении по спирали , стрелкам и другим участкам пути, кривизна которых изменяется с расстоянием в силу конструкции. Там, где моделирование или измерения показывают неидеальное поведение при пересечении традиционных линейных спиралей, результаты можно улучшить, используя усовершенствованные спирали. Хорошая геометрия пути, включая продвинутые спирали, вероятно, будет способствовать принятию пассажирами более высоких значений CD.

Соединенные Штаты

Для пассажирских перевозок можно установить виражи и разрешенные скорости, чтобы поезда ходили с максимально допустимым перекосом, исходя из соображений безопасности, соответствующих правил и комфорта пассажиров. С 2007 года правила Федерального управления железных дорог США ограничивают CD до 7 дюймов (178 мм) для наклонных легковых автомобилей и 3 дюймов (76 мм) для обычных транспортных средств. Этот регламент FRA основан на стандартах AAR, основанных на единственном исследовании, проведенном в 1950-х годах на железнодорожной линии в Коннектикуте. В Германии, где осевые нагрузки обычно ниже, чем в США, в некоторых случаях наклонным поездам разрешается работать с 12-дюймовым (305 мм) КД. CD выше 6 дюймов (152 мм) может считаться слишком неудобным для пассажиров (например, предметы на столах могут соскользнуть), за исключением наклонных поездов.

FRA опубликовало новую информацию о дефиците косяка в 2009 году в соответствии с FRA-2009-0036-0003. В связи с изложенными обстоятельствами в федеральные правила о недостатке бруса были внесены поправки, согласно которым любое железнодорожное транспортное средство может работать с дефектом бруса до 3 дюймов, и любое транспортное средство, которое будет эксплуатироваться с превышением этого числа, должно быть одобрено FRA для таких операций. Одобрение регулируется условиями, изложенными в CFR, глава 49, раздел 213.329, часть (d), и основано на идее, что автомобиль не может разгружать внутреннее колесо на повороте более чем на 60% статической нагрузки.

Европа

Франция и Германия разрешают поездам на обычных линиях работать с уклоном до 6 дюймов (152 мм). TGV имеет ограничение на отклонение угла наклона 4 дюйма (102 мм).

Ссылки

Смотрите также

• Не могу (автомобильный / железнодорожный)