Когда мы видим, как огромный поезд плавно входит в поворот, кажется почти чудом, что такая тяжёлая махина вообще способна менять направление. Ведь у поездов нет руля, как у машин, и колеса на каждом вагоне невозможно вовремя поворачивать. Но оказывается, инженеры продумали всё до мелочей: от формы колёс до устройства рельс. Разберёмся, как именно это работает.
Колёса поезда действительно не могут повернуть сами — они жёстко закреплены на оси и вращаются одновременно. Поэтому поезд едет туда, куда проложены рельсы.
Когда путь изгибается, состав просто следует за формой рельсов. Именно они — «руль» поезда.
Поворот становится возможным благодаря форме колёс. На первый взгляд они у поезда кажутся круглыми, но на самом деле они чуть конические, то есть их поверхность немного скошена. Эта хитрость помогает проходить повороты без трения и соскальзывания.
Представьте: когда поезд входит в поворот, внешнее колесо должно пройти чуть большее расстояние, чем внутреннее. Но ведь оба колеса крутятся с одинаковой скоростью. Вот тут и помогает форма колёс:
- при повороте ось немного смещается на рельсах;
- внешнее колесо оказывается на участке с большим диаметром, а внутреннее — с меньшим;
- значит, внешнее проходит большее расстояние за один оборот, и поезд плавно входит в дугу.
Так поезд сам «подруливает» без поворотных механизмов.
На скоростных участках, где поворот довольно крутой, поезду грозит центробежная сила, стремящаяся вытолкнуть его наружу. Чтобы этого не случилось, инженеры поднимают внешний рельс немного выше внутреннего.
Благодаря этому поезд наклоняется внутрь поворота и движется устойчиво, как гонщик на виражах.
Поэтому повороты у поездов всегда пологие. Резкие изгибы опасны, ведь колёса могут сойти с рельсов, а вагоны начнут «ломаться» в местах соединений. Да и пассажирам было бы некомфортно.
Поэтому радиус поворота обычно сотни метров, а на скоростных линиях — до нескольких километров!
Кроме того, на каждом участке пути строго установлены ограничения скорости. Если поезд входит в поворот слишком быстро, возникает сильная центробежная сила, которая «толкает» вагоны наружу дуги. Даже при наклоне внешнего рельса она может стать слишком большой, и тогда колёса теряют контакт с рельсом.
Есть еще ситуации, когда поезд должен перейти с одного пути на другой, например, при въезде на станцию или в депо. Для этого служит специальный участок рельсов — стрелка.
Когда стрелка переключается, один из направляющих рельсов прижимается к основному, а другой отходит. Колёса, двигаясь по рельсам, сами «чувствуют», куда теперь повернуть — влево, вправо или прямо.
То есть стрелка — это своего рода переключатель пути, работающий без руля, а только за счёт положения рельсов.
Все эти инженерные решения делают движение поездов надёжным, плавным и безопасным — даже на скоростях свыше 300 км/ч!
