הפיזיקה של משא ומתן על רכבות מהירות גבוהה

כאשר רכבת מהירה גבוהה נכנסת לעקומה, היא חווה האצה צנטריפטאלית מתמשכת מכוונת למרכז העקומה.עבור רכבת נוסעת במהירות (FLT:0vcioFLT:1 על עקומת רדיוס:2RearFLT 3:2RirFLT 3, כוח סנטיפט הנדרש הוא פרופורציה ל-F4LT2 / RLT5: מערכת יחסים זו היא בדרך כלל כפולה של 5 ק"מ, 000 מטר מרובע, כאשר היא גבוהה, 000 מטר מרובעת, 000, 000 ממהירות גבוהה, 000, 000, 000 ממהירות גבוהה, 000, 000, 000 ממהירות, 000 ממהירות גבוהה, 000 ממהירות גבוהה, 000 ממהירות גבוהה, 000 000 ממהירות גבוהה, 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000

כדי לנהל את הכוחות הללו ללא צורך ברדיאני גדול באופן לא מעשי, מהנדסי רכבת מציגים את ה-FLT:0 על-פי רלוונטיות FLT:1 (נקרא גם Cant) זהו בנקאות של הרכבת החיצונית ביחס למסילות הרכבת הפנימית, יצירת הבדל גובה אנכי לאורך המסלול.

היחסים בין מהירות, רדיוס ו Cant נשלטים על ידי סטנדרטים בינלאומיים כגון אלה מן FLT:0 (International Union of Railways (UIC) irFLT:1, אשר מציין את המותר המקסימלי לא יכול להיות חסר ערכים עבור סוגים שונים של רכבות במהירות גבוהה, טיפוסי מחסור יכול להגביל טווח מ -100 מ"מ ל 150 מ"מ, בהתאם ליכולת הטיה והשעייפת של מלאי מתגלגל.

Wheel-Rail Interface Dynamics על Curves

ממשק גלגל-החלל הוא הגבול הפיזי הקריטי שבו יציבות נקבעת.כרכבת חוצה עקומה, ההגה טבעי לנווט בשל התכופות של גלגל treads - הגלגלים הם מעט קוטר גדול על הפנים החיצוני. על מסלול ישר, קו הרוח הזה מספק התנהגות מרוכזת עצמית על עקומה, הגלגל החיצוני מתגלגל על חלק גדול יותר של המשטח הפנימי, תוך כדי הליכה על גבי מסלול ישר, הוא עוזר על גבי משטח של גלגל אחורי קטן יותר, ללא סיבוב פנימי, עם גלגלים, עם גלגל אחורי אחר.

עם זאת, כאשר הראווה חדה מדי יחסית למהירות, היכולת הניסוח העצמי עולה על פני הגלגל flanges על שני הגלגלים ליצור מגע עם הפנים מד הרכבת, יצירת FLT:0flange כוחות FLT:1 כי יש להתנגד על ידי מבנה המסלול.כוחות העששים האלה הם הגורם העיקרי של מתכת, גלגל, וסיכון מוגבר של פענוח של יחס רכבת / רכבת תחתית (Ly) מאוחר יותר על פני גלגלים (Ly) על פני גלגלים (Ly) על פני השטח העליון של כוח על פני גלגלים (LVirterial) הוא על פני השטח העליון של כוח על פני השטח).

⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ה) מטפס מתרחש כאשר זווית ההתקפה בין גלגל הנגיעה לבין פני מד הרכבות הופכת גדולה מדי, בשילוב עם עומס אנכי נמוך על גלגל זה. כוחות מאוחר יותר לדחוף את הגלגל במעלה המדרדרון הנגיש (אם טיפות העומס האנכי) (בשל מעקב, עומסי השעיה, או עקומה משולבת ואי סדירות גיאומטריה אנכית), יחס L / V יכול לעלות במהירות גבוהה במיוחד כי עומסים 3DFloweric) ו-Fairlis-Fer (מסלולאריים) ניתן להפחית את העמידות גלגלים (דפסים:

אי סדירות של גיאומטריה מורכבות את הסיכון.FLT:0Gauge הרחבה של ההרחבה 1:1 - שבו הרכבות מתפשטות בנפרד תחת עומס - יכול להחמיר את הנגיעה לטפס על פוטנציאל על ידי הגדלת זווית של תחזוקת מסלול עבור קווי תחזוקה במהירות גבוהה דורשות סטיות מד של ±2 מ"מ, בהשוואה ±5 מ"מ עבור קווים קונבנציונליים, המשקפת את שולי הבטיחות המקיפים במהירות.

פתרונות הנדסה עבור Curve Stability

התייחסות לאתגרים של ריפוי דורש גישה שכבתית המשלבת עיצוב רכב, לעקוב אחר גיאומטריה, ואת בקרה תפעולית ביותר הוא החידוש הנראה לעין: הפחתה של רכבת הרים 1, המאפשרת מהירויות גבוהות יותר על המסלול הקיים על ידי נטיעת הגוף המכונית לתוך העקומה, ביעילות להפחית את האצה מאוחרת יותר נתפסת על ידי נוסעים.

רכבת טכנולוגיה

מנגנוני ייבוש נופלים לשתי קטגוריות: מערכות להטות פסיביות ופעילות של פסיביות משתמשות בהשעיה דו-לשונית הנוטה באופן טבעי תחת כוח צנטריפוגי – אלה פשוט יותר אך יש להן תגובה איטית יותר ויכולות לגרום להפרעות תנועה.מערכת הטיה פעילה, המשמשת כיום בתחנות מודרניות כמו ה-GPSFLT:0PendinoFLT:1 או היפנים:2Nkan 700SineFramate, מעקב אחר מחזור חשמלי, או שימוש ב-Fintulating, על ידי מערכת הפעלה מהירה יותר של מערכת הפעלה אופטיקה חשמלית.

עיצוב בוגי ו Suspension Design

בומיות מהירות גבוהה (הצ'אסים המוגלגלים מתחת לכל מכונית) מונדסים כדי למזער את זווית ההתקפה בין גלגלים למסילות על עקומות.

  • (FLT:0) נוקשות השעיה: FLT:1 נוקשות של החלפת זמן קלה יותר מאפשרת לגלגל לאמץ עמדה קורנת יותר בעוביות, צמצום כוחות מגע של flange. עם זאת, זה חייב להיות מאוזן נגד ציד במהירות גבוהה - הסכם סחר הדורש אופטימיזציה זהירה.
  • (ב) [ה]החלים ההידראוליים האלה שולטים בתנועות הרוטאליות של הוגי ביחס לתא המטען.על המסלול הישר, הם מדכאים את חוסר היציבות בציד הוונציאלי.
  • (FLT:0 Wear פרופיל אופטימיזציה: FLT:1 רכבות מהירות מודרנית בשימוש במיוחד גלגל קריאות כי איזון קונכימיות ליציבות על מסלול ישר עם גיאומטריה מגע אשר מפחית כוחות flange בעקום.השיק היפני משתמש פרופיל "קשת" מתון כי כבר מעודן מעל עשרות שנים של נתונים בשירות.

עקבו אחרי Geometry and Maintenance for Curved High-Speed Lines

המסלול עצמו חייב להיות מתוכנן ו נשמר בסטנדרטים גבוהים מאוד עבור משא ומתן מהיר. מעבר רדיוס בסיסי וסופר-רלוונטיות, כמה אלמנטים גאומטריים הם קריטיים.

המונחים: Curves

(העברות של מסלול ישר לעקומה של רדיקלים קבועים היו יוצרים שינוי צעד בהאצה מאוחרת, גרימת אי נוחות נוסעים ועומסים דינמיים.במקום, מהנדסים משתמשים ב-FLT:0transition עקומות FLT:1 - בדרך כלל בדאידים (Euler ספירלות) - שבו רפיח עולה ליניארית עם מרחק גבוה, אורך נדיבות, לעתים קרובות 300 מ"מ ל-F) יכול להיות רק 1 מ"מ קצר יותר מ"מ (אורד) 1 עד 1500 ק"מ בלבד (אך) -2 מהירויות של 1 עד 1 עד 1 מ"מ) -2, 000) -2, 000) -2 מהירויות של 1 מ"מ בלבד (F) -2, 000) -2 יכול להיות מוגבל יותר מ"מ בלבד (מ) -2 מהירויות של 1 מ"מ) -2 מ"מ בלבד.

רכבת תחתית וגרימת

על העקומה עם רדיוי קטן יותר, חוות הרכבת החיצונית מטלית גבוהה ללבוש מגע חוזר flange. (FLT:0Gauge הפנים lubricationmentFLT:1 מערכות, רכוב על המסלול או על הרכבת, חל על מנת להפחית את החיכוך והלבוש.

המונחים: Stiffness Variation

שינויים בנוקשות המסלול - למשל במעברי הגשר, כניסת מנהרה, או אזורים עם תנאים שונים של כדוריות - ליצור כוחות דינמיים שיכולים להערים על השעיה של הרכבת ולהגדיל את יחסי L /V על עקומות.קווים מהירים מודרניים משתמשים בקווים מהירים מודרניים (FLT:0transition SabsFLT:1 והשלמת כריות קשיחות לשינויים אלה.

אסטרטגיות תפעול לניהול Curve

גם עם הנדסה מתקדמת לרכב ולעקוב אחר, המהירות חייבת להיות מוסדרת בקפידה על עקומות.רכבת מהירה גבוהה להשתמש בזיהוי מתוחכם ומערכות בקרה כדי לנהל מהירויות כניסה עקומות.

(FLT:0) European Train Control System (ETCS)FIRLT:1 ו-דרגה 3 מספקים פיקוח מהיר מתמשך, חישוב עקומה מתפתלת המבטיחה את הרכבת להאטה המותרת לכל עקומה.מחשב על הסיפון משתמש במעקב אחר מידע מסד נתונים - כולל רדיוס מעוקל, יכול, ו- ⁇ - כדי למקם את המהירות המקסימלית בזמן אמת.

עבור קווים משולבים-טרף - שבו רכבות נוסעים במהירות גבוהה לשתף מסלולים עם רכבות משא איטיות יותר - האתגר המבצעי גדול יותר.רכבת Freight יש מרכז גבוה יותר של כוח הכבידה ופחות סלחנות דינמיקות מעוקלות.ההמסלול יכול לעתים קרובות מיועד למהירות ביניים בטוח עבור שני סוגי התנועה, אבל זה לא פועל בביצועים אופטימליים במהירות גבוהה להימנע מפשרה זו לחלוטין, ומאפשרת אופטימיזציה עבור 250-350 קמ"ש.

תנאי מזג אוויר משפיעים גם על בטיחות העקומה (FLT:0)CrosswindsFLT ( 1:1) כופים כוחות מאוחרים נוספים המשלבים עם כוחות עקומה, במיוחד על חשוף באמצעות מחנכים וקרנות.מפעילי רכבת מהירים רבים ליישם מערכות ניטור מהירות רוח אשר מעוררות הגבלות מהירות על עקומות כאשר צלבים עולים על סף - בדרך כלל 25-30 מטר למהירויות מלאות, עם הפחתה נוספת במרחק של 35 / F2 רגל, אם הם עלולים לצמצום מגבלות מהירות, אם הם עלולים לצמצום של מגבלות מהירות, אם הם עלולים לצמצום של מהירות גבוהה יותר, אם הם עלולים לצמצום של 25 עד לצמצום מגבלות מהירות גבוהה יותר, אם הם עלולים לצמצום של 5.

גישות השוואתיות ברחבי מערכות הרכבת המהירות

משפחות רכבות מהירות שונות נקטו גישות שונות לניהול עקומה, משקפות את סביבות התפעוליות שלהם ואת פילוסופיות העיצוב.

רשת ה-FLT:0 יוונית ShinkanvesenFLT:1, החלוצי של קווי מהירות ייעודיים, משתמשת מאוד מעוקל רדי (4,000 מ' מינימום עבור קווים מוקדמים, 5,500 מ' להרחבות חדשות יותר) בשילוב עם שימוש נרחב של באמצעות מחנכים ומנהרות כדי למזער את ההנדסת הקרקע של N700 להשיג 300 קמ"ש עם נטייה פעילה של עד 5 מעלות, המאפשרת כדי לשמור על מהירות של כלי רכב זה דורש על פני השטח של יפן ומהירות גבוהה יותר.

הגישה הצרפתית TGearVFLT:1 , אשר הסתמך באופן מסורתי על היערכות סטרייטית מאוד וצמצם מינימלי על קווים ייעודיים, עם רדיוס מינימלי של כ-4,000 מ' עבור LGV Sud-Est ו-6,000 מ"מ עבור LGVs עדכני יותר לאחרונה LGVs.רכבת TGV אינה משתמשת במנגנונים להטות - במקום זאת, הם משיגים מהירויות גבוהות באמצעות עוצמה ומועילים ב-300+h, אפילו מ"מסלולאריכים, מ"מ, מ"מ, אפילו מעוקבים גדולים יותר, הם מייצרים את המולקולות של מכוניות ממושכות יותר.

ה- ICEIRLT (FLT:0) הגרמנית ICEIRLT:1 ו- (FLT:2 Italian PendolinoveFLT 3) מערכות לפעול לעתים קרובות יותר על קווים קונבנציונליים משודרגים עם עקומות מתוחות יותר, מה שהופך את הטכנולוגיה לנטייה חיונית. ICE-T ו-ICE-TD יש מגבלות הנעות במיוחד למטרה זו, כלומר, שירותים מהירים רבים עם מסלולים מהירים עם רכבת תחתית, כגון 1,000 מטרים, אשר מאפשרים, כמו רכבת מהירה, כמו גם מהירות גבוהה, כמו גם על פני השטח של אמצעי בקרה מהירה ומהירות גבוהה, כמו גם על פני השטח, כמו גם על פני השטח, 000, כמו גם על פני השטח של אמצעי בקרה מהירה ביותר, כמו רכבת מהירה ביותר, כמו גם על פני השטח של 1,000 מטרים, כמו רכבת מהירה, 000, כמו רכבת מהירה, כמו רכבת מהירה, כמו רכבת מהירה, כמו רכבת תחתית, כמו גם על פני השטח של גרמניה, כמו גם על פני השטח, כמו רכבת מהירה יותר, כמו גם על פני השטח של גרמניה, 000, 000, כמו רכבת מהירה ביותר, כמו גם על פני השטח של אמצעי בקרה מהירה, כמו רכבת מהירה, כמו רכבת מהירה ביותר, 000, כמו גם על פני השטח של גרמניה, כמו רכבת מהירה יותר, 000,

שיעורים לתכנון תשתיות

הניסיון ההשוואתי על פני מערכות מניב הדרכה ברורה עבור מתכננים תשתיות.על קווים חדשים לגמרי מהירים - כמו סעודיה, מרוקו, או מסלולים מתוכננים בהודו וארצות הברית - עקומת רדיוי צריכה להיות גדולה כמו שיקולים כלכליים המאפשרים.העלות ההנדסית האזרחית המצטברת של רדיוס מינימלי מ-4,000 מ' ל-6,000 מ' היא קטנה יחסית בהשוואה להטבות התפעוליות לטווח ארוך: מהירויות גבוהות יותר, צריכת אנרגיה נמוכה יותר, ותחישומי תחזוקה, נמוכה יותר, ופחות, ותחתית, עלות של קווי תחזוקה קונבנציונאליות סטנדרטיות, עלות, וכיסויים, עלות יותר, עלות, עלות יותר, עלות, עלות יותר, עלות יותר, עלות יותר, עלות יותר, עלות יותר, עלות יותר, עלות, עלות, עלות של רכבות צפופות, עלות יותר, עלות של רכבות נמוכות יותר, עלות של רכבות נמוכות יותר, עלות, עלות, עלות סטנדרטיות, עלות, עלות, עלות יותר, עלות יותר, עלות פחות גמישות נמוכה יותר, עלות, עלות, עלות, עלות, עלות של רכבות נמוכות יותר, עלות סטנדרטיות של רכבות מסורתיות יותר, עלות נמוכה

פיתוח עתידי ב-Creve Stability

מספר טכנולוגיות מתפתחות מבטיחות לשפר עוד יותר את יציבות הרכבת במהירות גבוהה על עקומות, פוטנציאל לאפשר מהירויות גבוהות יותר על תשתיות קיימות או צמצום דרישות ההנדסה האזרחית לקווים חדשים.

(FLT:0) היגוי היגוי של ההרחבה:1 , שבו הגלגלים מסתובבים באופן פעיל יחסית למסגרת הבוג'י באמצעות ממריצים, יכולים להפחית את זווית ההתקפה לכמעט אפס בעוביות, כמעט לחסל כוחות מגע של flange.מערכות פרוט הוכיחו את L/V ירידה של 50 אחוזים או יותר בהשוואה לבוטים פסיביים.

(FLT:0) תאי תאומים של גלגל-חלל (FLT) הם מופרסים על ידי מנהלי תשתיות כמו FLT:2 Network RailFLT 3: 3 ו- Deutsche Bahn כדי לחזות את שיעורי הלבוש ולזהות עקומות שבהן יחסי L / V הם קרוב למגבלות.מודלים אלה משלבים מדידות גיאומטריה, סימולציות רכב, ונתוני גלגל כדי להתאים את לוח הזמנים של למידת האלגוריתמים יכול לזהות דפוסים מתקדמים, או למומים לפני מוטציות או מוטציות.

(FLT:0Variable MeasureFLT:1 רכבות, כגון מערכת טלגו הספרדית, מציעים את היכולת לשנות את מדד הגלגל במעברי הגבול בין רשתות מד מסלולים שונים, בעוד מיועד בעיקר להתאמה, מנגנוני מדד משתנים גם ליצור הזדמנויות עיצוב עבור אופטימיזציה של גיאומטריה מגע שונה על חלקים יישר במהירות גבוהה לעומת חלקים מעוקלים איטי יותר.

מסקנה

הרפסת מעקב נותרה אחת מהמגבלות המגדירות בהנדסת רכבות מהירות גבוהה, הטלת מגבלות בסיסיות על מהירות דרך הפיזיקה של כוח צנטריפט ומכניקת מגע של גלגל-החלל.האינטראקציה בין רדיוס מעוקל, סופר-רלוונטיות, ודינמיקה של רכב קובעת את המהירות הבטוחה המקסימלית עבור כל חלק נתון של מסלול, בעוד היחס L / V בממשק של גלגל-החלל מספק את מדד הבטיחות האולטימטיבי.

מערכות רכבת מהירות גבוהות מודרניות מצליחות לרסן באמצעות גישה משולבת: עקומה נדיבה קורני בעיצוב היישור חדש, הטיה פעילה והשהה מתקדמת על מלאי מתגלגל, מעקב אחר גיאומטריה עם סובלנות הדוקה, ובקרת מהירות רציפה דרך ETCS ומערכות איתות דומות.הבחירה בין הכלים האלה תלויה אם הקו הוא מסדרון מהיר ייעודי חדש או שדרוג של מסלול קונבנציונלי קיים, כמו גם על התנועה הספציפית והגיאוגרפיה.

ככל שהטכנולוגיה מתפתחת, היגוי פעיל, ניטור דיגיטלי וניתוח חיזוי ידחוף את הגבולות של מה בטוח ונוח על המסלול מעוקל.עם זאת, מערכת היחסים הבסיסית בין מהירות, רדיוס וכוח יישארו ללא שינוי - וכבד את הגבולות הפיזיים האלה ימשיכו להיות הבסיס של ניתוח רכבת מהירה בטוחה.עבור מהנדסים, מפעילי ונוסעים כאחד, הבנה כיצד ריפוי משפיע על יציבות הוא חיוני לשמירה על שיא הבטיחות המהיר נהנה מחשיפה גבוהה ברחבי העולם.