Двоколійна залізниця - Велика Енциклопедія Нафти та Газа
Двоколійна залізниця
Двоколійна залізниця має між станціями А та В одноколійну ділянку з роз'їздом С. На роз'їзді є запасний шлях, на якому один потяг може пропустити зустрічний поїзд. [1]
Ще до відкриття наземної двоколійної залізниці Стактон-Дарлінгтон у 1825 р. Генрі Пальмер збудував в Англії однорейкову дорогу для транспортування вантажів. В Україні перша однорейкова дорога для перевезення лісу була споруджена Хлудовим в 1874 р. На гравюрних зображеннях майстерень XVIII ст. [2]
На перетинах залізниць і шосейних доріг трубопровід укладають у захисний кожух - патрон із труб більшого діаметра (на 100 - 200 мм) та з більшою товщиною стінки, ніж сам трубопровід. Під двоколійними залізницями магістрального значення довжина патрона досягає 50 м, а промислового – 34 м, під одноколійною дорогою довжина патрона на 20 м менша. [3]
Якщо розглянути поступальний рух залізничного вагона, то для нього сила інерції Коріоліса пройде через центр його тяжкості зліва направо, якщо дивитися рухом вагона4 Це призведе до збільшення тиску на праву рейку і до його зменшення на ліву. На двоколійних залізницях права рейка зношується швидше за ліву. [4]
Зроблені висновки підтверджуються практикою. На двоколійних залізницях північної півкулі внутрішня сторона правої рейки буває сильно стерта. Аналогічний ефект спостерігається в річках, що течуть у меридіональному напрямку. Їхній правий берег у північній півкулі більш крутий, тому що він підмивається поточною водою. У північній півкулі північні вітри відхиляються вправо ( Схід), цим пояснюються північно-східні пасати у північній півкулі. [5]
Землею буде спрямована вбік, прямо протилежний прискоренню. З цієї причини оперені ракети далекої дії значно відхилятимуться праворуч від площини стрілянини. У всіх двоколійних залізниць сильніше зношується права рейка кожної колії, так як горизонтальна складова сили Коріоліса притискає колеса поїзда до правої рейки (по руху поїзда), викликаючи тим самим додатковий тиск на праву рейку. Тому на двоколійних залізничних лініях при русі поїздів тільки в один бік права рейка стирається збоку. [6]
Сила Коріоліса, прикладена до молекул води, що рухаються, повідомляє їм прискорення, спрямоване до правого берега. Внаслідок цього вода набуває деяку швидкість до берега і набігає на нього. Аналогічним чином пояснюється неоднакове зношування рейок двоколійної залізниці, якщо поїзди рухаються ними в одному напрямку. Важливим проявом дії цієї складової сили Коріоліса є зміна положення площини коливань маятника щодо Землі. [7]
Вона є горизонтальною силою, перпендикулярною до швидкості. Якщо дивитися вздовж швидкості, то в північній півкулі вона завжди спрямована праворуч. Силою Коріоліса обумовлено, наприклад, неоднакове зношування колій двоколійної залізниці, коли поїзди по кожній колії рухаються весь час в одному напрямку. У цьому випадку сила Коріоліса, прикладена до центру мас вагона, створює відносно правої рейки момент, який має бути врівноважений збільшенням сили реакції з боку правої рейки на колеса. [8]
У північній півкулі поїзди, що йдуть з півночі на південь, відчувають поворотне прискорення, спрямоване на захід, а - йдуть з півдня на північ - відчувають прискорення, спрямоване на схід. Так само, як і прискорення,спрямовані та поворотні сили. Завдяки цьому, ободи (реборди) коліс притискаються в середньому сильніше до правої (по ходу поїзда), рейки, яка при цьому піддається більш сильному стирання. Насправді таке явище і виявляється на двоколійних залізницях меридіонального спрямування. Зрозуміло, що в південній півкулі напрямок коріолісових прискорень зміниться і посиленому стирання піддасться ліва (по ходу поїзда) рейка. [9]
У динаміці буде показано, що у відносному русі лежить на поверхні Землі поворотному прискоренню відповідає поворотна, чи кориолисова, сила, спрямовану бік, протилежну цьому прискоренню. Коріолісова сила викликає додаткові рухи частинок води: до правого берега в Північній півкулі та до лівого берега в Південній півкулі. У цьому полягає відомий закон Бера. Переважне стирання правої рейки двоколійних залізниць, що спостерігається в Північній півкулі, також пояснюється дією коріолісової сили. [10]
Подальше збільшення швидкості снарядів та дальності стрілянини призвело до необхідності внести в математичну модель балістики ще одне уточнення – облік обертання Землі навколо своєї осі. Аналіз показує, що через обертання Землі всяке тіло має відхилятися від напряму свого руху в Північній півкулі трохи праворуч, у Південній - ліворуч. З цим ефектом пов'язані, зокрема, два добре відомі явища: у наших річок правий берег зазвичай підмивається сильніше за ліве, а на двоколійних залізницях швидше зношується права рейка по ходу руху поїзда. [11]
Коріоліса, викликаної обертанням Землі, всі ті тіла, що рухаються, повинні зміщуватися в праву сторону, якщо дивитися в напрямку руху. Визначимо проекцію цієї швидкості на площину, перпендикулярну осіобертання Землі. Повернувши вектор навколо осі, паралельної осі обертання земної кулі, на 90 в напрямку його обертання, отримаємо, згідно з правилом Жуковського, напрям прискорення Коріоліса як по дотичній до паралелі із заходу на схід. Дія такої сили викликає у точки, що рухається, додаткове прискорення щодо Землі в напрямку цієї сили, а отже, і її переміщення, якщо точка рухається протягом деякого часу. Рух точки може мати напрямок, відмінний від дотичної до меридіана. Важливо, щоб воно мало відмінну від нуля проекцію швидкості v r на площину, перпендикулярну до осі обертання земної кулі. Це призведе до збільшення тиску на праву рейку та до її зменшення на ліву. На двоколійних залізницях права рейка зношується швидше за ліву. [12]
У СРСР маятник Фуко є Ісаакіївському соборі в Ленінграді. Маятник Фуко наочно демонструє обертання Землі щодо інерційної системи відліку. У Північній півкулі через додаткову дію сили інерції Коріоліса, викликаної обертанням Землі, всі чола, що рухаються, повинні зміщуватися в праву сторону, якщо дивитися в напрямку руху. Визначимо проекцію цієї швидкості на площину, перпендикулярну осі обертання Землі. Повернувши вектор навколо осі, паралельної осі обертання земної кулі, на 90 в напрямку його обертання, отримаємо, згідно з правилом Жуковського, напрям прискорення Коріоліса с7к по дотичній до паралелі із заходу на схід. Дія такої сили викликає у точки, що рухається, додаткове прискорення щодо Землі в напрямку цієї сили, а отже, і її переміщення, якщо точка рухається протягом деякого часу. Рух точки може мати напрямок, відмінний від дотичної до меридіана. Важливо, щоб воно мало відмінну від нуля проекціюшвидкості v r на площину, перпендикулярну до осі обертання земної кулі. Це призведе до збільшення тиску на праву рейку та до її зменшення на ліву. На двоколійних залізницях права рейка зношується швидше за ліву. [13]