Κωνικότητα τροχών - πως στρίβει ένα τραίνο

Η επιφάνεια κύλισης των σιδηροδρομικών τροχών  είναι κωνική. Η κωνικότητα εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το 1829 από τον Αμερικανό James Wright (βλ Λυμπέρης σελ 18), και από τότε εφαρμόζεται μέχρι σήμερα.

Στο βίντεο βλέπουμε ένα απόσπασμα από ένα πολύ ενδιαφέρον ντοκυμαντέρ, το "Richard Hammond's Engineering Connections Bullet Train BBC Documentary" στο οποίο φαίνεται με πολύ εποπτικό τρόπο η αλληλεπίδραση τροχού σιδηροτροχιάς πάντα σε σχέση με την κωνικότητα των τροχών και τη διέλευση από καμπύλες:

Στις καμπύλες ο εξωτερικός τροχός διανύει μεγαλύτερο μήκος από ότι ο εσωτερικός. Κάτι τέτοιο συμβαίνει και στα αυτοκίνητα. Εκεί έχει λυθεί με τη χρήση του διαφορικού.Στα τραίνα όμως όπου οι σιδηροδρομικοί τροχοί είναι σφηνωμένοι στο σιδηροδρομικό άξονα (και άρα περιστρέφονται με ακριβώς την ίδια γωνιακή ταχύτητα) η χρήση του διαφορικού δεν είναι εφικτή.







Τη λύση δίνει η κωνικότητα των τροχών που επιτρέπει στον εξωτερικό τροχό να σκαρφαλώνει στην εξωτερική ράγια στις καμπύλες και έτσι να διαγράφει με την ίδiα γωνιακή ταχύτητα μεγαλύτερη διαδρομή στη ράγια λόγω μεγαλύτερης ακτίνας στο σημείο επαφής τροχού σιδηροτροχιάς.

                                                              

Δεξιά και αριστερή καμπύλη: Λόγω της κωνικότητας οι τροχοί μετατοπίζονται τόσο ακριβώς όσο χρειάζεται για να διαγράφουν την περιφέρεια του κύκλου που ταιριάζει με τη διαφορά του μήκους της εσωτερικής από την εξωτερική καμπύλη. 

Το νύχι του τροχού δεν θα πρέπει ποτέ να φτάσει να χτυπήσει τη σιδηροτροχιά. Αποτελεί το τελευταίο όριο ασφάλειας. 

Hunting oscillation: σε πλάγια όψη και κάτοψη. 

Η κωνικότητα βρίσκεται σε ένα διαρκές κυνήγι της ισορροπίας με τη σιδηροτροχιά

Αναφορές για περαιτέρω ανάγνωση:

- Λυμπέρης Κ., Σιδηροδρομική Θεωρία και Εφαρμογές, Λέκτορας Ε.Μ.Π., Σχολή Πολιτικών Μηχανικών, Εργαστήριο Σιδηροδρομικής και μεταφορών, Αθήνα Ιούλιος 2007.

- http://www.bathtram.org/tfb/tV31.htm
GUIDANCE SYSTEMS

- http://www.railway-technical.com/whlbog.shtml
WHEELS AND BOGIES

- http://www.quora.com/Why-do-2-conical-wheels-placed-on-a-winding-railway-track-follow-the-track-smoothly-whereas-circular-wheels-dont
Why do 2 conical wheels placed on a winding railway track follow the track smoothly, whereas circular wheels don't?

- http://excitingwaterfront.net/2013/05/06/train-tracks/
Train tracks

- http://www.modelbaneteknik.dk/model/stnd/afsp-e.htm
Derailments - or how do I keep my train on the track?



- Τέλος ευχαριστούμε θερμά τον καλό συνάδελφο και Μηχανικό κ. Μητακάκη Αθανάσιο για την υπόδειξη των δυο βασικών βίντεο που αποτέλεσαν τον κορμό αυτής της δημοσίευσης:

- https://www.youtube.com/watch?v=mq9iS96qF1w
Richard Hammond's Engineering Connections Bullet Train BBC Documentary

- https://www.youtube.com/watch?v=agd8B-31bjE ,
How Trains Turn, TheRussianRailways