Почему колеса поезда стучат при движении по рельсам когда этот стук сильнее зимой или летом

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Для того, чтобы не возникало проблем с перевозкой грузов , представители разных стран пришли к соглашению изготавливать одинаковые железнодорожные пути. Так как рельсы слишком длинные, чтобы можно было изготовить и перевезти сплошное изделие, их прокладывают по кусочкам — 25 и 13,5 метров. При сборке железнодорожного полотна между этими кусочками оставляют небольшие зазоры (а точнее — термозазоры). Для чего же они нужны?

Все дело в рельсах

Дело в том, что материал, из которого делают рельсы (углеродистая сталь) чувствителен к температурным изменениям . В жаркое время года он расширяется и, соответственно, пространство между рельсами и нужно, чтобы они не выгибались и не упирались друг в друга, тем самым не создавая предпосылок для аварийных ситуаций. А вот в холодное время года зазор увеличивается и, поэтому, когда колесо поезда попадает в него, мы слышим стук. Вот почему поезд стучит по рельсам.

Каким же образом это происходит?

Колесо катится по железнодорожному пути и, когда оно достигает конца одного кусочка рельсы, тот прогибается за счёт большого веса вагона. В итоге та часть, что прогнулась, оказывается в положении ниже следующего куска рельсы, и колесо, ударяясь, запрыгивает на него, отчего и появляется стук. Сначала первая пара колёс создаёт это звук, а затем — вторая, поэтому он и получается таким ритмичным.

Также стоит отметить, что ответ за грохот поезда несёт суровый российский климат. В тех странах, где не наблюдается больших перепадов температур, зазоры значительно меньше либо их нет совсем.

Какой бы простой ни казалась нам со стороны железная дорога, она представляет собой достаточно сложную транспортную систему , и работает благодаря множеству компонентов. Людям, не связанным с этой областью, сложно понять, какие именно процессы там задействуются и что вызывает те или иные явления. Но теперь вы знаете, почему поезд стучит по рельсам — этот знакомый и романтичный для нас звук вызван попаданием колёс поезда в термозазоры, созданные для предотвращения прогибания рельсов из-за перепада температур. Интересно, будет ли нам не хватать этих убаюкивающих постукиваний, когда в будущем все железнодорожные пути будут проложены рельсами без зазоров?

В конце предлагаем вам посмотреть видео на тему: Почему стучат колеса поезда?

Интересно

Бывая на вокзалах многие замечали, что во время стоянки поездов нередко вдоль них ходят специальные работники и постукивают по колесам. На первый взгляд эта процедура кажется бессмысленной, но на самом деле имеет большое значение. Если бы персонал РЖД не выполнял это действие, то на рельсах было бы намного больше аварий. Так какие меры безопасности в ней соблюдаются?

Появление поездов

Транспортное средство изобретено в начале XIX века. Британские власти увидели большие перспективы в паровозах, поэтому дали добро на постройку первой в мире железной дороги. Открытие состоялось 27 сентября 1825 года, она пролегала между Стоктоном и Дарлингтоном.
Первый поезд имел название Locomotion, которое в будущем стало применяться и к другим аналогичным моделям транспорта. Локомотивы до сих пор путешествуют по рельсам большинства стран.

Интересный факт: локомотивом называется вагон поезда, оснащенный двигателем, однако многие люди ошибочно называют так целый состав.

В течение нескольких десятков лет паровозы появились во всем мире. Они занимались доставкой грузов и пассажиров. Постепенно инженеры начали увеличивать мощность парового двигателя и совершенствовать поезда. Уже в то время серьезно подходили к проектировке колес для поездов и наделяли их рядом особенностей.

Колесная пара

Составы передвигаются на специальных колесных парах. Они состоят из двух колес, крепко посаженных на ось. Чаще всего конструкция изготавливается из стали. Детали закрепляются таким образом, чтобы во время движения ось тоже вращалась. Это повышает надежность и уменьшает вероятность того, что колесо слетит с оси.

Колесная пара

Конструкции для обычных вагонов, для локомотивов и паровозов слегка отличаются, но имеют определенную особенность. Поскольку во время езды колеса не поворачиваются относительно оси, конструкторы идут на маленькую хитрость. Ближе к вагону их диаметр больше, нежели по краям. Поэтому, когда состав начинает проходить поворот, с одной стороны колесо прикасается к рельсам большим диаметром и за единицу времени проходит большую дистанцию.

Соответственно, ось, а вместе с ней и весь состав, начинают поворачиваться в противоположную сторону. Поскольку колесные пары изготавливаются из стали, их прочность очень высока. Перед приходом в негодность они успевают проехать несколько сотен маршрутов.

Интересный факт: колесная пара рассчитана в среднем на 20-25 тысяч километров. Однако из-за особенностей трассы на колеса может оказываться дополнительное давление. Из-за этого на них появляются трещины и сколы, которые могут спровоцировать аварию.

Зачем во время остановки стучат по колесам поезда?

Если во время езды на автомобиле возникают проблемы с колесом, то водитель может аварийно остановиться на обочине дороги и заняться устранением поломки. С поездами иная ситуация. В случае появления сколов и трещин на колесе, узнать о них получится только по прибытию в очередную станцию, поскольку во время движения осмотры поезда не проводятся. Поэтому, каждый поезд регулярно проверяют на наличие изъянов прямо во время остановки, пока он не отправился дальше.

Одним из методов проверки как раз и является постукивание по колесам. Работник берет инструмент и проходит вдоль поезда с обеих сторон, ударяя по колесам и креплениям, после чего слушает звук. Если после стука по стали разносится звонкий лязг, значит, колесная пара впорядке. Глухой шум является признаком того, что в конструкция не является целостной, имеется трещина или дефект.

Интересный факт: некоторые думают, что работники РЖД стучат по колесам, чтобы сбить с корпуса поезда налипший мусор.

В случае выявления дефекта вагон отправляют в депо, где выполняют замену поврежденных колес. После этого его возвращают на место, и поезд продолжает следование по маршруту.

Во время остановки стучат по колесам, чтобы проверить их на наличие сколов и трещин. Если при ударе раздается глухой звук, это говорит о нарушении целостности колесной пары. Также по звуку определяют степень износа подшипников. В случае выявления дефектов вагон отправляют в депо для их устранения.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Интересно

Во время появления первых паровозов они вызывали восторг. Многие очевидцы не могли поверить в то, что такое устройство способно передвигаться, да еще и возить пассажиров, грузы. Сейчас передвижением поезда никого не удивить. Но стоит только задуматься, как он едет по гладким рельсам и не буксует, как сразу же возникает масса вопросов.

Как делают железнодорожные колеса?

На каждом производстве имеются свои тонкости изготовления колес, но основные этапы работы неизменны. В основе одного колеса – приблизительно 500 кг стали. Заготовка подвергается поэтапному нагреву в печах, разогревают до 1000 градусов, потом сразу до 1300. Потом обрабатывают водой под давлением, чтобы убрать окалину. Следующий этап – прессо-прокатная линия. Заготовка уплотняется на 40-60%, после чего принимает форму диска – появляются очертания будущего колеса.

Изготовление железнодорожных колес

На следующем этапе окончательно формируется круг катания – часть колеса, которая непосредственно контактирует с рельсом, а также реборда (выступающая часть). После нанесения всех необходимых маркировок, колесо подвергается изотермической выдержке в печах для снятия напряжения. В дальнейшем его снова будут нагревать и обрабатывать водой для закалки, а также укреплять с помощью дробеметной установки. После всех процедур колесо обтачивают до нужных параметров. Каждый этап изготовления сопровождается контролем качества.

Интересный факт: изобретатели первых паровозов боялись, что колеса не будут ехать по гладким рельсам, поэтому их оснащали шестеренками, а рельсы – зубьями. Но такой способ был слишком дорогостоящим, а движение паровоза замедлялось.

Почему колеса поезда не скользят?

Казалось бы, ответ очевиден: поезд движется за счет работы двигателя и вращения колес. На самом деле для движения требуется еще один фактор – движущая сила в виде сцепления колес с рельсами. Лишь на первый взгляд рельсы и колеса кажутся абсолютно гладкими. В действительности на поверхности колес есть шероховатости, которые обеспечивают сцепление.

Железнодорожное колесо и рельс

Колеса скользят по поверхности рельс, а это говорит о наличии силы трения скольжения. Чем сильнее соприкасаются рельсы и колеса, тем выше этот показатель. Согласно законам физики, тело (поезд) оказывает давление на поверхность (рельсы) в соответствии со своей массой. Но и в ответ поверхность направляет такую же силу по отношению к телу, которая называется силой реакции опоры.

Поезд обладает сцепным весом. Все колеса в нем подвижны, поэтому сцепной вес – это и есть масса поезда, которой он воздействует на рельсы через колеса. Именно он заставляет колеса вращаться, отталкиваясь от рельс. Движущую силу сцепления также называют силой тяги поезда по сцеплению.

Поезд передвигается плавно. Он равномерно начинает движение, наращивая скорость, и так же равномерно останавливается. Это объясняется сцеплением. Оно достаточно сильное, чтобы удерживать весь состав на рельсах. Коэффициент сцепления, возникающего между колесами и рельсами, составляет около 0,14. Максимальный угол наклона, который выдерживает при этом поезд – 8°. Для сравнения коэффициент сцепления шин автомобиля по сухому асфальту намного выше – от 0,50 до 0,70. Поэтому дорожные транспортные средства могут резко начинать и заканчивать движение, а также входить в более крутые повороты.

Интересный факт: чтобы обеспечить безопасный поворот поезда, его колеса сделали несимметричной формы. Таким образом, с внутренней стороны диаметр колеса больше (959 мм), а с наружной – меньше (953 мм). Разница незначительна, но она позволила полностью решить проблему поворачивания.

Буксование поезда и способы борьбы с ним

Если процесс буксования начался, произвольно завершиться он не может. Сцепление между рельсами и колесами сильно снижается. Чтобы остановить буксование, необходимо использовать модификаторы трения, а также отрегулировать тяговой момент.

Причины пробуксовки:

мокрые рельсы после дождя;
загрязнения рельсов различного происхождения;
большой прокат на колесной паре;
вход состава в поворот (из-за того, что внутреннее и внешнее колесо проходят разный путь) и др.

Подача песка под колеса локомотива

Чтобы остановить буксование, в зону, где рельс контактирует с колесом, подают песок или другой материал с абразивными свойствами. Также уменьшают силу тяги, которая реализуется двигателем. Еще один способ под запретом согласно Правилам технической эксплуатации. Этот способ предполагает применение прямодействующего тормоза локомотива. Он чреват проворотом бандажа колесной пары, а это, в свою очередь, создает опасную ситуацию для железнодорожного транспорта.

Колеса поезда и рельсы только внешне кажутся идеально гладкими. На самом на колесах есть шероховатости, которые способствуют сцеплению двух поверхностей. Между ними возникает сила трения с коэффициентом 0,14, что гораздо меньше, чем, к примеру, трение шин по асфальту (0,50-0,70). При этом поезд плавно начинает движение и так же плавно тормозит. За счет его веса, а также сопротивления поверхности рельс возникает сцепление колес, благодаря которой поезд едет по рельсам.

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Тут ведь как, колеса вагона или локомотива стучат не потому, что есть неисправность, а потому, что невозможно изготовить рельс такой длины, как длина маршрута поезда!) Посему рельсы укладывают, состыковывая их с максимально возможной точностью! Но, учитывая коэффициент линейного расширения металла, из которого эти рельсы изготовлены, при монтаже оставляют зазор, наезжая на который колесо и издает стук! В наше время существуют технологии сварки стыков такие, что стука не слышно.

Если стук сильнее обычного, то это свидетельствует о наличии в стыке вертикальной ступеньки, то есть разновысотности рельс в результате проседания грунта под шпалой или брака в работе укладчиков!

Дело здесь вовсе не в колесах - состояние поверности качения колеса, равно как и состояние подшипников, проверяется очень тщательно. А стук объясняется устройством рельсового пути.

Рельсы обычно выпускаются длиной 12 метров 50 сантиметров (реже бывают 8 и 11 метров) Но как бы то ни было их приходится содинять вот таким соединением.

Стык делают с некоторым зазором, в расчете имеющийся у металлических констукций коэффициент линейного расширения. В зависимости от температуры окружающий среды, рельс может быть чуть короче или чуть длинее. Вот эту разницу и призван компенсировать это зазор.

При низких температурах, рельсы образуют между собою довольно большие зазары, а поскольку стык рельсев всегда делается в промежутке между рельсами, происходит некоторый прогиб с уступом, в который собственно и уперается накатывающееся колесо вагона. Извлекается звук стучащего железа.

А поскольку такие стыки, через каждые 12 метров, мы слышим переодический стук колес о каждую следующую рельсу.

Но сегодня, прогресс и в этом направлении не стоит на месте. Все больше рельсового пути заменяется на "безстыковые" рельсы. Конечно бувально изготовить такой рельс невозможно. Длинные рельсы просто сваривают между собою. А новые технологии, позволили минимизировать коэффициент линейного расширения, искривляющий путь.

В ниже представленном видео можно посмотреть как происходит сварка рельсов, после чего мы уже не слышим привычного стука колес, только тихое шуршание от качения..

Поезд остается одним из самых популярных видов транспорта. Некоторым любителям поездов особенно нравится засыпать под равномерный звук стука колес. Но задумывались ли вы когда-то, какова природа этого звука? Почему он настолько громкий, ритмичный, а главное — откуда он вообще берется?

Казалось бы, круглые колеса не должны стучать настолько сильно. Но это, тем не менее, происходит. Причиной возникновения звука можно назвать не только простые физические процессы, но и… климат.

Откуда возникает звук

Причин возникновения стука колес несколько. Главные из них:

Неравномерность железной дороги. Дело в том, что железную дорогу строят из отдельных рельсовых участков, собирая её, словно конструктор для ребенка. Возникает новый вопрос, почему нельзя сделать полностью ровное полотно? Можно, и очень просто, но тут вступает в действие следующая причина.
Воздействие температуры окружающей среды на металл. При более высокой температуре происходит расширение металла, а при более низкой — наоборот, сужение. Соединение рельсов выполняется благодаря термозазорам. Это позволяет существенно продлить срок службы рельсов.
Скорость, с которой движется поезд. Несмотря на то, что она, в сравнении с некоторыми другими транспортными средствами, небольшая, даже её хватает для того, чтобы любая неровность воспринималась как препятствие. Постукивание возникает на местах, где состыковываются участки рельсов, происходит своего рода наскок вагона на новый участок полотна. Отсюда и возникает ритмичный, достаточно громкий звук.

Иными словами, возникновение стука обусловлено рядом причин, которые, хоть и очевидны на первый взгляд, известны далеко не всем. Возможно, потому что об этом мало кто задумывался.

Бывают ли поезда, колеса которых не стучат?

Иными словами, поезда, например, в Австралии, можно назвать практически бесшумными, в сравнении с железнодорожным транспортом на постсоветском пространстве. И причины этого, в первую очередь, кроются в климатических особенностях.

Читайте также: