Департамент освіти Павлодарської області
Екібастузскій коледж інженерно-технічного інституту
ім. акад. К.І. Сатпаєва
Контрольна робота
На тему: "Нормальна ширина колії"
Екібастуз - 2008 р.
Нормальна колія (також звана колія Стівенсона на честь Джорджа Стівенсона) - це широко використовувана ширина залізничної колії. Приблизно 60% існуючих у світі залізничних шляхів має таку ширину (див. список країн, які використовують нормальну колію). Відстань між внутрішніми краями рейок нормальної колії становить 1435 мм.
Історія
У міру розвитку та збільшення кількості залізних доріг основним питанням залишалася ширина колії (відстань між внутрішніми краями рейок). Зрештою, в більшості країн світу була прийнята нормальна ширина колії в 1435 мм, що дозволяє повідомлятися поїздів. У північно-східних частинах Великобританії рейки будувалися з шириною колії у 1422 мм, а в Шотландії її ширина становила 1372 мм (Шотландська колія). До 1846 року в обох країнах рейки були розширені до нормальної колії. Деякі області США, в основному на північному сході, перейняли нормальну колію, так як частина потягів закуповувалася у Великобританії. Проте до другої половини 19 століття в США і Великобританії існували рейки з різною шириною колії. Поступово американські залізниці зійшлися в одну колію, коли стали очевидні переваги взаємозамінності обладнання. Руйнування під час Громадянської війни більшої частини широкої (1524 мм) колії на півдні країни прискорило цей процес.
Витоки
Популярна легенда простежує появу ширини колії у 1435 мм ще у вугільних родовищах північної Англії, вказуючи на дороги, пориті коліями від колісниць, датованих часом Римської Імперії. Ця легенда розвінчана. Історична тенденція розміщення коліс возів, запряжених кіньми, приблизно на ширині 1524 мм ймовірно походить від ширини, необхідної для того, щоб ломова кінь містилася між голоблями. Крім того, в той час як дорожні транспортні засоби звичайно вимірювалися від зовнішнього краю ободу колеса (є свідчення, що перші залізні дороги вимірювалися так само), стало очевидно, що для рейкових транспортних засобів краще, щоб гребені колеса знаходилися усередині рейок, таким чином, відстань між внутрішніми краями коліс (і, як наслідок, між внутрішніми головками рейок) стало дуже важливим.
Для залізниць з кінської тягою нормальної колії не існувало, але була груба класифікація: на півночі Англії не вже 1219 мм. Колейних система вилам, побудована до 1763 року, мала ширину 1524 мм, також було з залізницями Джона Бленкінсопа, коли старі дороги шириною в 1219 мм були перебудовані для того, щоб можна було використовувати двигун Бленкінсопа. У Біміше ширина становила 1341 мм або 1447 мм (Біггес Мейн-Кентон-Кокслодж).
Британський піонер залізниць Джордж Стівенсон кілька років пропрацював інженером на вугільних шахтах у графстві Дурхем. Йому подобалися рейки шириною 1435 мм в Нортумберленд і Дурхем і він використовував їх у своїй лінії Кіллінгворф. Рейки для вагонеток у Хеттон і Спрінгвелле також використовували цю ширину колії.
Залізниці Стівенсона Стоктон Дарлінгтон були побудовані в основному для перевезення вугілля з декількох шахт поблизу Шілдона в порт Стоктон-на-Тіісе. Основна ширина колії в 1422 мм була встановлена, щоб пристосувати існуючу колію для сотень вугільних вагонеток, які вже використовувалися на шахтах. Її побудували і використовували протягом 15 років, перш ніж її поміняли на ширину 1435 мм.
Початок колії в 1435 мм
Джордж Стівенсон використовував колію шириною 1435 мм (з додатковим сантиметром для зменшення з'єднання на вигинах) для залізниць в Ліверпулі і Манчестері, будівництво яких було санкціоновано в 1826 році, а відкриття відбулося 30 вересня 1830 року. Успіх цього проекту привів до того, що Джорджа і його сина Роберта найняли спроектувати ще кілька великих залізничних проектів. Проте, залізниця Честер-Біркенхед, схвалена 12 липня 1837, була шириною 1493 мм, залізниця східних графств, схвалена 4 липня 1836 - 1524 мм, залізниця Лондон-Блеквол, схвалена 28 липня 1836 - 1524 мм, залізна дорога Лондон-Брайтон, схвалена 15 липня 1837 - 1493 мм, дорога Манчестер-Бірмінгем, схвалена 30 червня 1837, була 1493 мм, дорога Манчестер-Лідс, схвалена 4 липня 1836 - 1493 мм, Північна та Східна дорога, схвалена 4 липня 1836 року, була 1524 мм шириною. Дороги шириною 1493 мм повинні були приймати транспортні засоби для колії в 1435 мм і були допустимим відхиленням.
Вплив Стівенсон по всій видимості є головною причиною того, що колія шириною 1435 мм стала стандартною, і використовується більше, ніж будь-яка інша.
Королівська комісія
У Сполученому Королівстві Великобританії та Північної Ірландії Королівська комісія висловилася на підтримку нормальної колії. У Великобританії колія Стівенсона була обрана в якості стандартної з-за того, що загальна довжина залізниць такої ширини була більше, ніж у її конкурента шириною 2140 мм, прийнятої в основному дорогий Грейт Вестерн. Наступну за цим в 1846 році Акт про ширину колії наказував, щоб усі нові пасажирські залізниці у Великобританії були побудовані з використанням нормальної колії в 1435 мм, а в Ірландії - 1600 мм. Це дозволило великій кількості британських компаній продовжувати ремонтувати їх шляху і розширювати свої мережі в межах відхилень і виключень, прописаних в Акті. Після закінчення перехідного періоду (шляхи прокладалися з трьома ходовими рейками) в 1892 році железная дорога Грейт Вестерн остаточно перебудувала свої шляхи у відповідності з нормальною шириною колії.
Ідеальна колія
Згодом інженери довели, що вузька колія далеко не ідеальна: незважаючи на більш дешеве будівництво, більш вузька колія обмежувала швидкість з-за зниженою стійкості навантаження. Більш широкі колії теоретично більш стійкі на швидкості і дозволяють провозити більші, широкі і важкі вантажі. Згідно з дослідженням Isambard Kingdom Brunel, оптимальна ширина для залізниці (та, яка спочатку використовувалася дорогою Грейт Вестерн) становить 2100 мм.
Досить складно було визначити, яка ж колія є ідеальною. З точки зору дизайну, потяги могли пересуватися швидше за заданим радіусу шляхів, якщо колія ширше, так як центр ваги поїзда розташований далі від коліс, що у свою чергу знижує кут між нижньою поверхнею колеса, дотичної з центром ваги, і горизонтальною. Враховуючи, що радіус шляхів можна пристосувати під швидкість поїзда, або швидкість поїзда пристосувати під радіус шляхів, ширина колії в деяких випадках не так важлива, як функціональна сумісність.
У світі існує багато прикладів використання високих швидкостей і великої маси на більш вузьких коліях, що доводить, що колія не так важлива, як вважалося раніше:
Найважчі поїзда в світі ходять по нормальній колії в Австралії, Північній Америці та Мавританії. Ширина колії не є обмежуючим фактором для використання більш важких поїздів.
Найшвидші поїзда в світі ходять по нормальній колії в Японії і Європі зі швидкістю понад 300 км / ч.
Дуже важкі поїзди ходять за більш вузької колії шириною 1067 мм в штаті Квінсленд в Австралії і Південній Африці. Шляхи такі ж міцні як і колії з нормальною шириною колії. Ця вузька колія не позначається на вазі поїздів, які можуть по ній ходити.
Досить швидкі поїзда (160 км / год) можуть ходити по коліях шириною 1067 мм, як у Японії і Квінсленді.
Легку нормальну колію можна побудувати на такі ж кошти, що і вузьку.
Так само важливі навантаження колії, конструкція колії, осьове навантаження, сумісність з'єднання, гальмівна система, система електрифікації, сигнальна система, радіо система, а так само правила і розпорядження.
Завдяки тому, що ми можемо оцінити минулі події, ми бачимо, що будівництво дуже вузьких (914 мм) і дуже широких залізниць (2100 мм) не принесло великої користі, крім того, він обмежив функціональну сумісність. Наприклад, труднощі з функціональною сумісністю призвели до того, що при перекладі вагонів з однієї колії на іншу використовувалися колійні вали й пристрої для перекладу вагонів.
Суттєво знизити вартість будівництва залізничних шляхів могли лише колії значно вже 914 мм, але лише в гористій місцевості, там, де були потрібні лінії невеликої місткості або на промислових залізних дорогах, де не потрібно наскрізне ходіння.
Однак можна посперечатися, що спочатку прийнята Стівенсоном в 1830 році уніфікована колія може виконувати ті ж завдання, що й колії завширшки 900 - 2100 мм, хоча і вузька колія шириною 610 мм використовується для трамвайних ліній, підземних шахт, гір, будівництва, тимчасових, військових і дитячих залізниць.
Коли стало очевидним перевага взаємозамінності обладнання, ідея стандартизації колії стала більш привабливою. Там, де це було необов'язково, до цих пір використовується нестандартне колія.
Використання комбінованих перевезень
Одним з методів досягнення функціональної сумісності рухомих складів - це використання комбінованих перевезень на спеціальних вагонах-транспортерах. Це дозволяє рухомого складу досягати майстернях або інших ліній такий же колії, з якими вони не пов'язані. Використання комбінованих перевезень виникло як тимчасовий захід між Порт Августа і Марії під час робіт з перебудови шляхів в 50-х роках 20 століття, щоб обійти круті ухили в Фліндерс Рейнджес. Використання комбінованих перевезень було характерною рисою залізниці Падарн в Північному Уельсі.
Вагони-транспортери широко використовуються для того, щоб перевезти рухомий склад для вузької колії на стандартну лінію. Рідше, транспортні засоби для нормальної колії переводять на вузькі колії, використовуючи адаптерні рухомі склади, наприклад, вагон-транспортер Roolbocke в Німеччині, Австрії та Чехії, а також молочні вагони-транспортери на залізниці Лік-Меніфолд Веллей в Англії.
Розрив колії
Коли залізнична лінія однієї колії зустрічається з лінією іншої ширини - це називається розрив колії. Це викликає додаткові витрати і незручності для транспорту, який повинен переходити з однієї системи на іншу.
Прикладом цього може служити Трансманьчжурская залізниця, де Росія і Монголія використовують широку колію, в той час як Китай використовує нормальну колію. На кордоні, кожен вагон необхідно підняти, щоб замінити ходові частини. Вся операція, разом з паспортним і митним контролем може зайняти кілька годин.
Іншими прикладами можуть служити поїздки по території колишнього СРСР: кордон України і Словаччини на поїзді Братислава-Львів, і на румунсько-молдавському кордоні на поїзді Чісінау-Бухарест.
Цього можна уникнути, використовуючи систему, схожу з тією, яку використовували в Австралії, де залізні дороги в різних штатах мали різну колію - будувати подвійні колії. Таким чином, лінії мають три рейки, пара утворює нормальну колію, а третій, що знаходиться або всередині, або зовні, формує або більш широку або більш вузьку колію. У результаті, по лінії можуть ходити будь-які потяги.
Нормальна колія у макетах залізниць
В американських макетах залізниць нормальна колія з самого початку була спробою корпорації Lionel опанувати ринком США на початку 20 століття. Компанія стандартизувала свої пропозиції трехрельсових доріг з колією в 54 мм між зовнішніми рейками, що зробило їх несумісними з колією 1 від європейських виробників. Потім Lionel зареєструвала торгову марку як «Нормальна колія». Інші компанії пішли їх прикладу, використавши нові стандарти Lionel, але назвавши її «Широка колія», щоб уникнути порушення прав на товарну марку.
Стандартна колія впала в немилість у 30х роках 20 століття з-за високої вартості, і компанія Lionel перестала пропонувати її в 1940 році.
Хоча масштабовані моделювання не було головною турботою, масштаб нормальної колії був прийнятий до 1:26.59, що зробило його трохи менше масштабу G.
Нещодавно нормальна колія стала означати масштабовані моделювання, в якому шляху масштабовані, щоб точно відповідати цієї нормальної колії, у той час як моделювання вузької колії, яке повторює цю вузьку колію, або немасштабірованное моделювання, де масштаб шляхів не відповідає справжньому, наприклад, колія О або ГО.
Екібастузскій коледж інженерно-технічного інституту
ім. акад. К.І. Сатпаєва
Контрольна робота
На тему: "Нормальна ширина колії"
Екібастуз - 2008 р.
Нормальна колія (також звана колія Стівенсона на честь Джорджа Стівенсона) - це широко використовувана ширина залізничної колії. Приблизно 60% існуючих у світі залізничних шляхів має таку ширину (див. список країн, які використовують нормальну колію). Відстань між внутрішніми краями рейок нормальної колії становить 1435 мм.
Історія
У міру розвитку та збільшення кількості залізних доріг основним питанням залишалася ширина колії (відстань між внутрішніми краями рейок). Зрештою, в більшості країн світу була прийнята нормальна ширина колії в 1435 мм, що дозволяє повідомлятися поїздів. У північно-східних частинах Великобританії рейки будувалися з шириною колії у 1422 мм, а в Шотландії її ширина становила 1372 мм (Шотландська колія). До 1846 року в обох країнах рейки були розширені до нормальної колії. Деякі області США, в основному на північному сході, перейняли нормальну колію, так як частина потягів закуповувалася у Великобританії. Проте до другої половини 19 століття в США і Великобританії існували рейки з різною шириною колії. Поступово американські залізниці зійшлися в одну колію, коли стали очевидні переваги взаємозамінності обладнання. Руйнування під час Громадянської війни більшої частини широкої (1524 мм) колії на півдні країни прискорило цей процес.
Витоки
Популярна легенда простежує появу ширини колії у 1435 мм ще у вугільних родовищах північної Англії, вказуючи на дороги, пориті коліями від колісниць, датованих часом Римської Імперії. Ця легенда розвінчана. Історична тенденція розміщення коліс возів, запряжених кіньми, приблизно на ширині 1524 мм ймовірно походить від ширини, необхідної для того, щоб ломова кінь містилася між голоблями. Крім того, в той час як дорожні транспортні засоби звичайно вимірювалися від зовнішнього краю ободу колеса (є свідчення, що перші залізні дороги вимірювалися так само), стало очевидно, що для рейкових транспортних засобів краще, щоб гребені колеса знаходилися усередині рейок, таким чином, відстань між внутрішніми краями коліс (і, як наслідок, між внутрішніми головками рейок) стало дуже важливим.
Для залізниць з кінської тягою нормальної колії не існувало, але була груба класифікація: на півночі Англії не вже 1219 мм. Колейних система вилам, побудована до 1763 року, мала ширину 1524 мм, також було з залізницями Джона Бленкінсопа, коли старі дороги шириною в 1219 мм були перебудовані для того, щоб можна було використовувати двигун Бленкінсопа. У Біміше ширина становила 1341 мм або 1447 мм (Біггес Мейн-Кентон-Кокслодж).
Британський піонер залізниць Джордж Стівенсон кілька років пропрацював інженером на вугільних шахтах у графстві Дурхем. Йому подобалися рейки шириною 1435 мм в Нортумберленд і Дурхем і він використовував їх у своїй лінії Кіллінгворф. Рейки для вагонеток у Хеттон і Спрінгвелле також використовували цю ширину колії.
Залізниці Стівенсона Стоктон Дарлінгтон були побудовані в основному для перевезення вугілля з декількох шахт поблизу Шілдона в порт Стоктон-на-Тіісе. Основна ширина колії в 1422 мм була встановлена, щоб пристосувати існуючу колію для сотень вугільних вагонеток, які вже використовувалися на шахтах. Її побудували і використовували протягом 15 років, перш ніж її поміняли на ширину 1435 мм.
Початок колії в 1435 мм
Джордж Стівенсон використовував колію шириною 1435 мм (з додатковим сантиметром для зменшення з'єднання на вигинах) для залізниць в Ліверпулі і Манчестері, будівництво яких було санкціоновано в 1826 році, а відкриття відбулося 30 вересня 1830 року. Успіх цього проекту привів до того, що Джорджа і його сина Роберта найняли спроектувати ще кілька великих залізничних проектів. Проте, залізниця Честер-Біркенхед, схвалена 12 липня 1837, була шириною 1493 мм, залізниця східних графств, схвалена 4 липня 1836 - 1524 мм, залізниця Лондон-Блеквол, схвалена 28 липня 1836 - 1524 мм, залізна дорога Лондон-Брайтон, схвалена 15 липня 1837 - 1493 мм, дорога Манчестер-Бірмінгем, схвалена 30 червня 1837, була 1493 мм, дорога Манчестер-Лідс, схвалена 4 липня 1836 - 1493 мм, Північна та Східна дорога, схвалена 4 липня 1836 року, була 1524 мм шириною. Дороги шириною 1493 мм повинні були приймати транспортні засоби для колії в 1435 мм і були допустимим відхиленням.
Вплив Стівенсон по всій видимості є головною причиною того, що колія шириною 1435 мм стала стандартною, і використовується більше, ніж будь-яка інша.
Королівська комісія
У Сполученому Королівстві Великобританії та Північної Ірландії Королівська комісія висловилася на підтримку нормальної колії. У Великобританії колія Стівенсона була обрана в якості стандартної з-за того, що загальна довжина залізниць такої ширини була більше, ніж у її конкурента шириною 2140 мм, прийнятої в основному дорогий Грейт Вестерн. Наступну за цим в 1846 році Акт про ширину колії наказував, щоб усі нові пасажирські залізниці у Великобританії були побудовані з використанням нормальної колії в 1435 мм, а в Ірландії - 1600 мм. Це дозволило великій кількості британських компаній продовжувати ремонтувати їх шляху і розширювати свої мережі в межах відхилень і виключень, прописаних в Акті. Після закінчення перехідного періоду (шляхи прокладалися з трьома ходовими рейками) в 1892 році железная дорога Грейт Вестерн остаточно перебудувала свої шляхи у відповідності з нормальною шириною колії.
Ідеальна колія
Згодом інженери довели, що вузька колія далеко не ідеальна: незважаючи на більш дешеве будівництво, більш вузька колія обмежувала швидкість з-за зниженою стійкості навантаження. Більш широкі колії теоретично більш стійкі на швидкості і дозволяють провозити більші, широкі і важкі вантажі. Згідно з дослідженням Isambard Kingdom Brunel, оптимальна ширина для залізниці (та, яка спочатку використовувалася дорогою Грейт Вестерн) становить 2100 мм.
Досить складно було визначити, яка ж колія є ідеальною. З точки зору дизайну, потяги могли пересуватися швидше за заданим радіусу шляхів, якщо колія ширше, так як центр ваги поїзда розташований далі від коліс, що у свою чергу знижує кут між нижньою поверхнею колеса, дотичної з центром ваги, і горизонтальною. Враховуючи, що радіус шляхів можна пристосувати під швидкість поїзда, або швидкість поїзда пристосувати під радіус шляхів, ширина колії в деяких випадках не так важлива, як функціональна сумісність.
У світі існує багато прикладів використання високих швидкостей і великої маси на більш вузьких коліях, що доводить, що колія не так важлива, як вважалося раніше:
Найважчі поїзда в світі ходять по нормальній колії в Австралії, Північній Америці та Мавританії. Ширина колії не є обмежуючим фактором для використання більш важких поїздів.
Найшвидші поїзда в світі ходять по нормальній колії в Японії і Європі зі швидкістю понад 300 км / ч.
Дуже важкі поїзди ходять за більш вузької колії шириною 1067 мм в штаті Квінсленд в Австралії і Південній Африці. Шляхи такі ж міцні як і колії з нормальною шириною колії. Ця вузька колія не позначається на вазі поїздів, які можуть по ній ходити.
Досить швидкі поїзда (160 км / год) можуть ходити по коліях шириною 1067 мм, як у Японії і Квінсленді.
Легку нормальну колію можна побудувати на такі ж кошти, що і вузьку.
Так само важливі навантаження колії, конструкція колії, осьове навантаження, сумісність з'єднання, гальмівна система, система електрифікації, сигнальна система, радіо система, а так само правила і розпорядження.
Завдяки тому, що ми можемо оцінити минулі події, ми бачимо, що будівництво дуже вузьких (914 мм) і дуже широких залізниць (2100 мм) не принесло великої користі, крім того, він обмежив функціональну сумісність. Наприклад, труднощі з функціональною сумісністю призвели до того, що при перекладі вагонів з однієї колії на іншу використовувалися колійні вали й пристрої для перекладу вагонів.
Суттєво знизити вартість будівництва залізничних шляхів могли лише колії значно вже 914 мм, але лише в гористій місцевості, там, де були потрібні лінії невеликої місткості або на промислових залізних дорогах, де не потрібно наскрізне ходіння.
Однак можна посперечатися, що спочатку прийнята Стівенсоном в 1830 році уніфікована колія може виконувати ті ж завдання, що й колії завширшки 900 - 2100 мм, хоча і вузька колія шириною 610 мм використовується для трамвайних ліній, підземних шахт, гір, будівництва, тимчасових, військових і дитячих залізниць.
Коли стало очевидним перевага взаємозамінності обладнання, ідея стандартизації колії стала більш привабливою. Там, де це було необов'язково, до цих пір використовується нестандартне колія.
Використання комбінованих перевезень
Одним з методів досягнення функціональної сумісності рухомих складів - це використання комбінованих перевезень на спеціальних вагонах-транспортерах. Це дозволяє рухомого складу досягати майстернях або інших ліній такий же колії, з якими вони не пов'язані. Використання комбінованих перевезень виникло як тимчасовий захід між Порт Августа і Марії під час робіт з перебудови шляхів в 50-х роках 20 століття, щоб обійти круті ухили в Фліндерс Рейнджес. Використання комбінованих перевезень було характерною рисою залізниці Падарн в Північному Уельсі.
Вагони-транспортери широко використовуються для того, щоб перевезти рухомий склад для вузької колії на стандартну лінію. Рідше, транспортні засоби для нормальної колії переводять на вузькі колії, використовуючи адаптерні рухомі склади, наприклад, вагон-транспортер Roolbocke в Німеччині, Австрії та Чехії, а також молочні вагони-транспортери на залізниці Лік-Меніфолд Веллей в Англії.
Розрив колії
Коли залізнична лінія однієї колії зустрічається з лінією іншої ширини - це називається розрив колії. Це викликає додаткові витрати і незручності для транспорту, який повинен переходити з однієї системи на іншу.
Прикладом цього може служити Трансманьчжурская залізниця, де Росія і Монголія використовують широку колію, в той час як Китай використовує нормальну колію. На кордоні, кожен вагон необхідно підняти, щоб замінити ходові частини. Вся операція, разом з паспортним і митним контролем може зайняти кілька годин.
Іншими прикладами можуть служити поїздки по території колишнього СРСР: кордон України і Словаччини на поїзді Братислава-Львів, і на румунсько-молдавському кордоні на поїзді Чісінау-Бухарест.
Цього можна уникнути, використовуючи систему, схожу з тією, яку використовували в Австралії, де залізні дороги в різних штатах мали різну колію - будувати подвійні колії. Таким чином, лінії мають три рейки, пара утворює нормальну колію, а третій, що знаходиться або всередині, або зовні, формує або більш широку або більш вузьку колію. У результаті, по лінії можуть ходити будь-які потяги.
Нормальна колія у макетах залізниць
В американських макетах залізниць нормальна колія з самого початку була спробою корпорації Lionel опанувати ринком США на початку 20 століття. Компанія стандартизувала свої пропозиції трехрельсових доріг з колією в 54 мм між зовнішніми рейками, що зробило їх несумісними з колією 1 від європейських виробників. Потім Lionel зареєструвала торгову марку як «Нормальна колія». Інші компанії пішли їх прикладу, використавши нові стандарти Lionel, але назвавши її «Широка колія», щоб уникнути порушення прав на товарну марку.
Стандартна колія впала в немилість у 30х роках 20 століття з-за високої вартості, і компанія Lionel перестала пропонувати її в 1940 році.
Хоча масштабовані моделювання не було головною турботою, масштаб нормальної колії був прийнятий до 1:26.59, що зробило його трохи менше масштабу G.
Нещодавно нормальна колія стала означати масштабовані моделювання, в якому шляху масштабовані, щоб точно відповідати цієї нормальної колії, у той час як моделювання вузької колії, яке повторює цю вузьку колію, або немасштабірованное моделювання, де масштаб шляхів не відповідає справжньому, наприклад, колія О або ГО.