О значимости колеи и базы.
Надо сказать, что для целей уменьшения радиуса поворота принципиально важным является не столько ширина колеи как таковая, сколько база тележки, т.е. расстояние между осями передней и задней пар колёс (о самостоятельных положительных сторонах малой колеи будет сказано ниже). Чем меньше этот показатель, тем меньше может быть минимальный радиус поворота. Вызвано это тем, что при увеличении базы увеличивается хорда, проходящая от одного до другого колеса одного борта одной тележки. Это приводит к тому, что колёса оказываются повёрнуты под бОльшим углом к рельсу, т.е. переднее колесо внешнего борта тележки и заднее колесо внутреннего борта тележки стремятся "выпрыгнуть" из колеи. Исходя из нормативных документов, я делаю вывод о том, что нормальным является угол поворота колеса к рельсу (в повороте), равный 1/20 части радиана, который достигается (для тележки, у которой оси установлены параллельно и не могут менять взаимное положение друг к другу) при базе тележки в 1/10 части радиана (СНиПами установлен минимальный радиус в 20 метров и максимальный разрешённый размер длины базы тележки = 2 метра, т.е. 1/10 от радиуса). Выходит, что для того, чтобы минимальный допустимый радиус поворота трамвая был в районе 10-12 метров, необходимо чтобы база тележки была что-то около 1 метра.

Что делать с базой?
Тут мы сталкиваемся с проблемой ширины колеи. Для того, чтобы тележка была достаточно стабильна в движении, база такой тележки должна быть минимум в 1,2-1,5 раза больше ширины колеи. Этот коэффициент я вывел из фактического материала. Например, для железных дорог колеи 750 мм в России принята база тележки в 1150 мм (коэффициент - 1,53), а у трамваев с колеёй в 1524 мм база тележки обычно составляет 1,9-2 метра (коэффициент - 1,31). Если база тележки окажется меньше, чем размер колеи, то такая тележка будет чрезмерно "болтаться" в колее, что будет негативно сказываться как на верхнем строении пути, так и на самой тележке и её колёсах. То же самое (даже с бОльшими последствиями) произойдёт, если каждый борт будет самостоятельноповоротным. В этом случае потребуется рельсы поддерживать абсолютно прямыми, не допуская отклонений даже на несколько миллиметров. Как только появится малейшее отклонение (а давайте посмотрим на любой участок любого трамвайного пути - там такие отклонения - это норма), каждый из таких бортов начнет самостоятельную жизнь и уведёт вагон с колеи очень быстро (особенно, если такие свободные колёса или свободные борта будут моторными). Я уж не говорю о том, что такой вагон сможет пройти далеко не на каждой стрелке!

Об электронном регулировании поворота осей.
Выход, разумеется, видится в том, чтобы оставить базу тележки в нормальных размерах (1,9-2 метра), но сделать так, чтобы в повороте колёса каким-то образом поворачивались строго на тот угол, который нужен для данного поворота. И тут вопрос - как определить нужный угол? Можно, конечно, сообщать вагону о радиусе проходимой кривой разными хитрыми штучками навроде GPS или припутевых радиопередатчиков. Но всё это:
1. недёшево.
2. ненаджно само по себе.
3. ненадёжно с точки зрения постороннего несанкционированного вмешательства.
4. если и станут делать такую систему, то в итоге всё закончится направляемым автобусом/троллейбусом с вмонтированными в полотно дороги радиомаячками.

О разнице хода внешних и внутренних колёс
Теперь обратимся к другой важной проблеме, связанной с малыми радиусами поворотов - проблема разности пути, проходимого внешними и внутренними колёсами. Например, при колее 1524 мм и радиусе поворота в 20 метров внешние колёса должны пробежать почти на 8% больше, чем внутренние. При той же колее и радиусе поворота в 10 метров (такой радиус считается по серединной линии между внешним и внутренним рельсом) внешнее колесо должно будет пройти уже на 16,5% больше, чем внутреннее. Такая диспропорция чревата сходом вагона с рельсов, т.к. внутренние колёса "заворачивают" тележку в сотрону, противоположную "нужной", т.е. выворачивают тележку вовне попорота. Тут снова проявляется положительный эффект малой колеи - чем колея меньше, тем меньше разница радиуса внутреннего и внешнего рельсов, тем меньше разница хода. Например, при радиусе поворота 10 метров и колее 750 мм мы снова имеем разницу ходов колёс всего в 8%.

Обычно в трамвае небольшая разница ходов (скажем, те же 8%), то она компенсируется проскальзыванием одного из колёс (благо, "метал по металлу" имеет не слишком высокое сопротивление, в отличие от "резина по асфальту"). Для "шинокопытных" такая разница компенсируется наличием дифференциалов. Вот на том, как решить эту проблему, я хотел бы особенно заострить внимание.

О способах изменения сопротивления рельсов
Насколько предельно использованы резервы модернизации способов контакта рельс-колесо для этого? Возможно ли так снизить сцепление внутреннего колеса с рельсом и одновременно увеличить сцепление внешнего колеса с рельсом, чтобы даже при разнице ходов в 17% это не сказывалось худо на верхнем строении пути и на вагоне?

У меня есть пара идей по этому поводу. Очевидно, чтобы снизить сцепление, можно уменьшить площадь контакта коелса с рельсом, а чтобы увеличить сцепление, то площадь контакта следует повысить. А как это сделать с метллическими колёсами и рельсами? Вопрос знатокам СопроМата:
1. Насколько допустимо использовать более "мягкую" сталь для внешнего рельса, чтобы колесо несколько больше обычного прогинало рельс, увеличивая площадь контакта? Насколько это снизит ресурс рельса? Может быть, есть смысл пойти на снижение ресурса рельса ради благой цели? Можно ли использовать резиновый рельс (резиновое покрытие поверхности рельса)?
2. Насколько допустимо уменьшить площадь сцепной поверхности (пятна контакта) внутреннего рельса (сузить рельс; или сделать рельс круглым, чтобы колесо катилось не по плоской головке рельса)? Чтобы колесо меньше страдало от того, что давление на единицу площади бандажа увеличится, можно ли сделать поверхность качения колеса из более твёрдых (прочных) сплавав? Допустимо ли сделать внутренний рельс из более твёрдых сплавов, чтобы снизить "прогиб" рельса?

К самому интересному - к новому строению тележки (или Пора извиняться)
Итак, если принять, что вопрос дифференциала (или разницы ходов колёс в поворотах) решён, то вынуждены вернуться к выбору базы и колеи. Колею предлагаю оставить как есть (1524 мм для всех, а для РнД - 1435 мм).
Тут выше предлагалось сделать 3-осную тележку. Я поспешил сразу отбросить эту идею, так как несмотря на красивую мехенику движения такой тележки а повороте, я не видел - как она сможет входить в / выходить из поворот(а). Ради интереса, я вооружился карандашем и остатками знаний по тригонометрии и стал считать и рисовать. Представляете, каково было моё удивление, когда я выяснил, что такая схема работает!

Напомню. Речь идёт о том, что тележка состоит из 3 двухколёсных осей, расположенных на равном расстоянии друго от друга. Давайте пока для удобства примем, что расстояние между отдельными осями - 1 метр, а между крайними осями тележки, соответственно,- 2 метра. Это близко по значению как к существующей норме базы тележки (2 метра), так и к рассчетной норме базы тележки для 10-метрового радиуса поворота (база в 1 метр).

Средняя ось относительно ТЕЛЕЖКИ неповоротна. Т.е., средняя ось поворачивается относительно вагона весте со вей тележкой. Каждая из крайних осей соединена с центром тележки (и, соответственно, центром средней оси) посредством рычага, который крепится к центру каждой крайней оси так, что всегда образует с нею прямой угол. Т.е. не допускается поворот рычага относительно крайней оси, но допускается поворот рычага относительно оси средней колёсной пары. Т.о. Т-образные связки, образованные крайними осями и прикреплёнными к ним рычагами, оказываются поворотными относительно тележки. При этом они свободны только в месте крепления к середине тележки и только в горизонтальной плоскости. Разумеется, что если получившиеся Т-образные части тележки никак не взаимоувязать, то такая тележка попросту "сложится" по горизонтали и не сможет держать колею.

Мы оказываемся вынуждены увязать Т-образные связки (буду так их называть, раз уж начал) так, что отклонение передней Т-образной связки относительно средней оси на некий градус вызывает отклонение задней Т-образной связки на тот же градус в ту же сторону. Теперь переходим к самому интересному - процессу поворота. Тут встаёт самый глаывный вопрос - при входе в поворот, когда передняя Т-образная связка уже полностью в повороте, а средняя ось и задняя Т-образная связка ещё на прямом участке пути, то что произойдёт? Первая мысль - заднюю ось выдавит за перделы колеи. И я тоже попался на ту же удочку. Однако, это вовсе не так! Ошибка в том, средняя ось-то не будет строго перпендикулярна прямому участку пути. Произойдёт то, на что потребуется меньше сил - т.е. под воздействием поворота передней Т-образной связки на АЛЬФА градусов относительно прямого участка пути, средняя тележка, взаимодействуя с задней Т-образной связкой, повернёт в сторону поворота на АЛЬФА/2 градусов. Сперва кажется, что это много, что это может заклинить среднюю ось в распоре между рельсами. Ан-нет! Достаточно вспомнить,что если бы у нас в тот же самый поворот входила тележка с неповоротными осями и с базой в 1 метр, то "угол атаки" заднего колеса к рельсу составлял бы вдвое больше - т.е. АЛЬФА градусов! А как же поведёт себя задняя Т-образная связка? Она практически не изменит своего прямолинейного положения относительно прямолинейного участка пути до тех пор, пока средняя тележка не начнёт входить в криволинейный участок пути.

Таким образом, видим, что трёхосная тележка вполне работоспособна! Она позволяет в повороте обеспечивать поворачиваемость, равную поворачиваемости короткобазных (однометровых) тележек; и при этом на прямолинейном участке пути такая тележка ведёт себя так же, как длиннобазная (двухметровая) тележка.

Олег Измеров писал(а):
-------------------------------------------------------

> Это принципиально разные схемы. В одном случае
> поворот осуществляется чисто кинематически за счет
> перемещения, в другом - динамически, за счет
> усилия, сопровождающегося упругой деформацией.

Т.е. средняя колпара не участвует активно в этом процессе? В таком случае сразу возникает такой большой вопрос, откуда вообще берутся эти рамные силы, и где гарантия, что они будут, что они будут направлены вообще в нужную сторону, и будут не слишком слабыми, не слишком сильными? Это же всё зависит от скорости, режима движения, загрузки...

>
> > Разница только в том,
> > какие колпары и в каком соотношении будут
> работать
> > направляющими для кузова.
> В основном передняя в любом случае.

Я имел в виду кинематически и глобально - т.е. та колпара или сочетание колпар, которое наиболее жёстко привязывает кузов к оси пути. В рамках от упора в левый рельс до упора в правый, в любом направлении и режиме движения, а не в том положении, в котором находится в данный момент на именно этой кривой.


> Принудительная установка - это когда используется
> внешний источник энергии.

Т.е. вообще все случаи, когда нет какого-то сервомеханизма с приводом от двигателя, считаются самоустановкой? В т.ч. от поворота тележки?

>
> > На которой из них? Там 2 варианта с тягами при
> > буксах - один со связью с кузовом, другой без
> > таковой связи. И как раз это место не видно на
> > фотке, где они должны различаться.
> С тягами на буксах.

Так они оба и есть с тягами. Связь с кузовом-то есть там, или нет?

>
> > Впрочем, вышесказанное меня подтолкнуло к такой
> > мысли, что для трамвая лучше (только с точки
> > зрения компоновки, в общем-то) была бы такая
> > трёхосная тележка с радиальной установкой,
> Можно и трехосную, только бы не увеличивать
> существенно базу.

То, что у меня было нарисовано (а сейчас перерисовано до более приличного вида, с укорочением опорных секций до предела, и удлинения навесных за счёт переноса туда всех дверей)

- это и есть то самое - трёхосные тележки с базой 2,0 м, т.е. практически такой же, как обычные двухосные трамвайные тележки. Они, однако, плохи тем, что такая тележка в салоне занимает 2 неразрывных "шкафа" по 3 метра длиной, т.е. расставить сиденья иначе, кроме как 2 6-местных дивана поверх этих шкафов, невозможно. Но трамвай немножко уже, чем вагон метро, и такая планировка тесновата по ширине прохода, даже на колее 1520 мм, не говоря уж про более узкие варианты. И теряется некоторая площадь салона. Вот как раз если бы база была метра 3,5-4,0 - можно было бы получить 3 отдельных "ящика", и расположить сиденья продольно вперёд-назад. Но тогда и опорная секция получается довольно длинной (очевидно, не менее 5 м прямоугольная часть, и в целом метров 7,5 даже без единой двери), и навесная автоматически должна стать столь же монструозной (что бывает, если попытаться сделать навесную короче опорной, я уже убедился выше, что и можно видеть на моих картинках выше в теме, и был вынужден срочно перекидывать длину с опорных на навесные секции, для улушения как геометрии, так и, вероятно, динамики).

>
> Вообще, ЕМНИП, БФ тоже можно было бы рассматривать
> как трамвай с радиальной установкой...

И опять тот же вопрос - кто гарантирует, что рамные силы будут действовать именно в том направлении и с той силой, как надо, а не как-то иначе?

Перекрёсток Дальневосточная/Скачкова в Ростове-на-Дону - два ооочень узких переулка, пересекающихся под 90 градусов. Фото поищу...

Toman писал(а):
-------------------------------------------------------
> То, что у меня было нарисовано (а сейчас
> перерисовано до более приличного вида, с
> укорочением опорных секций до предела, и удлинения
> навесных за счёт переноса туда всех дверей)
> http://s47.radikal.ru/i118/0902/03/f3fa946259d2t.j
> pg

http://www.rostovgortrans.ru/photo.php?photo_id=00106

shurikos писал:
----------------------------------------------------------------
Обычно в трамвае небольшая разница ходов (скажем, те же 8%), то она компенсируется проскальзыванием одного из колёс (благо, "метал по металлу" имеет не слишком высокое сопротивление, в отличие от "резина по асфальту").

shuricos писал(а):
-------------------------------------------------------
> Toman писал(а):
> --------------------------------------------------
> -----
> > То, что у меня было нарисовано (а сейчас
> > перерисовано до более приличного вида, с
> > укорочением опорных секций до предела, и
> удлинения
> > навесных за счёт переноса туда всех дверей)

> В предложенном варианте та же проблема с набеганием и износом путей, что и у обычных вагонов с секциями на неповоротных тележках

Это уже зависит от геометрии переходных кривых и скорости входа-выхода. Если Вы имеете в виду проблемы, связанные с моментом инерции опорных секций. При очень малой скорости входа-выхода, или при плавных переходных кривых эти усилия практически сходят на нет. В то же время, совершенно верно, проблема существует. Я вот подумал, что учитывая, что в данном трамвае и так уже очень длинные гармошки (по 1,6 м каждая! - догадываетесь, почему они такие длинные? :) ), может быть, можно было бы уменьшить длину опорных секций кузова буквально до 1,2-1,5 метров (т.е. даже немножко короче базы тележки), превратив их по сути (с точки зрения пассажира) во вставки в середине двойного сочленения. Это уменьшит моменты, и приблизит трамвай к схеме с поворотными тележками под сочленениями. Правда, что-то надо будет делать с крайними опорными секциями, там так просто не получится.

Настоящие же поворотные тележки при таких технических условиях в этот трамвай никак не вписываются, т.к. их поворот в любой точке (даже при расположении строго в центре сочленения) перекроет всю ширину салона, и не оставит возможности даже для узкого низкопольного прохода.

На закуску, и чтобы было понятно, зачем на самом деле этому трамваю такие длинные гармошки, вот такая картинка - трамвай на кривой минимального радиуса. Радиус на самом деле ограничен именно длиной гармошек, а ещё не тележками - у тележек ещё остаётся небольшой запасик, как видно из чертежа :)
Видите, какой это радиус?

0

shuricos писал(а):
-------------------------------------------------------

> Исходя из нормативных
> документов, я делаю вывод о том, что нормальным
> является угол поворота колеса к рельсу (в
> повороте), равный 1/20 части радиана, который
> достигается (для тележки, у которой оси
> установлены параллельно и не могут менять взаимное
> положение друг к другу) при базе тележки в 1/10
> части радиана (СНиПами установлен минимальный
> радиус в 20 метров и максимальный разрешённый
> размер длины базы тележки = 2 метра, т.е. 1/10 от
> радиуса).

В шахтных и проч. подземных узкоколейках традиционно принято минимальное отношение радиуса кривой к длине жёсткой базы, равное 7. На трамвае - да, рекомендуется не менее 10, однако встречаются и 14-метровые кривые, и тележки длиннее 2 м (взять тот же двухосный снегочист, и грузовые двухосные вагоны, да и вообще все двухосники, в общем-то). Т.е. доходит до 5-7. Вот, в Торонто практикуют кривые 10,9 м при жёсткой базе тележки 1829 мм, что даёт отношение, очень близкое к 6,0. Конечно, всё это плохо с точки зрения износа, но всё же ещё вполне проезжаемо.



> То же самое (даже с бОльшими
> последствиями) произойдёт, если каждый борт будет
> самостоятельноповоротным. В этом случае
> потребуется рельсы поддерживать абсолютно прямыми,
> не допуская отклонений даже на несколько
> миллиметров. Как только появится малейшее
> отклонение (а давайте посмотрим на любой участок
> любого трамвайного пути - там такие отклонения -
> это норма), каждый из таких бортов начнет
> самостоятельную жизнь и уведёт вагон с колеи очень
> быстро (особенно, если такие свободные колёса или
> свободные борта будут моторными). Я уж не говорю о
> том, что такой вагон сможет пройти далеко не на
> каждой стрелке!

Самостоятельно - ещё не значит кинематически независимо. Это значит в первую очередь отсутствие общего центра поворота для всех колёс - шкворня тележки (или "виртуального шкворня"). Само собой разумеется, что если мы не отказываемся от традиционного принципа (приблизительного) постоянства колеи, то естественно, колёса в любом случае ограничиваются какими-то кинематическими связями, которые поддерживают постоянство колеи со стороны подвижного состава. А это значит, что и стрелку он пройдёт, и прочих упомянутых ужасов не будет. Полная независимость же - это для принципиально другого пути, который тут уже назвали "краноподобным". И там как раз стойкость к кривизне пути на порядок больше, чем у традиционной схемы, и короткую жёсткую базу можно сделать непосредственно, без всяких ухищрений типа тех, которые мы тут обсуждаем. Но вот эта совместимость, которая оказывается только ограниченной...


> О разнице хода внешних и внутренних колёс
> Теперь обратимся к другой важной проблеме,
> связанной с малыми радиусами поворотов - проблема
> разности пути, проходимого внешними и внутренними
> колёсами. Например, при колее 1524 мм и радиусе
> поворота в 20 метров внешние колёса должны
> пробежать почти на 8% больше, чем внутренние. При
> той же колее и радиусе поворота в 10 метров (такой
> радиус считается по серединной линии между внешним
> и внутренним рельсом) внешнее колесо должно будет
> пройти уже на 16,5% больше, чем внутреннее. Такая
> диспропорция чревата сходом вагона с рельсов, т.к.
> внутренние колёса "заворачивают" тележку в
> сотрону, противоположную "нужной", т.е.
> выворачивают тележку вовне попорота. Тут снова
> проявляется положительный эффект малой колеи - чем
> колея меньше, тем меньше разница радиуса
> внутреннего и внешнего рельсов, тем меньше разница
> хода. Например, при радиусе поворота 10 метров и
> колее 750 мм мы снова имеем разницу ходов колёс
> всего в 8%.

Но 8% скольжения - это практически так же много, как и 16%. В смысле, при 16 износ и потери энергии, конечно, в 2 раза больше, но вот силы практически одни и те же, ибо сила трения в этом диапазоне мало зависит от скорости (и даже немножко падает!). Поэтому в смысле безопасности этот фактор роли практически не играет. А вот износ - да, это большие расходы хозяйства.

> 1. Насколько допустимо использовать более "мягкую"
> сталь для внешнего рельса, чтобы колесо несколько
> больше обычного прогинало рельс, увеличивая
> площадь контакта? Насколько это снизит ресурс
> рельса? Может быть, есть смысл пойти на снижение
> ресурса рельса ради благой цели? Можно ли
> использовать резиновый рельс (резиновое покрытие
> поверхности рельса)?
> 2. Насколько допустимо уменьшить площадь сцепной
> поверхности (пятна контакта) внутреннего рельса
> (сузить рельс; или сделать рельс круглым, чтобы
> колесо катилось не по плоской головке рельса)?

У меня подозрение, что эффект в определённых ситуациях (на трамвае - даже в большинстве случаев, вообще-то) будет обратным. Чем меньше давление, тем хуже колесо выдавливает из пятна контакта грязь, масло, лёд... Дальше понятно.
Идти на снижение ресурса смысла не имеет заведомо, т.к. собственно самая главная проблема, которую создаёт продольное скольжение в кривых - это и есть износ и падение ресурса. Зачем в таком случае вообще что-то делать?
А вообще, проще же разделить колёса, тем более, что в низкопольнике они и так вынужденно разделены, если специально не соединять их хитрыми валами и редукторами.

> Тут выше предлагалось сделать 3-осную тележку. Я
> поспешил сразу отбросить эту идею, так как
> несмотря на красивую мехенику движения такой
> тележки а повороте, я не видел - как она сможет
> входить в / выходить из поворот(а). Ради интереса,
> я вооружился карандашем и остатками знаний по
> тригонометрии и стал считать и рисовать.
> Представляете, каково было моё удивление, когда я
> выяснил, что такая схема работает!

Сейчас Вы удивитесь ещё больше, когда узнаете, что она могла бы работать ещё ровно в 2 раза круче :), если бы Вы задали немножко другую геометрию тележки.

>
> Напомню. Речь идёт о том, что тележка состоит из 3
> двухколёсных осей, расположенных на равном
> расстоянии друго от друга. Давайте пока для
> удобства примем, что расстояние между отдельными
> осями - 1 метр, а между крайними осями тележки,
> соответственно,- 2 метра. Это близко по значению
> как к существующей норме базы тележки (2 метра),
> так и к рассчетной норме базы тележки для
> 10-метрового радиуса поворота (база в 1 метр).

В моём варианте ровно то же самое.

>
> Средняя ось относительно ТЕЛЕЖКИ неповоротна.

У меня тоже. Но может поступательно смещаться влево-вправо.

> Т.е., средняя ось поворачивается относительно
> вагона весте со вей тележкой. Каждая из крайних
> осей соединена с центром тележки (и,
> соответственно, центром средней оси) посредством
> рычага, который крепится к центру каждой крайней
> оси так, что всегда образует с нею прямой угол.
> Т.е. не допускается поворот рычага относительно
> крайней оси, но допускается поворот рычага
> относительно оси средней колёсной пары. Т.о.
> Т-образные связки, образованные крайними осями и
> прикреплёнными к ним рычагами, оказываются
> поворотными относительно тележки. При этом они
> свободны только в месте крепления к середине
> тележки и только в горизонтальной плоскости.

А вот тут у меня и отличие. Оси, вокруг которых поворачиваются крайние подтележки (Т-образные связки, как Вы их называете) относительно средней подтележки, находятся не в центре средней оси, а ровно посередине между средней и крайними осями. Т.е. длина рычага ровно в 2 раза меньше, а соотв. угол поворота в этих шарнирах примерно в 2 раза больше.
Кузов направляется не одной только средней подтележкой, т.к. это бросало бы все рамные силы на только одну ось из 3, что чревато как раз сходом при боковых усилиях на повороте. Вместо этого он направляется либо средней точкой между крайними колпарами, либо вообще всеми 3 подтележками поровну, через соотв. горизонтальные неравноплечие рычаги (этот вариант лучше при постоянном боковом ускорении, т.к. распределяет на все 3 колеса стороны рамную силу). На моих картинках тележки неповоротные, и на самом деле с кузовом связаны за центры крайних подтележек.

> Разумеется, что если получившиеся Т-образные части
> тележки никак не взаимоувязать, то такая тележка
> попросту "сложится" по горизонтали и не сможет
> держать колею.
>
> Мы оказываемся вынуждены увязать Т-образные связки
> (буду так их называть, раз уж начал) так, что
> отклонение передней Т-образной связки относительно
> средней оси на некий градус вызывает отклонение
> задней Т-образной связки на тот же градус в ту же
> сторону.

Конечно, у меня тоже есть такая связь, уравнивающая угол поворота передней и задней подтележек.


> А как же
> поведёт себя задняя Т-образная связка? Она
> практически не изменит своего прямолинейного
> положения относительно прямолинейного участка пути
> до тех пор, пока средняя тележка не начнёт входить
> в криволинейный участок пути.

Это потому, что центр поворота лежит над средней осью. У меня центр поворота ближе, и задняя в этот момент уже начинает наезжать на тот рельс, который станет наружным, когда начнётся кривая. Но этот угол частично компенсируется углом поворота самой тележки. Зато этой ценой ещё сильнее, чем в Вашем варианте, уменьшается угол набегания других колёс.

>
> Таким образом, видим, что трёхосная тележка вполне
> работоспособна! Она позволяет в повороте
> обеспечивать поворачиваемость, равную
> поворачиваемости короткобазных (однометровых)
> тележек; и при этом на прямолинейном участке пути
> такая тележка ведёт себя так же, как длиннобазная
> (двухметровая) тележка.

Вот. Ваша тележка в круговой кривой имеет углы набегания, как жёсткая тележка с базой 1,0 м. Моя же в _круговой_ кривой хоть 10 м, хоть 7 м, хоть даже 4 м имеет угол набегания такой же, как в прямой, т.е. около нуля!
При входе в кривую с прямой без переходной ваша тележка также эквивалентна жёсткой с базой 1,0 м, т.к. фактически и состоит из 2 таких "сросшихся" тележек. Моя при входе в кривую с прямой эквивалентна жёсткой с базой 0,5 м. И только при прохождении S-образной кривой совсем без какой-либо прямой вставки она эквивалентна жёсткой с базой 1,0 м. Чему эквивалентна ваша тележка при проходе такой S-образной кривой, посчитайте сами (вообще-то, это будет тоже 1,0 м - и это единственная ситуация на протяжении участка длиной около одного-полутора метров, на котором ваша и моя тележка оказываются примерно равны).

Toman писал(а):
-------------------------------------------------------

> При входе в кривую с прямой без переходной ваша
> тележка также эквивалентна жёсткой с базой 1,0 м,
> т.к. фактически и состоит из 2 таких "сросшихся"
> тележек. Моя при входе в кривую с прямой
> эквивалентна жёсткой с базой 0,5 м. И только при
> прохождении S-образной кривой совсем без
> какой-либо прямой вставки она эквивалентна
> жёсткой с базой 1,0 м. Чему эквивалентна ваша
> тележка при проходе такой S-образной кривой,
> посчитайте сами (вообще-то, это будет тоже 1,0 м -
> и это единственная ситуация на протяжении участка
> длиной около одного-полутора метров, на котором
> ваша и моя тележка оказываются примерно равны).

Прошу пардона, тут я, конечно, набрехал. S-образная кривая и вход в кривую с прямой во всех отношениях эквивалентны, а значит, на входах-выходах без переходных кривых наши тележки обе равны жёсткой с базой 1,0 м. Про 0,5 м - это был просто некий глюк.

P.S. И ещё одно уточнение - это значит "равны жёсткой с базой 1,0 м, полностью стоящей на круговой кривой", т.к. стоя на самой S-образной или входе, равные углы набегания даёт как раз 2-метровая тележка, а не 1-метровая. Но поскольку для 2-осной тележки без рад. установки эти углы некритичны по сравнению с теми, что на круговой кривой, а для моей тележки наоборот, на круговой некритично, я сравниваю наши варианты на входе с жёсткой тележкой на круговой кривой.



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 11.02.09 01:03 пользователем Toman.

Toman
У S-кривой есть толкьо один момент - когда задняя тележка еще повернута в одну сторону, а передняя - уже в другую. При этом при сколь-нибудь значимой базе вагона случается ситуация, когда набегающая тележка оказывается в более вывернутом положении, нежели при входе с прямой. Как раз для избегания этого и делают переходную прямую в S-образных кривых.

ПРО ТЕЛЕЖКУ
Так, кажется, мы уже пришли к выводу, чтолевое и правое колеса походят разный путь. То есть - привод как раз разумнее иметь отдельно на левый и правый борт. Если задать при этом срвоприводу колес работу с управлением по моменту (т.е. с пульта задавать не скороси/токи, а именно крутящий момент) - то мы прекрасно обеспечим нужные скорости колес внутренней и внешней сторон. А для срабатывания антиюза или интапробуксовки можно установить, скажем, "коридор" в 17% разницы скоростей колес с уменьшением разгонного или тормозного момента "отклонившегося колеса" для его подгонки под общую скорость.
Благодаря такому разделению тележки на левую и правую - мы убираем нафиг ось поворота из центра вагона. И начинаем поворачивать обе бортовых полутележки вокруг оси, расположенной четко над головкой рельса. Причем расстояние между колесами делаем заведомо небольшим - скажем, 0.8-0,9 метра. Полутележки связываем между собой тягами по принципу автомобильных рулевых механизмов - т.е. так. чтоб полутележки всегда были развернуты слегка внутрь передними (набегающими) колесами по основному ходу трамвая (для двуголовых - надо предусмотреть к-л механизм изменения угла установки при смене направления движения). А заодно ставим гидродемпфер, жесткость которого будет максимальной при околонулевом повороте тележки (чтоб тележку не раскачивало в прямых, а она шла, привалившись к одному из рельсов - а в поворотах он не особо мешал повороту полутележек).
Из неприятного - здесь в салоне только некоторая потеря места в средней части подиума, однако, сам подиум получится достаточно небольшим...

Вот сейчас почитал свою киниматику и пришел к неутишительному выводу:
Получается, что при входе в кривую внешнее переднее колесо явяется направляющим для осташихся трёх, что не есть хорошо. Соответственно, напрашивается какой-то сервоусилитель, который будет помогать поворачивать полутележки (по типу ГУР в машине).

И еще - я тут вспомнил укладку ВСП, и пришел к выводу, что делать угол схода не имеет особого смыса - тяги должны обеспечивать параллельную установки полутележек, просто роль демпфера для исключения рысканья. Кстати, функцию ГУРа можно возложить на тот же демпфер...

Отличная концепция, shuricos!
Когда я писал о самоустанавливающихмяся тележках в этой теме я примерно это и имел в виду.
После того, как тележка прояснилась, возникает вопрос компоновки собственно трамвая. Что ны скажете не следудющее:
Моторные 3 осные тележки устанавливаем под сочлениями- как тележки Якобса. При этом:
-количество сочений уменьшается вдвое
-зауженый проход в сочлениях- нормальное дело
-Подиумы для моторных тележек могут разместиться в обоих вагонах под сиденьями поставленными спинками к сочлению.
В передней и задней секции используются аналогичные немоторные 3 осные тележки с колесами малого диаментра- 100% низкопольность.
-концы вагонов, опирающиеся на такую тележку, опираются своими пневмоэлементами непосредственно на продольные рычаги крайних осей ( в консрукции которую я описывал ранее)подвески в сотношении 1:2.
Свободные концы этих продольных рычагов опираюотся через пневмобаллоны на слупицу колеса средней оси, при это обеспечивается подвижность
-продольные и поперечные силы предаются реактивынми тягами
- сочление станоится прооще, так как через него не передаются вертикальные силы- только продольные и поперечные.

ailcat писал(а):
-------------------------------------------------------
> Toman
> У S-кривой есть толкьо один момент - когда задняя
> тележка еще повернута в одну сторону, а передняя -
> уже в другую. При этом при сколь-нибудь значимой
> базе вагона случается ситуация, когда набегающая
> тележка оказывается в более вывернутом положении,
> нежели при входе с прямой. Как раз для избегания
> этого и делают переходную прямую в S-образных
> кривых.

Да нет, по углу поворота тележек на S-образных кривых проблем, вообще говоря, нет. Избегают их в основном из-за другой проблемы: при длинных опорных секциях (или просто вагонах) и коротких навесных секциях (или сцепках, соответственно) последние перекашивает под большим углом, и во-первых, может просто сломать из-з превышения конструктивно возможного угла (именно так в своё время и помяли морду поезду из КТМ-19 на кольце у Москворецкого рынка), во-вторых, при передаче продольных сил по составу такое перекошенное звено создаёт и очень сильные боковые силы, которые могут привести к сходу. Собственно, на первом варианте моего трамвая, от которого я отказался отчасти именно из-за этого, хорошо видно, как на S-образной кривой перекашивается слишком короткая навесная секция:

К сожалению, я ещё не успел сделать чертёж с новым вариантом на той же S-образной кривой, но понятно, что там будет сильно лучше, т.к. опорные секции стали короче, а навесные - длиннее.
Хотя собственно, всё равно собирался - так что таки взял и сделал:

Действительно, сильно лучше - навесная секция находится в положении, близком к направлению оси пути, а не "заломлена" до предела, как на старом варианте.

И ещё, естественно, как любое резкое изменение кривизны, только не простое, а особо сильное по величине, точка сопряжения противоположно направленных кривых создаёт резкие боковые перегрузки из-за слишком быстрого изменения угловой скорости кузовов. И это тоже важная причина, почему их избегают.

>

> Благодаря такому разделению тележки на левую и
> правую - мы убираем нафиг ось поворота из центра
> вагона. И начинаем поворачивать обе бортовых
> полутележки вокруг оси, расположенной четко над
> головкой рельса. Причем расстояние между колесами
> делаем заведомо небольшим - скажем, 0.8-0,9 метра.

Я этот вариант уже рассматривал, между прочим. Вы в курсе, что как только эти штуковины (полутележки) начнут поворачиваться, колея будет уменьшаться как косинус угла поворота? А это будет такая величина, которой никак нельзя пренебречь. Т.е. если Вы хотите сделать так, то обязательно придётся эти полутележки ещё и специально раздвигать в зависимости от угла поворота, чтобы сохранить ширину колеи.

Toman.
Хм. Про заужение колеи я, действительно, не подумал.
Хотя кинематика узла с увеличением колеи при повороте придумана уже давным-давно и неоднократно применялась на колесных вездеходах. Другое дело, как адаптировать ее к трамваю с его низкопольностью и весьма немаленькой нагрузкой на тележку...

shuricos писал(а):
-------------------------------------------------------

> Надо сказать, что для целей уменьшения радиуса
> поворота принципиально важным является не столько
> ширина колеи как таковая, сколько база тележки,
> т.е. расстояние между осями передней и задней пар
> колёс (о самостоятельных положительных сторонах
> малой колеи будет сказано ниже). Чем меньше этот
> показатель, тем меньше может быть минимальный
> радиус поворота.
Играет роль еще характер установки тележки в колее и характеристика опорно-возвращающих устройств и устройств, демпфирующих колебания относа и виляния.

> Вызвано это тем, что при
> увеличении базы
Увеличивается угол набегания.

> Исходя из нормативных
> документов, я делаю вывод о том, что нормальным
> является угол поворота колеса к рельсу
Нормируется не угол, а усилия при вписывании.
Т.е. производится расчет вписывания тележки, определяются усилия и проверяются по критерию всползания гребня на рельс и допустимого отжатия рельса. Так что вывод насчет необходимой базы в 1 метр явно преждевременный.

> Для
> того, чтобы тележка была достаточно стабильна в
> движении, база такой тележки должна быть минимум в
> 1,2-1,5 раза больше ширины колеи.
Опять-таки не факт.
Это зависит от целого ряда факторов, прежде всего, от характеристик опорно-возвращающих устройств, возможности поперечного разбега в шкворне и наличия разбегов в буксах.

> То же самое (даже с бОльшими
> последствиями) произойдёт, если каждый борт будет
> самостоятельноповоротным.
Абсолютно не факт.

> 4. если и станут делать такую систему, то в итоге
> всё закончится направляемым автобусом/троллейбусом
> с вмонтированными в полотно дороги радиомаячками.
В 1967 году на тепловозах ТЭМ1-0008 и ТЭМ1-0145 были испытаны устройства активного контроля установки тележек в кривых. Как показали испытания, эти устройства в кривой радиуса 300 м позволяли снизить рамные силы в 1,5-3 раза, кромочные напряжения в рельсах - в 1,8 раза, и более чем в 2 раза снизить отжатия рельсов; аналогичный эффект был получен и в кривых радиусом 100-600 м. В эксплуатации опытных локомотивов суммарный износ гребней крайних осей снизился в 1,7-2,4 раза.
Надо сказать, что у ТЭМ2 база тележки 4,2 м. Соответственно, на людиновских тепловозах с двухосными тележками был получен эффект в кривых меньших радиусов. И рассуждения, что это СЕЙЧАС сложно реализовать, смешно слышать.

> О способах изменения сопротивления рельсов
> Насколько предельно использованы резервы
> модернизации способов контакта рельс-колесо для
> этого? Возможно ли так снизить сцепление
> внутреннего колеса с рельсом и одновременно
> увеличить сцепление внешнего колеса с рельсом,
> чтобы даже при разнице ходов в 17% это не
> сказывалось худо на верхнем строении пути и на
> вагоне?
Этим делом не стоит заниматься. Лучше для кривых сделать просто блокируемый дифференциал или фрикционный.

> Таким образом, видим, что трёхосная тележка вполне
> работоспособна! Она позволяет в повороте
> обеспечивать поворачиваемость, равную
> поворачиваемости короткобазных (однометровых)
> тележек; и при этом на прямолинейном участке пути
> такая тележка ведёт себя так же, как длиннобазная
> (двухметровая) тележка.
Вот к этому нужно не описание, а чертеж вписывания

См. книгу, например,
http://railbook.net/?mod=books&cat=8&getbook=162



Редактировано 1 раз(а). Последний раз 11.02.09 09:36 пользователем Олег Измеров.

Toman писал(а):
-------------------------------------------------------

> Т.е. средняя колпара не участвует активно в этом
> процессе? В таком случае сразу возникает такой
> большой вопрос, откуда вообще берутся эти рамные
> силы, и где гарантия, что они будут, что они будут
> направлены вообще в нужную сторону, и будут не
> слишком слабыми, не слишком сильными? Это же всё
> зависит от скорости, режима движения, загрузки...
В предыдущем посте есть ссылка на книгу, где есть ответы на данные вопросы, и вообще базовые вещи, с которых имеет смысл начинать обсуждение вписывания в кривые.

> Я имел в виду кинематически и глобально - т.е. та
> колпара или сочетание колпар, которое наиболее
> жёстко привязывает кузов к оси пути.
Что такое "жестко привязывает кузов к оси пути"?

> Т.е. вообще все случаи, когда нет какого-то
> сервомеханизма с приводом от двигателя, считаются
> самоустановкой? В т.ч. от поворота тележки?
А как может быть иначе?

> И опять тот же вопрос - кто гарантирует, что
> рамные силы будут действовать именно в том
> направлении и с той силой, как надо, а не как-то
> иначе?
Ссылку на то, что надо прочесть перед обсуждением вопроса, я дал.

Льготник писал(а):
-------------------------------------------------------
Re: Ерунда. Как известно, у трамвая и жд колёса не цилиндрические, а слегка конусовидные. Это приводит к наклону вагона внутрь поворота, что компенсирует центробежную силу

1. У трамвая могут быть цилиндрические.
2. Наклон внутрь кривой обеспечивает не коничность, а подуклонка
3. Вы удивитесь, но разница скоростей в кривой действительно компенсируется за счет упругого скольжения.

Олег Измеров писал(а):
-------------------------------------------------------
> 1. У трамвая могут быть цилиндрические.
> 2. Наклон внутрь кривой обеспечивает не
> коничность, а подуклонка
> 3. Вы удивитесь, но разница скоростей в кривой
> действительно компенсируется за счет упругого
> скольжения.

0