Поїзд

Приміська залізниця міста Мумбаї (Індія) має найбільшу щільність пасажирів у світі

На кар'єрах поїзд складається з локомотива і причіпних вагонів. При русі по замкнутих маршрутах, наприклад, при транспортуванні порід розкриву на відвали, а корисної копалини на збагачувальну фабрику, поїзд формується на тривалий час (поки локомотив чи рухомий склад не потребують чергового планового ремонту). При проведенні профілактичних і потокових ремонтів поїзд не розформовується. Продуктивність поїзда виміряється кількістю гірничої маси (м³ чи т), що вивезена з кар'єру за одиницю часу (звичайно доба), залежить від числа вагонів у рухомому складі n, вантажності вагона q і часу обороту поїзда. Раціональна корисна маса поїзда n_q визначається продуктивністю навантажувального екскаватора і зчіпною масою локомотива. При використанні потужних тягових агрегатів на гірничих перевезеннях корисна маса поїзда досягає 1200—1500 т.

У практиці вантажного вагонобудування застосовуються різні варіанти конструкції пружних бокових опор кузову неперервного контакту. Модель[32] вантажного вагона складається з 23 абсолютно твердих тіл (кузов, дві надресорні балки, чотири бокові рами, вісім фрикційних клинів, чотири ковпаки бокових опор, чотири колісні пари), для кожного з яких задана маса ${\displaystyle m_{i}}$ та елементи тензора інерції ${\displaystyle T_{i},}$ де ${\displaystyle i}$ — номер тіла.

Задання моментів інерції відносно осей власної системи координат тіла ${\displaystyle (x_{i},y_{i},z_{i}),}$ початок ${\displaystyle C_{i}}$ якої збігається із центром мас тіла.

Для опису положення й кількості ступенів вільності тіл системи уведені дві системи координат: базова нерухома ${\displaystyle (X_{0},Y_{0},Z_{0})}$ та базова рухома (шляхова) ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta ).}$

Рух екіпажу у цілому та його складових тіл представляється як складний, який складається з переносного (разом із шляховою системою координат) й відносного (відносно базової рухомої (шляхової) системи координат) рухів. Початок рухомої базової (шляхової) системи кооринат поступально рухається уздовж осі шляху із швидкістю руху екіпажу.

Для однозначного визначення положення тіла, яке має шість ступенів вільності, у системі ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta )}$ достатньо шести узагальнених координат, які можуть бути сполучені у вектор положення розмірності ${\displaystyle 6\times 1.}$ Для бокової рами такий вектор буде мати вигляд:

${\displaystyle q_{3}=[r_{3\xi }^{(0)}\quad r_{3\eta }^{(0)}\quad r_{3\zeta }^{(0)}\quad \varphi _{3\xi }^{(0)}\quad \chi _{3\eta }^{(0)}\quad \psi _{3\zeta }^{(0)}],}$

де ${\displaystyle r_{3\xi }^{(0)},r_{3\eta }^{(0)},r_{3\zeta }^{(0)}}$ — проєкції вектора, який описує положення початку ${\displaystyle (x_{3},y_{3},z_{3})}$ у ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta )}$ на координатні осі ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta );}$ ${\displaystyle \varphi _{3\xi }^{(0)},\chi _{3\eta }^{(0)},\psi _{3\zeta }^{(0)}}$ — кути між координатними вісями ${\displaystyle (x_{3},y_{3},z_{3})}$ та ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta )}$ — відповідно ${\displaystyle ({\widehat {x_{3}\xi }},\,\,{\widehat {y_{3}\eta }},\,\,{\widehat {z_{3}\zeta }});}$

На малюнку кути повороту ${\displaystyle (x_{3},y_{3},z_{3})}$ показані умовно, оскільки у положенні, зображеному на малюнку, осі ${\displaystyle (x_{3},y_{3},z_{3})}$ та ${\displaystyle (\xi ,\eta ,\zeta )}$ є паралельними. Алгоритм обчислення кутів повороту визначається послідовністю здійснення елементарних поворотів. При цьому для кожного варіанту такої послідовності існують вироджені положення, у яких не можуть бути однозначно визначеними чисельні значення кутів орієнтації. Для запобігання подібної ситуації у процесі моделювання можуть використовуватися послідовності кутів Крилова (Кардано), для яких виродження наступає при значенні кутів орієнтації ${\displaystyle \pm \pi /2.}$

Проєктування системи визначення сходження вагону призначається для сповіщення машиніста про сходження вагону з метою запобігти пошкодженню залізничного полотна колесами вагону, який зійшов з рейок, і більшої аварії. Система може бути побудована на фіксації ударів коліс вагону, який втратив контакт із рейкою. Ці удари викликають хвилю шпально-рейкової ґратки, якої торкнулися колеса локомотиву, на буксі яких встановлений давач прискорень. Давач у момент проходження хвилі фіксує прискорення, яке виникає у вертикальному напрямку, у скаді процесу коливань букси. Збільшення амплітуди прискорення відбувається на частоті зустрічі колеса зі шпалою. Пік прискорення можна знайти у спектрі коливань на вказаній частоті. Таким чином, якщо на цій частоті у спектрі коливань з'явиться пік прискорення, який перевищує сусідні не менш ніж на 20 %, і це повториться не менше двох разів, тобто за дві секунди, то варто вважати, що відбулося сходження вагону з рейок й відповідний сигнал сповіщення має бути надісланий машиністу.

Алгоритмом передбачається наступний порядок роботи системи: сигнали з п'єзодавача надходять на підсилювач, а потім на один з каналів АЦП й записуються у комп'ютер, одночасно через інший канал у комп'ютер надходять сигнали про швидкість з відповідного давача швидкості. По показаннях давача швидкості обчислюється можлива для даної швидкості руху частота зустрічі колеса зі шпалою. Злічуються показання п'єзодавача за 1 секунду у кількості ${\displaystyle 2^{11},}$ тобто 2048 апмлітуд прискорення, що дозволяє застосувати швидке перетворення Фур'є для розрахунку спектра або спектра Берга. Після отримання спектру у першу секунду руху, у ньому визначаються пік прискорення у діапазоні 5 % частоти зустрічі колеса зі шпалою (шпальна частота) й записується у окремий файл. Потім ця процедура повторюється для наступної секунди й отриманий пік на шпальній частоті порівнюється із попереднім. Якщо виникне ситуація, що отриманий пік прискорення буде більше попереднього на 20 та більше відсотків, то це ймовірніше пов'язано зі сходом вагону[33].

Пасажирські — призначені для перевезення пасажирів, багажу і пошти. Своєю чергою розрізняються на:

• Високошвидкісні — рухаються зі швидкостями понад 200 км/год;
• Швидкісні — рухаються зі швидкостями в межах 141—200 км/год;
• Швидкі — рухаються із середньою швидкістю понад 50 км/год;
• Дальні — рухаються на відстань понад 700 км;
• Місцеві — рухаються на відстань від 150 до 700 км;
• Приміські — рухаються на відстань до 150 км;
• Поштово-багажні — для перевезення пошти, багажу і вантажобагажу;
• Туристичні;
• Екскурсійні;
• Прискорені — рухаються із середньою швидкістю понад 65 км/год;
• Літерні;
• Вантажно-пасажирські — поїзди, що складаються з пасажирських і вантажних вагонів, проїзд людей здійснюється по залізничних квитках;
• Людські — поїзди, в складі яких не менше трьох вагонів, зайнятих людьми, проїзд людей здійснюється з вантажних документів;
• Пасажирські підвищеної довжини — поїзд, що має в своєму складі 20 і більше вагонів;
• Пасажирські довгоскладні — поїзд, довжина якого перевищує встановлену схемою формування даного поїзда хоча б на один вагон;
• Сполучений пасажирський — що складається з двох пасажирських поїздів, зчеплених між собою, з дійовими локомотивами в голові кожного поїзда;
• Фірмові;
• Ретро-поїзди.

Вантажний потяг. Макіївка. Донеччина. 2014.

Вантажні (застаріла назва — товарні):

• Прискорені:

Швидкі вантажні;

Рефрижераторні;

Для перевезення тварин;

Для перевезення швидкопсувних продуктів;

• Наскрізні — наступні без перероблення не менш ніж через одну технічну (сортувальну або дільничну) станцію;
• Дільничні — наступні без перероблення від однієї технічної станції до іншої;
• Збірні — для доставлення вагонів на проміжні станції;
• Збірно-роздавальні;
• Передавальні — для доставлення вагонів з однієї станції вузла на іншу;
• Вивізні — для вивезення груп вагонів з окремих проміжних станцій ділянки;
• Вантажні довгоскладні — поїзд, довжина якого перевищує максимальну норму, встановлену графіком руху на ділянці проходження, хоча б на один умовний вагон;
• Вантажні важкоатлети — поїзд, вага якого для відповідних серій локомотивів на 100 тонн і більше перевищує визначену графіком руху вагову норму на ділянці проходження;
• Вантажні підвищеної ваги — поїзд вагою понад 6000 тонн;
• Вантажні підвищеної довжини — поїзд, довжина якого 350 осей і більше;
• Сполучені вантажні — що складається з двох і більше зчеплених між собою вантажних поїздів, з дійовими локомотивами в голові кожного поїзда.

Японський «Нодзомі»

Японський MLX01 на лінії JR-Maglev

• Найшвидший рейковий потяг: 3 квітня 2007 року французький потяг TGV POS розігнався до швидкості 574,8 км/год.[34]
• Найвища середня швидкість рейкових поїздів на електричній тязі: японський потяг «Нодзомі» кожен день ходить за розкладом з середньою швидкістю 261,8 км / год (французький TGV — 259,4 км / год).
• Найвища середня швидкість дизель-поїздів: англійські дизель-поїзди «ІнтерСіті 125» курсують на маршруті Лондон — Единбург із середніми швидкостями 180 км/г.[35]
• Найшвидший поїзд на повітряному підвішуванні: 5 березня 1974 французький потяг «L'Aerotrain 180 Haute vitesse» досяг швидкості 430,4 км/год.[36]
• Найшвидший поїзд на магнітному підвішуванні: 2 грудня 2003 року в японському місті Яманасі поїзд MLX01 на лінії JR-Maglev розігнався до 581 км/год.[36]
• Найвища швидкість поїздів на магнітному підвішуванні: в Китаї між Шанхаєм і аеропортом Пудун курсує поїзд Шанхайський маглев, який розганяється до 431 км/год.[37]
• Найшвидший потяг на паровій тязі: 3 липня 1938 року на невеликому ухилі Стоук-Банк на південь від англійського міста Грета паротяг класу А4 № 4468 «Mallard» «Дика качка» зі складом з 6 пасажирських та одного динамометричного вагонів розігнався до швидкості 202,7 км/год.[36]
• Найшвидший поїзд на реактивній тязі: 24 липня 1966 року американська дослідна автомотриса M-497, з встановленими на даху реактивними двигунами, досягла швидкості 295,8 км /год.[36]
• Найдовший і найважчий пасажирський поїзд: 27 квітня 1991 року в Бельгії з Гента в Остенде одним електротягом був проведений пасажирський потяг з 70 вагонів. Його довжина склала 1732,9 м, а загальна вага дорівнювала 2786 т.[38]
• Найдовша подорож на одному поїзді: у липні — серпні 2001 року літерний поїзд Кім Чен Іра, який прямував за маршрутом Пхеньян — Москва, пройшов шлях завдовжки 10 309 км.[39][40]
• Поїзд, що довше всіх не змінював своєї назви й маршруту: з 1862 року маршрутом Лондон — Единбург курсує потяг «Летючий шотландець».
• Найдовший і найважчий товарний потяг: 21 червня 2001 року в Австралії було проведено поїзд, завантажений залізною рудою. Потяг складався з 682 вагонів, його вели 8 теплотягів, розподілених по довжині потяга. Маса вантажу склала 82 262 т, а загальна довжина поїзда — 7353 м.[38]
• Найдовший вантажно-пасажирський потяг: у Мавританії між містами Зурат і Нуадібу курсує поїзд довжиною близько 3 тис. м. Основним вантажем є руда, також у поїзд включені кілька купейних вагонів.[38]
• Найдовший і найважчий вантажний потяг на вузькій колії (1066 мм) пройшов в СІСХ-Салданья, ПАР, 26-27.08.1989 р. У потягу, що розтягнувся на 7,3 км, було 660 вагонів (кожен вагою 105 т), вагон-цистерна і службовий вагон, які приводилися до руху дев'ятьма 50-кіловатними електротягами й 7 теплотягами з електричною передачею. Загальна вага потягу (без локомотивів) сягала 69 393 т. Потяг пройшов відстань 861 км за 22 години 40 хвилин.

ТЕП80-002 в Центральному музеї залізничного транспорту в Санкт-Петербурзі

Електропоїзд ЕР200

• Найшвидший рейковий потяг: в 1993 році на ділянці Спірово — Лихославль теплотяг ТЕП80-002 досяг швидкості 271 км/год.[36]
• Найшвидший потяг на паровій тязі: 29 червня 1938 року на ділянці Лихославль — Калінін паротяг типу 2-3-2 Коломенського заводу з поїздом в 14 осей розвинув швидкість 170 км/год (за іншими даними — 178 км/г).[41]
• Найшвидший поїзд на електричній тязі: ЕВС-1/ЕВС-2 «Сапсан» в регулярних рейсах зимового розкладу 2010/11 проходив шлях 650 км від Москви до Санкт-Петербурга за 3 год. 45 хв., розганяючись на перегоні Бугра-Мстінскій міст до 250 км/год. Під час дослідних поїздок ці показники були перевищені. Попередні рекорди: у липні 2001 року в дослідному рейсі на лінії Санкт-Петербург — Москва електропоїзд Сокіл-250 розвинув швидкість 236 км/г.[42] Ще більш ранній рекорд належав електротяга ЧС2м — 26 лютого 1971 року, при випробуванні на станції Померанія стрілочних переводів нової конструкції, потяг, що складається з електротяга і трьох звичайних міжобласних (з сидячими місцями) вагонів, розвинув швидкість 228 км/г[43][44].
• Найдовший і найважчий пасажирський потяг: влітку 1988 року з Москви з Курського вокзалу пасажирський електротяг ЧС7-152 провів пасажирський потяг з 32 вагонів. Довжина поїзда становила 846 м, вага — 1920 т.[45]
• Найвища швидкість рейкових поїздів: швидкісні потяги «Аврора» і «Невський Експрес», а також електропоїзд ЕР200, курсують на лінії Москва — Санкт-Петербург з максимальною швидкістю 200 км/год.[46]
• Найвища середня швидкість рейкових поїздів: 1988 року електропоїзд ЕР200 курсував за маршрутом Москва — Ленінград з середньою швидкістю 150 км/год, проходячи весь шлях за 4 години 20 хвилин. Через часті запізнення в 1989 році час ходу було збільшено на 20 хвилин.[46]
• Найвища середня маршрутна швидкість рейкових поїздів: з 3 грудня 2000 року для електропоїздів ЕР200 загальний час ходу (з урахуванням часу всіх стоянок) на маршруті Москва — Санкт-Петербург становить 4:00 25 хвилин, що відповідає маршрутній швидкості 145,9 км/год (в 1988 році маршрутна швидкість ЕР200 становила 144,4 км/год при загальному часу ходу 4:00 30 хвилин).[47]
• Найвища маршрутна швидкість рейкових поїздів: 19 грудня 2001 року у дослідній поїздці з пасажирами ЕР200 пройшов шлях від Москви до Санкт-Петербурга за 3 години 55 хвилин, встановивши маршрутну швидкість 166 км/год.[47]
• Найдовший і найважчий вантажний поїзд: 20 лютого 1986 року із Екібастуза на Урал був проведений потяг з вугіллям. Потяг складався з 439 вагонів. Маса потяга становила 43,4 тис. т, а загальна довжина — 6,5 тис. м[48].

• Найшвидший поїзд на реактивній тязі: на початку 1972 року на перегоні Новомосковськ-Дніпровський — Дніпродзержинськ Придніпровської залізниці турбореактивний вагон СВЛ (швидкісний вагон-лабораторія) досяг швидкості 249 км/год[49].