Как железнодорожный барьер предотвращает аварии?

Основная защитная функция железнодорожных ограждений

Вдоль железнодорожных путей устанавливают специальные ограждения, которые удерживают поезд на рельсах в случае его внезапного изменения направления движения или при проезде автомобиля через железнодорожные пути. Если поезд столкнётся с концом пути, массивные ограждения, окружающие пути и ограничивающие боковое смещение колёс поезда при попытке схода с рельсов, становятся точкой приложения силы, удерживающей поезд на критически важном участке пути. При отсутствии таких ограждений поезд мог бы взобраться на рельсы и сойти с них. Внешние силы, действующие на поезд поперёк направления движения, заставляют его возвращаться на рельсы. В основном нагрузка на рельсы направлена вертикально, а боковые силы, способные вызвать сход с рельсов, компенсируются ограждениями. Ограждения для удержания поезда в критических местах — таких как стрелочные переводы, мосты и переезды — определяют разницу между контролируемым сходом с рельсов и угрозой жизни пассажиров поезда либо людей и грузов, перевозимых по автомобильным дорогам.

Как боковые угрозы на переездах сдерживаться железнодорожными ограждениями

Когда автомобили или грузовики выезжают на железнодорожные пути, вероятность столкновения поезда и транспортного средства становится очень высокой. Однако железнодорожные ограждения на автодорожных переездах снижают вероятность столкновений и аварий за счёт поглощения и отклонения ударного воздействия при столкновениях. Для этого железнодорожные ограждения включают компоненты систем отклонения ударов и управления, предназначенные для направления и перенаправления движения транспортных средств при столкновениях на переездах. Кроме того, функции управления и направления, обеспечиваемые ограждениями, позволяют предотвратить боковые сходы поездов с рельсов. Помимо спасения жизней и значительного снижения общественных издержек, ограждения защищают системы контроля переездов и предотвращения сходов с рельсов, а также железнодорожное путевое хозяйство. При строительстве места установки ограждений определяются таким образом, чтобы обеспечить оптимальную защиту от выезда транспортных средств на пути.

Направление колёс при столкновении: перенаправление движения вне пути

При боковом столкновении барьер может выполнять несколько функций:

Удержание фланца: Они удерживают фланцы колес, предотвращая их боковое смещение.

Перенаправление ударной силы: Поверхности, воспринимающие косой удар, преобразуют боковой импульс в продольное движение вдоль рельса.

Предотвращение набегания колеса на рельс: Их строго определённая высота исключает возможность набегания колеса на рельс.

Эта система интегрированного удержания способна сохранять правильное взаимное положение колёс и пути даже при значительных боковых нагрузках. Данные Управления по безопасности железнодорожного транспорта США (FRA) показывают, что на переездах с ограждениями количество случаев схода с рельсов на 74 % выше, чем на переездах без ограждений. Это демонстрирует, что конструкция железнодорожных барьеров лишь в ограниченной степени снижает риск схода с рельсов.

Целенаправленный дизайн железнодорожного ограждения для участков инфраструктуры с повышенным риском

Железнодорожные защитные рельсы устанавливаются только в тех местах, где высок риск схода с рельсов, а не случайным образом; поэтому на криволинейных участках пути приоритет отдается именно защитным рельсам. Это объясняется тем, что центробежная сила отталкивает подвижной состав наружу, увеличивая давление между гребнем колеса и рельсом и снижая сцепление. При значительном боковом усилии риск схода с рельсов существенно возрастает.

Позиционирование с учётом физических законов: управление центробежной силой и контактом гребня колеса

На криволинейных участках внутренний рельс оснащается защитными рельсами. Расстояние между ними невелико и обычно составляет от 6 до 12 дюймов от рабочего рельса; оно определяется классом железнодорожной линии, скоростью движения, геометрическими параметрами подвижного состава и другими факторами. Такое малое расстояние обеспечивает следующие функции:

Перехват гребней колёс до того, как произойдёт сход с рельсов

Минимизация бокового смещения для предотвращения перекатывания гребня через рельс

Плавное возвращение колеса на рабочий рельс

Барьерная ограждающая конструкция спроектирована с определённой жёсткостью и углом наклона для стабилизации транспортного средства и поглощения кинетической энергии при контакте с ограждением, а также для предотвращения резкого замедления или структурного разрушения в результате такого контакта. Аналогичные соображения, основанные на оценке рисков, применяются при размещении ограждений на мостах, в туннелях и на насыпях из-за повышенного риска повреждения ограждения и окружающей территории, что позволяет создать комплексную безопасную зону, основанную на оценке рисков.

Железнодорожное ограждение против контррельса: совместная работа ради безопасности

При обеспечении безопасности на железнодорожных путях ограждающие рельсы и контррельсы выполняют разные функции. Ограждающие рельсы устанавливаются по внутреннему краю железнодорожного полотна на мостах и переездах — участках, наиболее подверженных авариям. Их основная задача — ограничить последствия схода с рельсов. Когда колесо поезда сходит с рельса, ограждающий рельс направляет и отклоняет колесо от внешней стороны рельса, поглощая часть ударной нагрузки. Контррельсы выполняют противоположную функцию. Контррельсы устанавливаются по внутреннему краю рельса на кривых участках пути. Контррельсы активно компенсируют действие центробежной силы, «удерживая» гребни колёс, что позволяет сохранять колёса внутри рельсов и обеспечивать их правильное взаимное расположение при прохождении поворота. Эта функция контрастирует с ролью ограждающих рельсов, которые в некоторых местах должны выполнять своё назначение незаметно. Ограждающие рельсы применяются в зонах, где последствия отказа будут наиболее тяжёлыми. Напротив, контррельсы наиболее широко используются в местах, где железнодорожные пути требуют регулярного технического обслуживания.

Функциональный железнодорожный ограждающий рельс

Основное назначение: перенаправление сошедших с рельсов колёс; предотвращение подъёма колёс на кривых участках

Срабатывание: при удержании после схода с рельсов; до схода с рельсов

Ключевые места установки: мосты, переезды; резкие повороты (угол недостатка возвышения >2°)

Механическое действие: поглощение энергии бокового удара; динамическое ограничение зазора между гребнями колёс и рельсами

Часто задаваемые вопросы

Какова основная функция железнодорожных ограждающих рельсов?

Основная функция железнодорожных ограждающих рельсов заключается в перенаправлении боковых сил, возникающих при сходе с рельсов или столкновениях в ходе критических инфраструктурных событий на кривых участках, стрелочных переводах и переездах.

Где в основном устанавливаются железнодорожные ограждающие рельсы?

Железнодорожные ограждающие рельсы устанавливаются в местах повышенного риска схода с рельсов — на резких поворотах, мостах, в туннелях и на переездах, подверженных внешним воздействиям, таким как центробежная сила или вторжение транспортных средств.

Чем отличаются железнодорожные ограждающие рельсы от контррельсов?

Рельсовые ограждающие заграждения предназначены для предотвращения схода подвижного состава с рельсов путём перенаправления колёс и поглощения энергии бокового удара. Контррельсы, напротив, предназначены для удержания колёс в правильном положении и выравнивании их при прохождении крутых поворотов.