Трамвайные рельсы в кривых изогнуты так, что каждый участок представляет собой большую или меньшую часть (дугу) некоторой окружности. Если при проходе трамвайного вагона (поезда) по кривой направление его движения изменяется медленно, то кривая называется пологой (например, дуга окружности большего радиуса). Если же при проходе поезда по кривой направление движения поезда изменяется быстро, то кривая называется крутой. Крутая кривая представляет собой дугу окружности малого радиуса.
С точки зрения процесса движения, крутые кривые имеют следующие недостатки: они вызывают необходимость движения со значительно сниженными скоростями; при переходе с прямого участка пути на крутую кривую вагон получает толчок, что нарушает плавность его движения. Чем меньше радиус кривой, тем сильнее обнаруживаются эти недостатки.
Рассмотрим подробно, какие же силы действуют на трамвайный вагон при движении в кривой.
При движении в кривой вагон меняет направление движения. Для того, чтобы изменить направление движения любого тела, на него необходимо оказать воздействие. Если изменение направления движения происходит равномерно, а скорость по величине практически не меняется, то тело движется по окружности. Сила, благодаря которой происходит изменение направления, называется центростремительной силой. Центростремительная сила, как векторная величина, всегда направлена к центру окружности вращения и перпендикулярно вектору скорости. Величина центростремительной силы равна произведению массы тела на квадрат скорости движения, деленному на радиус кривой.
При движении вагона в кривой возникает еще и центробежная сила. Центробежная сила – это сила, с которой движущаяся материальная точка действует на тела или связи, стесняющие ее движение и вынуждающие ее двигаться криволинейно. Центробежная и центростремительная силы равны по величине и противоположны по направлению. Центробежная сила, действуя на вагон в кривых, уменьшает его устойчивость. Кроме того, она усиливает износ наружного рельса. Чтобы уменьшить вредные воздействия центробежной силы на трамвайный вагон и на рельсы, наружный рельс укладывают выше, чем внутренний.
При большой скорости движения трамвайного вагона в кривой, в особенности в кривой малого радиуса, возникает дополнительная поперечная инерционная сила. И если только суммарный момент центробежной и поперечной инерционной сил превысят момент от силы тяжести трамвайного вагона, может произойти опрокидывание вагона.
Несколько слов о силах сопротивления движению трамвайного вагона в кривой. На рельсовом транспорте колеса на одной оси жестко связаны между собой. Поэтому при движении в кривых колеса, закрепленные на одной оси, совершают неодинаковый путь. Чем меньше радиус кривизны, тем больше разность путей, проходимых колесами одной оси.
Однако, жестко спаренные колеса вращаются в одинаковой скоростью. Вследствие этого, скорости колес по кругу качения оказываются не равными скоростям их перемещения вдоль рельсов, т.е. возникает проскальзывание колес относительно рельсов. Поэтому колеса с внутренней стороны кривой окажутся в режиме буксования, а наружные колеса - в режиме юза.
При прохождении подвижным составом кривых участков пути, помимо вышеназванного явления, возникает много дополнительных, имеющих сложный характер и увеличивающих сопротивление движению. Например, наиболее значительным является трение реборды о боковую поверхность головки рельса. В процессе эксплуатации для уменьшения износа рельса и реборд колесных пар боковые поверхности рельсов на кривых участках смазывают.
Для ведения поезда по кривым с учетом максимального обеспечения безопасности движения и обеспечения комфортного проезда пассажиров в салоне трамвайного вагона, необходимо соблюдать три основных правила:
· При въезде на кривую, не следует допускать скорости, выше установленной для радиуса данной кривой. Для этого необходимо до въезда в кривую притормозить поезд с таким расчетом, чтобы въехать на нее с указанной скоростью. Въезжать в кривую необходимо в режиме выбега.
· При въезде в кривую на участках с крайне ограниченной видимостью (из-за угла) необходимо вести поезд в такой скоростью, чтобы в любой момент его можно было остановить.
· При выезде из кривой, если на близком расстоянии от ответвления следует другой поезд по прямому пути, водитель должен дать возможность двигаться этому поезду, а свой поезд вести на малой скорости или совсем остановить.