Почему рельсы шипят когда едет поезд

Любой, кто когда-либо путешествовал на поезде или слышал его звук, заметил, что рельсы шипят под его колесами. Этот характерный звук, который сопровождает движение поездов, вызывает интерес и вопросы. Почему рельсы так шипят при прохождении поезда? В данной статье мы рассмотрим причины и механизмы этого явления.

Первым важным фактором, который вызывает шипение рельсов, является трение. Движение поезда вызывает силу трения между колесами и рельсами. Хотя рельсы и смазываются маслом или жиром, трение все равно возникает и приводит к шипению. В сухую погоду, когда поверхность рельсов сухая, трение и шипение могут быть особенно яркими.

Еще одним фактором, отвечающим за шипение рельсов, является механический контакт между колесами и рельсами. Под действием веса поезда, рельс начинает немного деформироваться. Когда колеса движутся, они проходят по этим микронеровностям, вызывая шипение. Таким образом, шум и шипение являются результатом взаимодействия между рельсами и колесами.

Трение между колесами поезда и рельсами

При движении поезда, колеса оказывают давление на верхнюю часть рельса. Это давление создает между колесами и рельсами силу трения. Трение возникает из-за неровностей и деформаций поверхности колес и рельсов, а также из-за небольшого проникания поверхности колеса в поверхность рельса. Таким образом, сопротивление движению поезда становится причиной трения между колесами и рельсами.

Трение между колесами поезда и рельсами происходит в нескольких точках контакта. Эти точки контакта, называемые точками контакта Херца, перемещаются по поверхности рельса вдоль пути с разной скоростью, что создает шипение. Этот звук возникает из-за или благодаря сопротивлению, аналогично трению между ладонями и поверхностью, если начать скользить по ней.

В результате трения между колесами и рельсами возникает шипение, которое может быть различной интенсивности в зависимости от состояния рельсов, колес и других факторов. Уменьшение трения между колесами и рельсами может быть достигнуто с помощью правильного ухода за рельсами, а также использования современных технологий и материалов в производстве рельсов и колес.

Изменения температуры и влажности

Рельсы шипят при движении поезда, потому что изменения температуры и влажности оказывают влияние на свойства материала, из которого изготовлены рельсы.

При повышении температуры рельсы расширяются, а при понижении — сужаются. Эти изменения размеров приводят к созданию напряжений в материале, которые могут вызывать трение и шипение при прохождении поезда. Кроме того, при изменении температуры материалы могут менять свою структуру и свойства, что также может влиять на шипение рельсов.

Влажность также играет важную роль в возникновении шипения рельсов. Влажность воздуха может влиять на поверхностные свойства рельсов, делая их менее гладкими и увеличивая трение при движении поезда. Кроме того, при повышенной влажности воздуха могут возникать более сложные процессы окисления и коррозии, которые также могут привести к шипению рельсов.

Таким образом, изменения температуры и влажности являются ключевыми факторами, которые могут влиять на шипение рельсов при движении поезда. Для уменьшения этого эффекта железнодорожники применяют различные меры, включая использование специальных материалов, смазки и регулярное техническое обслуживание пути.

Использование смазки на рельсах

Смазка на рельсах выполняет несколько важных функций:

1. Снижение трения. Смазка позволяет уменьшить сопротивление между рельсами и колесами поезда. Это позволяет снизить энергозатраты на движение и повысить эффективность работы поезда.
2. Уменьшение шума. Смазка образует тонкую плёнку на поверхности рельсов, которая снижает контактный шум при движении поезда. Это особенно важно в городских условиях, где шум от проезжающих поездов может быть очень раздражающим для окружающих.
3. Предотвращение износа. Смазка защищает поверхность рельсов от повреждений и износа, вызванных трением. Это позволяет продлить срок службы рельсов и снизить затраты на их замену и обслуживание.

Использование смазки на рельсах имеет ряд особенностей. Во-первых, смазочное вещество должно быть специально разработано для использования на рельсах и обладать определенными свойствами, например, стойкостью к воздействию атмосферных условий и высокотемпературным режимам. Во-вторых, смазка должна наноситься регулярно, так как она с течением времени стирается и вымывается.

В зависимости от конкретных условий и требований, используются различные виды смазки. Например, для рабочих железнодорожных линий часто применяют густую смазку на основе жидкого парафина или масла. Для метрополитенов, работающих в городских условиях, где шум имеет важное значение, могут применяться специальные антишумные смазки, которые обеспечивают более эффективное снижение контактного шума.

Использование смазки на рельсах является важной технологией, которая позволяет улучшить эксплуатационные характеристики железнодорожного транспорта, повысить комфортность и безопасность пассажиров, а также снизить негативное влияние на окружающую среду.

Износ и поверхностные дефекты

В процессе эксплуатации рельсы подвержены трению с колесами поезда, что приводит к тому, что поверхность рельсов становится неровной и шероховатой. Наличие шероховатости вызывает шипение при движении поезда, так как воздух в местах контакта рельсов и колеса сжимается и быстро вытекает, создавая характерные звуковые волны. Этот феномен называется «шумовой эффект».

Кроме поверхностных дефектов, рельсы могут быть подвержены и другим видам износа, таким как абразия (стирание поверхности), эрозия (механическое разрушение поверхности), а также коррозия (окисление и разрушение металла). Все эти виды износа и дефекты могут приводить к усилению шумового эффекта при движении поезда и ухудшению качества и безопасности движения на железнодорожном пути.

Важно отметить, что регулярное обслуживание и замена изношенных и поврежденных рельсов является важным мероприятием для поддержания безопасной и комфортной работы железнодорожного транспорта. Регулярный осмотр и техническое обслуживание рельсов позволяют выявить и устранить поверхностные дефекты и предотвратить усиление шумового эффекта, способствуя более плавному и бесшумному движению поездов.