W przekroju zakrzywionego toru kolejowego niedobór przechyłki jest odchyleniem ujemnym między przechyłką, która jest teoretycznie niezbędna do skompensowania siły odśrodkowej, a przechyłką rzeczywistą.
Na zakrętach pojazdy kolejowe są obiektem, jak każdy ruchomy zmieniający kierunek, siłą odśrodkową proporcjonalną do kwadratu prędkości ruchu i odwrotnie proporcjonalną do promienia łuku, który przeciwstawia się tej zmianie kierunku i ma tendencję do ich popychania. poza krzywą.
W rezultacie pojazdy wywierają na tor siły poprzeczne, które mogą stanowić zagrożenie powyżej określonej prędkości (przemieszczenie lub pogorszenie toru lub wykolejenie pojazdu).
Ponadto pasażerowie pojazdów również odczuwają ten nacisk, będący źródłem dyskomfortu.
Dlatego też firmy zarządzające infrastrukturą kolejową starają się jak najbardziej skompensować te skutki.
Aby skompensować siłę odśrodkową, budowniczowie kolei przechylają tor, podnosząc zewnętrzną linię kolejową . Różnica poziomów między dwiema szynami nazywana jest „przechyłką”.
Dzięki nachyleniu pojazd pochyla się do wewnątrz zakrętu, jak jednoślady. W rezultacie jego oś pionowa (podłoga - sufit) nie pokrywa się już z kierunkiem przyciągania grawitacyjnego (w kierunku środka Ziemi), tak że ciało w pojeździe jest przyciągane do najniższego obszaru pochylonego ciała, znajdującego się wewnątrz krzywa. Kiedy pojazd przejeżdża przez zakrzywione zbocze, kompensuje to (częściowo) efekt siły odśrodkowej.
Potrzeba kompromisuRóżnica ta w praktyce wynika z kompromisu, zawsze niższego od teoretycznie niezbędnej wartości maksymalnej.
W rzeczywistości prędkość pociągów jest zmienna, ponieważ jest to linia mieszana, na której pociągi jeżdżą z różnymi dozwolonymi ograniczeniami prędkości (szybka, omnibus, towarowa itp.) Lub na linii specjalistycznej, gdzie pociągi jednorodne (na przykład linia LGV ) krąży w wyniku kaprysów krążenia, a pociąg może nawet, być może, zatrzymać się na łuku.
Wynik to:
We Francji za przechyłkę przyjmuje się na ogół 7/10 przechyłki teoretycznej obliczonej dla maksymalnej prędkości praktykowanej na linii, przy jednoczesnym zachowaniu pewnych ograniczeń ustalonych na podstawie doświadczenia. Na przykład nie do pomyślenia jest, aby środek ciężkości pochylonego pojazdu był wspornikowy względem szyn, ponieważ mogłoby to doprowadzić do przewrócenia się pojazdu.
Ta teoretyczna przechyłka jest równa d = 11,8 v 2 / r, d w mm, gdzie v oznacza maksymalną prędkość w km / h, a r jest promieniem łuku w metrach.
Na normalnym torze dopuszczalna jest maksymalna przechyłka między 150 a 160 mm i do 180 mm na LGV. Maksymalny niedobór przechyłki ustala się we Francji na 160 mm , w innych krajach jest on generalnie ograniczony do 130 mm .
Innym sposobem zmniejszenia siły odśrodkowej jest zwiększenie promienia krzywych. Zastosowanie powyższych ograniczeń nachylenia daje we Francji minimalny promień dla danej prędkości: r = (v / 5,2) 2 . Tak więc na liniach poruszających się z prędkością 160 km / h nie schodzimy poniżej 1000 m dla promienia zakrętów i 4000 m dla linii dużych prędkości .
Dla wygody podróżujących można również skorzystać z pociągów przechylnych . W tym przypadku nachylenie nadwozia wynika z systemu specyficznego dla pojazdu, a nie z infrastruktury naziemnej.
To przynajmniej częściowo kompensuje niewystarczającą przechyłkę i ma tę zaletę, że można ją modulować w zależności od prędkości (przechylanie aktywne). Nie zmienia to jednak naprężeń wywieranych na tor, które przeciwnie, są wzmacniane, jeśli akceptuje się przekroczenie danej krzywej z większą prędkością.
Technika wahadła stosowana przez Deutsche Bahn na linii Hof / Bayreuth-Norymberga pozwala na niedobór przechyłki 300 mm, co pozwala zaoszczędzić czas podróży o 15%.
Komfort pasażerów zależy również od różnic w tej niewystarczającej przechyłce podczas wchodzenia i wychodzenia z zakrętów.
Aby temu zaradzić, przyjmujemy w tych obszarach formy progresywnej krzywizny zwane „połączeniem parabolicznym (RP) lub spiralą ”.
Są to delikatne obszary dla stabilności pojazdów, ponieważ ze względu na stopniowe nachylenie toru tworzy się „w lewo”, co oznacza, że cztery punkty odpowiadające punktom styku kół pojazdu nie znajdują się w tej samej płaszczyźnie. I w przeciwieństwie do pojazdów mechanicznych wyposażonych zazwyczaj w kilka kół z niezależnym zawieszeniem, pociągi są (w przeważającej większości) wyposażone w sztywne osie, które narzucają odpowiednie zawieszenie.
Ponadto badania wykazały, że te korekty efektu odśrodkowego powodują chorobę lokomocyjną (chorobę lokomocyjną) związaną z faktem, że mózg wykrywa niespójność między z jednej strony wizualną percepcją krzywizny a nachyleniem ciała. ciała, az drugiej strony percepcja przedsionkowa („zmysł równowagi” znajdujący się w uchu wewnętrznym ), która nie wykrywa tego pochylenia.
Sieci, które silnie wykorzystują niedobór przechyłki, nie są zainteresowane korzystaniem z przechylnych składów pociągów, ponieważ urządzenie to musi „zapewniać komfort” pasażerom, a tym samym zabrania utrzymywania tego samego niedoboru przechyłki, jak w przypadku wahadła.
W pewnym sensie przechylenie zmniejsza się z 1/3 do 2/3 poprzez przywrócenie komfortu (brak siły bocznej wywieranej na pasażerów).
Kiedy dodamy inwestycje na ławce balastowej, aby powstrzymać wzrost sił poprzecznych, zmiany sygnalizacji i przejazdów kolejowych, trakcję elektryczną, tworzenie uników do wyprzedzania wolniejszych pociągów (ze stałym ruchem)), widać, że władze lokalne są niechętne na sfinansowanie takiego układu .