기차가 고속으로 곡선을 원활하게 통과하는 것을 볼 때 많은 사람들은 스티어링 휠 없이 기차가 어떻게 회전할 수 있는지 궁금해합니다.
실제로 열차는 안전하고 원활하게 곡선을 주행하기 위해 철도 바퀴 트레드의 특수 설계와 바퀴와 레일 사이의 복잡한 상호 작용에 의존합니다. 이는 현대 철도 시스템의 기본 엔지니어링 원리 중 하나입니다.
자동차 타이어와 달리 기관차 바퀴, 승용차 바퀴, 화물 열차 바퀴, 지하철 바퀴를 포함한 현대 철도 바퀴는 단순한 원통형 모양이 아닙니다. 대신 특별히 설계된 테이퍼형 또는 내마모성 휠 트레드 프로파일을 사용합니다.
휠셋이 곡선에 진입하면 휠셋이 레일을 기준으로 약간 옆으로 이동합니다.
바깥쪽 바퀴는 회전 반경이 더 큰 위치에서 레일과 접촉합니다.
내부 휠은 회전 반경이 더 작은 위치에서 레일과 접촉합니다.
두 바퀴 모두 견고한 윤축 구성에서 동일한 축에 견고하게 장착되어 있기 때문에 항상 동일한 각속도로 회전합니다.
결과적으로:
외부 휠은 자연스럽게 더 긴 롤링 거리를 이동합니다.
내부 휠은 더 짧은 롤링 거리를 이동합니다.
이 롤링 반경 차이는 내부 레일과 외부 레일 사이의 경로 차이를 자동으로 보상하여 열차가 조향 메커니즘 없이 곡선을 원활하게 통과할 수 있도록 합니다.
급곡선에서는 회전 반경 차이만으로는 내부 레일과 외부 레일 사이의 거리 차이를 완전히 보상하지 못할 수 있습니다.
이때 차륜과 레일 사이에 종방향 크리프(longitudinal creep)라는 현상이 발생한다.
종방향 크리프는 휠-레일 접촉 패치 내에서 미세한 상대 슬라이딩을 나타냅니다. 움직임은 극히 작지만 바퀴와 레일 사이의 접선 힘을 재분배하는 데 도움이 되어 바깥쪽 바퀴가 약간 더 멀리 이동할 수 있습니다.
종방향 크리프는 다음을 수행하는 데 도움이 됩니다.
휠 플랜지 마모를 줄입니다.
휠-레일 충격을 최소화합니다.
곡선 협상 성능을 향상합니다.
주행 안정성을 향상시킵니다.
바퀴와 레일의 수명을 연장합니다.
따라서 차륜-레일 크리프는 철도 차량이 곡선에서 원활하게 운행할 수 있게 하는 또 다른 중요한 메커니즘입니다.
철도 윤축 구조는 주로 강성 윤축과 독립 윤축으로 구분됩니다.
견고한 휠셋은 동일한 축에 단단히 압입된 두 개의 바퀴로 구성되어 두 바퀴가 동시에 회전합니다.
이 구조는 다음과 같은 몇 가지 장점을 제공합니다.
탁월한 안내 성능;
고속 안정성;
강력한 하중 지지 능력;
믿을 수 있는 운영 안전성.
이러한 이유로 견고한 윤축은 다음 분야에서 널리 사용됩니다.
고속열차;
화물 마차;
승객 코치;
지하철 차량;
중거리 철도 시스템.
독립형 휠셋을 사용하면 왼쪽 및 오른쪽 바퀴가 독립적으로 회전할 수 있습니다.
이 구조는 곡선 경로 차이에 자연스럽게 적응할 수 있지만 안내 기능이 약하기 때문에 헌팅 진동에 더 취약해 고속 철도 차량에 적용하는 것이 제한됩니다.
오늘날 독립 윤축은 주로 다음 분야에 사용됩니다.
저상트램;
일부 경전철 차량;
도시 교통 시스템.
철도 휠 트레드 프로파일의 정확성은 열차 성능과 운행 안전에 직접적인 영향을 미칩니다.
적절하게 설계된 휠 트레드의 특징:
곡선 협상 능력을 향상시킵니다.
휠과 레일 마모를 줄입니다.
소음과 진동을 최소화합니다.
고속 안정성을 향상시킵니다.
탈선 위험 감소
휠 서비스 수명을 연장합니다.
결과적으로 철도 휠 제조에는 트레드 가공 정확도, 열처리 공정 및 휠셋 조립 정밀도에 있어 매우 높은 기준이 필요합니다.
전문 철도 휠 제조업체인 MTJ는 철도 휠, 차축, 휠 타이어 및 휠셋의 연구, 개발 및 생산을 전문으로 합니다.
MTJ 제품은 다음 분야에서 널리 사용됩니다.
고속철도;
중거리 철도;
도시 철도 운송 시스템;
지하철 차량;
기관차;
화물 마차.
MTJ는 다음을 제공할 수 있습니다.
견고한 단조 철도 바퀴;
탄력있는 바퀴;
철도 차축;
완전한 휠셋;
철도 휠 타이어.
모든 제품은 뛰어난 곡선 협상 성능, 주행 안정성 및 긴 서비스 수명을 보장하기 위해 국제 표준에 따라 제조됩니다.
열차에는 운전대가 없지만 점점 가늘어지는 바퀴 트레드 설계, 견고한 바퀴 세트 구조 및 바퀴-레일 세로 크리프의 결합된 효과를 통해 여전히 안전하고 원활하게 곡선을 통과할 수 있습니다.
이 우아한 엔지니어링 원리는 현대 철도 운송의 가장 중요한 기초 중 하나로 남아 있습니다.
