A suistui raiteilta British Rail Class 165: ssä Lontoon Paddingtonin asemalla. Juna ohitti kiskoilta suistumisen aiheuttaneet ansapisteet. Suistumisen jälkeen junan perä osui pylvääseen vahingoittaen vakavasti johtoyksikön kuljettajan puolta.

suistumiset johtuvat yhdestä tai useammasta eri syystä; nämä voidaan luokitella:

• raidekomponentin ensisijainen mekaaninen vika (esimerkiksi katkenneet kiskot, raideleveyden leviäminen ratapölkkyvian vuoksi)
• ajoneuvon pyörästön osan ensisijainen mekaaninen vika (esimerkiksi akselivälivika, pyörän rikkoutuminen)
• radan osien tai pyörästön geometrian vika, joka johtaa kvasistaattiseen vikaan juoksussa (esimerkiksi kiskon nousu pyörien tai kiskojen liiallisen kulumisen vuoksi, maanrakennustöiden luisuminen)
• radan ja ajoneuvon välinen vuorovaikutus (esimerkiksi äärimmäinen metsästys, pystysuuntainen pomppu, radan vaihto junan alla liiallinen nopeus)
• pisteiden virheellinen toiminta tai niitä suojaavien opasteiden virheellinen noudattaminen (opastevirheet)
• toissijaisena tapahtumana törmättyään muihin juniin, maantieajoneuvoihin tai muihin esteisiin (tasoristeystörmäykset, radan esteet)
• junan käsittely (äkillisestä veto-tai jarrutusvoimasta johtuvia nokkakolareita, joita kutsutaan Pohjois-Amerikassa slack actioniksi).

raiteilta suistunut veturiyksikkö Australiassa kiinniottopisteessä piilossa näkymästä (tammikuu 2007)

katkenneita railsEdit

katkennut kisko, joka todennäköisesti alkaa vedyn sisällyttämisestä kiskonpäähän

perinteinen raiderakenne koostuu kahdesta kiskosta, jotka on kiinnitetty määrätylle etäisyydelle toisistaan (tunnetaan raideleveytenä) ja tuettu poikittaisilla ratapölkyillä (siteillä). Jotkut kehittyneet ratarakenteet tukevat kiskoja betoni-tai asfalttilaatalla. Kiskojen kulkupinnan on oltava käytännössä jatkuva ja geometrisen rakenteen on oltava asianmukainen.

Jos kisko on katkennut tai murtunut, kiskon kulkupinta voi häiriintyä, jos pala on pudonnut tai jäänyt väärään paikkaan tai jos jäljellä olevien kiskon osien väliin syntyy suuri rako. Yhdistyneessä kuningaskunnassa ilmoitettiin vuonna 2008 170 katkennutta (ei haljennutta) kiskoa, kun vuosina 1998-1999 niiden huippu oli 988.

• nivelraiteissa kiskot on yleensä yhdistetty pultattuihin kalalaattoihin (nivelraiteisiin). Kiskon verkko kokee suuret leikkausvoimat ja niitä tehostetaan pulttireiän ympärillä. Jos radan kunnossapito on Heikkoa, metallurginen väsyminen voi johtaa tähtihalkeaman leviämiseen ruuvinreiästä. Ääritilanteissa tämä voi johtaa siihen, että liitoksen kohdalla oleva kolmiomainen kiskopala irtoaa.
• metallurgisia muutoksia tapahtuu ulottuman kulmahalkeaman ilmiön vuoksi (jossa väsyminen etenee nopeammin kuin tavallinen kuluminen), ja myös siksi, että vety on mukana valmistusprosessissa, mikä johtaa halkeaman etenemiseen väsymiskuormituksessa.
• Kantametallin paikallinen haurastuminen voi tapahtua pyörän pyörimisen seurauksena (vetoyksiköt pyörittävät vetäviä pyöriä liikkumatta rataa pitkin).
• kiskojen hitsit (joissa raideosat on yhdistetty hitsaamalla) voivat epäonnistua huonon valmistustavan vuoksi; tämän voi laukaista erittäin kylmä sää tai jatkuvasti hitsattujen kiskojen virheellinen rasitus, jolloin kiskoihin syntyy suuria vetovoimia.
• nivelraiteen liitoskappaleet voivat pettää, jolloin kiskot voivat irrota toisistaan erittäin kylmällä säällä; tähän liittyy yleensä korjaamaton kiskon viruminen.

suistuminen voi johtua raideleveyden liiallisesta levenemisestä (jota joskus kutsutaan tien levenemiseksi), jolloin ratapölkyt tai muut kiinnikkeet eivät pysty säilyttämään oikeaa raideväliä. Kevyesti rakennetulla radalla, jossa kiskot on piikitetty (dogged) puutavarapölkkyihin, piikkipidonvika voi johtaa kiskon ulospäin kiertymiseen, yleensä telien (kuorma-autojen) kaarteissa ravistelun raskauttavana vaikutuksena.

raideleveyden leventymismekanismi on yleensä asteittainen ja suhteellisen hidas, mutta jos sitä ei havaita, lopullinen vika tapahtuu usein jonkin lisätekijän, kuten ylinopeuden, huonosti huolletun pyörästön, kiskojen vinoutumisen ja äärimmäisen vetovaikutuksen (kuten suuren työntövoiman) vaikutuksesta. Edellä mainittu ravustusvaikutus on selvempi kuivissa olosuhteissa, kun kitkakerroin pyörän ja kiskon rajapinnassa on suuri.

vialliset pyöräkerrat

pyöräkerrat, telit (kuorma — autot) ja jousitus voivat pettää. Yleisin Historiallinen vikaantumistila on liukulaakereiden romahtaminen puutteellisen voitelun vuoksi ja lehtijousien Pettäminen; pyörien renkaat ovat myös alttiita rikkoutumiselle metallurgisen halkeaman etenemisen vuoksi.

nykyaikainen tekniikka on vähentänyt näiden vikojen esiintyvyyttä huomattavasti sekä suunnittelun (erityisesti liukulaakereiden poistaminen) että intervention (rikkomaton testaus käytössä) kautta.

epätavallinen ratavälikohtaus

Jos pystysuora, sivuttainen tai poikkitasoinen epäsäännöllisyys on syklinen ja tapahtuu aallonpituudella, joka vastaa tiettyjen reittiosuudella kulkevien ajoneuvojen luonnollista taajuutta, ajoneuvoissa on resonoivan harmonisen värähtelyn vaara, joka johtaa äärimmäiseen virheelliseen liikkeeseen ja mahdollisesti suistumiseen kiskoilta. Tämä on kaikkein vaarallisinta, kun syklinen rulla on säädetty poikittaisvariaatioilla, mutta myös pystysuuntaiset sykliset virheet voivat johtaa siihen, että ajoneuvot nousevat pois radalta; näin on erityisesti silloin, kun ajoneuvot ovat taarassa (tyhjässä) tilassa ja jos jousitusta ei ole suunniteltu siten, että sillä olisi asianmukaiset ominaisuudet. Viimeistä ehtoa sovelletaan, jos jousituksen jousitus on jäykkyydeltään optimoitu kuormitettuun tilaan tai kompromissikuormitukseen siten, että se on liian jäykkä taaratilanteessa.

ajoneuvon pyöräkertoja puretaan hetkellisesti pystysuunnassa siten, että laipoista tai pyörän kulutuspinnan kosketuksesta vaadittava ohjaus ei ole riittävä.

erikoistapaus on lämpösidonta: kuumalla säällä kiskoteräs laajenee. Tämä onnistuu korostamalla jatkuvasti hitsattuja kiskoja (ne on kiristetty mekaanisesti jännitysneutraaleiksi kohtuullisessa lämpötilassa) ja antamalla liitoksiin kunnon laajennusraot ja varmistamalla, että kalalaatat ovat oikein voideltuja. Lisäksi sivusuunnassa on riittävä painolasti. Jos jokin näistä toimenpiteistä on riittämätön, rata voi taipua; syntyy suuri sivuttaisvääristymä, josta junat eivät pysty neuvottelemaan. (Yhdeksän vuotta 2000/1-2008/9 oli 429 radan solki tapauksia Isossa-Britanniassa).

ohjausjärjestelmien epäasianmukainen toiminta

risteykset ja muut reitinmuutokset rautateillä tehdään yleensä pisteillä (vaihteet — siirrettävät osuudet, joilla voidaan muuttaa kulkuneuvojen kulkureittiä). Rautateiden alkuaikoina niitä liikutti itsenäisesti paikallinen henkilökunta. Onnettomuudet — yleensä yhteentörmäykset-tapahtuivat, kun henkilökunta unohti, mille reitille pisteet oli asetettu, tai unohti junan lähestymisen ristiriitaisella reitillä. Jos pisteitä ei ole asetettu oikein kummallekaan reitille — jotka on asetettu keskellä tahtia-ohi kulkeva juna voi suistua kiskoilta.

ensimmäinen operaatiota varten koottujen signaalien ja pisteiden vipujen Keskittymä oli Bricklayer ’ s Arms Junctionissa Kaakkois-Lontoossa vuosina 1843-1844. Opastinohjauksen sijaintia (opastinlaatikon edeltäjä) parannettiin antamalla asetinlaite (estäen selkeän opastimen asettamisen reitille, jota ei ollut saatavilla) vuonna 1856.

jotta estetään tavaravaunujen tahaton liikkuminen sivuraiteilta ajoradoille ja muut vastaavat epäasianmukaiset liikkeet, ansapisteet ja suistumiset sivuraiteilta poistuttaessa. Joissakin tapauksissa nämä annetaan yhtymäkohdassa käynnissä linjat. Joskus käy niin, että kuljettaja uskoo virheellisesti, että hänellä on valtuudet edetä ansapisteiden yli, tai että opastin antaa väärin tällaisen luvan, mikä johtaa suistumiseen tieltä. Seurauksena oleva suistuminen ei aina täysin suojaa toista rataa: ansapisteen suistuminen nopeudessa voi hyvinkin aiheuttaa huomattavaa vahinkoa ja estettä, ja yksikin ajoneuvo voi tukkia vapaan radan.

törmäyksen jälkeinen raiteilta suistuminen

jos juna törmää massiiviseen kappaleeseen, on selvää, että vaunun pyörien asianmukainen kulku radalla voi suistua raiteilta. Vaikka on kuviteltu hyvin suuria esteitä, on tunnettu siitä, että lehmä eksyi radalle suistaakseen matkustajajunan kiskoilta nopeudella, kuten tapahtui Polmontin junaonnettomuudessa.

tavallisimpia vastaantulevia esteitä ovat maantieajoneuvot tasoristeyksissä (tasoristeyksissä); ilkeämieliset henkilöt asettavat joskus materiaaleja kiskoille, ja joissakin tapauksissa suhteellisen pienet esineet aiheuttavat kiskoilta suistumisen ohjaamalla yhden pyörän kiskon yli (törkeän törmäyksen sijaan).

raiteilta suistumista on tapahtunut myös sota-tai muussa konfliktitilanteessa, kuten intiaanien vihamielisyyden aikana, ja erityisesti aikana, jolloin sotilashenkilöstöä ja-tarvikkeita kuljetettiin rautateitse.

kova junankäsittely

junan käsittely voi myös aiheuttaa suistumisia raiteilta. Junan kulkuneuvot on kytketty kytkimillä; rautateiden alkuaikoina nämä olivat lyhyitä ketjuja (”löyhiä kytkimiä”), jotka yhdistivät vierekkäiset ajoneuvot huomattavan löysästi toisiinsa. Myöhempienkin parannusten yhteydessä vetotilanteen (kytkimiä tiukasti vetävä voimayksikkö) ja voimayksikön jarrutuksen (veturi jarruttamassa ja puristamassa puskureita koko junassa) välillä voi olla huomattava löysyys. Tämä johtaa kytkentävirtaan.

nykyään käytössä olevissa kehittyneemmissä tekniikoissa käytetään yleensä liittimiä, joissa ei ole löysää löysää löysää, vaikka liitoksissa on joustavaa liikettä.; junassa on jatkuva jarrutus niin, että jokaisessa vaunussa on kuljettajan ohjaamat jarrut. Yleensä tässä käytetään paineilmaa ohjausvälineenä, ja on mitattavissa oleva aikaviive, kun signaali (jarrujen käyttö tai vapauttaminen) etenee junaa pitkin.

Jos veturinkuljettaja jarruttaa junaa äkillisesti ja voimakkaasti, junan etuosaan kohdistuu ensin jarrutusvoima. (Jos vain veturi jarruttaa, tämä vaikutus on selvästi rajumpi). Junan takaosa voi ylittää etuosan, ja jos Kytkimen kunto on epätäydellinen, seurauksena oleva äkillinen sulkeutuminen (jota kutsutaan ”sisäänajoksi”) voi johtaa siihen, että vaunu (tyhjä tavaravaunu) nostetaan hetkellisesti ylös ja poistuu radalta.

tämä vaikutus oli suhteellisen yleinen 1800-luvulla.

kaarteissa ajoneuvojen väliset pitkittäiset (veto-tai jarrutusvoimat) voimat vaikuttavat kaarteessa sisäänpäin tai ulospäin. Ääritilanteissa nämä sivuttaisvoimat voivat riittää kannustamaan suistumiseen kiskoilta.

junankäsittelyn erikoistapaus on ylinopeus jyrkissä kaarteissa. Tämä syntyy yleensä silloin, kun kuljettaja ei hidasta junaa terävästi kaartuvalle osuudelle reitillä, jolla muutoin on suuremmat nopeusolosuhteet. Ääripäässä tämä johtaa siihen, että juna tulee kaarteeseen nopeudella, jolla se ei pysty neuvottelemaan kaarteesta, ja tapahtuu törkeä raiteilta suistuminen. Tämän erityismekanismiin voi kuulua kehon kippaus (kiertyminen), mutta siihen liittyy todennäköisesti ensisijaisena vikatapahtumana raiteen rakenteen häiriintyminen ja suistuminen kiskoilta ja sen jälkeen kaatuminen.

esimerkki ylinopeudesta kaarteessa olisi toukokuussa 2015 tapahtunut Philadelphian junan suistuminen raiteilta, jossa Amtrak-juna ajoi 106 mph: n (171 km/h) nopeudella, mikä on kaksi kertaa 50 mph: n (80 km / h) Suurin sallittu nopeus.

Laippakiipeily

käytännön junavaunujen ohjausjärjestelmä nojaa pyörien askelmien kartiokkuuden ohjaavaan vaikutukseen kohtalaisissa kaarteissa (noin 500 metrin säteellä eli noin 1 500 jalan säteellä). Jyrkemmissä kaarteissa Laipan kontakti tapahtuu, ja laipan ohjaava vaikutus perustuu pystysuuntaiseen voimaan (ajoneuvon paino).

Laipan kiipeily voi johtaa kiskoilta suistumiseen, jos näiden voimien välinen suhde, L / V, on liiallinen. Sivuttaisvoima L ei johdu ainoastaan keskipakoisvaikutuksista, vaan suuri osa on peräisin pyöräkerran ravustuksesta, jonka kohtauskulma ei ole nolla laippakosketuksen aikana. Ylimääräinen L / V voi johtua pyörän purkamisesta tai vääristä kiskon tai pyörän kulutuspinnan profiileista. Tämän fysiikkaa kuvataan tarkemmin jäljempänä kohdassa pyörän ja kiskon vuorovaikutus.

pyörän purkaminen voi johtua radan vääntymisestä. Näin voi käydä, jos radan kallistuskulma (crosslevel eli superelevation) vaihtelee huomattavasti ajoneuvon akselivälin suhteen ja ajoneuvon jousitus on vääntöiltään hyvin jäykkä. Kvasistaattisessa tilanteessa se voi syntyä äärimmäisissä tapauksissa, joissa kuormitus jakautuu huonosti, tai äärimmäisessä kallistuksessa alhaisella nopeudella.

Jos kiskoon on kohdistunut äärimmäisiä sivuvaatteita tai pyörän laippaa on kulunut sopimattomaan kulmaan, on mahdollista, että L / V-suhde ylittää arvon, jonka Laipan kulma kestää.

Jos sivussa kuluneiden kytkimien hitsauskorjaus suoritetaan, on mahdollista, että huono työ tuottaa profiiliin suuntasuuntaan luiskan, joka kääntää lähestyvän pyörän laipan kiskon päälle.

ääritilanteissa infrastruktuuri voi olla pahasti vääristynyt tai jopa puutteellinen; tämä voi johtua maanrakennustöiden liikkeistä (pengerryksen liukastumiset ja kaatumiset), maanjäristyksistä ja muista merkittävistä maanpäällisistä häiriöistä, puutteellisesta suojauksesta työprosessien aikana jne.

pyörän ja kiskon välinen vuorovaikutus

lähes kaikissa käytännön rautatiejärjestelmissä käytetään yhteiseen akseliin kiinnitettyjä pyöriä: molempien puolien pyörät pyörivät yhteen ääneen. Matalia lattiatasoja vaativat raitiovaunuautot ovat poikkeus, mutta paljon hyötyä ajoneuvon ohjauksessa menettää se, että pyörät ovat kytkemättömät.

yhdistettyjen pyörien etu johtuu pyöräpintojen kartiomaisuudesta—pyöräpinnat eivät ole lieriömäisiä, vaan kartiomaisia. Idealisoidulla suoralla radalla pyöräkerta kulkisi keskitetysti, kiskojen puolivälissä.

tässä esimerkissä käytetään oikealle kaartuvaa rataosuutta. Painopiste on vasemmanpuoleisessa pyörässä, joka on enemmän mukana voimissa, jotka ovat kriittisiä junavaunun ohjaamiseksi kaarteen läpi.

alla olevassa kaaviossa 1 esitetään pyörä ja kisko, jossa pyöräkerta kulkee suoraan ja keskellä rataa. Pyöräkerta pakenee tarkkailijaa. (Huomaa, että kisko on kallistettu sisäänpäin; tämä tehdään nykyaikaisella radalla siten, että kiskon pään profiili vastaa pyörän kulutuspinnan profiilia.)

Kaavio 2 näyttää pyöräkerran siirtyneen vasemmalle radan kaarevuuden tai geometrisen epäsäännöllisyyden vuoksi. Vasen pyörä (kuvassa) on nyt käynnissä hieman suurempi halkaisija; vastapäinen oikea pyörä on siirtynyt myös vasemmalle, kohti radan keskustaa, ja kulkee hieman pienemmällä halkaisijalla. Koska molemmat pyörät pyörivät samaan tahtiin, vasemman pyörän etunopeus on hieman nopeampi kuin oikean pyörän etunopeus. Tällöin pyöräkerta kaartuu oikealle korjaten Siirtymä. Tämä tapahtuu ilman laippakosketusta; pyöräkerrat ohjaavat itseään kohtalaisissa kaarteissa ilman laippakosketusta.

mitä terävämpi käyrä on, sitä suurempi on kaarteen saavuttamiseen tarvittava sivuttaissiirtymä. Erittäin jyrkässä kaarteessa (tyypillisesti alle 500 metrin tai 1 500 jalan säteellä) pyörän Kulutuspinnan leveys ei riitä tarvittavan ohjausvaikutuksen saavuttamiseen, ja pyörän laippa koskettaa korkean kiskon pintaa.

kaavio 3 näyttää pyöräkertojen kulun telissä tai nelipyöräisessä ajoneuvossa. Pyöräkerta ei kulje radan suuntaisesti: sitä rajoittavat telin runko ja jousitus, ja se kaartaa kaarteen ulkopuolelle; toisin sanoen sen luonnollinen vierintäsuunta johtaisi vähemmän jyrkästi kaartuvaa reittiä kuin radan todellinen kaarre.

luonnollisen ja todellisen polun välistä kulmaa kutsutaan kohtauskulmaksi (tai kiertokulmaksi). Pyöräkerran rullatessa eteenpäin se joutuu liukumaan kiskonpään yli laippakoskettimen avulla. Koko pyöräkerta on pakotettu tähän, joten myös matalakiskon pyörä joutuu liukumaan kiskonsa yli.

tämä liukuminen vaatii huomattavan voiman, jotta se tapahtuisi, ja liukumista vastustavaa kitkavoimaa nimitetään ”L”: ksi, sivusuuntaiseksi voimaksi. Pyöräkerta kohdistaa voiman l ulospäin kiskoille ja kiskot voiman L sisäänpäin pyörille. Huomaa, että tämä on täysin riippumaton ”keskipakoisvoima”. Suuremmilla nopeuksilla keskipakoisvoima kuitenkin lisätään kitkavoimaan, jolloin L.

ulompaan pyörään kohdistuva kuormitus (pystysuuntainen voima) merkitään V: ksi, joten kuvassa 4 esitetään kaksi voimaa L ja V.

teräksen ja teräksen välisessä kosketuksessa on kitkakerroin, joka voi olla kuivissa olosuhteissa jopa 0,5, joten sivuttaisvoima voi olla jopa 0,5 pystypyörän kuormituksesta.

tämän laippakosketuksen aikana korkealla kiskolla oleva pyörä kokee sivusuuntaisen voiman L kaarteen ulkoreunaa kohti. Pyörän pyöriessä laippa pyrkii kiipeämään laippakulmaa ylöspäin. Pyörään V kohdistuva pystysuuntainen kuormitus pitää sen alhaalla siten, että jos L/V ylittää Laipan kosketuskulman trigonometrisen tangentin, tapahtuu kiipeäminen. Pyörän laippa nousee kiskon päähän, jossa vierintäliikkeessä ei ole sivuttaisvastusta,ja yleensä tapahtuu Laipan kiipeäminen kiskoilta. Kuvassa 5 Laipan kontaktikulma on melko jyrkkä, ja laipan nouseminen on epätodennäköistä. Jos kiskon pää on kuitenkin kulunut sivusta (sivusta leikattu) tai laippa on kulunut, kuten kuvassa 6 osoitetaan, kontaktikulma on paljon tasaisempi ja laipan nouseminen on todennäköisempää.

kun pyörän laippa on noussut kokonaan kiskon päälle, ei ole sivuttaistukea, ja pyöräkerta seuraa todennäköisesti kääntökulmaa, jolloin pyörä putoaa kiskon ulkopuolelle. Yli 0,6: n L/V-suhdetta pidetään vaarallisena.

korostetaan, että tämä on paljon yksinkertaistettu kuvaus fysiikasta; mutkistavia tekijöitä ovat viruminen, todelliset pyörän ja kiskon profiilit, dynaamiset vaikutukset, pituussuuntaisen turvalaitteen jäykkyys akselien kohdalla sekä pitkittäissuuntaisten voimien (veto-ja jarrutusvoimien) sivusuuntainen komponentti.