倾斜列车和技术死亡

倾斜列车的历史就在我的脑海里，因为它很容易采取技术进步，并在没有首先在规模生产的情况下宣布解决问题的解决方案。我知道，10年前，我是根据学科和现有实践的学术文献的评论和早期帖子倾斜列车的忠实粉丝。不幸的是，这变成了技术死胡同，因为维护成本太高，与真正的速度效益不成比例，进一步的工作走向不同的方向。我提出来，因为它是一个很好的例子，即甚至被证明在规模上工作的解决方案也可以成为死胡同。

在曲线上进行的火车上的横向加速由公式A = V ^ 2 / R给出。例如，如果速度为180 km / h，则为50 m / s，曲线半径为2,000米，则加速度为50 ^ 2/2000 = 1.25 m / s ^ 2。

现在，在几乎任何曲线上，道路或铁路将被银行，外侧升高在内侧。在铁路上，这不是被称为银行业务，而是超级或不能。这样，重力反驳了火车的一些离心力。标准仪表轨道上的公式是横向加速度的150mm不能等于1 m / s ^ 2。不能是自由速度 - 如果火车完全倾斜，那么乘客或火车系统都没有感受到离心力，并且内外轨道上的力之间的平衡是完美的，好像根本没有曲线。

铁路上的最大超级超出为200毫米，但它只存在于一些新干线线上。更典型的高速轨为160-180毫米，在传统的轨道上的范围更像是130-160;此外，如果预计火车以低速运行，例如，如果该线路由慢速运输流量占主导地位，或者有时候即使铁路刚刚困扰着速度限制，则不能降低到50-80在许多美国的例子上。因此，在乘客列车上，总是希望运行更快，即将不能用乘客感受到一些横向加速度。维基百科有一个力量图：

由此产生的力，向下指向的绿色箭头，不会直接指向火车地板，因为火车比平衡速度快。这很好 - 一些横向加速度是可接受的。这可以以加速单位表示，即v ^ 2 / r，由于无法净出的贡献，但在规定中，它在理论上表达了平衡所需的额外超级化，即在mm（或英寸，在美国） 。这被称为不能缺陷，不平衡的超级性或产值，并且在标准轨道上遵循相同的150 mm = 1 m / s ^ 2公式。

还要注意，可以含量不足，这是负不能缺陷。当由于曲线选择的不能在速度和较慢的列车之间是折射率而发生这种情况，并且较慢的列车越来越慢，净力方向朝向内部导轨而不是外轨。这是乘客和货运列车分享由乘客铁路为中心的渠道（以货运铁路为中心的线条）的常见发生。当地和快递乘客列车分享一条线时，它也可能发生 - 东北走廊东南康涅狄格州站有一些倾斜曲线。

缺乏最大缺陷通常在130-160毫米范围内，具体取决于国家法规。因此，您可以增加最大角度和缺陷，并获得约2米/秒的横向加速度，这是我基于所有区域铁路时刻表的内容。

您还可以注意到，净力量矢量不仅仅是从垂直相对于车体的不同方向，而且也是略大的幅度。这是一个我被认为是Hyperloop的问题的问题，它打算使用远远高于普通火车，而是在普通列车的规模上，它不相关。由9.8m / s ^ 2重量和2 m / s ^ 2离心力组成的载体的大小为10 m / s ^ 2。

暂停行动的一个很好的例子是美国对缺乏缺乏症的法规。截至2010年初，FRA规定依赖于火车检验，但实际上是6“，或约150毫米。但之前，毯子规则是3“，只有4-5”才允许除例外，嘲笑2000年代 - 时代倡导者是“魔法高速铁路豁免”。这是一个车身悬架的问题，可以在上述分离的力图中容易地看出，其中火车在弹簧上搁置。

暂停的问题是，因为车身被涌搏，它受到离心力，并且自然会悬浮在曲线的外部。在下图中，火车远离观察者并左转，所以内部导轨位于左侧，外部导轨位于右侧：

不能150 mm，并且缺陷也保持为150mm，但是车身摇摆不少（约3）到曲线的外部，这增加了感知的横向加速度，从1米增加/ s ^ 2至约1.5。这是一个典型的现代旅客列车;关于此事的旧FRA规定是基于20世纪50年代使用新的避风港铁路的实验，该列车具有异常软悬架，到目前为止倾斜到曲线外面，甚至3“不能缺乏缺陷足以生产约1.5米/秒乘客的侧向力感觉到。

通过同样的令牌，具有理论上完美的刚性悬架的火车可以具有225毫米的缺乏和满足调节器，但这种火车并不完全存在。

这是倾斜的。倾斜是改变弹簧的机构，使得车身不靠在曲线的外部而不是其内部。 Pendolino技术理论上能够缺乏300毫米，实际上是270.这并不意味着乘客感觉1.8-2 m / s ^ 2的横向加速度;火车的转向架觉得，但是设计能够安全地跑步，而乘客感到越来越少。事实上，Pendolino不得不限制倾斜只是为了确保乘客会感受到一些横向加速度，因为它能够将车身离心力减少到零，这导致乘客看到地平线上升和跌落而没有任何离心力的情况下导致运动疾病给运动提示。

比Pendolino型倾斜度的两个降低的缺乏技术是值得注意的，因为这些不是技术死头，而且实际上仍然存在于生产中。那些是塔瓦戈和新干线活跃的悬浮液。塔瓦戈没有轴，并采用基于重力的个形系统，其中火车不会从底部浇上，而是从上下喷射;这仍然是不足以允许225毫米的不能缺乏，而是像AvRil许可证180这样的高速版本，这是可观的。 Shinkansen活跃的悬浮液是计算机控制的，如Pendolino，但只能倾斜2度，允许高达180毫米的不能缺乏。

嗯，速度越高。速度越高，依赖于潜在的行角。为Pendolino，先进的客车和ICE T开发的主动倾斜系统是为混合交通线设计的根本设计。在那些线上，没有机会超越200毫米 - 一个不能过量的货车将拆除内径，并且货运载荷将不可接受地向内导轨移动。如果有太多的货运量为80毫米，则更现实的易于，在这种情况下，150至300 mm的缺陷之间的差异对应于速度比。

请注意，公式中的平方根，来自加速公式包含速度平方的事实，意味着不能越高，我们对缺乏的关注越少。此外，在非常高的速度下，300mm不能缺乏，在中速下已经有问题（Pendolino必须被降低到270），当有很大的风时是不稳定的。 Martin Lindahl的论文是第一个引言中的链接，在350公里/小时内运行计算机模拟，并发现，随着安全利润率，最大可行性缺陷250毫米。在专用高速轨道上，速比是，比混合轨道更适中。

结果是，对于非常高速的轨道应用，Pendolino-Level倾斜从未开发出来。在Avelia Liberty的300公里/小时或更快的生产火车上的最大不能缺乏，或者在Avelia Liberty上运行9英寸（230毫米），这是一辆定制的火车，每辆车的成本约为每辆车300公里/小时欧洲的火车费用。为了加速遗产Shinkansen线，JR Central和JR East已经开发了积极的悬架，从20世纪50年代和60年代延伸了22.5公里曲线，60年代允许285公里/小时的N700列车，并允许360公里/小时Tohoku Shinkansen的4公里曲线。

PENDOLINO和类似的火车，如冰T，面临高的维护成本。积极倾斜税收列车的力学，并且在维护成本和缺乏之间存在妥协 - 这就是为什么Pendolino在270毫米处运行，其中最初能够300毫米。 Shinkansen的主动暂停在成本和速度之间明确妥协，倾斜缺乏缺陷，因为列车用于高超超级线路。塔科戈的被动倾斜系统更容易维持，而且还允许较小的倾斜角度。

Pendolino本身是一种精致的产品，倾斜拆下。 Alstom将其作为标准的250公里/小时火车，较低的火车成本低于350 km / h。它在中国运行作为CRH5，波兰为其高速铁路服务购买了一个非倾斜的Pendolino舰队。

其他中速倾斜列车仍在运行，但维护成本高到未来订单不太可能包括倾斜的程度很高。德国有少量倾斜列车包括在Deutschlandtakt中，但他们为他们的市场很小。瑞典对X2000感到满意，但它的下一个跨越铁路的加速将不会涉及大多数在Lindahl的论文调查的传统轨道上的倾斜列车，但在新的320 km / h轨道上的传统非倾斜高速列车以成本建造任何全球标准都很低，但仍然很高，因为瑞典人群的小和稀疏。

相比之下，缺乏180毫米的列车仍然强劲。 JR Central最近将Tokaido Shinkansen的最高速度从270到285 km / h增加，而塔塔戈保持畅销设备并出口西班牙以外的一些地区。