‍Колёсные пары железнодорожных составов

В желез­но­до­рож­ных соста­вах и поез­дах метро, в отли­чие от автомо­би­лей, в колёс­ной паре колёса жёстко сцеп­лены друг с другом осью и, соот­вет­ственно, вращаются с оди­на­ко­вой угло­вой ско­ро­стью. Но при пово­роте поезда длины путей, прой­ден­ных колё­сами, будут отли­чаться: ведь в каж­дой точке пово­рота радиус окруж­но­сти у внеш­него рельса чуть больше, чем радиус внут­рен­него рельса. С дру­гой сто­роны, по тех­ни­че­ским тре­бо­ва­ниям про­скаль­зы­ва­ния колёс отно­си­тельно рель­сов быть не должно. Кажется, что отсут­ствие про­скаль­зы­ва­ния и раз­ный «про­бег» жёстко сцеп­лен­ных колёс — несовме­стимые обсто­я­тельства и что поезда про­сто не смогут пово­ра­чи­вать. Спа­сает геомет­рия: колёса делают не цилин­дри­че­скими, а в виде кону­сов.

На прямо­ли­ней­ном участке пути такая колёс­ная пара ведёт себя как цилин­дри­че­ская, а на пово­роте — смеща­ется отно­си­тельно желез­но­до­рож­ного полотна. В результате внут­рен­нее колесо будет иметь меньший «реаль­ный» радиус, чем внеш­нее. Смеще­ние и вызван­ное им изме­не­ние ради­у­сов колёс обес­пе­чи­вают согла­со­ван­ность длин прой­ден­ных путей. Уди­ви­тельно, что геомет­рия и меха­ника «само­сто­я­тельно» опре­де­ляют эти настройки, без уча­стия чело­века-маши­ни­ста или управ­ляющего меха­низма.

Конечно, при­ве­дён­ные выше изоб­раже­ния схема­тичны. У насто­ящих колёс рабо­чая поверх­ность явля­ется склейкой двух кону­сов, да и поверх­ность рель­сов имеет довольно слож­ный профиль, состав­лен­ный из дуг нескольких окруж­но­стей.

Изложен­ная геомет­ри­че­ская идея роди­лась ещё в доэлек­три­че­ской части XIX века, но верно служит и в компью­тер­ном XXI веке.