موضوع مقاله: قوس شیب | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # قوس شیب | مقدمه: قوس شیب در خطوط ترابری ریلی یا زاویه کجی در یک جاده (که با نام‌های شیب اضافی، شیب عرضی یا افت عرضی نیز شناخته می‌شود)، نرخ تغییر ارتفاع بین دو ریل یا لبه‌های جاده را نشان می‌دهد. | ## بخش 1: قوس شیب | بالا بردن ریل بیرونی یا لبه بیرونی جاده، پهلوگردی ایجاد می‌کند و این امکان را فراهم می‌آورد که وسایل نقلیه با سرعت بیشتری از پیچ عبور کنند، در مقایسه با زمانی که سطح کاملاً صاف است. این امر به قطارها اجازه می‌دهد که با سرعت بیشتری از پیچ‌ها عبور کنند و فشار لبه‌های چرخ‌ها به ریل‌ها را کاهش می‌دهد، که در نتیجه اصطکاک و سایش را به حداقل می‌رساند. تفاوت ارتفاع بین ریل بیرونی و درونی در بسیاری از کشورها به‌عنوان قوس شیب شناخته می‌شود. عملکرد قوس شیب عملکردهای اصلی قوس شیب عبارتند از: بهبود توزیع بار بر روی هر دو ریل کاهش سایش ریل‌ها و چرخ‌ها خنثی‌سازی اثر نیروهای جانبی بهبود راحتی مسافران در پیچ‌های افقی، انحنا باعث ایجاد نیروی گریز از مرکزی می‌شود که به سمت بیرون بر چرخ بیرونی اثر می‌گذارد. این تنظیم باعث بهبود توزیع بار بر روی هر دو ریل، تضمین پایداری و ایمنی قطارها در هنگام عبور از پیچ و افزایش راحتی مسافران می‌شود. این پایداری مانع از تماس فلنج‌های چرخ با ریل می‌شود و اصطکاک، سایش و صدای جیغ ریل را به حداقل می‌رساند. با این حال، ممکن است از یک مقدار مصالحه‌ای استفاده شود، به‌ویژه اگر قطارهای کندتر گاهی از خطوطی که برای قطار تندرو طراحی شده‌اند استفاده کنند. هدف اصلی این است که قطارها بدون تماس فلنج حرکت کنند، که این موضوع همچنین به پروفایل تایر چرخ‌ها بستگی دارد. قطارهای کندتر در پیچ‌ها تمایل به تماس فلنج با ریل داخلی دارند، در حالی که قطارهای سریع‌تر به سمت بیرون متمایل شده و با ریل بیرونی تماس پیدا می‌کنند. هرکدام از این تماس‌ها می‌توانند استهلاک را افزایش داده و ممکن است به خروج از خط منجر شوند. بسیاری از خطوط تندرو به قطارهای باری کندتر، به‌ویژه با بار محوری سنگین‌تر، اجازه تردد نمی‌دهند. به‌طور ایدئال، خط باید دارای ریل‌بندهای نزدیک‌تر و پارسنگ عمیق‌تر باشد تا نیروهای افزایش‌یافته در پیچ‌ها را تحمل کند. | ## بخش 2: قوس شیب | در انتهای یک پیچ، جایی که ریل‌ها به حالت مستقیم بازمی‌گردند، میزان قوس شیب نمی‌تواند بلافاصله از صفر به حداکثر تغییر کند. طول این انتقال به حداکثر سرعت مجاز بستگی دارد؛ هرچه سرعت بیشتر باشد، طول بیشتری موردنیاز است. برای ایالات متحده، با حداکثر شیب اضافی غیرمتعادل استاندارد ، فرمول زیر استفاده می‌شود: که در آن: : شیب اضافی به اینچ : انحنای مسیر برحسب درجه به ازای هر ۱۰۰ فوت : حداکثر سرعت به مایل بر ساعت است. حداکثر مقدار قوس شیب (ارتفاع ریل بیرونی بالاتر از ریل داخلی) برای خطوط ریلی ریل استاندارد تقریباً است. برای خطوط ریلی سریع‌السیر در اروپا، حداکثر قوس شیب زمانی که قطارهای باری کندتر مجاز نیستند، است.2002/732/EC. در خطوط ریلی اروپایی، مقدار حداکثر بر اساس کشور متفاوت است؛ برخی از کشورها دارای پیچ‌هایی با بیش از شیب اضافی غیرمتعادل برای حمل‌ونقل سریع هستند. مقادیر بالاتر فقط برای قطار مایل‌بدنه استفاده می‌شود، زیرا برای مسافران در واگن‌های معمولی ناراحت‌کننده خواهد بود. فیزیک قوس شیب به‌طور ایدئال، میزان قوس شیب ، با توجه به سرعت قطار، شعاع انحنا و عرض ریل ، باید رابطه زیر را برقرار کند: که در آن شتاب گرانشی است. این رابطه از تعادل بین وزن، نیروی گریز از مرکز و نیروی عمودی (مولفه افقی نیروی گرانشی مایل) به دست می‌آید. شیب اضافی غیرمتعادل به‌عنوان حداکثر میزان اضافی شیب تعریف می‌شود که ممکن است برای قطاری که با سرعتی بالاتر از سرعت طراحی‌شده حرکت می‌کند، موردنیاز باشد. فرمول این‌گونه است: که در آن انحنای مسیر است، که همچنین نشان‌دهنده تغییر مسیر به رادیان در هر واحد طول مسیر است. با استفاده از مقادیر ، و عوامل تبدیل واحدهای معمولی آمریکا، حداکثر سرعت قطار روی مسیرهای خمیده برای شیب اضافی یا شیب غیرمتعادل مشخص از فرمول زیر محاسبه می‌شود: که در آن: و : به اینچ : درجه انحنا به درجه در هر ۱۰۰ فوت : به مایل بر ساعت. | ## بخش 3: قوس شیب | مثال‌ها در استرالیا، شرکت راه‌آهن استرالیا برای افزایش سرعت در پیچ‌هایی با شعاع کمتر از ، با جایگزینی ریل‌بندهای چوبی با ریل‌بندهای بتنی، قوس شیب را افزایش می‌دهد. قوس شیب در خطوط ریلی ریل‌ها معمولاً با زاویه‌ای حدود ۵ تا ۱۰ درصد به سمت داخل خم می‌شوند. در بخش‌های مستقیم یا با انحنای کم، معمولاً مرکز جاده بالاتر از لبه‌ها قرار دارد. در حین انجام کارهای جاده‌ای که شامل مسیرهای موقت است، ممکن است شیب مخالف حالت عادی باشد، به‌عنوان مثال، با لبه بیرونی بالاتر، که باعث می‌شود وسایل نقلیه به سمت ترافیک مقابل متمایل شوند. در پیچ‌های تندتر، لبه بیرونی پیچ بالا برده می‌شود یا شیب اضافی داده می‌شود تا به عبور وسایل نقلیه از پیچ کمک کند. مدیریت این پیچ‌ها بخش مهمی از مهارت کنترل وسیله نقلیه است، چه در وسایل نقلیه تک‌مسیر و چه خودروها، چه موتوری و چه انسانی، چه در مسیرهای بسته و چه باز، و چه در سطوح آسفالته و چه غیرآسفالته. در مسیرهای مسابقه، این پیچ‌ها یکی از عوامل مهندسی در اختیار طراح مسیر هستند که برای به چالش کشیدن و آزمایش مهارت رانندگان استفاده می‌شوند. پیچ‌های با شیب معکوس در یک راهنمای آموزشی برای رانندگان حرفه‌ای به‌عنوان «سخت‌ترین پیچ‌هایی که در مسیر با آن‌ها مواجه خواهید شد» توصیف شده‌اند. برای دوچرخه‌سواران کوهستان و موتورسواران در مسیرهای خاکی و جنگلی، پیچ‌های با شیب معکوس چالشی هستند و می‌توانند به‌عنوان ویژگی طراحی‌شده یا طبیعی در مسیرهای تک‌مسیره ظاهر شوند. در سیکلوکراس، بخش‌های با شیب معکوس بسیار رایج هستند زیرا مسیرها در امتداد یال‌ها پیچ‌وتاب می‌خورند و سختی مسیر را افزایش می‌دهند. | ## جمع‌بندی | در مدارهای مسابقه مجازی، قوس و شیب توسط بازی مسابقه و بازی ویدئویی شبیه‌سازی به دقت کنترل می‌شود تا سطح دشواری مورد نظر طراح را ایجاد کند.