Kallistuvakorinen juna
Taustaa

Junaan kohdistuu kaarteessa poikittaiskiihtyvyyttä eli sivukiihtyvyyttä radan tasossa. Rataverkon olevien kaarteiden jyrkkyyttä ilmaistaan usein kaarresäteellä; mitä pienempi kaarresäde, sitä jyrkempi kaarre ja pienempi sallittu nopeus. Liian korkea poikittaiskiihtyvyys heikentää matkustusmukavuutta, lisää kiskojen ja renkaiden kulumista ja pahimmillaan voi saada junan suistumaan kiskoilta. Jos junaan ei kohdistu lainkaan poikittaiskiihtyvyyttä, sen etenemisnopeutta kutsutaan tasapainonopeudeksi. Jotta juna voi saavuttaa tasapainonopeuden kaarteesta huolimatta, tulee toisen kiskon korkeutta muuttaa toiseen kiskoon korkeusasemaan nähden. Vastaavasti kaarretta, jossa kiskojen välinen korkeusero on optimaalinen tietyllä etenemisnopeudella kulkevan junan poikittaiskiihtyvyyden poistamiseksi, kutsutaan tasapainokallistetuksi.
Kallistuksen määrä voi olla joko liian pieni tai suuri. Ensimmäisessä tapauksessa kallistusta tulee lisätä, jotta juna voi ajaa tavoitenopeudellaan ilman poikittaiskiihtyvyyttä. Tätä tasapainokallistuksen ja todellisen kallistuksen eroa kutsutaan radan kallistusvajaukseksi. Se on yleensä enintään 160 millimetriä, esimerkiksi EN13803-standardin mukaan 153 millimetriä. Jälkimmäisessä tapauksessa kallistusta tulee vähentää, eli kiskojen välistä korkeuseroa pienentää. Tilannetta kutsutaan radan kallistusylimääräksi. Tällöin junan nopeus on pienempi kuin tasapainonopeus. Saman EN-standardin mukaan kallistusylimäärä saa enintään olla 110 millimetriä. Sopivan kallistuksen määrä riippuu siis kaarresäteestä ja junan tavoitenopeudesta. Sekaliikenneradoilla joudutaan tekemään kompromisseja, sillä niillä kaluston nopeudet vaihtelevat paljon ja siten radan optimaalisen kallistuskulmankin tulisi olla eri.
Ajonopeuden nostamisen kannalta vanhojen ratojen kaarresäteet ovat usein liian pieniä. Jos ajonopeutta nostettaisiin, sivusuuntaiset voimat radan tasossa ja junan sivukiihtyvyys kasvavat liikaa. Ensimmäinen ongelma johtaa kiskojen ennenaikaiseen kulumiseen, mihin ratkaisu on kiskoa myötäilevät telit. Jälkimmäinen ongelma heikentää matkustusmukavuutta, ja siihen ratkaisu on kallistuvakorinen juna, jolloin junan koria kallistetaan sisäkaarteen suuntaan matkustajien kokeman sivukiihtyvyyden vähentämiseksi.
Suurin sallittu kallistusvajaus määritetään junatyyppikohtaisesti. Jäykkien telien suurin sallittu kallistusvajaus on tyypillisesti 100 millimetriä, edistyksellisimpien perinteisten eli kallistumattomien junien 180 millimetriä ja esimerkiksi kallistuvakorisen ruotsalaisen X2000-junan 245 millimetriä. Mitä suuremmalle kallistusvajaukselle juna on hyväksytty, sitä suuremmalla nopeudella junalla voi ajaa kaarteeseen. Kallistuvakorisella junalla tämä kallistusvajauksen sietokyky on parempi, sillä juna voi kompensoida radan liian pientä kallistuskulmaa omalla kallistusjärjestelmällään. Tämä tarve korostuu erityisesti mutkaisilla sekaliikenneradoilla, sillä niillä kaarresäteet ovat pieniä ja kallistuskulmia joudutaan optimoimaan myös matalamman nopeuden kaluston tarpeisiin.
Aina kallistusvajautta ei voida ehkä täysimääräisesti hyödyntää: esimerkiksi voimakkaan sivutuulen aiheuttaman kaatumisriskin takia, junan poikkileikkauksen enimmäisrajojen ylittymisten vuoksi tai matkustusmukavuuden vuoksi.
Kallistusjärjestelmällä voidaan saavuttaa merkittäviä matka-aikahyötyjä muiden olosuhteiden mahdollistaessa sen täysimääräinen käyttö. Ruotsissa on arvioitu, että saman matka-ajan saavuttamiseksi Göteborgin ja Tukholman välillä tulisi ajaa 250 km/h nopeudella perinteisellä junalla, kun taas 200 km/h riittää kallistuvakorisella. Tyypillisesti kaarteeseen voidaan ajaa jopa 25 % nopeammin kallistuvakorisuuden ansiosta. Itse kaarteessa käytettävän korkeamman etenemisnopeuden lisäksi aikahyötyjä saadaan kaarteeseen liittyvien kiihdytysten ja hidastusten jäädessä pois.