Введение

Термин "управляющий уклон" обычно используется как синоним "самого крутого подъема" между двумя точками на железной дороге. Проще говоря, самый крутой уклон, который необходимо преодолеть, определяет, какой мощности должна быть тяга (или насколько легким должен быть состав), чтобы совершить пробег без посторонней помощи. Даже если 99% пути можно было бы пройти с маломощным (и недорогим) локомотивом, если на каком-то участке пути есть уклон, превышающий возможности этого локомотива, этот уклон "определяет", что необходимо использовать более мощный локомотив, несмотря на то, что он избыточен для остальной части пути. Именно поэтому специальные "помощные локомотивы" (также называемые "банкеры") часто размещают вблизи крутых уклонов на относительно пологих участках пути. Это дешевле, чем использовать слишком мощный локомотив на всем протяжении пути только для преодоления этого уклона, особенно если по линии ежедневно проходит несколько поездов (что позволяет оправдать фиксированные ежедневные расходы на работу помощника). В издании "Railway Engineering" 1953 года Уильям Х. Хей определяет "управляющий уклон" как "максимальный уклон, по которому может быть доставлен тяжеловесный поезд одним локомотивом". Управляющий уклон не обязательно совпадает с максимальным уклоном на участке. Уклоны для разгона, толкательные уклоны или те, которые регулярно преодолеваются двумя локомотивами, могут быть более крутыми. Это означает, что "управляющий уклон" может измениться, если руководство решит изменить стратегию эксплуатации железной дороги.

Компенсация за кривизну

При прочих равных условиях, поезд труднее тянуть по кривой, чем по прямому участку, потому что вагоны – особенно вагоны с двумя осями – стремятся следовать по хорде кривой, а не по дуге. Для компенсации этого, уклон должен быть немного менее крутым по мере увеличения крутизны кривой; необходимое снижение уклона обычно рассчитывается по простой формуле, например, 0,04 процента на каждый "градус кривизны", который является мерой крутизны кривой, используемой в Соединенных Штатах. Таким образом, на кривой в 10 градусов (радиусом 573,7 фута) уклон должен быть на 0,4% меньше, чем на прямом участке.

Компенсация за наклон в тоннелях

Туннели на крутых уклонах могут создавать проблемы для локомотивов, использующих воздух для работы, таких как паровозы и дизель-локомотивы. Плохая вентиляция в длинных или узких туннелях может привести к недостатку кислорода для работы локомотива. Решение аналогично компенсации кривизны и требует значительного уменьшения уклона в туннеле и на некотором расстоянии по обе стороны от него по сравнению с предельным уклоном. К сожалению, необходимая компенсация уклона не выражается простой формулой, а представляет собой скорее процесс проб и ошибок. Поскольку невозможно построить несколько туннелей для определения оптимального варианта, полезно изучать существующие туннели с крутыми уклонами. Влага от выхлопных газов и источников воды также может сделать рельсы скользкими, и это также необходимо учитывать.

Общая ситуация в Северной Америке

В эпоху паровозов поезда Southern Pacific, следовавшие на восток через Неваду и Юту, не встречали уклонов круче 0,43% на протяжении 531 мили от Спаркс до Огдена, за исключением нескольких миль с уклоном 1,4% к востоку от Уэллса. Поезда отправлялись из Спаркс с достаточной мощностью для преодоления уклона в 0,43% (например, локомотив типа 2-10-2 с поездом весом 5500 тонн) и получали подкрепляющие локомотивы в Уэллсе; "предельный уклон" от Спаркс до Огдена можно было считать равным 0,43%. Однако в настоящее время железная дорога не использует подкрепляющие локомотивы в Уэллсе, поэтому поезда должны отправляться из Спаркс с достаточной мощностью для преодоления уклона в 1,4%, что делает его предельным для этого участка. Таким образом, термин может быть неоднозначным, и эта неоднозначность усиливается, если на предельный уклон влияет эффект инерционного уклона. Поезда маршрута Overland Route, следующие из Сакраменто, Калифорния, в Окленд, не встречают уклонов круче 0,5% на первом пути, традиционном западном пути, но в настоящее время им может потребоваться подъехать к мосту Бенисия по второму пути, который включает участок протяженностью 0,7 мили с уклоном около 1,9% на в основном ровном участке пути. Используя это в качестве примера, возникает ряд вопросов при определении "предельного уклона". Один из вопросов заключается в том, следует ли учитывать разгон, и если да, то какую скорость при этом предполагать. Другой вопрос – какую длину поезда следует учитывать, учитывая, что некоторые составы превышают длину рассматриваемого подъема. И если предположить разгон с некоторой произвольной скоростью, рассчитанный "предельный уклон" будет отличаться для локомотивов с разными характеристиками мощности и скорости. В Соединенных Штатах Конгресс установил стандартный уклон для железных дорог, претендующих на субсидии и гранты в 1850-х годах. В качестве стандарта был принят уклон, установленный железной дорогой Cumberland – Wheeling, который составлял 116 футов на милю (2,2%). Позже, при разработке уставов для Канадской Тихоокеанской железной дороги в Канаде и для Юнион Пасифик, национальные правительства наложили стандартный предельный уклон на обе линии, поскольку обе получили федеральную помощь и регулирование. (Вэнс, Дж.Е. мл., 1995)

Саммиты

Расчётный уклон часто встречается на длительном подъёме к вершине. В идеале, выемка на вершине должна быть максимально глубокой, как, например, в Шапе, поскольку это помогает уменьшить длину подъёма и крутизну уклона. В качестве альтернативы следует предусмотреть вершинный туннель, как, например, в Ардглене.

Книги по кривым и градиентам

Australian Rail Track Corporation – не включает линии, принадлежащие Transport Asset Holding Entity, и не эксплуатируемые загородные линии.