ระบบอาร์นูซ์
ระบบอาร์นูซ์ (Arnoux system)เป็นระบบข้อต่อสำหรับรถไฟ เพื่อใช้ในการเลี้ยวบนรางรถไฟ คิดค้นโดย ฌอง-คล็อด-เรปูบแล็ง อาร์ นูซ์ (Jean-Claude-Républicain Arnoux)และจดสิทธิบัตรในฝรั่งเศสในปี 1838 อาร์นูซ์เป็นหัวหน้าวิศวกรของสายรถไฟเลอ เดอ โซ (Ligne de Sceaux ) ซึ่งเดิมสร้างขึ้นโดยมีรัศมีโค้งแคบมากในบริเวณรอบเมืองโซ จังหวัดโอต์-เดอ-แซน (Hauts-de-Seine )
ด้วยการสนับสนุนจากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศสอาร์นูซ์ได้คิดค้นระบบข้อต่อแบบใหม่ที่ทำให้ล้อรถไฟหมุนได้ ซึ่งเรียกว่า ระบบราง ของอาร์นูซ์ (système ferroviaire dit Arnoux) และมีการสร้างเส้นทางรถไฟ Ligne de Sceaux ขึ้นเพื่อทดสอบต้นแบบของเขา เส้นทางนี้เริ่มให้บริการเชิงพาณิชย์ในปี 1846 แต่ต้นทุนการดำเนินงานและการใช้รางกว้าง1,750 ม ม. ( 5 ฟุต8 + 7 1/8 นิ้ว ) ทำให้ไม่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลาย การประดิษฐ์โบกี้ทำให้เส้นทางนี้ไม่จำเป็นอีกต่อไป และถูกยกเลิกอย่างสมบูรณ์ในปี1893
ระบบ
ปัญหา
ในยุคเริ่มต้นของระบบรถไฟ ขบวนรถไฟประกอบด้วย หัวรถจักรไอน้ำและตู้ โดยสารหนึ่ง ตู้ หรือมากกว่านั้น โดยแต่ละตู้มีเพลาคงที่สองเพลา เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น การออกแบบเช่นนี้ทำให้รางสึกหรออย่างมากและทำให้หินรองรางไม่เสถียร
แนวทางแก้ไขที่เสนอ
เพื่อแก้ไขข้อบกพร่องเหล่านี้ อาร์นูซ์ได้เสนอระบบเพลาแบบข้อต่อ (essieux articulés) ซึ่ง ช่วยลด มุมการเอียงของล้อให้เหลือเกือบเป็นศูนย์ อาร์นูซ์ได้ดัดแปลงระบบที่ใช้ในรถม้า ซึ่งแต่ละเพลาจะหมุนรอบจุดศูนย์กลาง มาใช้กับเพลาทั้งสองอย่างเท่าเทียมกัน
อาร์นูซ์คิดค้นระบบโซ่และรอกเพื่อให้ล้อแต่ละล้อปรับสมดุลการหมุนรอบแกนตั้ง (yaw) ได้อย่างถูกต้องขณะเข้าโค้ง กล่าวคือ เมื่อเพลาหน้าเริ่มหมุน เพลาอื่นๆ ก็จะหมุนตามไปด้วยในปริมาณเท่ากัน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีข้อบกพร่อง เนื่องจากตู้โดยสารในขบวนรถไฟยาวๆ ไม่ได้อยู่บนส่วนเดียวกันของโค้งเสมอไป จึงได้มีการแก้ปัญหาโดยใช้รอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างกัน ร่วมกับล้อนำทางบนหัวรถจักรเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ นอกจากนี้ การใช้รางกว้าง1,750 มม. ( 5 ฟุต8 + 7 1/8 นิ้ว )คาดว่าจะช่วยเพิ่มเสถียรภาพได้มากขึ้น
ระบบนี้ไม่เหมาะสำหรับหัวรถจักรไอน้ำดังนั้น Arnoux จึงคิดค้นระบบแยกต่างหากสำหรับหัวรถจักรเหล่านั้น หัวรถจักรมี การจัดเรียงล้อ แบบ 2-4-2และล้อขับเคลื่อน ไม่มีขอบ ล้อรับน้ำหนักถูกจัดเรียงให้หมุนได้และควบคุมโดยล้อนำทางที่เกือบเป็นแนวนอน[ 1 ]
อาร์นูซ์ยื่นขอรับสิทธิบัตรหมายเลข 8342 เมื่อวันที่ 28 มีนาคม ค.ศ. 1838
การประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติ
การทดลองและ Grand Prix de l'Institut
การทดสอบเกิดขึ้นที่แซงต์-ม็องเดระหว่างปี 1839 ถึง 1840 ใน วงจรยาว 1 กม. (0.62 ไมล์)ที่สร้างโดยอเล็กซิส ดูลอง การทดสอบเหล่านี้ประสบความสำเร็จในการแสดงให้เห็นถึงเสถียรภาพและความปลอดภัยของระบบ หน่วยงานสาธารณะดยุกแห่งโอมาลและสมาชิกจำนวนมากของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งฝรั่งเศส [ 2 ] รวมถึงฟรองซัวส์ อาราโกต่างก็ชื่นชมระบบนี้อย่างเป็นเอกฉันท์
หลังจากประสบการณ์นี้ Arnoux ได้รับรางวัลGrand Prix de Mécanique ("รางวัลใหญ่สำหรับวิศวกรรมเครื่องกล") จากสถาบัน[ 2 ]
สัมปทานและการเปิด Ligne de Sceaux
ตามคำแนะนำของฟร็องซัวส์ อาราโกระบบอาร์นูซ์จึงถูกนำมาใช้กับ เส้นทางรถไฟ สายเลอ เดอ โซซ์จากปารีสไปยังเมืองโซซ์ จังหวัดโอต์-เดอ-แซนเมื่อวันที่ 5 กันยายน ค.ศ. 1844 อาร์นูซ์และรัฐมนตรีว่าการกระทรวงโยธาธิการได้ลงนามในสัญญาเพื่อก่อสร้างและดำเนินงานเส้นทางรถไฟสายนี้
เส้นทางรถไฟสายนี้เริ่มให้บริการในปี 1846 โดยเริ่มต้นจากBarrière d'enfer ("ประตูแห่งนรก") (ดูสถานี Denfert-Rochereau ) ด้วยอาคารผู้โดยสารโค้ง รัศมี 25 เมตร (82 ฟุต)บนทางวนเพื่อให้รถไฟสามารถเปลี่ยนทิศทางได้ จากนั้นเส้นทางก็มีสถานีแรกที่Arcueilแล้ว ต่อด้วย Bourg-la-Reineบน ทางโค้งรัศมี 30 เมตร (98 ฟุต)ทางลาดชันไปยังSceauxเป็นเส้นตรงจนถึงสถานีFontenay-aux-Rosesจากนั้นก็มีทางโค้งต่อเนื่องกันที่รัศมี 63, 70 และ 50 เมตร (207, 230 และ 164 ฟุต)ความลาดชันสูงถึง 11 มม./เมตร (1.1%, 1:91) ซึ่งถือว่าสูงมาก เส้นทางทั้งหมดมีความยาว10.5 กิโลเมตร (6.5 ไมล์)
ทางเลือกอื่นๆ
ปัญหาเรื่องทางโค้งได้รับการแก้ไขโดยใช้โบกี้ซึ่งถูกคิดค้นขึ้นในสหรัฐอเมริกาไม่นานหลังจากที่เริ่มใช้ระบบขนส่งทางราง แต่ระบบนี้ยังไม่เป็นที่รู้จักในยุโรปในขณะนั้น ระบบของอาร์นูซ์มีความคล้ายคลึงกับ ระบบ ที่เคลมินสันจดสิทธิบัตรไว้ เนื่องจากทั้งสองระบบได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เพลาอยู่ในแนวรัศมีตามความโค้งของราง
รถไฟ Talgoใช้ล้ออิสระที่ติดตั้งบน "แกนยึด" ระหว่างตู้โดยสาร ก้านเชื่อมต่อช่วยให้ "แกนยึด" อยู่ในแนวสัมผัสกับราง เช่นเดียวกับ Arnoux ระบบนี้เดิมทีใช้รางกว้าง (แบบไอบีเรีย) แต่รุ่นใหม่ๆ ใช้รางมาตรฐานหรือใช้รางแบบปรับเปลี่ยนได้
งานวิจัยปัจจุบันอาจปรับปรุงระบบ Arnoux โดยการแทนที่กลไกการบังคับเลี้ยวด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย แนวทางที่น่าสนใจที่สุดคือการติดตั้งมอเตอร์ขับเคลื่อนอิสระในแต่ละล้อ ซึ่งไม่เพียงแต่ขับเคลื่อนยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังบังคับเลี้ยวชุดล้อแต่ละชุดโดยใช้การกระจายแรงบิด ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักและความซับซ้อนเมื่อเทียบกับโบกี้ในปัจจุบัน ในขณะเดียวกันก็ลดการสึกหรอของทั้งรถไฟและราง[ 3 ] [ 4 ]ตัวอย่างเช่นActiwheelและระบบขับเคลื่อนที่เสนอสำหรับ รถไฟรุ่นต่อไป
การละทิ้ง
การใช้ระบบ Arnoux จากปารีสไปยัง Limours ถูกยกเลิกในปี พ.ศ. 2426 ระหว่างการเจรจากับรัฐบาลและบริษัทCompagnie du Chemin de Fer d'Orléans à Rouenเพื่อก่อสร้างเส้นทางใหม่[ 5 ]และLigne de Sceauxเป็นเส้นทางเดียวที่สร้างขึ้นตามแบบแผน โดยมีรางรถไฟที่ผิดปกติและการสร้างตู้โดยสารและหัวรถจักรที่เฉพาะเจาะจง[ 6 ]รางรถไฟถูกเปลี่ยนเป็นรางมาตรฐาน ในชั่วข้ามคืน ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2434
ดูเพิ่มเติม
แหล่งที่มา
- อาร์เมงโกด์, ฌาค-เออแฌน (1858) สิ่งตีพิมพ์ industrielle des machines, outils et appareils les plus perfectionnés et les plus récentsการจ้างงาน dans les différentes stores de l'industrie française et étrangère : Notices sur les machines railways envoyées à l'exposition Universelle [ Industrial Journal of the Most Perfect and Last Machines, Utilities and Appliances in Divers Parts of French and Foreign Industry: หมายเหตุเกี่ยวกับหัวรถจักรที่จัดแสดงใน Exposition Universelle ] (เป็นภาษาฝรั่งเศส) ปารีส: เอ. โมเรล. สืบค้นเมื่อ28 พฤศจิกายน 2551 .
- เลอเกอซ์, เจมส์ (2008) François Arago, un savant généreux: physique et astronomie au XIXe siècle [ François Arago อัจฉริยะทั่วไป: ฟิสิกส์และดาราศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 ] (ในภาษาฝรั่งเศส) วิทยาศาสตร์อีดีพี. ไอเอสบีเอ็น 978-2868839992.
- จาคอบส์, แกสตัน (1987) La ligne de Sceaux, 140 d'histoire (เป็นภาษาฝรั่งเศส) ลา วี ดู เรลไอเอสบีเอ็น 2-902808-28-3.
- Revue Générale des Chemins de Fer, พ.ศ. 2438