Ответ искусственного интеллекта: Для определения соотношения трат электроэнергии между двумя предложенными типами железных дорог требуется сложный инженерный и экспериментальный анализ. Невозможно дать точное числовое соотношение без конкретных экспериментов, так ка... 

Ответ искусственного интеллекта:

Для определения соотношения трат электроэнергии между двумя предложенными типами железных дорог требуется сложный инженерный и экспериментальный анализ. Невозможно дать точное числовое соотношение без конкретных экспериментов, так как на результат влияют множество переменных, но можно качественно описать основные факторы, влияющие на энергопотребление.

Факторы, влияющие на энергопотребление:

1. Обычная железная дорога (монолитные колесные пары):

Трение в поворотах (проскальзывание): Основной источник дополнительных энергозатрат. Из-за жесткой связи между колесами левое и правое колеса проходят разные расстояния в повороте, что вызывает проскальзывание гребней колес по рельсам и поверхности катания. Это приводит к значительному износу колес и рельсов, и требует дополнительных затрат энергии на преодоление этого трения скольжения.

Сопротивление качению: Низкое на прямых участках (коэффициент трения качения стали по стали обычно составляет около 0,002).

Отсутствие бокового трения: Нет дополнительных элементов, контактирующих с внешними конструкциями. 

2. Плоскорельсовая железная дорога (раздельно вращающиеся колеса и боковое удержание):

Отсутствие проскальзывания в поворотах: Раздельное вращение колес позволяет им проходить разные расстояния без проскальзывания, что снижает трение в поворотах по сравнению с обычной системой.

Сопротивление качению: Вероятно, немного выше из-за конструктивных особенностей отдельных колес (например, подшипников), но в целом сопоставимо с обычной системой на прямых участках.

Дополнительное боковое трение: Появляется новый источник трения – между боковыми колесиками и металлическими лентами на опорных заборах в поворотах. Это трение скольжения, и его величина зависит от центробежной силы, скорости движения и характеристик поверхностей контакта.

Качественное сравнение:

На прямых участках обычный поезд, скорее всего, будет иметь небольшое преимущество за счет меньшего количества точек трения (отсутствие боковых колесиков), хотя разница может быть минимальной, если боковые колесики не касаются лент.

На кольцевой железной дороге (где постоянно присутствует поворот, пусть и с большим радиусом) ситуация меняется. Потери энергии на проскальзывание монолитных колесных пар в повороте могут быть очень значительными. Плоскорельсовая система устраняет это проскальзывание, но вводит трение бокового удержания.

Вывод:

Соотношение потраченной электроэнергии зависит от конкретных параметров:

Радиус кольцевой дороги: Чем меньше радиус, тем больше центробежная сила и, следовательно, больше трение боковых колесиков в плоскорельсовой системе. Также при меньшем радиусе сильнее выражено проскальзывание в обычной системе.

Скорость движения: С увеличением скорости растет инерция, что увеличивает силы, вызывающие трение в обеих системах (проскальзывание в обычной, боковое трение в плоскорельсовой).

Характеристики материалов: Коэффициенты трения стали по стали (для основных колес) и материалов боковых колесиков/лент критически важны.

Гипотетически, в условиях кольцевой дороги плоскорельсовая система может оказаться эффективнее, так как трение скольжения колес в обычной системе в поворотах обычно более "энергоемко", чем тщательно спроектированное трение качения боковых колесиков (если они действительно катятся) или трение скольжения по металлической ленте. Однако это преимущество нивелируется, если сила бокового давления очень велика, или если боковые колесики не вращаются эффективно (например, если они заклинивают).

Для получения точного соотношения требуются экспериментальные данные для конкретных диаметров колец, скоростей и нагрузок.