Iniciando esforço de tração

Como um esforço inicial de tração é para locomotivas e veículos de tração a maior força de tração possível, chamada no início da condução a partir da paralisação. Uma vez que o esforço de tração de partida influencia significativamente a capacidade de um veículo de tração dar partida em um trem , é, portanto, de particular interesse para a dinâmica de direção . O esforço de tração inicial deve ser medido de tal forma que possa superar as forças de resistência motriz (iniciais) de um trem e assim acelerá-lo.

Para o esforço de tração inicial nominal, muitas vezes não é a potência máxima da unidade de tração que é decisiva, mas o peso nas rodas de tração (peso de atrito ) e o coeficiente de aderência entre a roda e a ferrovia ou a estrada. O esforço inicial de tração é limitado pelo limite de adesão. A força de tração inicial que realmente pode ser alcançada nas respectivas condições locais pode estar consideravelmente abaixo do valor característico ideal, uma vez que o coeficiente de aderência decisivo não é uma constante.

Limite de adesão

O esforço de tração inicial pode ser lido no diagrama esforço de tração-velocidade. Aqui está 350 kN. A velocidade de transição aqui é de cerca de 20 m / s ou 72 km / h.

Para gerar forças de tração, uma força tangencial deve atuar na superfície de contato entre a roda e o trilho. Uma força normal perpendicular a ela é um pré-requisito para tal força tangencial . Essa força normal resulta do peso de atrito e da aceleração da gravidade . A relação entre a força tangencial e a força normal é chamada de coeficiente de adesão.

${\ displaystyle F_ {T} \ leqq \ mu _ {H} \ cdot m_ {R} \ cdot g}$

O limite de adesão descreve o ponto em que a força de tração desenvolvida na roda se torna maior do que a força transferível e a roda começa a derrapar . Portanto, desde que a força de tração nas locomotivas não exceda o limite de conexão de atrito especificado pela carga máxima permitida por eixo e o coeficiente de adesão, uma força de tração pode ser transmitida.

Locomotivas modernas de alto desempenho têm torques de motor que podem utilizar totalmente o limite de adesão. Se o torque aumenta no limite da conexão de atrito, as rodas patinam e a força não pode ser trazida para os trilhos. Neste caso, o torque deve ser reduzido a tal ponto que o atrito deslizante mude de volta para atrito estático e a força máxima possível possa ser transmitida novamente. Com o controle eletrônico de fricção estática pode ser aproximado sem reservas ao limite pelo micro-deslizamento limite é controlado.

Até a chamada velocidade de transição , as locomotivas podem ser conduzidas no limite de tração. A partir deste ponto, o limite de tração não limita mais o esforço de tração de um veículo de tração, mas sim o seu desempenho . A velocidade de transição para locomotivas a diesel está na faixa de 10 a 15 km / he para locomotivas elétricas entre 50 e 80 km / h.

Peso de fricção

A parte do peso da locomotiva que é suportada pelos eixos motrizes é chamada de peso de atrito. A parte do peso que é suportada pelos eixos móveis tem uma influência mínima nas forças de tração efetivas da locomotiva.

Nas locomotivas modernas, todos os eixos são geralmente acionados, por isso o peso de serviço corresponde ao peso de atrito. Por outro lado, no caso de locomotivas com eixos móveis adicionais, apenas uma parte do peso de serviço é eficaz como peso de atrito.

Coeficiente de adesão

Na primeira aproximação, o coeficiente de aderência corresponde ao coeficiente de atrito estático , razão pela qual é muito utilizado na literatura. No entanto, o valor do coeficiente de adesão é geralmente maior do que o coeficiente de atrito estático. Em condições de laboratório, coeficientes de adesão da roda ao trilho de até 0,8 podem ser alcançados. Na prática, no entanto, o coeficiente de adesão está sujeito a inúmeras influências, razão pela qual tais valores elevados não ocorrem:

• Emparelhamento de materiais e suas propriedades: material, resistência da roda e trilho
• Condição da superfície de contato: forma da roda e trilho, condição da superfície
• Condição da superfície de contato: condições climáticas (secura, umidade, neve, gelo), folhas
• Velocidade de condução
• Velocidade de deslizamento: em arcos, os conjuntos de rodas cobrem uma distância maior fora do que dentro. Uma vez que as duas rodas estão firmemente conectadas pelo eixo do rodado, a velocidade diferencial prevalecente é compensada por movimentos deslizantes.

A extensão em que o coeficiente de aderência teoricamente existente é usado depende muito das propriedades do veículo de tração. Os fatores de influência podem ser o alívio do conjunto de engrenagens , arranjo de acionamento, controle de acionamento, em particular o controle de patinagem das rodas e graduação da força de tração. Como regra, coeficientes de adesão entre 0,3 e 0,36 são alcançados.

Como o coeficiente de aderência entre roda e trilho depende da condição da superfície dos trilhos e o coeficiente de aderência pode ser bastante reduzido, principalmente na chuva ou através de folhas, é comum que veículos de tração melhorem a aderência com areia. Na partida, pode-se espalhar na frente das rodas por meio de um espalhador de areia para evitar derrapagens em más condições climáticas.

exemplo

Uma locomotiva de quatro eixos (por exemplo, DB classe 152 ) com uma carga por eixo de 21,7 te uma massa de atrito de 86,7 t atinge um esforço de tração inicial de 300 kN com um coeficiente de atrito de 0,35. Ao aumentar a massa de atrito, o esforço de tração inicial pode ser aumentado com o mesmo coeficiente de aderência. É possível, por um lado, aumentar a massa de deslocamento do eixo (isso é comum na rede norte-americana, por exemplo, mas não praticável na Europa, além de algumas rotas espacialmente limitadas devido à capacidade de carga limitada de subestrutura e superestrutura) e, por outro lado, usar mais conjuntos de rodas motrizes. Isso foi feito , por exemplo, com o DSB EG 3100. Com uma massa de 132 t em seis eixos, eles atingem um esforço de tração de 400 kN. O pano de fundo para isso é o requisito de poder iniciar com segurança um trem de carga com uma massa de 2.000 toneladas nas encostas do Grande Belt Tunnel entre a Dinamarca e a Suécia com 15,6 ‰ mesmo se um bogie motorizado falhar.

Veja também

• Tração horária
• Limite de carga para veículos ferroviários
• Resistência de aceleração

literatura

• Dietrich Wende: Dinâmica motriz do tráfego ferroviário . 1ª edição. Vieweg + Teubner Verlag, Dresden 2003, ISBN 978-3-519-00419-6 . 
• Helmut Lehmann: Dinâmica motriz da viagem de trem . 3. Edição. Shaker Verlag, Aachen 2012, ISBN 978-3-8440-1259-0 . 
• Žarko Filipović: Ferrovias elétricas . 5ª edição. Springer Vieweg, Wettingen 2013, ISBN 978-3-642-45226-0 . 

Evidência individual

1. ↑ ^{a b} comparar DB IVE Vorlesung_Bremstechnik_2007 seção "Princípios básicos do coeficiente de atrito roda / trilho µH = f (v, local, tempo)"
2. ↑ Wende, Dietrich: Fahrdynamik des Eisenbahnverkehr . 1ª edição. Teubner, Stuttgart 2003, ISBN 3-519-00419-4 . 
3. ^ Bendel, Helmut.: A locomotiva elétrica: estrutura, função, nova tecnologia . 2. edite. e edição adicional Transpress, Berlin 1994, ISBN 3-344-70844-9 . 
4. ↑ ^{a b} Filipović, Žarko: ferrovias elétricas . 5ª edição 2015. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-642-45227-7 .