Gli elementi che condizionano la marcia di un veicolo su rotaia sono fondamentalmente lo sforzo del gancio di trazione, il peso per asse dei veicoli e l’aderenza tra cerchio e rotaia. Lo sforzo del gancio di trazione è un dato di progetto ed è regolato dalle norme di unificazione ferroviaria U.I.C. (Union Internationale des Chemin de fer) che hanno stabilito uno sforzo massimo pari a 30 tonnellate.
Il peso per asse dei veicoli è un elemento che vincola sia il peso totale del treno e la distribuzione di quest’ultimo su tutti gli assi, sia la progettazione del tracciato. Anch’esso è stabilito dalla U.I.C. che vi ha attribuito un valore intorno alle 20 tonnellate.
L’aderenza invece non è un dato normativo ma un fenomeno fisico, quindi soggetto a possibili cambiamenti. Ecco perché è considerato l’elemento “condizionante” dell’intero sistema dal momento che i rotabili per muoversi sfruttano l’aderenza tra cerchio e rotaia.
Gli sforzi di trazione richiesti e la velocità sono aumentati nel corso degli anni e il problema dello sfruttamento dell’aderenza a tutte le velocità ha assunto una notevole importanza. In linea di principio il fenomeno viene regolato attraverso formule fisiche.
GENERARE IL MOVIMENTO
Nel funzionamento pratico lo sfruttamento massimo dell’aderenza si richiede solo nelle fasi di avviamento e frenatura del veicolo. Il cuore di tutto il sistema è il motore stesso, cioè l’ingranaggio capace di generare il moto.
All’inizio dell’era ferroviaria il moto era generato da un motore che sfruttava il vapore, poi, con il progresso si è cominciata a sfruttare l’elettricità (motori elettrici) e il gasolio (motori diesel).
IL TRACCIATO
Il tracciato costituisce l’elemento funzionale della sede ferroviaria: è formato semplicemente da una successione di tratti rettilinei raccordati da curve e da tratti in piano alternati da tratti in pendenza.
I due fattori che principalmente determinano la possibilità di utilizzazione di una linea sono i valori dei raggi di curva e delle pendenze. Il carico rimorchiabile su una linea da un dato mezzo a una certa velocità si definisce “prestazione di una linea”, mentre il “grado di prestazione” sta ad indicare la resistenza specifica al moto, dovuta a curve e a pendenze. Ogni amministrazione ferroviaria stabilisce una tabella nella quale figurano tutti i gradi di prestazione relativi alla propria rete ed una scala di categorie di velocità dei treni.
MARCIA IN CURVA
Per contrastare la forza centrifuga alla quale i veicoli sono soggetti, si provvede a sopraelevare la rotaia esterna, in modo da creare una componente dell’azione del peso del veicolo uguale e contraria alla forza centrifuga.
La marcia in curva è caratterizzata anche dalla rigidità delle ruote sull’assale, dal momento che sono un corpo unico. Tutte le ruote sono in acciaio e sono saldate sull’assale (calettate), pertanto ruotano alla medesima velocità.
Durante la marcia in curva la ruota interna e quella esterna si muovono su cerchi di rotolamento diversi, dando così origine a uno strisciamento tra ruota e rotaia. Questo inconveniente è risolto effettuando sul profilo del cerchione una conicità verso l’esterno di 1/20 (anche la rotaia ha un angolo di inclinazione verso l’interno con un valore pari alla conicità del cerchio). La conicità del cerchio serve anche ad assicurare l’assetto del veicolo durante la marcia in rettilineo, cioè una posizione centrale sull’asse del binario.
MARCIA SU TRATTI IN PENDENZA
La pendenza consiste in una salita o in una discesa; più la salita è accentuata, più la macchina arranca sui binari.
Lungo un un tracciato più la pendenza è elevata, meno si può sfruttare la potenza di un veicolo. La pendenza massima adottata sulle linee di recente costruzione non supera l’8 per mille.
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