Fizika a síneken: így győzik le a vonatok az esőt.
Elgondolkodtál már azon, hogyan képesek a vonatok, azok a hatalmas és nehéz tehervonatok, felmenni az emelkedőn az esőben?
A vizes aszfalton a gumiabroncsok tapadása elég gyenge, a vonatoknak pedig acél kerekei és vizes acélsínek vannak. Honnan van akkor a tapadás?
Azt mondják, hogy az Alpokban, amikor meredek hegyre kell felkapaszkodni a havas csúcsokra, a fő sínek közé egy további fogazott sínt fektetnek, amin egy plusz fogaskerék halad.
De az európai vasúti közlekedésben ilyet még nem láttam. Lehet, hogy valahol van, de a szokásos pályákon a szokásos vonatok fogaskerekek nélkül is boldogulnak. Mégis hogyan?
Van néhány tényező, ami segíti a mozgást. Először is, mint tudjuk, a vonatok kerekei csonka kúpok.
Ha ezt vázlatosan ábrázoljuk, akkor így néz ki.
Ezt elsősorban azért találták ki, hogy a vonat ne sikoljon ki. Igen, oldalt vannak peremek, amik megakadályozzák a kerekek kisiklását, de nagy sebességnél a kanyarokban ezek nem tartanák meg a nehéz vagont, hanem egyszerűen átugranának.
A kerekek kúpos formájának köszönhetően a kerékpár viszont tökéletesen egyensúlyoz a síneken, a kúpon balra-jobbra elmozdulva, perem nélkül is. A kerekek ilyen módon történő kialakítása azonban nagyon hasznosnak bizonyult esős időben is. Mivel a kerék kúpos, a kerék és a sín érintkezési felülete kicsi.
És így a kúpos forma miatt a kerék a vagon súlya alatt (egy tehervagon kerekére 3-4 tonna jut) kiszorítja a vizet maga alól. De vannak más tényezők is, amiknek köszönhetően a vonatok képesek felfelé kúszni az esőben anélkül, hogy a kerekek megcsúsznának.
A mozdony hajtott kerekeinek a sínekkel való tapadásának javítására speciális homokszóró rendszerek vannak. Általában ezt a rendszert nem esőben, hanem jegesedéskor használják, de elvileg zuhogó esőben és meredek emelkedőn is bekapcsolják. A homok a síneken sokszorosára növeli a tapadást, ezért szórják télen a járdákat is homokkal.
Régebben a mozdonyvezetők kézzel adagolták a homokot saját belátásuk szerint, most ez automatikusan történik, amint az érzékelők a kerekek megcsúszását észlelik.
Egy másik tényező az egynél több mozdony. Mindkettő lehet a szerelvény elején, néha a második középen helyezkedik el, de az emelkedők leküzdéséhez a leghatékonyabb a második mozdony elhelyezése a vonat végén. Két mozdonyt különböző okokból csatolhatnak össze. Például azért, hogy nehezebb vonatot vontassanak, hogy nagyobb sebességgel haladjanak, hogy szükség esetén a szerelvényt ketté lehessen osztani, stb. És azért is, hogy leküzdjék a meredek emelkedőket.
Most pedig képzeld el, hogy előttünk egy meredek emelkedő, ömlik az eső, mintha dézsából öntenék, a sínek vizesek, nincs homokszóró vagy nem bírja a strapát, a vezető mozdony kerekei megcsúsznak. Ekkor bekapcsol a hátsó mozdony, és a szerelvény lassan, de biztosan felkapaszkodik a hegyre. De miért nem csúsznak meg a hátsó mozdony kerekei?
Az egész a fizikáról szól. A tehervonatokban a vagonok száma elérheti a 75-öt. Minden vagonnak lehet nyolc kerékpárja, tehát összesen 1200 kerék van a szerelvényben, és mindegyik felmelegszik mozgás közben a sínek illesztéseinél fellépő rugalmas ütések miatt (azok a jól ismert tik-tik hangok).
De nem csak a kerekek, hanem maguk a sínek is felmelegszenek. És meglehetősen erősen felmelegszenek. Annyira, hogy a víz elpárolog. Plusz ne feledkezzünk meg arról, hogy minden kerék kúpos, és kiszorítják a vizet a sínekről. Így aztán a hátsó mozdony mindig teljesen száraz síneken halad.
