¿Cómo se descarrila la locomotora en términos de ingeniería mecánica?

Answer 1

Cuando un tren se sale de sus rieles, lo llamamos descarrilamiento.
No es necesario que solo las locomotoras descarrilen, en algunos casos los entrenadores descarrilan primero.
Causas del descarrilamiento

Riel roto o agrietado

• Las soldaduras de rieles (donde las secciones de rieles se unen mediante soldadura) pueden fallar debido a la mala mano de obra; Esto puede ser provocado por un clima extremadamente frío o por una tensión inadecuada de los rieles soldados continuamente, de modo que se generan altas fuerzas de tracción en los rieles.

• Las placas de pescado (barras de unión) en la pista articulada pueden fallar, permitiendo que los rieles se separen en climas extremadamente fríos; esto generalmente se asocia con un deslizamiento de riel no corregido.
• El descarrilamiento puede ocurrir debido al ensanchamiento excesivo del calibre

Ruedas defectuosas
El modo de falla histórica más común es el colapso de los cojinetes lisos debido a una lubricación deficiente y la falla de los resortes de hoja; Los neumáticos de las ruedas también son propensos a fallas debido a la propagación de grietas metalúrgicas.

Interacción de pista inusual.
Si una irregularidad vertical, lateral o de nivel cruzado es cíclica y tiene lugar en una longitud de onda correspondiente a la frecuencia natural de ciertos vehículos que atraviesan la sección de la ruta, existe el riesgo de oscilación armónica resonante en los vehículos, lo que lleva a un movimiento extremadamente inadecuado y posiblemente a un descarrilamiento . Esto es más peligroso cuando un rodillo cíclico está configurado por variaciones de nivel cruzado, pero los errores cíclicos verticales también pueden hacer que los vehículos salgan de la pista; Este es especialmente el caso cuando los vehículos están en la condición de tara (vacía), y si la suspensión no está diseñada para tener las características apropiadas. La última condición se aplica si el resorte de suspensión tiene una rigidez optimizada para la condición de carga, o para una condición de carga de compromiso, de modo que es demasiado rígida en la situación de tara.
Los juegos de ruedas del vehículo se descargan momentáneamente verticalmente, de modo que la guía requerida por las bridas o el contacto de la banda de rodadura de la rueda es inadecuada.
Un caso especial es el pandeo relacionado con el calor: en climas cálidos, el acero del riel se expande. Esto se logra al estirar los rieles soldados continuamente (se tensan mecánicamente para que sean neutrales a la tensión a una temperatura moderada) y al proporcionar espacios de expansión adecuados en las juntas y garantizar que las placas de pescado estén lubricadas adecuadamente. Además, la restricción lateral es proporcionada por un hombro de lastre adecuado. Si alguna de estas medidas es inadecuada, la pista puede doblarse; se produce una gran distorsión lateral, que los trenes no pueden negociar.
Operación inadecuada de los sistemas de control.

Si los puntos no se cambian adecuadamente, entonces puede tener lugar el descarrilamiento, se proporcionan puntos de trampa y descarrilamientos a la salida de los apartaderos. En algunos casos, estos se proporcionan en la convergencia de líneas continuas. Ocasionalmente sucede que un conductor cree incorrectamente que él / ella tiene autoridad para proceder sobre los puntos de trampa, o que el señalador da incorrectamente dicho permiso; Esto da como resultado el descarrilamiento. El descarrilamiento resultante no siempre protege completamente la otra línea: un descarrilamiento del punto de trampa a la velocidad puede provocar daños y obstrucciones considerables, e incluso un solo vehículo puede obstruir la línea despejada.

Descarrilamiento después de la colisión
Si el tren es golpeado por un vehículo, un elefante o cualquier animal grande, puede descarrilarse dependiendo de la velocidad y la carga.

Duro manejo del tren
El exceso de velocidad es una de las principales causas porque todas las secciones tienen límites de velocidad asignados, incluso si se trata de una línea recta; sin embargo, se debe seguir el límite de velocidad, se debe tener precaución adicional en las órdenes de precaución, curvas, pasos a nivel y puentes, cambiando la pista a una velocidad mayor que 15 km / h pueden descarrilar el tren.
El acoplamiento incorrecto también puede descarrilar trenes y causar daños graves a las locomotoras.

Interacción rueda-carril
La rueda y el riel con el juego de ruedas en línea recta y central en la pista. El juego de ruedas se está escapando del observador.

el juego de ruedas desplazado hacia la izquierda, debido a la curvatura de la pista o una irregularidad geométrica. La rueda izquierda ahora está funcionando en un diámetro ligeramente mayor; la rueda derecha opuesta también se ha movido hacia la izquierda, hacia el centro de la pista, y corre en un diámetro un poco más pequeño. A medida que las dos ruedas giran a la misma velocidad, la velocidad de avance de la rueda izquierda es un poco más rápida que la velocidad de avance de la rueda derecha. Esto hace que el juego de ruedas se curve hacia la derecha, corrigiendo el desplazamiento. Esto tiene lugar sin contacto con la brida; los juegos de ruedas se dirigen en curvas moderadas sin ningún contacto de brida.
Cuanto más nítida es la curva, mayor es el desplazamiento lateral necesario para lograr la curva. En una curva muy pronunciada (típicamente menos de aproximadamente 500 m o 1.500 pies de radio) el ancho de la banda de rodadura de la rueda no es suficiente para lograr el efecto de dirección necesario, y la brida de la rueda hace contacto con la cara del riel alto
un descarrilamiento de brida generalmente tiene lugar en la página. En la figura, el ángulo de contacto de la brida es bastante empinado, y la escalada de la brida es poco probable. Sin embargo, si la cabeza del riel está desgastada lateralmente (corte lateral) o la brida está desgastada, como se muestra

en la figura, el ángulo de contacto es mucho más plano y es más probable que se suba la brida.
Una vez que la brida de la rueda ha subido completamente a la cabeza del riel, no hay restricción lateral, y es probable que el juego de ruedas siga el ángulo de guiñada, lo que hace que la rueda caiga fuera del riel. Una relación L / V superior a 0.6 se considera peligrosa.
Se enfatiza que esta es una descripción mucho más simplificada de la física; Los factores que complican son la fluencia, los perfiles reales de las ruedas y los rieles, los efectos dinámicos, la rigidez de la restricción longitudinal en las cajas de eje y el componente lateral de las fuerzas longitudinales (tracción y frenado).