Cenni sul fenomeno dell’aderenza


I parametri in gioco nel contatto ruota-rotaia sono continuamente variabili: in particolare, nel campo d’interesse dei tipi di pericoli naturali, f varia in funzione delle condizioni ambientali. Nella figura a lato è riportato l’andamento del coefficiente d’aderenza: esso diminuisce all’aumentare della velocità, mentre, in caso di rotaie umide è sempre minore del caso con rotaie asciutte. È bene specificare che l’acqua in piccole quantità, l’umidità ed eventuali patine di sporco sulle superfici ruota-rotaia diminuiscono il coefficiente d’aderenza; tuttavia, l’acqua in quantità tale da togliere la patina di sporco (rotaie lavate) aumenta il coefficiente di aderenza o, quanto meno, lo riporta al valore nominale. Infine, l’aderenza è migliorabile mediante il lancio di sabbia sotto le ruote, data la capacità dei materiali duri di aumentarla.
Alla luce di queste considerazioni è possibile affermare che la condizione critica per l’aderenza ferroviaria sia proprio la pioggia leggera, che può causare perdita di aderenza e un non perfetto moto del treno. Infatti, stime quantitative affermano che i valori standard di aderenza sono diminuiti del 20% da pioggia e nebbia e del 50% da grasso e fanghiglia.

 

È certo che la trazione su rotaia, come quella stradale, si realizza soltanto alla condizione che il fenomeno dell’aderenza si verifichi; di qui la considerazione che l’aderenza costituisce l’elemento fondamentale da cui dipende il moto. I fenomeni che si producono al contatto di due corpi, al momento in cui si perviene al limite dello slittamento, sono molto complicati ma si possono rappresentare (in prima approssimazione) con la seguente semplice formulazione:

F = f ▪ P,

in cui F è lo sforzo tangenziale nel piano della ruota, P il peso che grava sulla ruota stessa ed f il coefficiente d’aderenza. Una ruota è definita in aderenza se, soggetta alle forze F e P, rotola senza slittare. Se la forza F raggiunge il valore massimo oltre il quale vengono meno le condizioni di aderenza e la ruota inizia a slittare, tale valore costituisce il limite di aderenza. Quindi, affinché una ruota motrice rotoli senza strisciare deve essere:

F f P,

dove f è il coefficiente limite di aderenza, cioè il massimo valore possibile del coefficiente stesso nelle particolari condizioni ambientali cui la disuguaglianza si riferisce.

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