¿Por qué hacen tan pesados ​​los vagones de ferrocarril?

Este es un tema muy interesante, uno que es un punto de competencia entre los ingenieros ferroviarios y los ferroviarios de todo el mundo. Echa un vistazo a esta discusión fe:
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La respuesta corta es que debemos los diseños de vagones de ferrocarril pesados ​​al legado de la carga y locomoción

Algunos puntos más detallados que he reunido:

  • La fricción de rodadura entre la rueda y la vía es mucho menor que entre el neumático y el pavimento. Además, los cojinetes de deslizamiento utilizados con ejes de riel son más eficientes que los cojinetes de elementos rodantes utilizados en ejes de automóviles. Además, el área frontal de un tren (y, por lo tanto, la resistencia aerodinámica) no aumenta con el peso. Esto significa que los trenes tienen una curva de penalización de peso menos pronunciada que los vehículos de carretera , por lo que lo cambian por otros beneficios.
  • La relación de la carga por eje * con la velocidad máxima permitida no tiene que ver con la estabilidad sino con el desgaste de la pista , principalmente en curvas.
  • El desgaste de la pista , el factor principal en los costos de mantenimiento, sigue el cuadrado de la velocidad y el cubo del peso del eje (y, por supuesto, es lineal con el número de ejes).
  • La carga se transporta de manera más eficiente con grandes cargas por eje (menor número de vagones de tren). Los pasajeros , que son relativamente livianos (suman hasta 2t por eje a la carga del automóvil vacío), son transportados de manera más eficiente con cargas de eje bajas.
  • La carga por eje varía en todo el mundo entre 11 y 22,5 toneladas. Japón usa los trenes más ligeros y los EE. UU. Los más pesados. En Europa, Francia utiliza trenes más ligeros que Alemania.
  • En los sistemas ferroviarios donde las líneas de carga no están segregadas de las líneas de alta velocidad, la calidad de la vía, los grados de inclinación de la línea y las velocidades máximas de operación no son lo suficientemente altas como para que prevalezcan las ventajas de la baja carga por eje.
  • Los trenes que usan locomotoras van por la carga máxima permitida por eje para la línea, porque las locomotoras necesitan peso para ganar tracción. Los trenes que usan tracción distribuida (EMU) pueden ser teóricamente tan ligeros como los hacemos.
  • Los costos de mantenimiento se trasladan a la línea con locomotoras y a los vagones de tren con EMU. Esto es crucial cuando los operadores de línea y tren son diferentes.
  • Los pesos del chasis ferroviario podrían reducirse para los automóviles de pasajeros si los estándares de seguridad cambiaran su enfoque de la integridad del automóvil durante los choques y más hacia la prevención de accidentes, la disipación de energía y la seguridad personal de los pasajeros.

* (peso del automóvil) / (número de ejes)

Se me ocurren dos cosas: estabilidad y fuerza.

Primero, la estabilidad. Si un tren estuviera hecho de un material lo suficientemente liviano, ¿cómo lo mantendría en las vías que cruzan colinas o en áreas más ventosas? El peso mantiene el tren en la vía y lo suficientemente estable como para viajar a altas velocidades.

En segundo lugar, la fuerza. ¿Harías un tren de alta velocidad de plástico? O madera? El plástico no es lo suficientemente fuerte, la madera se quemaría y pudriría; la lista continúa para varios materiales. El acero y otros metales fuertes se usan porque son fuertes y duraderos.

Dicho esto, pude ver trenes hechos de otros metales / elementos sin sacrificar la fuerza, la estabilidad y la seguridad del pasajero.

Me gustaría saber en qué fecha Henry Ford hizo esta cita.

De hecho, entre las décadas de 1910 y 1930, muchos vagones de pasajeros estaban hechos de madera, hormigón y acero remachado pesado, y estos eran MUY pesados ​​(en la actualidad, se los conoce como “pesos pesados”). En ese momento, este era el apogeo de la tecnología ferroviaria

A medida que se desarrollaron mejores técnicas de acero y fabricación, se desarrollaron trenes livianos, ya en la década de 1930 y 40. Los trenes aerodinámicos de los años 50 y 60 eran solo una fracción del peso de los autos viejos, y en la década de 1970, los autos como Budd Amfleet y Pullman Comet eran autos verdaderamente livianos, mientras que expandían su capacidad.

Hasta cierto punto, es deseable el peso en un vagón (como se ha respondido en otra parte de esta página), pero puede estar seguro de que pocos vagones que circulan hoy tienen un peso vacío innecesario.

Los vagones de carga siguieron una progresión similar a la construcción de peso más ligero para que se pudiera transportar más carga con menos costo y esfuerzo que antes. Esta es parte de la razón por la cual los vagones son mucho más largos hoy que antes.