Pessoal, falamos muito em trens, estações e ferrovias em geral, mas não é muito fácil encontrar informações fundamentais sobre o comportamento e o princípio de funcionamento do trem na ferrovia.
Abaixo, segue alguns trechos destes conceitos básicos. Muito interessante, por sinal:
FERROVIAS - CARACTERÍSTICAS
O transporte ferroviário tem algumas características-chave que diferenciam-no do rodoviário:
Estrada guiada, ou seja, o trilho (o veículo não pode ir onde quer);
Contato metal-metal - normalmente as rodas e a estrada são de aço;
Rodas e eixo formam um conjunto solidário, fundido numa única peça;
Carga concentrada nas pontas do eixo;
Flanges (bordas) na parte interior das rodas, para não escapar do trilho;
O trilho é levemente arredondado
Rodas têm conicidade, vão afinando de dentro para fora
Devido à geometria do trilho e das rodas, o ponto de contato entre eles é bem menor do que se imagina, mesmo que o trilho ceda sob o peso. Veja o primeiro desenho da Railway Technical, que mostra a roda cônica e o trilho (exageradamente) redondo.
Quando o trem enfrenta uma curva, ele tende a sair pela tangente. No lado de fora da curva, uma parte mais larga da roda entra em contato com o trilho. No lado de dentro, uma parte mais estreita faz o mesmo. Assim, mesmo estando as duas rodas presas no mesmo eixo, a roda de fora percorre uma distância maior, fazendo o trem andar em curva. Vide o segundo desenho da Railway Technical.
Num trem real, não é fácil ver a conicidade das rodas a olho nu, pois é muito suave, na proporção de 1:20 a 1:40. As curvas ferroviárias são sempre muito abertas, de modo que essa pequena conicidade é suficiente.
As flanges (bordas) das rodas não deveriam nunca tocar os trilhos, mesmo em curvas. Isso só acontece em casos "extremos", como um vagão que balança muito ou trilhos em mau estado de conservação. O barulho de "esmeril" que se ouve intermitentemente quando o trem passa, são as flanges tendo de trabalhar, não são os freios como muita gente acredita.
Parece perfeito na teoria, mas na prática sempre há um pouco de "escorregamento", ou seja, a roda esfrega um pouco o trilho para conseguir fazer a curva. O fato é que trens odeiam curvas.
Existirá sempre um desgaste natural nas curvas, e as peças envolvidas não durarão para sempre. Uma roda dura algo em torno de 1 milhão de km, após o que ela tende a ficar "reta" (sem conicidade), e tem de ser retificada para voltar a ficar cônica.
Antes de ficar "retas", as rodas provavelmente ficarão "quadradas", ou seja, deixam de ser perfeitamente circulares, o que causa vibrações. Uma frenagem de emergência mal-feita, que arraste as rodas bloqueadas, deixará uma composição inteira com rodas "quadradas".
Trilhos "chatos" pelo desgaste, por sua vez desgastarão rapidamente as rodas boas que passarem por eles. Em ferrovias com tráfego muito pesado como a Curitiba-Paranaguá, os trilhos têm de ser trocados a cada poucos meses (aço comum) ou a cada par de anos (liga especial).
Por que os dormentes são de madeira?
Por que se coloca aquele monte de pedras no lado do trilho?
O trilho é uma estrutura "dançante", ele não é de forma alguma chumbado no chão. O que mantém sua rigidez é a união de inúmeros dormentes ao trilho. E os dormentes são mantidos no lugar pela "cama" de pedras, denominado lastro. O lastro "segura" os dormentes tanto no eixo do trilho quanto lateralmente, por isso ele se estende além das pontas dos dormentes.
A estrutura do trilho não poderia mesmo ser completamente estática, pois todos os componentes dilatam com o calor, então alguma flexibilidade é bem-vinda, desde que o trilho agüente o peso do trem.
O lastro ideal usa pedras razoavelmente grandes, de tamanho bem regular, pesadas, e com lados bem retos para que se encaixem e não saiam facilmente do lugar. O *pior* lastro seria o saibro de construção: pedras redondas de todos os tamanhos misturadas com areia. A vibração faz as pedras menores e a areia subirem, o lastro sob o trilho fica fofo e cede.
O dormente não precisa ser de madeira. Ferrovias modernas usam dormentes de concreto, com ou sem alma de vergalhões de aço. Em algumas situações pontuais é empregado o dormente de puro aço. A grande vantagem da madeira é a boa absorção de vibrações e ruído, mas cedo ou tarde ela apodrece (no Brasil, mais cedo que tarde, devido ao clima).
A fixação do trilho no dormente era feita antigamente por pregos grandes. Tende a afrouxar com o tempo, dá manutenção chata e pode fazer o dormente rachar. Modernamente usam-se parafusos, ou a famosa união Pandrol, composta de base parafusada ao dormente e uma espécie de mola grossa que segura o trilho no lugar.
Trechos da seguintes referências principais: aulas do Dr. Prof. Dr. Jorge Eduardo Leal Medeiros - USP ( http://www.poli.usp.br/d/ptr0540/index.asp) e o site Railway Technical: http://www.railway-technical.com