Stuureffect van de spooras

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Flens aan spoorwiel

Het stuureffect van de spooras zorgt ervoor dat de wielen van een trein de rails volgen. Hoewel meestal wordt gedacht dat de wielflenzen een spoorwiel op de rails houden, dienen de flenzen echter vooral als noodvoorziening voor als het mis gaat, enigszins vergelijkbaar met geleiderail op autosnelwegen. Als de wielflenzen de rails raken treedt extra slijtage aan de wielen en rails op, al zijn de gevolgen niet zo ernstig als bij een auto die de vangrail raakt.

Bij een auto draaien de wielen elk om een eigen as, terwijl dat links en rechts met verschillende omwentelingssnelheid kan. Dit is noodzakelijk voor het nemen van bochten en voor compensatie van verschillen in wieldiameter. Een auto heeft tussen de aangedreven wielen een differentieel, zodat ook daar verschillende omwentelingssnelheden mogelijk zijn.

Bij een treinas zitten de wielen vast op de as, terwijl de as in de lagers draait. Beide wielen draaien dus altijd precies even snel. Dat lijkt ongunstig en onnodig, maar het blijkt juist nodig te zijn om de trein op de rails te houden. De loopvlakken van de wielen zijn namelijk kegelvormig afgedraaid, met aan de binnenzijde (waar de flens zit) een iets grotere diameter dan aan de buitenzijde.

Stel dat het linkerwiel een beetje naar de buitenzijde van het spoor loopt, dan schuift het raakpunt van rail en wiel naar de binnenzijde van het wiel, met een iets grotere diameter. Tegelijkertijd gaat het raakpunt van het rechterwiel meer naar de buitenzijde en dus naar een kleinere diameter. Doordat beide wielen even snel draaien zal het linkerwiel iets sneller vooruitkomen dan het rechterwiel; de as stuurt naar rechts en daarmee terug naar het midden.

Dit is te demonstreren door twee evenwijdige latten te nemen en daarover een dubbele kegel te laten rollen. De kegel blijkt altijd naar het midden te sturen. Een treinas met wielen is eigenlijk zo'n dubbele kegel, waarvan het middelste deel is weggelaten.

Zoals bij al dergelijke systemen zal er overcompensatie optreden en slingert de trein enigszins over de rails. Als het goed is zal de heen en weer gaande beweging geringer zijn dan de speling tussen wielflens en rail en zullen deze elkaar niet raken. Hiervoor is het wel noodzakelijk dat wiel- en railprofiel in orde zijn en dat de rails strak liggen. Deze laagfrequente zijdelingse slingerbeweging wordt meestal vetergang genoemd.

Het wielprofiel wordt geregeld in orde gemaakt door de wielen op een kuilwielenbank af te slijpen, het railprofiel wordt bijgeslepen door een slijptrein. Eenvoudig is in te zien dat het erg belangrijk is dat de wieldiameters links en rechts gelijk zijn, anders stuurt de as voortdurend in de richting van het kleinste wiel tot de wielflens hem tegenhoudt.

Rijweerstand[bewerken]

Als de flenzen aanlopen ondervindt de trein extra rijweerstand doordat de flenzen langs de rails schuren. Bij harde zijwind gebeurt dit wel en dat is er de oorzaak van dat zijwind bij een trein meer extra trekkracht vergt dan tegenwind. Het zijoppervlak van een trein is immers vele malen groter dan het frontoppervlak, zodat ook de dwarskracht vele malen groter is dan de frontale kracht. Hierdoor kan, hoewel de afremmende kracht slechts een fractie is van de daar haaks op staande dwarskracht, de afremmende werking van dwarswind belangrijk groter zijn dan die van tegenwind, hoewel deze wind wel volledig als afremmende kracht doorwerkt.

In bogen kan de wielflens aanlopen doordat de trein zijdelings wegglijdt. Dit effect wordt tegengegaan door het spoor een dwarshelling te geven. Deze verkanting werkt echter alleen voor een bepaalde snelheid; bij sneller of langzamer rijden kan de flens van het buiten- respectievelijk binnenwiel toch aanlopen. Om die reden wordt in "bochten" wel eens een smeerinstallatie aangebracht.

Bij wissels kan voor het afbuigende spoor geen verkanting worden toegepast doordat het rechtdoorgaande spoor dit niet toelaat. Ook hier zal het aanlopen van de flens vaker voorkomen.

Zie ook[bewerken]