Din istoricul cailor ferate
Data: 16 - 31 august 2014
Glasul rotilor de tren
„Glasul rotilor de tren,
E o soapta cu suspine;
Dac-ai sa-l asculti tu bine,
Din otel, din fier, din sine...“
Cine nu recunoaste popularele note ale cunoscutului slagar, compus de Ion Vasilescu?
Putini stiu insa, si foarte putini au observat ca, in anumite conditii, linia ferata poate emite anumite sunete, un „glas“ specific, care poate fi asimilat unor note muzicale. Cum apare acest fenomen unic?
In cateva lucrari publicate, inca din anul 1972, am dezvoltat in literatura de specialitate un capitol nou privind microgeometria liniilor ferate. Acesta apartine, de fapt, fenomenului general al rularii si al relatiei dintre roata si sina.
Practica exploatarii liniilor ferate, de peste un secol si jumatate, a aratat ca problema asigurarii unui contact optim intre rotile materialului rulant si sinele caii a existat de la inceputurile cailor ferate, dar importanta ei s-a accentuat odata cu cresterea vitezelor de circulatie si are urmari directe asupra confortului calatoriei. Ea este deopotriva importanta, deoarece se situeaza la originea aparitiei oscilatiilor si vibratiilor, atat in elementele caii (sine, traverse, prisma de balast), cat si in structurile materialului rulant (locomotive, vagoane, rame automotoare).
Studiile efectuate in Germania, Franta, Olanda, fosta URSS etc. au confirmat ca o microgeometrie buna a contactului roata-sina constituie o premisa esentiala a functionarii optime a sistemului, contribuind la o rulare in conditii perfecte. Defectele sinelor, care pun in discutie o microgeometrie imperfecta, se pot departaja astfel:
- uzura ondulatorie a suprafetei de rulare a sinelor cu o lungime de unda scurta (3... 10 cm);
- uzura ondulatorie cu lungime de unda mare (10... 30 cm);
- striviri, aschieri etc. pe suprafata de rulare a sinelor;
- uzura laterala si alte defecte in zona laterala a ciupercii sinei;
- defecte provenind din cauze de fabricatie si montaj (defecte de laminare, suduri defectuoase, praguri verticale si laterale din montaj, joante deformate etc.).
Uzura ondulatorie a sinelor reprezinta si astazi un fenomen controversat, neexistand o unanimitate in ceea ce priveste cauzele producerii ei. Fenomenul ca atare apare pe suprafata de rulare a sinelor sub forma unor pete lucioase care alterneaza cu altele intunecate si care sunt dispuse la distante egale intre ele. Petele uzurii ondulatorii scurte au, de regula, un contur eliptic sau circular. Uneori, ele sunt legate intre ele printr-o fasie lucioasa mai mult sau mai putin ingusta. Zonele lucioase sunt proeminente ale strivirilor, iar cele intunecate sunt scobiturile acestora. Acestea din urma sunt acoperite cu o pulbere de oxid de fier (rugina).
Diferenta de nivel in plan vertical intre zonele lucioase si cele intunecate variaza intre 0,1... 0,4 mm. Analiza metalografica a zonelor afectate de uzura ondulatorie pune in evidenta o ecruisare a materialului sinei in zonele lucioase. Acest gen de uzura, de la o anumita viteza a trenurilor, provoaca un sunet puternic, caracteristic, ce poate concura cu anumite frecvente muzicale.
Din observatiile facute de autor si de alti feroviari, reiese ca sunetul caracteristic produs este, de fapt, un fenomen fizic normal, o vibratie mecanica, cu o anumita frecventa (f) si este masurat in numarul de perioade pe secunda sau in hertzi (Hz).
Se stie ca gama auditiva pentru fiintele umane este 16 - 20 000 Hz (20 kHz).
In cazul unui tren care circula cu viteza „V“ de 80 km/h, acesta parcurge intr-o secunda 22,2 metri. Frecventa „f“ pe care o realizeaza acest tren, parcurgand sinele cu uzura ondulatorie cu perioada ? de cca. 5 cm, conform relatiei: f = v/ ? va fi de 22,2/ 0,05 = cca. 444 Hz. Aceasta vibratie ar corespunde, conform teoriei acustice, sunetului LA diez.
Se intelege ca, in functie de viteza trenului, sunetul rezultat poate varia de la simple zgomote, la sunete mai mult sau mai putin inalte ale gamei muzicale.
Trebuie precizat ca acest fenomen poate fi intalnit pe liniile cu tipuri de sine mai vechi, cum au fost cele germane de tip 45 de fabricatie TYSSEN, poloneze de tip PKP, tip 49 Resita etc. Personal, am intalnit fenomenul si la unele linii din Ungaria si Polonia.
Pe caile ferate moderne, sinele sunt fabricate din oteluri superioare, tratate sau sunt mai intai slefuite, inainte de a fi introduse in cale. Rezulta ca, pe aceste linii, nu vom mai putea asculta „glasul rotilor de tren“, ci un zgomot de intensitate redusa.
Pana in anul 1960, sinele din Romania erau asamblate intre ele, la joante, cu eclise si suruburi. Din aceasta cauza, in timpul circulatiei trenurilor, socurile produse la trecerea peste aceste imbinari (joante) erau chiar suparatoare pentru calatori, producand zgomote si vibratii nedorite. Dupa ce sinele au inceput sa fie sudate cap la cap intre ele, prin diferite procedee, aceste socuri de la joante au disparut, realizandu-se o circulatie a trenurilor mai linistita, fara socuri si vibratii.
Pornind de la aceste zgomote sacadate de la joante, literatura populara si chiar cea culta au creat diferite „productiuni“ versificate si chiar refrene muzicale de genul: „Trenule, masina mica, unde-l duci pe Ionica?“ „...“ etc.
Astazi, tendinta este ca in cale sa fie introduse sine din oteluri superioare si, in plus, sa fie slefuite. De aceea semnalez acest fenomen interesant, care, in viitor, va disparea de pe caile ferate.