Coche dinamométrico

Un vagón dinamométrico es un vagón de mantenimiento de vías férreas que se utiliza para medir diversos aspectos del rendimiento de una locomotora . Las mediciones incluyen el esfuerzo de tracción (fuerza de arrastre), la potencia, la velocidad máxima, etc.

El primer vagón dinamométrico fue probablemente uno construido alrededor de 1838 por el "padre de la computación", Charles Babbage . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} Trabajando para el Great Western Railway de Gran Bretaña , equipó un vagón de pasajeros para colocarlo entre una locomotora y un tren y registrar datos en un rollo de papel en movimiento continuo. Los datos registrados incluían la fuerza de tracción de la locomotora, un gráfico de la trayectoria del vagón y la vibración vertical del vagón. El trabajo se realizó para respaldar la posición del Great Western Railway en la controversia sobre la estandarización del ancho de vía británico .

En Estados Unidos, el Ferrocarril de Pensilvania comenzó a utilizar vagones dinamométricos en la década de 1860. ^{[ 4 ]} El primer vagón dinamométrico moderno en Estados Unidos fue construido en 1874 por P.  H. Dudley para el Ferrocarril Central de Nueva York.

Los primeros vagones utilizaban un sistema de resortes y articulaciones mecánicas para usar el acoplamiento delantero como báscula, midiendo directamente la fuerza ejercida sobre él. El vagón también disponía de un sistema para medir la velocidad del tren. Las versiones posteriores empleaban un cilindro hidráulico y una tubería para transmitir la fuerza al dispositivo de registro.

Los coches dinamómetros modernos suelen utilizar dispositivos de medición electrónicos de estado sólido e instrumentación como galgas extensométricas .

Un vagón dinamométrico de la LNER se utilizó para registrar el récord de velocidad de la locomotora Mallard n.º 4468 en 1938, y se conserva en el Museo Nacional del Ferrocarril en York , Inglaterra. Este vagón también se utilizó para las pruebas de intercambio de locomotoras de British Railways en 1948, junto con otros dos vagones dinamométricos, que también se conservan.

Un vagón que perteneció originalmente al ferrocarril Chicago, Burlington and Quincy se conserva en el Museo Nacional del Ferrocarril, ubicado en Green Bay, Wisconsin . Un vagón construido para el ferrocarril Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific se conserva en el Museo del Ferrocarril de Illinois . ^{[ 5 ]}

Si bien el objetivo principal del vagón dinamómetro era medir la potencia de salida de la locomotora, también se solían recopilar otros datos, como datos de la caja de humos, ajustes del acelerador, cortes de válvulas, tasas de consumo de combustible y uso de agua, para determinar el rendimiento y la eficiencia generales de la locomotora.

Los datos de tracción y velocidad se registraban normalmente en rollos de papel continuos con índice de tiempo. La potencia se calculaba posteriormente de forma manual a partir de estos datos en los primeros vagones. Algunos vagones posteriores estaban equipados con un integrador mecánico para registrar la potencia directamente. ^{[ 4 ]}

Otro uso del vagón era probar una ruta ferroviaria específica y evaluar su capacidad de carga haciéndola circular con un vagón dinamómetro, registrando los efectos de las pendientes y la curvatura sobre la capacidad y los requisitos de potencia resultantes para esa línea. ^{[ 4 ]}

El principio de funcionamiento del coche dinamómetro se basa en la ecuación básica de que la potencia es igual a la fuerza multiplicada por la distancia dividida por el tiempo: $${\displaystyle P={\frac {Fd}{t}}.}$$ Esta ecuación se puede reducir a potencia igual a fuerza por velocidad: $${\displaystyle P=F{\frac {d}{t}}=Fv.}$$ En otras palabras, la potencia instantánea de la locomotora se puede calcular midiendo la fuerza de tracción en el acoplamiento y multiplicándola por la velocidad actual.

$${\displaystyle P=50,000~{\text{lbf}}\cdot {\frac {30~{\text{mi}}}{\text{h}}}\cdot {\frac {5280~{\text{ft}}}{\text{mi}}}\cdot {\frac {\text{h}}{3600~{\text{s}}}}=2,200,000~{\frac {{\text{ft}}{\cdot }{\text{lbf}}}{\text{s}}}.}$$

La conversión a caballos de fuerza da como resultado:

$${\displaystyle P=2,200,000~{\frac {{\text{ft}}\cdot {\text{lbf}}}{\text{s}}}\cdot {\frac {1~{\text{hp}}}{550~{\text{ft}}{\cdot }{\text{lbf}}/{\text{s}}}}=4,000~{\text{hp}}.}$$

• Prueba de una locomotora : detalles completos sobre cómo se utiliza un vagón dinamómetro para realizar pruebas de rendimiento.
• Fotografías de algunos prototipos de vagones de entrenamiento y prueba ferroviarios .
• Carros de LNWR: Carro dinamómetro de 6 ruedas
• Laboratorio sobre ruedas. Detalles (incluido un artículo publicitario de febrero de 1951) del vagón dinamómetro de los ferrocarriles Victorian & South Australian.
• Equipos de prueba esotéricos
• Dibujos del vagón dinamómetro de Norfolk & Western