Adhessionsvikt kontra retardationskapacitet.

[2763]

Satt och funderade lite på det här med retardation.

Bestämmande för en maxaccelleration med antingen positivt eller negativt förtecken (om en vagn accellererar i motsatt riktning av färdriktningen så är det i dagligt tal en inbromsning) bestäms av med vilken kraft hjulet trycker mot rälen, den så kallade normalkraften och friktionskoeffecienten, så att bromskraften F=μN där μ är friktionskoeffecienten och N är normalkraften vilken bestäms av föremålets vikt och tyngdaccelerationen g, för våra breddgrader c:a 9,8m/s^2.

Detta gäller då för en allmänn godtycklig kropp.

Sedan kommer herrar JAgr och Harald och ställer till det lite för mig och börjar tala om adhessionsvikt. Utifrån ovanstående grundläggande fysiska resonemang - hur kommer adhessionsvikten in i det hela? Är det bara ett sätt att räkna ut fördelningen av vagnens massa till respektive hjul/boggie eller finns det en djupare tanke med det hela?

/Tony

[Harald]

Adhesionsvikten är den vikt som vilar på drivande hjul. Förhållandet mellan adhesionsvikt och tågvikt avgör hur mycket man kan accelerera vid pådrag, liksom förhållandet mellan vikten på bromsade hjul och tågvikten avgör hur hårt man kan bromsa. Om vi låter bli att krångla till det med grekiska bokstäver mm och kallar friktionskoeficienten för k, tågviktem för mt, adhesionsvikten för ma, tyngdaccelerationen för g, maxaccelerationen för a och maxkraften för F så får vi: a=F/mt=k*g*ma/mt. Om ma/mt är 61% (M31) så kan man alltså bara ha 61% av den acceleration som man kan ha när ma/mt är 100% (M28/M29). Vid bromsning är alla GS vagnar lika eftersom alla hjul är bromsade.

[Björn J.]

(om en vagn accellererar i motsatt riktning av färdriktningen så är det i dagligt tal en inbromsning) /Tony

Får jag vara med också?

Jag tror inte att det egentligen existerar en acceleration bakåt... kollade i en av barnens fysikböcker under läxhjälpen för ett tag sedan, där man pratade om tåg... såg ut som Brios träjärnväg...
Iallafall så benämms alla bromsande krafter som retardationer.
Enligt denna bok så är en acceleration en kropp som ökar farten, en spårvagn gör ju detta vanligtvis framåt, men i rangeringstekniska sammanhang måste ju vagnen accelereras bakåt, men då vanligen från stillastående, men i detta sammanhang tror jag inte att Tony egentligen menade acceleration vid backning, även om retardationen då verkar framåt...

Men händelser är ju varandra relativt.
Tänker på de fritt fallande fallskärmshopparna, den ena med kamera som filmar sin kompis.
Så drar kompisen, han utan kamera, i utlösningssnöret, och på filmen upplevs det som om han accelererade uppåt... i själva verket så utsätts ju han för en kraftfull retardation men fortsätter att falla nedåt men med lägre hastighet, den filmande kompisen däremot fortsätter falla med samma hastighet, förhoppningsvis drar han i sitt snöre något senare...

Sidospår kanske...?

Bj.

[2763]

(om en vagn accellererar i motsatt riktning av färdriktningen så är det i dagligt tal en inbromsning) /Tony

Får jag vara med också?

Jag tror inte att det egentligen existerar en acceleration bakåt... kollade i en av barnens fysikböcker under läxhjälpen för ett tag sedan, där man pratade om tåg... såg ut som Brios träjärnväg...
Iallafall så benämms alla bromsande krafter som retardationer.
Enligt denna bok så är en acceleration en kropp som ökar farten, en spårvagn gör ju detta vanligtvis framåt, men i rangeringstekniska sammanhang måste ju vagnen accelereras bakåt, men då vanligen från stillastående, men i detta sammanhang tror jag inte att Tony egentligen menade acceleration vid backning, även om retardationen då verkar framåt...

Men händelser är ju varandra relativt.
Tänker på de fritt fallande fallskärmshopparna, den ena med kamera som filmar sin kompis.
Så drar kompisen, han utan kamera, i utlösningssnöret, och på filmen upplevs det som om han accelererade uppåt... i själva verket så utsätts ju han för en kraftfull retardation men fortsätter att falla nedåt men med lägre hastighet, den filmande kompisen däremot fortsätter falla med samma hastighet, förhoppningsvis drar han i sitt snöre något senare...

Sidospår kanske...?

Bj.

När man diskuterar fysik så har ett mätdata någon av följande benämningar: Antingen är det en Skalär, dvs ett tecken och en siffra exempel på detta är temperatur. (Temperaturen i en viss punkt kan inte ha en riktning) Det som inte är en skalär är en vektor, en vektor kännetecknas av att den har ett belopp och en riktning. Härtill hör bland annat krafter, accelerationer och förflyttningar, och hastigheter m.m.

Acceleration och retardation är exakt samma sak det är bara det att för att göra det mer lättfattligt så kallar vi en acceleration i motsatt riktning av ett föremåls färdriktning för retardation, ändock är det en. Om man vill skojja till det kan man alltså säga att retardationen som åstadkomms av tyngdkraften är -9,8 m/s^2. Dock är detta en förenklad verklighet där vi förutsätter att rörelsen är endimensionell, dvs bara framåt/bakåt När vi talar om tredimensionella system så kan vi ha accelerationer i alla riktningar, då blir det nästan ohållbart att prata om retardation, när man kör upp för en backe får vagnen en acceleration uppåt (till att börja med) det är det som är "maggropskänslan" får vagnen då en retardation uppåt eller en acceleration nedåt när man kör ned för samma backe??? Båda är rätt, men det blir mer praktiskt att prata om acceleration nedåt, tycker åtminstone jag.

Förresten, Tack Harald för ditt lysande svar, förklarar det hela!

/Tony

[Harald]

Man kanske ska tillägga att friktionskoefficienten inte är en konstant. Den varierar med trycket i kontaktytan, temperaturen och glidhastigheten. När den senare är noll kallas det för vilofriktion och den brukar vara högre än glidfriktionen. Detta torde vara bekant för alla spårfordonsförare, kanske inte teoretiskt men väl praktiskt. När det väl har börjat slira är det svårt att få tillbaka greppet. Friktionen kan ju också påverkas med sandning. Där är M31 bättre utrustad än M28/M29. Den har sandning på båda drivboggierna och har alltså samma k på båda redan från starten. M28/M29 har lägre k på bakre boggien de första sju meterna, d.v.s. tills bakboggien har hunnit fram till sanden.

[Stefan Isaksson]

Man kanske ska tillägga att friktionskoefficienten inte är en konstant. Den varierar med trycket i kontaktytan, temperaturen och glidhastigheten. När den senare är noll kallas det för vilofriktion och den brukar vara högre än glidfriktionen. Detta torde vara bekant för alla spårfordonsförare, kanske inte teoretiskt men väl praktiskt.

Det kan tilläggas att skillnaden är stor: jag såg en gång en studie av saken (järnväg vill jag minnas men dock stålhjul mot stålräls), och där visade sig glidfriktionen vara 25% av den fullt utbildade friktionen (största tänkbara vilofriktionen, eller annorlunda uttryckt den friktion där hjulet slutar rulla och börjar glida).

Därmed kan man göra gällande att bromssträckan fyrdubblas om hjulen låser. Det är -ähum- mycket.

I verkligheten blir nog skillnaden inte fullt så stor eftersom
a) fullt utbildad friktion är mycket svår (eller rentav omöjlig) att uppnå i praktiken.
b) när hjulet låser torde vissa andra saker hända, som till exempel att den värme som genereras av friktionen koncentreras till en liten del av ett låst hjul - den del som ligger an mot rälsen, medan den sprids över hela hjulets löpyta om hjulet rullar. Det betyder att hjulets temperatur blir högre invid rälsen vilket kan ha betydelse för att koka/bränna bort vatten och oljefilmer på rälsen (hjul låser ju som regel vid dåligt väglag, dvs då det finns såna saker på rälsen). Dessutom kan man ju tänka sig att ett låst hjul helt enkelt "hyvlar" bort vatten och film...

Hur som helst är huvudslutsatsen fortfarande att låsta hjul ska undvikas nästan till varje pris (det går att konstruera situationer där låsta hjul är att föredra framför "låsningsfria" bromsar).

Förresten var det kul att se begreppet negativ accelration, som min gymnasielärare i fysik gjorde ett stort nummer av, just för att få oss att sluta använda begrepp som retardation.

I dagligt tal finns det ju en uppsjö med "olika" accelrationer:
accelration
retardation (jämför engelskans retard, eller franskans eller...)
vertikalaccelration - maggropskänslan som Tony nämnde - (som man om man vill kan dela upp i vertikalaccelration och vertikalretardation, vad det nu är)
sidoaccelration - sånt som trycker upp dig i fönstret när spårvagnen går genom en kurva - (eller kanske höger- och vänsteraccelration, ordet retardation verkar klart svårt att pressa in i begreppet).

Problemet med alla de här begreppen är att de egentligen är samma fenomen fast i olika riktningar, och ska man räkna på dem när de uppträder i kombination, till exempel när ett bromsande fordon går in i en backe samtidigt som det färdas i en kurva, får man ett smärre helvete om man försöker hålla isär de "olika" accelrationerna. Den stora finessen med vektorer är att man inte behöver bry sig om huruvida det är frågan om accelration, retardation,sidoaccelration eller någon exotisk kombination av allt detta - räkningarna blir desamma ändå.
Därför brukar inte fysiker (eller ingenjörer) tala om retardation, även om det kan vara vettigt att tala om det i dagligt tal ibland.

Ett exempel på när retardationsbegreppet blir problematiskt (om man ska räkna på det vill säga):
Vad händer om man vid färd framåt lägger motorn i back?
Det gör ju för all del aldrig spårvagnsförare (eftersom motorn på goda grunder kan förväntas gå sönder), men för ångloksförare var detta en vedertagen metod för att bromsa hårdare i en nödsituation - "lägga motånga" som termen lydde. (Ånglok var ofta/normalt obromsade, det var bara tender och vagnar som hade broms. Genom att lägga motånga fick även loket så att säga broms, och det kunde ju ha avgörande betydelse i en nödsituation.)
Låt oss nu tänka oss en lokförare som lägger motånga på okynne. Det blir givetvis en retardation, men så fort tåget stannar kommer det att börja röra sig bakåt, accelrera åt andra hållet noga taget.
Därmed har vi situationen att retardation övergår i accelration utan att någon gör någonting - det är exakt samma mekanism som orsakar retardationen och accelrationen; det enda som skiljer är fordonets färdriktning. Därmed ligger det nära till hands att accelration och retardation djupare sett är samma sak (och det är precis den slutsats fysikerna dragit sedan Newtons dagar).

SI

[JAgr]

Jag kan bara tillägga att det brukar bli lite klarare för icke tekniker att tala om retardation ( acceleration * ( -1 ) ). Det brukar alltid finnas någon semantiker som påpekar "Du kan inte påstå att -1,5 är sämre än -2,0"! Det blir lite enklare att förklara om man talar i positiva tal, men i övrigt håller jag med om att det bör kallas acceleration vare den har positivt eller negativt förtecken.
/JAgr

[2763]

Det kan tilläggas att skillnaden är stor: jag såg en gång en studie av saken (järnväg vill jag minnas men dock stålhjul mot stålräls), och där visade sig glidfriktionen vara 25% av den fullt utbildade friktionen (största tänkbara vilofriktionen, eller annorlunda uttryckt den friktion där hjulet slutar rulla och börjar glida).

Därmed kan man göra gällande att bromssträckan fyrdubblas om hjulen låser. Det är -ähum- mycket.

I verkligheten blir nog skillnaden inte fullt så stor eftersom
a) fullt utbildad friktion är mycket svår (eller rentav omöjlig) att uppnå i praktiken.
b) när hjulet låser torde vissa andra saker hända, som till exempel att den värme som genereras av friktionen koncentreras till en liten del av ett låst hjul - den del som ligger an mot rälsen, medan den sprids över hela hjulets löpyta om hjulet rullar. Det betyder att hjulets temperatur blir högre invid rälsen vilket kan ha betydelse för att koka/bränna bort vatten och oljefilmer på rälsen (hjul låser ju som regel vid dåligt väglag, dvs då det finns såna saker på rälsen). Dessutom kan man ju tänka sig att ett låst hjul helt enkelt "hyvlar" bort vatten och film...

Här belyser Stefan en sak som är väldigt viktig. När vi utför beräkningar använder man en modell av verkligheten. Som bekant är en modell en bild eller tolkning av verkligheten. I en matematisk/fysikalisk modell försummar man vissa ingångsdata som uppskattas sakna betydande inflytande över det förlopp man önskar beskriva.

Men i det här fallet ställer jag mig lite frågande angående friktionskoeffecientens temperaturberoende. Hur påverkas friktionen mellan stål och stål av enbart temperaturen? Problem med "halt spårlag" förekommer väl framförallt vid lövfällning? I Fallet med isbildning på skena finns det väl värre saker som händer - exempelvis att rännan också är isfylld...

Hur som helst är huvudslutsatsen fortfarande att låsta hjul ska undvikas nästan till varje pris (det går att konstruera situationer där låsta hjul är att föredra framför "låsningsfria" bromsar).

Jag kör en hel del i jobbet och kan efter en tur till nordligare delar av riket konstatera att låsningsfria bromsar är att föredra åtminstone på väg, men då framförallt kanske på grund av faktorer som är väldigt försumbara vad det gäller spårbunden materiel såsom undanmanöver och bromsning på en gång...

Förresten var det kul att se begreppet negativ accelration, som min gymnasielärare i fysik gjorde ett stort nummer av, just för att få oss att sluta använda begrepp som retardation.

I dagligt tal finns det ju en uppsjö med "olika" accelrationer:
accelration
retardation (jämför engelskans retard, eller franskans eller...)
vertikalaccelration - maggropskänslan som Tony nämnde - (som man om man vill kan dela upp i vertikalaccelration och vertikalretardation, vad det nu är)
sidoaccelration - sånt som trycker upp dig i fönstret när spårvagnen går genom en kurva - (eller kanske höger- och vänsteraccelration, ordet retardation verkar klart svårt att pressa in i begreppet).

För att inte tala om det enda stället där ingen kan påpeka att det är fel att uttala sig om retardation nämligen musikens "Ritardando" det går ju inte att spela en låt med negativ hastighet (eller jo, man kan ju ta noterna "bakifrån", vilket torde ha gjorts med bl.a. Abbey Road skivan där folkabubblans regnummer på omslaget "IF 28" i samband med att man om man spelade en av låtarna baklänges skulle kunna uppfatta "I Burried Paul" kunde tolka att Mr McCartney skulle ha varit död i 28 dagar när skivan släpptes.....)

Nåväl, Accelerando och Ritardando torde väl passa här...

Problemet med alla de här begreppen är att de egentligen är samma fenomen fast i olika riktningar, och ska man räkna på dem när de uppträder i kombination, till exempel när ett bromsande fordon går in i en backe samtidigt som det färdas i en kurva, får man ett smärre helvete om man försöker hålla isär de "olika" accelrationerna. Den stora finessen med vektorer är att man inte behöver bry sig om huruvida det är frågan om accelration, retardation,sidoaccelration eller någon exotisk kombination av allt detta - räkningarna blir desamma ändå.
Därför brukar inte fysiker (eller ingenjörer) tala om retardation, även om det kan vara vettigt att tala om det i dagligt tal ibland.

Precis vad jag menade, fast uttryckt med bättre ord!

Ett exempel på när retardationsbegreppet blir problematiskt (om man ska räkna på det vill säga):
Vad händer om man vid färd framåt lägger motorn i back?
Det gör ju för all del aldrig spårvagnsförare (eftersom motorn på goda grunder kan förväntas gå sönder), men för ångloksförare var detta en vedertagen metod för att bromsa hårdare i en nödsituation - "lägga motånga" som termen lydde. (Ånglok var ofta/normalt obromsade, det var bara tender och vagnar som hade broms. Genom att lägga motånga fick även loket så att säga broms, och det kunde ju ha avgörande betydelse i en nödsituation.)
Låt oss nu tänka oss en lokförare som lägger motånga på okynne. Det blir givetvis en retardation, men så fort tåget stannar kommer det att börja röra sig bakåt, accelrera åt andra hållet noga taget.
Därmed har vi situationen att retardation övergår i accelration utan att någon gör någonting - det är exakt samma mekanism som orsakar retardationen och accelrationen; det enda som skiljer är fordonets färdriktning. Därmed ligger det nära till hands att accelration och retardation djupare sett är samma sak (och det är precis den slutsats fysikerna dragit sedan Newtons dagar).

Har för mig att vi hade en diskusison om att "slå back i maskin" på en spårvagn under färd. Men jag undrar om det fanns någon vettig väg ur det JAgr?

Det brukar alltid finnas någon semantiker som påpekar "Du kan inte påstå att -1,5 är sämre än -2,0"!

Semantiker.... jag kan riktigt se din min när du råkar ut för sådana...

Du har rätt i att man måste presentera ett resultat för den som skall förstå reslutatet på ett sådant sätt att tolkningen blir självklar för den som förväntas förstå det (eventuellt semantikern, som givetvis är ens chef)

/Tony

[Magnus Ahltorp]

Ett exempel på när retardationsbegreppet blir problematiskt (om man ska räkna på det vill säga):
Vad händer om man vid färd framåt lägger motorn i back?
Det gör ju för all del aldrig spårvagnsförare (eftersom motorn på goda grunder kan förväntas gå sönder), men för ångloksförare var detta en vedertagen metod för att bromsa hårdare i en nödsituation - "lägga motånga" som termen lydde. (Ånglok var ofta/normalt obromsade, det var bara tender och vagnar som hade broms. Genom att lägga motånga fick även loket så att säga broms, och det kunde ju ha avgörande betydelse i en nödsituation.)
Låt oss nu tänka oss en lokförare som lägger motånga på okynne. Det blir givetvis en retardation, men så fort tåget stannar kommer det att börja röra sig bakåt, accelrera åt andra hållet noga taget.
Därmed har vi situationen att retardation övergår i accelration utan att någon gör någonting - det är exakt samma mekanism som orsakar retardationen och accelrationen; det enda som skiljer är fordonets färdriktning. Därmed ligger det nära till hands att accelration och retardation djupare sett är samma sak (och det är precis den slutsats fysikerna dragit sedan Newtons dagar).

Har för mig att vi hade en diskusison om att "slå back i maskin" på en spårvagn under färd. Men jag undrar om det fanns någon vettig väg ur det JAgr?

I diskussionen om tunnelbanemotorer nyligen så påstås det att C20 bromsar mer eller mindre genom att köra motorn baklänges:

http://www.ss.se/forum/viewtopic.php?t=1290

[Tunneltoken]

I diskussionen om tunnelbanemotorer nyligen så påstås det att C20 bromsar mer eller mindre genom att köra motorn baklänges:

http://www.ss.se/forum/viewtopic.php?t=1290[/quote]



Det man gör vid elbromsning är att man vänder polariteten i motorn -inte den fysiska rotationen!

Däremot gick det på vagnar av typen C1-C5 att manövrera fram/backomkopplaren under gång och sedan ta fartkontakter "åt andra hållet" så att säga. Detta var naturligtvis inte tillåtet, eftersom det ledde till svåra skador på motorer och drev, men det var möjligt. Eftersom det gick att bromsa och ta fart på samma gång på dessa vagnar (separata reglage) gick det alltså att göra några otroligt kraftiga inbromsningar genom att lägga på full tryckluftsbroms samtidigt som man tog tre kontakter bakåt. Sedan var det bara att köra vagnen till verkstad!


/Tunneltoken

[JAgr]

Har för mig att vi hade en diskusison om att "slå back i maskin" på en spårvagn under färd. Men jag undrar om det fanns någon vettig väg ur det JAgr?

3.1.3.9 Obrukbar handbroms.
Blir handbromsen obrukbar, då vagn skall stannas i motlut, får inkoppling av så många fartkontakter ske, att vagnen hålls stilla.
Blir handbromsen obrukbar, då vagnen skall stanna i utförsbacke, används den elektriska bromsen. Kan vagnen inte fås att fullständigt stanna, ställs först környckeln i backläge därefter sker inkoppling av så många fartkontakter, som behövs för att hålla vagnen stilla. I båda dessa fall kan skenbromsen användas. Största aktsamhet skall iakttas vid de olika greppens utförande.
(GS tjänsteföreskrifter för spårvagnsförare § 65, 1955).

Saxade ett stycke ur SSR:s Trafikhandbok där användandet av backkörning (= reversering av motorer ) beskrivs och accepteras. I övrigt kan jag inte annat än instämma i övriga kommentarer.
/JAgr

[AGR]

Här är en förklaring ur grön trafikhandbok från SS 1957.