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Dinamica di trazione - Antislittante
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Dinamica di trazione - Antislittante
da buonsm » 9 ago 2011, 1:20
Salve a tutti, con questa discussione vorrei inaugurare una serie di mini articoli dedicati in particolare alla dinamica di trazione, prendendo spunto dagli studi e sperimentazioni applicati al modello di TS, in particolare quelli pubblicati dal prof. Renzo Omodei, che hanno notevolmente migliorato il realismo del nostro simulatore, nonché eliminato o aggirato determinati problemi che rendevano meno piacevole la nostra esperienza di guida.
L'idea iniziale era quella di creare un documento scaricabile che riassumesse le mie considerazioni e sperimentazioni, in modo da creare una sorta di seguito a quanto già pubblicato dal Prof. Omodei (senza tuttavia voler sembrare troppo presuntuoso!), ma per adesso ho scartato quest'idea, innanzitutto per la mancanza di tempo che mi rende difficile la stesura di un unico documento, mentre in questo modo si può fruire subito della documentazione e magari aggregare i singoli articoli in un secondo momento.
Quindi, sfruttando i brevi intervalli di tempo a mia disposizione, scriverò via via dei piccoli articoli su un singolo argomento, magari in discussioni separate così da avere commenti attinenti all'articolo e, soprattutto, anche spunti per ulteriori evoluzioni, da parte di tutti voi.
Ovviamente gli articoli si rivolgono soprattutto a chi abbia una certa domestichezza con determinati file di TS, come gli ENG e i WAG, i CVF o gli SMS. Chiunque può intervenire: ovvio, scontato e giustissimo per una sana collaborazione. Diciamo che, nello specifico, sarebbe preferibile evitare domande del tipo "Cos'è un file WAG?" o "Come si alza il pantografo?".
Sono invece sempre graditissimi i commenti, le critiche e i suggerimenti. Ma non chiedetemi di sganciare il dissipatore dalla cpu perché non vi darò ascolto! -
da buonsm » 9 ago 2011, 5:06
[b][b]Mezzi di trazione con dispositivi antislittamento[/b]
Partiamo subito con l'osservare le seguenti righe, presenti all'interno del file ENG di un ipotetico locomotore, che ne descrivono la massa, l'aderenza, la presenza dell'antislittante e lo sforzo massimo:
Mass ( 90t )
...
Adheasion ( 0.3 0.6 4 0 )
...
Antislip ( )
...
MaxForce ( 352.8KN )
MaxContinuousForce ( 352.8KN )
Questo significa che il nostro locomotore sarebbe in grado di produrre uno sforzo di 352,8 KN ma, calcolando lo sforzo in funzione dell'aderenza con la formula:
SFORZO = COEFFICIENTE DI ADERENZA * MASSA ADERENTE * 9,8
da cui:
SFORZO = 0,3 * 90 * 9,8 = 264,6 KN
...otteniamo che il nostro locomotore può scaricare sulle rotaie solo 264,8 KN di sforzo, mentre valori di sforzo superiori producono uno slittamento.
Per poter scaricare a terra tutti i 352,8 KN, in TS come nella realtà, bisogna impedire (o limitare il più possibile) lo slittamento delle ruote. Questo si può ottenere in due modi:
- lanciando sabbia davanti a ciascuna ruota dell'asse slittante in modo da aumentare temporaneamente il coefficiente di aderenza;
- utilizzando dei sistemi elettronici che dosano con estrema precisione lo sforzo su ciascun asse, sfruttando al massimo tutta l'aderenza disponibile.
Anche TS gestisce questi due sistemi, vediamo come. Le sabbiere, che si azionano col tasto X, sono gestite da TS semplicemente attraverso il secondo parametro della riga Adheasion, nel nostro esempio 0.6, che per convenzione si ottiene raddoppiando il valore del primo parametro (0.3 * 2 = 0.6). In pratica, quando si attivano le sabbiere, TS tiene in considerazione come coefficiente di aderenza 0.6 anziché 0.3. Applicando la formula che abbiamo visto prima otteniamo:
SFORZO = 0,6 * 90 * 9,8 = 529,2 KN
Ciò significa che, con le sabbiere attivate, il nostro locomotore può scaricare tranquillamente tutti i suoi 352,8 KN e potrebbe arrivare a scaricarne fino a 529,2 KN.
Nella realtà però la sabbia non sempre risolve del tutto gli slittamenti: spesso si riesce a scaricare buona parte dello sforzo fornito dai motori ma permane un minimo di slittamento. Partendo da questo, ho avuto modo di sperimentare che il secondo parametro di Adheasion non necessariamente dev'essere di valore doppio rispetto al primo parametro. Nel nostro esempio potremmo tranquillamente avere una riga come la seguente:
Adheasion ( 0.3 0.39 4 0 )
Questo significherebbe che il nostro ipotetico locomotore, con le sabbiere attivate, riuscirebbe a scaricare:
0,39 * 90 * 9,8 = 343,98 KN
...cioé quasi tutto lo sforzo dato dai motori tranne una piccola parte di sforzo eccedente che continua a provocare un lieve slittamento.
Abbiamo visto come TS gestisce l'uso della sabbia e come sia possibile intervenire per adattare i parametri alle nostre esigenze. Adesso analizziamo l'antislittante elettronico di TS e vediamo quali insidie nasconde.
La riga:
Antislip ( )
...istruisce TS che non deve mai far superare al locomotore lo sforzo corrispondente all'aderenza, anche se diamo tutta manetta. Nel nostro esempio, riprendendo un calcolo che avevamo già fatto prima, questo sforzo è pari a:
0,3 * 90 * 9,8 = 264,8 KN
Quindi il nostro buon locomotore dotato di antislittante elettronico non potrà mai scaricare tutti i KN che i suoi motori sono in grado di sviluppare! Decisamente uno spreco di risorse. Non solo: se in questa situazione premiamo X per attivare la sabbiera, il nostro locomotore si comporta come nel caso che abbiamo analizzato in precedenza poiché TS porta la soglia di aderenza al secondo parametro di Adheasion (0.6), ignorando del tutto l'antislittante elettronico. Questo potrebbe essere un comportamento realistico solo nel caso in cui si voglia simulare un locomotore dotato di un sistema antislittante attivabile a comando e quindi equiparabile di fatto alle sabbiere, ma in questo caso dovremmo comunque eliminare la riga Antislip o commentarla affinché TS la ignori, in questo modo:
comment ( Antislip ( ) )
Dunque, come possiamo creare in TS un dispositivo antislittante elettronico che sia il più possibile realistico?
Il metodo più semplice e immediato simula un dispositivo sempre attivo e non disinseribile, mediante l'opportuno calcolo dei valori di Adheasion. Nel nostro caso sappiamo che motori del locomotore sono in grado di fornire uno sforzo di 352,8 KN. Dalla formula già vista:
SFORZO = COEFFICIENTE DI ADERENZA * MASSA * 9,8
...possiamo ricavare la formula inversa per trovare il coefficiente di aderenza conoscendo lo sforzo:
COEFFICIENTE DI ADERENZA = SFORZO / 9,8 / MASSA
...e quindi
COEFFICIENTE DI ADERENZA = 352,8 / 9,8 / 90 = 0,4
Riassumendo, ecco come si presenteranno le righe interessate nel nostro file ENG:
Mass ( 90t )
...
Adheasion ( 0.4 0.4 4 0 )
...
Antislip ( )
...
MaxForce ( 352.8KN )
MaxContinuousForce ( 352.8KN )
In questo modo il nostro locomotore non potrà più slittare in nessuna condizione. Da notare che ho posto allo stesso valore (0.4) sia il primo che il secondo parametro di Adheasion: questo per evitare che il comando delle sabbiere possa influire sul comportamento del locomotore poiché, sia con la sabbia sia senza, TS manterrà la stessa soglia di aderenza di 0,4.
La riga Antislip è stata lasciata al suo posto per un semplice motivo: nei tratti in galleria o in caso di neve o pioggia, TS riduce automaticamente la soglia di aderenza (questo rispecchia la realtà: in caso di rotaie umide l'aderenza risulta ridotta, anche di molto), con la possibilità quindi che il nostro locomotore possa nuovamente slittare. Con Antislip ( ) si scongiura questa possibilità in quanto il nostro locomotore procederà sempre e comunque al massimo dell'aderenza disponibile e non si avranno segnalazioni WHEELSLIP in cabina.
Un altro metodo simula un sistema antislittamento escludibile, che di fatto si implementa come un normale lanciasabbia, e i calcoli da fare sono gli stessi del caso precedente. La differenza principale sta nell'uso del dispositivo e implica delle modifiche anche alla cabina associata al locomotore (file CVF), a un'altra sezione del file ENG e a un file SMS associato al locomotore, modifiche non indispensabili ma che possono aumentare il realismo delle segnalazioni in cabina. Di queste descriverò solo delle linee guida, che svilupperemo sicuramente in uno dei prossimi articoli già in preparazione.
Le righe caratteristiche del locomotore dotato dell'antislittamento escludibile solo queste:
Mass ( 90t )
...
Adheasion ( 0.3 0.4 4 0 )
...
Antislip ( )
...
MaxForce ( 352.8KN )
MaxContinuousForce ( 352.8KN )
In questo caso il primo parametro di Adheasion è il coefficiente di aderenza con antislittante escluso, il secondo corrisponde alla massima aderenza possibile per scaricare tutti i 352,8 KN, cioé quello che succede con l'antislittante inserito. Per quanto riguarda la riga Antislip ( ) vale il discorso fatto nel caso precedente.
Per far funzionare il sistema bisogna, alla partenza, attivarlo come segue:
1) premere e tenere premuto SHIFT
2) premere X mentre SHIFT è ancora premuto
3) rilasciare SHIFT
per disattivarlo premere semplicemente X. Per riattivarlo procedere nuovamente come sopra.
Da notare che questa procedura, ovviamente, funziona con qualsiasi loco per rendere permanente il funzionamento dei lanciasabbia senza dovre tener premuto il tasto X. Chiaramente nella realtà la sabbia non è infinita come in TS, per cui fate un po' voi...
Per quanto riguarda le modifiche in cabina, bisogna prevedere una segnalazione inversa rispetto a quella che si avrebbe simulando dei normali lanciasabbia.
Coi lanciasabbia avremmo ad esempio:
Lancia sabbia attivo -> Spia segnaletica accesa
Lancia sabbia non attivo -> Spia segnaletica spenta
...mentre se si tratta di un antislittante escludibile:
Antislittante attivo -> Spia spenta
Antislittante escluso -> Spia accesa
Le modifiche ai suoni (SMS) invece servono a eliminare il suono della sabbia proiettata sui binari.
A dire il vero non sono tanto certo che nella realtà ferroviaria esistano sistemi antislittamento escludibili manualmente, probabilmente ne esistono che si autoescludono in caso di avaria. Ma nel dubbio non si sa mai...
Prima di concludere questo articolo (ammesso che qualcuno abbia ancora voglia di leggermi) bisogna dire che le formule sull'aderenza applicate allo sforzo di trazione, per TS restano valide e invariate anche per lo sforzo frenante e che sabbiere e antislittanti, comprese le implementazioni analizzate da me, valgono anche come dispositivi antipattinamento, quindi se la forza frenante applicata è maggiore del valore ottenuto con la famosa formula che abbiamo visto tante volte nel corso dell'articolo, il locomotore pattina e gli spazi di frenatura si allungano. Non solo: questo concetto è validissimo anche per il materiale rimorchiato (che non ha motore, non traina ma...ha i freni!), teoricamente quindi, in fase di realizzazione di un rotabile, potrebbe essere buona norma tenere in considerazione l'aderenza anche se si tratta di una carrozza o un carro merci.
Spero di essere stato chiaro e utile. Come sempre sono graditi i suggerimenti, le critiche e quant'altro possa essere costruttivo.
Alla prossima ;-)[/b] -
da RobitailleFan » 9 ago 2011, 10:07
Attenzione a non dimenticare un particolare: il numero di sale motrici rispetto al numero totale delle sale. Lo so, nelle locomotive moderne il numero di sale motrici è uguale al numero delle sale portanti (E.464: 4 sale motrici, 4 sale portanti) ma se volessimo modificare dei locomotori storici (ad esempio un E.428, 4 sale motrici, ma ben 8 sale portanti) ne dobbiamo tener conto perché la potenza si scarica tutta sulle 4 sale motrici, ma la massa è distribuita sulle 8 sale portanti, con conseguenza che la massa utile ai fini della trazione è la metà!
Adesso sono sul lavoro, e non ho sottomano la guida di Omodei, a casa cercherò di esplicitare meglio il mio pensiero. -
da timetable57 » 9 ago 2011, 14:46
Grande iniziativa Angelo, complimenti.
Siccome è di interesse generale e in questa sezione si perderebbe facilmente io suggerirei di spostarla in un'area più appropriata, quella delle patch e guide..
Lo farei io immediatamente ma, visto l'elevato interesse dell'argomento, chiederei l'intervento di un Amministratore.
Anche l'idea del PDF è ottima. Si pubblica subito. -
da buonsm » 9 ago 2011, 15:12
Giustissima l'osservazione di Vittorio!
[b]La riga:
Mass ( 90t )
...dice a TS qual'è la massa complessiva del rotabile. Per istruirlo sulla massa aderente, cioé la parte di massa sostenuta da ruote motrici che quindi determina lo sforzo che è possibile scaricare sul binario, sfruttiamo il terzo parametro della riga Adheasion:
Adheasion ( 0.3 0.6 4 0 )
Questo valore si ricava con una formula:
TERZO PARAMETRO = MASSA ADERENTE / MASSA COMPLESSIVA * NUMERO DI ASSI MOTORI
...dalla quale si evince che se la massa aderente coincide con quella complessiva, il valore del terzo parametro è uguale al numero degli assi. Vediamo l'esempio col nostro locomotore:
TERZO PARAMETRO = 90 / 90 * 4 = 4
Ma vediamo cosa succede quando la massa aderente non coincide con quella complessiva. Prendiamo come esempio la locomotiva a vapore Gr 744, citata dallo stesso prof. Omodei in uno dei suoi articoli, che ha 5 assi di cui il primo portante seguito da 4 assi motori. In questo caso abbiamo il valore dichiarato di massa aderente, pari a 58,4 t, oltre a quello di massa complessiva (70,2 t).
Applicando la formula abbiamo:
TERZO PARAMETRO = 58,4 / 70,2 * 4 = 3,328
...e quindi:
Adheasion ( 0.17 0.34 3.328 0.5 ) <- Nota: sul perché dei valori di 0.17 al primo parametro, 0.34 al secondo e 0.5 al quarto, rimando all'articolo "L'Adheasion in TS" di Renzo Omodei.
Da notare che in assenza di un valore dichiarato di massa aderente, possiamo stimarlo con la seguente formula:
MASSA ADERENTE = MASSA COMPLESSIVA / NUMERO COMPLESSIVO DI ASSI * NUMERO DI ASSI MOTORI
...che, applicato alla nostra Gr 744 darebbe:
MASSA ADERENTE = 70,2 / 5 * 4 = 56,16
...un valore certamente approssimato ma non troppo lontano dalla realtà. Applicando nuovamente la formula per trovare il terzo parametro, stavolta col dato di massa aderente stimato da noi, troviamo quanto segue:
TERZO PARAMETRO = 56,16 / 70,2 * 4 = 3,2
...quindi:
Adheasion ( 0.17 0.34 3.2 0.5 )
Naturalmente il valore stimato di massa aderente può essere "corretto" di volta in volta per adattarlo al tipo di rotabile che stiamo ottimizzando.[/b]
Ciao e alla prossima :-) -
da buonsm » 9 ago 2011, 15:16
Grazie a tutti per l'interessamento e per i complimenti :-)
Per quanto riguarda la pubblicazione di un PDF io aspetterei che l'argomento sia "assestato" perché da un lato ci potrebbero essere da parte mia dimenticanze e piccoli refusi, da un altro ci sono idee, spunti e sviluppi ulteriori della comunità, che arricchiscono sicuramente questo articolo e quelli che seguiranno. -
da timetable57 » 9 ago 2011, 17:28
[b]Spostata questa discussione in una sede più appropriata[/b]
