Modelli monodimensionali alle differenze finite per lo studio termico della frenatura dei treni

Tra i sistemi di un treno quello della frenatura ha la maggiore importanza sulla sicurezza. Questo articolo si concentra sulle principali tipologie di freni utilizzate in questo contesto: ceppi e dischi. Essendo il loro principio di funzionamento legato all’attrito, la temperatura degli elementi in contatto deve essere tenuta sotto controllo, al fine di prevenire una loro rottura improvvisa durante l'utilizzo, che causa un aumento degli spazi d’arresto e, in caso di rottura della ruota, potrebbe condurre anche ad un deragliamento del treno. Per riuscire a modellare numericamente la temperatura negli elementi d’attrito dei freni ferroviari, l'articolo presenta due modelli 1D basati sulle Differenze Finite (DF) per entrambe le tipologie di freno. Nel caso dei ceppi, il modello considera la coordinata radiale, mentre per i dischi si utilizza quella assiale; in entrambi i casi, lungo queste coordinate si hanno le maggiori variazioni di temperatura. Per i dischi, in particolare, il modello 1D equivalente sviluppato è anche in grado di tener conto della ventilazione, nonostante la sola coordinata considerata. Successivamente, l’articolo si focalizza sull’importanza di simulare gli effetti termici sul coefficiente d’attrito tenendo in considerazione la dinamica longitudinale; a questo fine, il modello è stato inserito in TrainDy per effettuare questo studio in maniera accoppiata.