Efficienti modelli termici per freni a ceppi con contatto non Hertziano tra ruota e rotaia

Durante la frenatura ferroviaria, i freni a ceppi generano elevate temperature nelle ruote, che a contatto con la rotaia più fredda si raffreddano rapidamente, causando il riscaldamento progressivo della rotaia stessa. La corretta considerazione di questo fenomeno, noto come rail chill effect, è fondamentale per stimare accuratamente la temperatura al contatto ruota–rotaia e prevenire transizioni di fase, fatica termica e usura dei componenti. Il lavoro prosegue lo sviluppo di modelli termici alle differenze finite, utilizzando un modello radiale 1D e un modello assialsimmetrico 2D della ruota per analizzare l’effetto del raffreddamento indotto dalla rotaia. A differenza di approcci basati sul contatto hertziano, il contatto ruota–rotaia è modellato tramite l’algoritmo ANALYN, che consente una rappresentazione più realistica dell’impronta di contatto. La rotaia è descritta tramite un modello bidimensionale nelle direzioni longitudinale e verticale, in modo da considerare il riscaldamento cumulativo dovuto ai passaggi successivi delle ruote. Il modello 1D fornisce uno strumento computazionalmente efficiente per analisi preliminari, mentre il modello 2D consente studi più dettagliati in condizioni critiche. Entrambi i modelli rappresentano strumenti utili per valutare la fatica termica e l’usura nel sistema ruota–rotaia, con possibili applicazioni nella manutenzione ferroviaria.