Un vagón dinamométrico es un vagón de mantenimiento de vías ferroviarias que se utiliza para medir diversos aspectos del rendimiento de una locomotora . Las mediciones incluyen el esfuerzo de tracción (fuerza de tracción), 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 continuo movimiento. Los datos registrados incluían la fuerza de tracción de la locomotora, un gráfico de la trayectoria del vagón y la sacudida vertical del vagón. El trabajo se realizó para ayudar a apoyar 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 conexiones mecánicas para utilizar eficazmente el enganche delantero del vagón como una balanza y medir directamente la fuerza ejercida sobre el enganche. El vagón también contaba con un medio para medir la velocidad del tren. Las versiones posteriores utilizaban un cilindro hidráulico y una línea para transmitir la fuerza al dispositivo de registro.
Los dinamómetros modernos suelen utilizar dispositivos electrónicos de medición de estado sólido e instrumentación como medidores de tensión .
En 1938 se utilizó un vagón dinamométrico de LNER para registrar el récord de velocidad de la locomotora Mallard n.° 4468 , que se ha conservado en el Museo Nacional del Ferrocarril en York (Inglaterra). También se utilizó para las pruebas de intercambio de locomotoras de los Ferrocarriles Británicos de 1948 junto con otros dos vagones dinamométricos, que también se han conservado.
Un vagón que perteneció originalmente al ferrocarril Chicago, Burlington y Quincy se conserva en el Museo Nacional del Ferrocarril, ubicado en Green Bay, Wisconsin . Un vagón construido para el ferrocarril Chicago, Milwaukee, St. Paul y Pacific se conserva en el Museo del Ferrocarril de Illinois . [5]
Si bien el propósito principal del carro dinamómetro era medir la potencia de salida de la locomotora, normalmente se recopilaban otros datos, como datos de la caja de humo, ajustes del acelerador y cortes de válvulas, tasas de consumo de combustible y uso de agua para determinar el rendimiento general y la eficiencia de la locomotora.
Los datos se registraban normalmente en rollos de papel continuos indexados en el tiempo para la tracción y la velocidad. Más tarde, la potencia se calculaba manualmente a partir de estos datos en los primeros automóviles. Algunos automóviles posteriores estaban equipados con un integrador mecánico para registrar directamente la potencia. [4]
Un uso independiente del carro era probar una ruta ferroviaria particular para calificarla por tonelaje basándose en un recorrido con un carro dinamométrico y registrando el efecto de las pendientes y la curvatura en la capacidad y los requisitos de potencia resultantes para esa línea. [4]
El principio de funcionamiento del dinamómetro se basa en la ecuación básica de que la potencia es igual a la fuerza multiplicada por la distancia sobre el tiempo.
Esta ecuación se puede reducir a potencia igual a fuerza por velocidad:
En otras palabras, la potencia instantánea de la locomotora se puede calcular midiendo la fuerza del acoplador y multiplicándola por la velocidad actual.
La conversión a caballos de fuerza da como resultado:
