Partes de um trem e ferrovia: nomes, funções e peças fundidas

Como são chamadas as partes de um trem? A resposta rápida

Um trem é composto por duas grandes categorias de peças: componentes do material circulante (o próprio veículo) e peças de infraestrutura ferroviária (o sistema de via fixa em que funciona). O material rodante inclui locomotivas, truques, rodados, acopladores, sistemas de freio e estruturas de carroceria. A infraestrutura ferroviária inclui trilhos, travessas (travessas), fixadores, interruptores e lastro. Muitas das peças estruturalmente mais críticas em ambas as categorias – incluindo estruturas de bogies, centros de rodas, blocos de freio e fixações ferroviárias – são fabricadas através de processos de fundição de metal usando ferro, aço ou ligas de alumínio.

O mercado global de equipamentos ferroviários foi avaliado em mais de US$ 180 bilhões em 2023 , refletindo o grande volume e complexidade dos componentes necessários para construir e manter redes ferroviárias em todo o mundo. Compreender como cada peça é chamada e o que ela faz é essencial para compras, engenharia de manutenção e planejamento de fabricação.

Principais partes de um trem: locomotiva e material rodante

A locomotiva é a unidade motorizada que puxa ou empurra o trem. Sejam diesel, elétricas ou híbridas, todas as locomotivas compartilham um conjunto de componentes estruturais e mecânicos essenciais.

Carroceria (Carbody)

A carroceria do carro é a carcaça estrutural externa da locomotiva ou do vagão de passageiros/carga. Geralmente é fabricado a partir de aço de alta resistência ou liga de alumínio e deve suportar forças compressivas longitudinais de até 3.500 kN (787.000 lbf) em aplicações de carga pesada. A carroceria abriga todos os sistemas internos – equipamentos de tração, acomodação de passageiros ou espaço de carga – e é montada diretamente nas estruturas do bogie.

Bogie (caminhão)

O bogie – chamado de “caminhão” na América do Norte – é o conjunto de estrutura com rodas que fica abaixo de cada extremidade de um vagão. Ele carrega a carroceria do carro, guia o veículo ao longo da pista e absorve choques por meio de seu sistema de suspensão. Um bogie padrão contém:

• Estrutura do carrinho - a fundição ou fabricação estrutural principal, normalmente em forma de H na vista plana
• Suspensão primária — molas helicoidais ou almofadas de borracha entre as caixas de eixo do rodado e a estrutura do bogie
• Suspensão secundária - molas pneumáticas ou molas helicoidais entre a estrutura do bogie e a carroceria do carro
• Caixas de eixo (caixas de diário) — carcaças fundidas que seguram os rolamentos das rodas e transferem a carga do eixo para o chassi
• Equipamento de freio - cilindros de freio, equipamento de freio e blocos ou discos de freio

A maioria dos trens de passageiros usa dois truques por vagão; vagões de carga pesados ​​​​podem usar três ou mais vagões extralongos. As estruturas de bogie para aplicações de carga são frequentemente fabricadas por fundição de aço para lidar com cargas estáticas superiores a 25 toneladas por eixo.

Rodado

Um rodado consiste em duas rodas pressionadas em um eixo comum. As rodas são Projetos monobloco (sólido) ou com pneu centralizado , com perfil de piso cônico que proporciona autodirecionamento passivo enquanto o trem faz curvas. A bitola ferroviária padrão na maior parte do mundo é 1.435 mm (4 pés 8½ pol.) , e as dimensões do rodado devem estar em conformidade precisamente com esta bitola para evitar descarrilamento. As rodas dos vagões de carga são normalmente fundidas em aço Classe C ou Classe D de acordo com as especificações AAR e devem suportar repetidos ciclos térmicos de frenagem - as temperaturas da superfície podem exceder 500°C (930°F) durante frenagens bruscas.

Acoplador (Acoplamento)

Os acopladores conectam vagões individuais em uma composição de trem. Os dois designs de acopladores dominantes globalmente são:

• Acoplador articulado AAR — usado em toda a América do Norte; fundido em aço de alta liga; classificado para lidar com forças de amortecimento (compressivas) de até 4.448 kN (1.000.000 lbf)
• Acoplador de parafuso UIC com amortecedores — utilizado na Europa; consiste em uma corrente central/elo de rosca e dois amortecedores laterais; menos eficiente para trens muito pesados, mas permite acoplamento de frotas mistas

Corpos de acopladores, juntas e jugos são quase universalmente produzidos por fundição de aço devido à geometria tridimensional complexa e às cargas extremas de impacto e tração que devem suportar.

Componenteees do sistema de freio

Os sistemas de frenagem ferroviária usam várias peças principais nomeadas:

• Cilindro de freio — atuador pneumático que converte a pressão do ar em força mecânica
• Bloco de freio (sapata de freio) — elemento de fricção pressionado contra a banda de rodagem; blocos de ferro fundido ainda são amplamente utilizados em frete devido às suas propriedades autolimpantes de grãos
• Disco de freio e pinça — utilizados em comboios de passageiros de alta velocidade; os discos são montados no eixo ou roda e fixados por pinças de ferro fundido ou alumínio
• Válvula tripla / válvula distribuidora — dispositivo de controle pneumático que gerencia a aplicação e liberação do freio em resposta a mudanças na pressão da linha do trem

Peças da ferrovia: componentes de infraestrutura e seus nomes

O sistema de trilhos é a infraestrutura fixa que orienta e dá suporte ao trem. Cada componente tem um nome e função específicos dentro do sistema de via permanente (via P).

Trilho

O trilho é a barra de aço sobre a qual correm as rodas. Possui três seções: a cabeça (a superfície de corrida), o rede (o conector vertical) e o pé (flange base) que fica no dorminhoco. Os trilhos modernos para transporte pesado pesam 60–77 kg por metro (perfil UIC 60 ou 136 RE) e são laminados em aço manganês com alto teor de carbono. Os comprimentos dos trilhos aumentaram drasticamente – o trilho soldado contínuo (CWR) elimina as juntas tradicionais, reduzindo a manutenção dos trilhos em até 40% em comparação com a pista articulada.

Dorminhoco ( dormente / dormente)

Dormentes são os membros transversais que seguram os dois trilhos na bitola correta. Eles distribuem a carga do trilho para o leito de lastro abaixo. Os materiais do dorminhoco incluem:

• Concreto (protendido) — dominante nas pistas modernas; vida útil de 40–50 anos; mais pesados (250–350 kg cada), mas altamente estáveis
• Madeira nobre — material tradicional; ainda usado em interruptores e curvas; vida útil 20–30 anos
• Aço — usado em algumas ferrovias industriais pesadas; resistente ao fogo e cupins
• Composto/plástico — formulações de plástico reciclado ganhando adoção; propriedades semelhantes às da madeira com vida mais longa

Trilho Fastening System

Os fixadores fixam o trilho ao dormente e resistem às forças verticais, laterais e longitudinais. Os principais componentes incluem:

• Trilho clip (elastic clip) — clipes de aço com mola (por exemplo, Pandrol e-clip, Vossloh Skl) que prendem a base do trilho; fornecer aproximadamente 10–14 kN de carga na ponta
• Trilho pad — almofada de borracha ou polímero entre o pé do trilho e o dormente que atenua a vibração e protege a superfície do dormente
• Placa de base — placa de ferro fundido ou aço que distribui a carga do trilho pela superfície do dormente
• Espigão ou espigão de parafuso — usado em travessas de madeira para fixar placas de base

Lastro

Lastro is the crushed stone layer beneath and around the sleepers. It distributes loads to the subgrade, provides drainage, and allows for track geometry adjustment. Granite and limestone aggregate sized 25–50 mm são mais comuns. A profundidade padrão do lastro varia de 150 mm (metrô leve) a 350 mm (linhas principais de carga pesada) .

Mudança e cruzamento (participação)

Um desvio (interruptor) permite que os trens se movam de um trilho para outro. Suas partes nomeadas incluem:

• Trilhos de comutação (trilhos pontuais) - trilhos móveis cônicos que giram para direcionar o trem para a esquerda ou para a direita
• Trilhos de estoque - os trilhos fixos contra os quais os trilhos do interruptor fecham
• Cruzamento (sapo) — o componente fundido em aço manganês onde dois trilhos se cruzam; sujeito a carga de impacto intensa e normalmente fundido como uma única unidade de Aço manganês de Hadfield (12–14% Mn) para extrema resistência ao desgaste
• Verifique os trilhos (guarda-corpos) — trilhos adicionais posicionados dentro do trilho de rolamento para guiar os flanges das rodas através da abertura da rã
• Máquina de comutação (motor de ponto) — atuador elétrico ou hidráulico que movimenta os trilhos da chave; carcaças fundidas protegem o mecanismo contra intempéries e impactos

Trilhoway and Train Casting Parts: What Gets Cast and Why

A fundição é o método de fabricação dominante para componentes ferroviários que exigem formas complexas, alta massa e resistência excepcional. A indústria ferroviária utiliza três processos primários de fundição — fundição em areia, fundição de precisão e fundição de espuma perdida — dependendo da geometria do componente, dos requisitos de tolerância dimensional e do volume de produção.

A tabela a seguir resume as peças fundidas ferroviárias mais importantes, seus materiais e métodos de fundição:

Por que o elenco é preferido Trilhoway Parts

A fundição é o método de fabricação preferido pela indústria ferroviária por diversas razões de engenharia e econômicas:

• Geometria complexa em uma só peça — as estruturas dos bogies, os corpos dos acopladores e as estruturas laterais têm formas tridimensionais com vazios internos e espessura de parede variável que exigiriam dezenas de juntas soldadas se fossem fabricadas em chapa de aço. A fundição os produz como uma única peça integral, eliminando pontos de falha por fadiga da solda.
• Alta massa com propriedades controladas — os componentes ferroviários devem ser suficientemente pesados para manter a rigidez estrutural sob cargas dinâmicas extremas. A fundição permite o controle preciso da composição da liga e da taxa de resfriamento para atingir a dureza, tenacidade e resistência à fadiga necessárias simultaneamente.
• Econômico para produção de alto volume — moldes de fundição em areia para componentes padrão de vagões de carga (estruturas laterais, reforços) podem ser reutilizados milhares de vezes, tornando os custos por unidade competitivos nos volumes exigidos pelas ferrovias Classe I, que podem encomendar 10.000–50.000 peças fundidas de vagões de carga por ano .
• Endurecimento de aço manganês - cruzar sapos feitos de aço manganês de Hadfield fica mais duro com o impacto. Esta propriedade só é alcançável na condição de conversão; a liga não pode ser soldada ou usinada sem perder sua capacidade de endurecimento.

Principais peças ferroviárias por sistema: uma tabela de referência completa

Padrões de qualidade e certificação para peças fundidas ferroviárias

Trilhoway casting parts are among the most rigorously tested industrial components in any sector. A single failed bogie frame or coupler can cause a derailment with massive safety and financial consequences. The following standards govern their production and qualification:

• AAR M-201 — Especificação da Association of American Railroads para estruturas laterais e reforços de caminhões de vagões de carga (América do Norte). Requer composição química específica, propriedades mecânicas e testes não destrutivos (NDT) em cada peça fundida.
• EN 13262 — Norma europeia para rodas ferroviárias, abrangendo classes de materiais, tolerâncias dimensionais e requisitos de testes ultrassônicos.
• EN 13749 — Norma europeia que especifica os requisitos estruturais para estruturas de bogies, incluindo testes de fadiga sob cargas de serviço simuladas durante um mínimo de 10 milhões de ciclos de carga .
• UIC 860 — Especificação técnica da União Internacional dos Caminhos de Ferro para peças fundidas de aço utilizadas na construção de veículos ferroviários.
• Padrões GB/T (China) — O conjunto próprio de padrões de fundição e materiais da China Railway, aplicado a um dos maiores setores de fabricação ferroviária do mundo, que produziu mais de 4.000 locomotivas e 50.000 vagões de carga somente em 2022.

Todas as peças fundidas de segurança crítica passam por END obrigatórios, incluindo inspeção de partículas magnéticas (MPI), teste ultrassônico (UT) e teste radiográfico (RT) para detectar porosidade interna, rachaduras ou inclusões antes que a peça entre em serviço. Muitas especificações também exigem testes destrutivos de cupons de cada calor de aço para verificar a resistência à tração, resistência ao escoamento, alongamento e valores de impacto Charpy em temperaturas operacionais.

Ciclos de manutenção para peças-chave de trens e ferrovias

Compreender os intervalos de manutenção ajuda as equipes de compras a planejar o estoque de peças sobressalentes e os pedidos de fundição. Abaixo estão os intervalos típicos de inspeção e substituição para os componentes mais críticos: