Gångmotstånd är ett samlingsbegrepp på de olika typer av motstånd som motverkar ett tågs rörelse. Det kan delas in i rullmotstånd (också kallat mekaniskt motstånd), kurvmotstånd, luftmotstånd och stigningsmotstånd.
Här citerar jag i stort sett ett examensarbete jag hittade (F.Nilsson och M.Stridsberg vid LU)
Rullmotståndet är proportionerligt mot tågets tyngd och jag har hittat ganska mycket bra information som är relativt överrensstämmande (vanligtvis 10-20 Newton per ton). Stigningsmotståndet är trivialt att beräkna (Mg x 'procent lutning'/100).
Däremot så har jag inte hittat bra data när det kommer till luftmotståndet.
Modellen som oftast används är
F_L (Newton) = (densitet_luft) x (tvärsnittsarea) x (luftmotståndskoefficient) x (hastighet)² /2.
I "Davids formel" som verkar vara ganska känd så inkluderas alla dessa faktorer i en och samma term så att formeln kan skrivas:
R = A + Bv + Cv²,
där den sista termen är luftmotståndet. Denna formel är dock väldigt grov och luftmotståndet (kraft) beror på tågets vikt vilket är en ganska stor felkälla. Hela tåget får också en och samma luftmotståndskoefficient så man tappar precision för olika typer av tåg.
I tyska artiklar så summeras bidrag från varje vagn i tåget så att luftmotståndet kan skrivas
F_L = (densitet_luft) x (Area) x [C_lok + (N-1)C_mittvagn + C_ändvagn]v² /2
där N = antalet vagnar. Här har mittvagnarna lägre luftmotståndskoefficient än den sista vagnen.
Det är denna modell som jag har försökt använda för att simulera gångmotstånd i en tågsimulator. Jag saknar dock information om rimliga luftmotståndskoefficienter för godsvagnar. Om jag visste vad som var ett rimligt totalt gångmotstånd för några exempelgodståg så skulle jag kunna uppskatta värdet på de olika koefficienterna. Jag har hittat tre sådana datapunker.
Den första datapunkten är den mest grova. Enligt följande hemsida så uppskattar Trafikverket ett schablonvärde på 0.0195 kWh per km och ton för godståg. Om man antar att medelhastigheten för godståg är 100 km/h så kan man få ett ungefärligt värde på kraften (per ton) som krävs för att hålla konstant hastighet till 70 Newton per ton eller 50 kN för ett 750t tåg.
Denna siffra är såklart väldigt oprecis eftersom den (antar jag) är ett medelvärde för alla tåg, över alla hastigheter och alla godstågtyper.
För ett 1500t tåg skulle (enligt ovan uppgifter) det krävas 100 kN att färdas vid 100 km/h, vilket ger en effekt på 3000 kW eller 80% av den kontinuerliga effekten för ett Rc-lok. Detta känns väldigt högt. Min (naiva) uppfattning har alltid varit att tåg (inklusive godståg) kräver väldigt låg effekt för att färdas med konstant hastighet. Men enligt detta exempel så skulle det krävas 80% pådrag bara för att hålla hastigheten.
Jag har också hittat två diagram som beskriver gångmotståndet som funktion av hastigheten.
Enligt ovan graf så krävs det ungefär 70 kN för att färdas med den konstanta hastigheten 100 km/h. Tågets vikt är cirka 1500t. Gångmotståndet är alltså 30% lägre än det beräknade värdet ovan. Ett Rc-lok skulle kräva ungefär 50% pådrag för att hålla 100 km/h.
I den tredje grafen jag hittade så är dock gångmotståndet högre:
Som jag förstår det så står GAG för "Ganzzug", systemtåg på svenska. ICG är intermodala tåg (InterCargoExpress) och DG verkar vara någon annan typ av systemtåg. Om man räknar bort lutningsmotståndet så blir gångmotstånden utan lutning 90 kN, 110 kN och 70 kN för GAG, DG respektive ICG. För dessa tåg skulle det krävas 70%, 85% respektive 50% pådrag för ett Rc-lok. Luftmotstånden blir 60 kN, 90 kN respektive 50 kN om man antar 15 N/ton rullmotstånd.
Främst behöver jag veta om jag kan lita på dessa uppgifter. De höga gångmotståndet är förvånande, men kanske realistiska. Sedan så behöver jag uppskatta hur många vagnar exempeltågen består av. Därefter kan jag beräkna approximativa luftmotståndskoefficienter. I de tyska formlerna har mellanvagnarna en tredjedel till hälften av luftmotståndet jämfört med den sista vagnen.
Någon som har synpunkter om vad som är rimligt att förvänta sig i form av gångmotstånd? Skulle vara hjälpsamt att ha någon slags "sanity check" i form av hur mycket pådrag som är rimligt för att hålla hastigheten.
Svara med citat
Ursprungligen postat av Per Sillén
