Sistemas ferroviários de pinhão e cremalheiras - parte II

Dando sequência ao tema iniciado ontem, iremos mostrar os demais sistemas de ferrovias que utilizam pinhões e cremalheiras para ultrapassar aclives íngremes, onde a tração por simples aderência das locomotivas é insuficiente para vencer os obstáculos.

O sistema Abt foi concebido por Roman Abt, um engenheiro ferroviário suíço. Ele trabalhou para Niklauss Riggenbach em suas obras, em Olten, e mais tarde na fábrica IGB que produzia locomotiva de cremalheira. Em 1885, Roman Abt fundou sua própria empresa de engenharia civil.

Durante o início da década de 1880, Abt trabalhou para criar um sistema de cremalheira que superou as limitações do sistema Riggenbach. Em particular, os custos de fabricação, manutenção e a complexidade dos AMV. Em 1882, Abt projetou uma cremalheira com barras sólidas com dentes verticais usinados em cada barra. Duas ou três destas barras são montadas no meio dos trilhos, com o deslocamento dos dentes. Essa disposição das barras garante que os pinhões nas locomotivas estão constantemente envolvidos pela cremalheira. O sistema Abt é mais barato de construir do que o Riggenbach porque utiliza menos material e tem peso menor em cada segmento de cremalheira. Entretanto, o sistema Riggenbach é mais resistente ao desgaste do que o Abt.

Abt também criou um sistema para suavizar o funcionamento da cremalheira usando aço mais maleável para fazer com que os dentes do pinhão acoplem gradualmente nos dentes da cremalheira. A primeira ferrovia a utilizar esse sistema é Harzbahn na Alemanha que foi inaugurado em 1885.


Os pinhões podem ser montados sobre o mesmo eixo nas rodas de tração ou acionados separadamente. As locomotivas a vapor na Monte Lyell Mining & Railway Company teve cilindros separados para os pinhões e para as rodas motrizes, assim como as locomotivas a vapor Classe X na Nilgiri Mountain Railway.


O gradiente mais íngreme do sistema Abt em Monte Lyell Mining & Railway Company tem inclinação de 6,67%. Já em Nilgiri Mountain Railway, o gradiente mais íngreme é de 8,33%, que a faz ser a ferrovia com trecho de maior inclinação da Ásia.

O sistema de cremalheira Locher, inventado por Eduard Locher, tem os dentes cortados nos lados ao invés da parte superior do trilho, envolvidos por duas rodas dentadas na locomotiva. Este sistema permite o uso em rampas mais íngremes do que os outros sistemas, cujos dentes poderiam saltar para fora da cremalheira. Ele é usado em Pilatus Railway .

Locher decidiu projetar um sistema de cremalheiras que pode ser usado em declives íngremes com 50% de inclinação. O sistema Abt - que é o sistema de cremalheira mais comum na Suíça - foi limitado a um máximo de inclinação de 25%. Locher mostrou que, em grau mais acentuado, o sistema Abt estava propenso a permitir que o pinhão escapasse por sobre a cremalheira, provocando descarrilamentos potencialmente catastróficos, como previsto pelo próprio inventor do sistema. Para superar este problema e permitir a construção de uma linha de cremalheira até os lados íngremes de Pilatus Mountain, Locher desenvolveu sua criação, onde a cremalheira é uma barra chata com dentes simétricos, horizontais. Pinhões horizontais envolvem a barra central, contribuindo para a condução das locomotivas, mantendo-as no centro da pista.


Este sistema proporciona melhor estabilidade na ferrovia, além de evitar que o trem tombe, mesmo sob os mais severos ventos laterais. Essas engrenagens também são capazes de tracionar a locomotiva, por isso mesmo flanges nas rodas são opcionais. O maior inconveniente deste sistema é que o AMV ferroviário não é utilizável, e uma mesa de transferência ou outro dispositivo complexo deve ser usado quando é necessário fazer alguma ramificação na pista.


Após os testes, o sistema foi implantado na Pilatus Railway, que foi inaugurada em 1889. Nenhuma outra ferrovia utiliza o sistema de Locher, embora algumas minas de carvão da Europa usam um sistema similar em linhas de bitola estreita com alto grau de inclinação.

O sistema de cremalheira Lamella, também conhecido como sistema de Von Roll, foi desenvolvido pela Von Roll Company depois os carris de aço laminados utilizados no sistema de Strub tornou-se disponível. É formada a partir de uma única lâmina de corte de uma forma semelhante ao sistema Abt, mas tipicamente mais larga do que uma única barra Abt. A cremalheira Lamella pode ser utilizada por locomotivas construídas para uso nos sistemas Riggenbach ou nos sistemas Strub, quando as mandíbulas de segurança que eram uma característica do sistema de Strub original não são utilizadas. Algumas ferrovias nos Alpes usam cremalheiras de vários sistemas; por exemplo, a Saint Gallen Gais Appenzell Railway, na Suíça, tem seções de Riggenbach, Strub e Lamela.


A maioria das estradas de ferro que empregam o mecanismo de pinhão e cremalheira construídas a partir do final do século XX em diante, têm usado o sistema de Lamella.

Sistemas de cremalheira e de adesão usam o sistema de pinhão e cremalheira apenas nas seções mais íngremes e em outros lugares usam apenas a aderência como uma ferrovia regular. Aqui no Brasil temos a Estrada de Ferro Santos Jundiaí, num trecho ferroviário que liga a vila de Paranapiacaba com Raiz da Serra, construído pela São Paulo Railway Company, onde o sistema funicular foi substituído pelo sistema de cremalheira/aderência. O máximo do poder de tração das locomotivas usadas neste sistema, é atingido quando roda na cremalheira, porém, no trecho de simples aderência, é que a máquina atinge sua velocidade máxima.

Traduzido para o nosso português, Fell significa Caiu. O sistema ferroviário montanha Fell não é, estritamente falando, um trem de cremalheira, pois não existem engrenagens com dentes. Em vez disso, este sistema utiliza um trilho central liso no qual se acoplam rodas horizontais, que melhoram o atrito nas subidas e funcionam como freio nas descidas.


Afim de mostrar detalhes da complexidade dos AMVs desses sistemas de cremalheiras, amanhã teremos mais um post sobre esse tema.

Abraços do Edu.