Este vídeo del departamento de ingeniería civil de la Universidad Técnica de Aquisgrán (Alemania) es una de las mejores explicaciones que haya visto sobre por qué las ruedas de los trenes son como son y cómo interactúan al desplazarse por los raíles: adaptándose a las curvas de forma automática gracias a su geometría – sin necesitar de un diferencial como los coches.
El modelo no está a escala y resulta un poco desproporcionado y no del todo exacto, pero muestra esa peculiar interacción entre los raíles y las ruedas del tren. Hay que tener en cuenta que en las curvas la distancia a recorrer por los raíles es menor por el interior que por el exterior. De modo que interesa que la circunferencia de contacto de la rueda interior sea un poco más pequeña que la de la rueda exterior.
Ahora bien: si se usaran ruedas cilíndricas con un eje fijo tenderían a descarrilar, pues se moverían a la misma velocidad teniendo que recorrer distinto espacio. Y si se usaran ruedas cónicas con un eje flexible descarrilarían instantáneamente al actuar la gravedad sobre ellas por la descomposición de fuerzas en juego.
La combinación correcta son pues ruedas cónicas con eje fijo.
La inclinación o pendiente exacta de esas secciones cónicas que forman las ruedas depende de algunos factores de las vías pero suele ser 1 a 20 – algo apenas apreciable a simple vista. Las vías férreas suelen además estar inclinadas ligeramente hacia dentro, lo cual las ayuda a mantenerse en posición. Además, a diferencia de lo que se ve en el vídeo las ruedas de los trenes no suelen ser totalmente lisas: tienen una pestaña interior que hace de tope y la banda de rodadura a veces está ligeramente escalonada para evitar oscilaciones armónicas indeseadas.
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