En primer lugar tendríamos que definir qué es lo que se conoce como tracción, para lo que acudiendo a los diccionarios encontraríamos:

Tracción: Acción de arrastrar un vehículo o de hacerle andar por cualquier procedimiento mecánico. (Larousse)

Bien quedémonos con la segunda parte de esta definición e intentemos buscar  esos "procedimientos mecánicos"  que consiguen que, en el caso de los trenes, estos puedan desplazarse por la vía.

Ya vimos en un artículo sobre el funcionamiento de una grúa a vapor, que puede extenderse a una locomotora cómo producir esa tracción, se trataba de transformar la energía térmica del vapor de agua en energía mecánica por medio de un émbolo que se mueve en el interior del cilindro. (Salvat). De acuerdo, nosotros suponemos que ya estamos en esa fase de que nuestro émbolo se mueve y transmite movimiento a la rueda (igual razonamiento si se tratara de una locomotora eléctrica o diesel). Pero ahora deberemos de investigar si ese movimiento del émbolo se suficiente para que la locomotora comience a rodar por la vía

De lo que se trata es conocer las razones que posibiliten que esa superficie tan lisa como es la rueda de una locomotora haga gala de su nombre y "ruede" sobre la superficie del rail (también lisa) y no se limite simplemente a girar. Igualmente que, cuando sea arrastrada por otra fuerza ruede igualmente en lugar de deslizarse. Para ello habremos de fijarnos en el concepto de adherencia (rozamiento).

Vamos a comenzar a analizar el movimiento en un eje no tractor como el que tenemos en la imagen de debajo.

En este caso el eje es arrastrado, supongamos por un eje tractor. A ese movimiento representado por 1 se opone la resistencia del carril a la rueda que representamos por 2 (como toda fuerza de rozamiento se opone al movimiento). La conjunción de las fuerzas 1 y 2 produce el denominado "par de fuerzas" que es el que consigue que el eje ruede sobre la vía

Este movimiento arriba reflejado es muy intuitivo, lo podéis verificar vosotros empíricamente mediante simplemente una moneda que arrastráis paralelamente a una superficie, mientras no se pone en contacto con dicha superficie la moneda no gira. Es cuando se pone en contacto con dicha superficie cuando comienza a rodar.

En el caso del eje tractor el procedimiento es distinto; partimos del movimiento giratorio que imprime el émbolo a las ruedas.  A dicha rueda se le transfiere un movimiento circular que hemos representado de azul (1).

Hemos representado con un 1 el peso de la locomotora. Al estar en rampa, el peso ya no coincide con la fuerza que esa locomotora ejerce sobre la vía (2) sino que aquél se descompone en dos; la mencionada fuerza sobre los raíles (2) y nos aparece una fuerza (3) en sentido contrario al movimiento requerido.

 Ya solo nos quedaría analizar la fuerza que ejerce la propia locomotora sobre los raíles; hemos representado de color rojo el peso de la locomotora que en ausencia de rampa coincidiría con la fuerza que la locomotora ejerce sobre los raíles. En este caso el peso de la locomotora se divide en dos fuerzas; una representada por la flecha rosa de mayor longitud representa la fuerza que la locomotora ejerce sobre los raíles. Pero junto a esta nos surge otra que vemos del mismo color que tiene el sentido opuesto a la marcha de la locomotora (en caso de que esté remontando la rampa).

Hemos visto también el hecho curioso que las fuerzas de rozamiento que ejerce el raíl sobre las ruedas son de sentidos contrarios. La que más nos interesa, sin duda, es la que se ejerce en la rueda tractora que es la que posibilita el movimiento de la locomotora. Pues bien sin entrar en más consideraciones y evitando el formulismo podemos decir que esa fuerza de rozamiento que posibilita la tracción es proporcional a la fuerza que la locomotora ejerce sobre las vías, es decir, la que hemos pintado de color de rosa perpendicular a las vía.

La adherencia  aumenta y disminuye según determinadas circunstancias.

 

Intuitivamente lo que tenemos que lograr es flechitas hacia la derecha que se contrapongan a las que van hacia la izquierda.

Pero si  con estas medidas (aumento de los ejes tractores, etc. ) tampoco conseguimos que la locomotora obtenga la tracción requerida para digamos, remontar, una rampa, deberemos ya acudir a otros procedimientos pudiendo acudir en primer lugar   a los diversos tipos de cremallera (cremallera/piñón) de que disponemos y que vimos en el artículo sobre trenes de cremallera.

 

Dentro de los trenes de cremallera, pudimos observar acoplamientos piñón-cremallera que proporcionaban más agarre según las circunstancias. Strub, Abt (doble piñón-cremallera), Locher (doble piñón-cremallera en posición horizontal), etc. etc. Aquí vemos que esa fuerza de reacción (pintada en rojo) es muchísimo mayor que la conseguida entre la rueda y el carril.

Pero a pesar de que disponemos de diversos tipos de trenes de cremallera quizás tampoco ofrezcan solución a todas nuestras demandas por lo que deberíamos acudir ya a otros procedimientos. Observad la figura de debajo en donde hemos colocado una flecha de color azul suficiente para contrarrestar todas las que van en sentido contrario. Eso no es más ni menos que acudir a un sistema funicular; funicular-ferrocarril en este caso.

En el funicular el esquema de fuerzas es diferente pues no dispone de ruedas tractoras. Es la fuerza externa que hemos representado de azul la que arrastra (o sujeta) a los respectivos coches.