En relación con los aparatos de vía

DESVÍOS FERROVIARIOS DE ALTA VELOCIDAD.
EVOLUCIÓN EN ESPAÑA
Madrid, 23 de octubre de 2012
José Manuel Galindo Escribano
Dir. Operaciones e Ingenieria ADIF
INTRODUCCIÓN
Evolución del modelo ferroviario
Ð
Incremento en la demanda de velocidad, puntualidad, confort
Ð
Incremento de los costes de mantenimiento y explotación
Ð
ALTA VELOCIDAD Î Redefinición del sistema ferroviario
Equilibrar Rentabilidad / Servicio / Coste
Aumentar prestaciones sin aumentar costes
Ð
Necesidad de nuevos diseños de
equipamiento de vía
SITUACION HASTA AÑOS 80
- Desvíos con escasas evoluciones durante décadas
- Reticencia al cambio por ser elementos de seguridad.
-Condicionantes de diseño y materiales que implican bajas velocidades de paso por
vía desvíada y máximo a 160 km/h por directa:
- Tipos A y B no soldables
- Traviesa de madera, sujeciones rígidas
- Agujas con perfil de carril normal, necesidad de refuerzo, grandes
desgastes…
- Transmisiones mecánicas
- Elementos delicados con grandes necesidades de mantenimiento, engrase,
etc…
LA LÍNEA MADRID – SEVILLA. AÑOS 90
La construcción de la primera línea de Alta Velocidad europea (Paris-Lyon, 1981) supone la primera
necesidad de innovar sobre los antiguos modelos.
Reticencia al cambio en elementos comprometidos => Fracaso, las exigencias son mucho mayores
Para la línea Madrid-Sevilla se aprovechan las primeras experiencias europeas. Compra de
tecnología alemana.
Traviesas de hormigón
Sujeción elástica en todo el desvío
Tratamientos térmicos en zonas de
transferencia de rodadura
Empleo de curvas de transición en rama
desviada.
Optimización cinemática del diseño agujacontraaguja
Accionamientos individuales múltiples
Concepto de geometría
Se introduce el concepto Clotoide/Circular/Clotoide en el
trazado de la rama desviada, mayor confort de paso.
Optimización dinámica/geométrica de la zona de cambio
El aumento de la velocidad en desviada obliga a un
aumento del radio
A mayor radio, las agujas son más débiles. La punta es la
parte que recibe el impacto mayor
Se introduce un sobreancho en la contraaguja que permite
un regruesamiento de la aguja acoplada en la zona de
transferencia de rodadura, reduciendose la presión ejercida
por la rueda (menor desgaste). El sobreancho favorece la
inscripción del eje, evitando la perturbación del movimiento
natural de lazo
Accionamientos individuales
Los accionamientos individuales nos permiten:
• La regulación de esfuerzos de cada motor
• La regulación de las aperturas de agujas en cada punto
• El control y corrección de cualquier incidencia de una
manera rápida
Por el contrario, los accionamientos con timonería múltiple
son más difíciles de regular y controlar sus esfuerzos,
tienen una mayor susceptibilidad de fallo por la cantidad
de elementos móviles.
Para la situación de los motores se han tenido en cuenta
las distintas secciones (del cambio/cruzamiento) en
función de la resistencia ofrecida por la aguja o punta del
cruzamiento móvil
EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000
Las experiencia en los desvíos de la línea Madrid-Sevilla aconseja la evolución de los
desvíos para solucionar ploblemas y carencias detectados en la explotación:
Necesidad de engrase períodico, fallos de fiabilidad en caso contrario
Problemas de vibraciones y pérdidas de comprobación por falta de sujeción vertical
de agujas
Grandes necesidades de bateo períodico (sujeción rígida)
Complicación de las operaciones de bateo por tener que desmontar cerrojos y
timonerías de accionamiento y comprobación para poder realizarlas
Se hacen necesarias mejoras encaminadas a:
Reducción del mantenimiento
Aumento de la fiabilidad
Para la línea Madrid-Lleida estas mejoras se trasladan a un desvío de concepción
española, que recoje las últimas evoluciones realizadas en Europa.
Zona de cambio, elasticidad (Alemania)
Zona de cruzamiento (Francia)
EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000
ELASTICIDAD (mejorar reparto de cargas, reducir
MEJORAS INTRODUCIDAS
sobrecargas dinámicas, evitar vibraciones)
APROVECHAMIENTO
DE EXPERIENCIAS
Calidad de los materiales (empleo de carril endurecido)
Traviesa hueca para alojar cerrojos
+
Cerrojo con elemento antilevante y sujeción de la aguja
desacoplada (evitar desajustes en elementos de
comprobación)
INCORPORACIÓN DE
AVANCES
TECNOLÓGICOS
Resbaladera recubierta de molibdeno
Resbaladera con rodillos incorporados
Corazón monobloque con punta móvil
Fabricación española con patentes alemanas y francesas, importación de determinados
elementos (placas de asiento elásticas, cerrojos, carril endurecido)
Gran esfuerzo de la industria española para integrar distintas tecnologías y diseñar soluciones
propias.
Mejoras en la tecnología de fabricación española para mejorar capacidad productiva y calidad
EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000
Evolución de las sobrecargas para distintas rigideces y calidad de vía para V=300 km/h
COMPORTAMIENTO ELÁSTICO DE LA VÍA.
Prud’homme
20
Qdin (b=0,5)
( Δ QNS )
m NS ⋅ k ⋅ γ ( ε )
Desviación típica de las sobrecargas dinámicas
V
b:
mNS:
k:
Velocidad de circulación del vehículo en km/h
Defectos de la vía y del vehículo en onda corta
masa no suspendida del vehículo en t
rigidez vertical de la vía en t/mm
Qdin (b=0,75)
16
Qdin (b=1)
14
Sobrecarga dinámica (t)
σ
V
= 0 , 45 ⋅
⋅b ⋅
100
18
12
10
8
6
4
2
0
0
25
50
75
100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525
Elasticidad (kN/mm)
Conclusiones para un diseño que reduzca los sobreesfuerzos por cargas dinámicas:
y Las sobrecargas debidas a las masas no suspendidas del vehículo representan la mayor parte de las
sobrecargas dinámicas; no obstante el grado de actuación sobre las mismas es muy límitado (experiencia
tren ICE Munich-Hamburgo).
y La velocidad de circulación (entre 200 y 350 km/h) introduce variaciones leves en las sobrecargas
dinámicas. Parámetro donde no hay lugar a la variación (V de diseño de la línea).
y La calidad geométrica de la vía (b); así como su rigidez (k) son los parámetros en los que incidir en mayor
medida para evitar las sobrecargas dinámicas
y Mejorar la calidad geométrica de la vía; especialmente en lo referente a sus parámetros medidos en
longitudes de onda corta (hasta 3 m).
y Mejorar la calidad de rodadura, mediante el amolado del carril y el mantenimiento de los ejes de los
vehículos.
y Aumentar la elasticidad de la vía.
EVOLUCIÓN HACIA EL DESVÍO ELÁSTICO – LÍNEA MADRID-LÉRIDA. AÑO 2000
PARÁ
PARÁMETROS GEOMÉ
GEOMÉTRICOS
Velocidad por Vía Directa
VD = 350 km/h
Velocidad por Vía Desviada
Vd = 220 – 160 - 100 km/h
Distancia entre ejes de vía
E = 4.700 mm
Ancho de vía
a = 1.435 mm
Aceleración sin compensar máxima por vía desviada
asc = 0,51 m/s2
Variación de la aceleración no compensada por vía desviada en la
junta de contraaguja (“empellón”)
Y i=1,1 m/s3
Sobreaceleración máxima por vía desviada
Y =0,65 m m/s3
Longitud máxima del escape
Lmax=400 m
Longitud mínima de las alineaciones de curvatura constante
Lmin=0,25 V
MEJORAS SOBRE EL MODELO MADRID-LLEIDA. AÑO 2006
Se introducen mejoras encaminadas a
mejorar la fiabilidad del desvío.
Unificación del tipo de cerrojo en cambio
y cruzamiento. Diseño español para
integrar cerrojos en la cuna del desvío.
Sustitución del modelo de rodillo de
resbaladeras por otro con menor
susceptibilidad a fallo y mayor facilidad
para su regulación. Rediseño de las
placas resbaladeras.
MEJORAS SOBRE EL MODELO MADRID-LLEIDA. AÑO 2006
Eliminación de comprobadores
intermedios a costa de aumentar
ligeramente el número de puntos
de accionamiento. Con ello se
homogenizan componentes y se
reduce el número total de puntos a
dotar
con
elementos
de
señalización (aumento de fiabilidad
y reducción de costes)
DESVÍOS CONVENCIONALES. Mejoras introducidas a partir de los modelos AV
Implantación de traviesas metálicas huecas en las que se
alojan estos elementos, de forma que se permita el bateo sin
necesidad de su desmontaje.
Las resbaladeras equipadas con rodillos que favorecen el
movimiento. De esta forma se evita el engrase y se mejora la
fiabilidad.
El camino de rodadura tiene inclinación 1/20 similar a la de
plena vía en toda la longitud del desvío.
Implantación de accionamientos múltiples en lugar de
transmisiones mecánicas.
DESVÍOS DE TRES HILOS
El desarrollo de la red de Alta velocidad en ancho UIC
hace posible su integración en determinados corredores
con la red existente; así surge la necesidad de nuevos
aparatos, normalmente de gran complejidad .
9
Existen numerosos modelos de desvíos de tres
hilos dentro de los cuales se ha desarrollado una
generación de aparatos de altas prestaciones.
9
En resumen estos aparatos permiten una velocidad
máxima de paso por directa de 220 km/h y de hasta
100
km/h
por
desviada,
hormigón y carril 60 E1.
equipando
traviesa
de
NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011
Necesidad de reducción de costes
Escalada de precios de suministradores externos
Capacidad técnica de la industria española
Experiencia adquirida a lo largo de 20 años
DISEÑO Y FABRICACIÓN DE DESVÍO DE ALTA
VELOCIDAD INTEGRAMENTE ESPAÑOL
(Acuerdo entre ADIF y el conjunto de la industria
española para el desarrollo)
NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
GEOMETRÍA: Se conservan las geometrías anteriores, con
clotoides de mesetas en los trazados de las vías desviadas y
optimización de la rodadura en la zona del cambio.
PLACAS DE ASIENTO : Se conserva la sujeción elástica
indirecta. Las placas tienen sistema de corrección de ancho de vía.
La elasticidad del conjunto es de 40 kN/mm.
CARRIL: Se conservan los perfiles actuales pero pasan a
fabricarse en factorías españolas tanto la zona forjada de agujas
como el carril endurecido.
TRAVIESAS: Se conservan las traviesas actuales con la misma
fijación y coordenadas de taladros.
CERROJOS: Se emplea una versión mejorada del tradicional
cerrojo de uña tanto en el cambio como en el cruzamiento de punta
móvil, dotándolo de mejoras en la capacidad de regulación y
dotándolo de elementos para la sujeción vertical de agujas.
CRUZAMIENTO: Se emplean los modelos de cunas existentes
con ligeras modificaciones para la incorporación de rodillos de
ayuda a la maniobra.
AYUDAS A LA MANIOBRA: Se emplean rodillos de ayuda a la
maniobra tanto en cambio como en cruzamiento.
NUEVOS DESVÍOS DE ALTA VELOCIDAD DE ADIF. AÑO 2011
Gracias por su atención