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Una máquina apisonadora o apisonadora de balasto, informalmente simplemente apisonadora, es una máquina autopropulsada montada sobre rieles que se utiliza para posicionar con gran precisión la vía (riel y traviesas conectadas), mediante una unidad de revestimiento elevadora (o abrazadera), y estabilizar la nueva posición compactando (o apisonando ) el balasto de la vía bajo las vías del ferrocarril , mediante un grupo de púas mecanizadas. [ 1 ]
Antes de la introducción de las apisonadoras mecánicas, esta tarea se realizaba manualmente con la ayuda de mazos. Además de ser más rápidas, precisas, eficientes y requerir menos mano de obra, las apisonadoras son esenciales para el uso de traviesas de hormigón, ya que son demasiado pesadas (generalmente más de 250 kg o 550 lb ) para levantarlas a mano.
En su forma más básica, las primeras máquinas apisonadoras solo compactaban el balasto. Prácticamente todas las máquinas modernas corrigen la alineación de los rieles para que queden paralelos y nivelados, con el fin de lograr un viaje más cómodo para pasajeros y mercancías y reducir la tensión mecánica aplicada a los rieles por el paso de los trenes. Esto se logra localizando los puntos donde las traviesas se han hundido por el peso de los trenes o la acción de las heladas, lo que provoca que la vía se combe. La apisonadora levanta cada traviesa y los rieles, y compacta el balasto debajo. [ 2 ] Cuando la traviesa se vuelve a colocar, los rieles combados quedan ahora al nivel correcto. Combinar el apisonado y la alineación en una sola máquina ahorra tiempo y dinero, ya que solo se necesita una máquina para realizar ambas funciones en la vía.
Los operarios de apisonamiento suelen trabajar en colaboración con los reguladores de lastre , como parte de un equipo de sección.
Historia
En los inicios del ferrocarril, el balasto se mantenía manualmente, con operarios que utilizaban palas y mazos para moverlo, limpiarlo y compactarlo. Los rieles se levantaban con grandes gatos hidráulicos para que los operarios pudieran realizar su trabajo. [ 2 ] Este proceso era bastante largo y propenso a errores humanos.
A partir de la década de 1930, se desarrollaron y utilizaron por primera vez herramientas automáticas para el apisonamiento, aunque aún requerían operación manual. En las décadas siguientes, se desarrollaron máquinas apisonadoras para automatizar el proceso, utilizando máquinas específicas que se desplazaban sobre rieles. [ 2 ]
En los últimos años, se han desarrollado máquinas apisonadoras de mayor tamaño que incorporan funciones adicionales, como el alineamiento y el levantamiento de los rieles, además de su función de apisonamiento. En Norteamérica se las conoce como apisonadoras de producción. [ 2 ]
Tipos
Las máquinas apisonadoras se fabrican en muchas variedades diferentes según su finalidad:
- Máquinas de compactación de vía simple : utilizadas en tramos de vía que no tienen desvíos u otras estructuras de vía complejas, comúnmente denominadas máquinas de producción, generalmente tienen cabezales de compactación con posiciones móviles.
- Máquinas apisonadoras de desvíos : se utilizan para apisonar desvíos, cruces y otras estructuras de vía complejas; disponen de cabezales de apisonamiento móviles con capacidad para aislarlos cuando sea necesario.
Proceso de compactación
El proceso de compactación de cualquier tipo de compactador consta de los siguientes pasos básicos: [ 2 ]
- La unidad de elevación y alineación desplaza el riel y las traviesas bajo la unidad de compactación hasta la posición vertical y horizontal deseada. En esta etapa, la posición deseada de los rieles y las traviesas se mantendrá mientras la unidad de elevación y alineación sujete la vía en su lugar.
- Las unidades de compactación introducen púas vibratorias y oscilantes (42 Hz óptimo) en el balasto a ambos lados de la traviesa, paralelas a los raíles, hasta alcanzar la profundidad de compactación deseada. Estas púas, al vibrar y oscilar rápidamente, licúan el balasto, facilitando así su inserción.
- Las púas vibratorias se presionan juntas debajo de la traviesa para compactar el balasto que queda debajo de la misma, la cual se mantiene en posición mediante la unidad de elevación y revestimiento, asegurando así que conserve su posición al ser liberada por dicha unidad.
- La unidad de compactación se retrae hasta su posición de reposo, ligeramente por encima de la parte superior de los raíles. La unidad de elevación y alineación libera la vía y la traviesa, que mantienen su posición gracias a la modificación del balasto realizada en la etapa anterior del proceso.
- La máquina apisonadora se desplaza a la siguiente traviesa y comienza un nuevo ciclo.
Disposición estándar
Los principios y funciones básicas de una máquina apisonadora siguen siendo los mismos independientemente del fabricante, con solo pequeñas diferencias en el diseño.
Conducir
La mayoría de las máquinas de orugas funcionan con un motor diésel . Este proporciona potencia a las ruedas motrices mediante un circuito hidrostático o un eje cardán , lo que permite que la máquina se desplace por la zona de trabajo. El motor también acciona una bomba hidráulica que alimenta las distintas herramientas.
Unidad de revestimiento elevadora
La unidad de elevación de la vía de una máquina apisonadora (la abrazadera) levanta y mantiene la vía en la posición correcta mientras se apisona el balasto que se encuentra debajo. Todos los tipos de unidades requieren los siguientes componentes para realizar esta tarea:
- Chasis
- Normalmente rectangular, con cuatro ruedas para desplazarse sobre raíles.
- Cilindros de elevación
- Un cilindro a cada lado conecta la unidad al chasis principal de la máquina y permite que la unidad levante la oruga verticalmente.
- Revestimiento de cilindros
- Dos cilindros horizontales situados entre el chasis de la unidad y el chasis principal de la máquina se utilizan para empujar/tirar de la oruga horizontalmente.
- Conjuntos de abrazaderas o "ganchos"
- Estos elementos suelen estar en la parte exterior de cada riel y utilizan cilindros hidráulicos para sujetarse al lateral del cabezal del riel, de modo que quede bloqueado al chasis de la unidad antes de que comience el izamiento y el revestimiento.
La unidad de revestimiento elevadora suele fijarse al chasis principal de la máquina mediante un brazo de arrastre de longitud regulable hidráulicamente. Este brazo es ajustable, lo que permite apartar la unidad de pequeños obstáculos como juntas aisladas o cables.
Sistema de referencia
Para garantizar la corrección de la geometría de la vía, la mayoría de las máquinas apisonadoras utilizan un sistema óptico para determinar la posición relativa de tres puntos de la máquina, generalmente indicados como A, B y C. Algunas máquinas utilizan un cuarto punto entre B y C para realizar mediciones de control de calidad.
El punto A es siempre el punto de referencia frontal y se sitúa sobre la vía sin corregir. El punto B se coloca lo más cerca posible de la unidad de elevación del revestimiento (la abrazadera). El sistema de control de la máquina utiliza el punto B para posicionar correctamente la vía mediante potenciómetros o filtros ópticos, según el tipo de sistema de cuerdas utilizado.
El punto C es el punto de medición y anclaje más posterior para los cables de elevación y revestimiento. Según el tipo de sistema de cables, el punto C será un anclaje de cable con un cilindro tensor o un receptor de luz fotoeléctrica.
Los tres puntos son carros individuales que pueden moverse libremente hacia arriba, abajo, izquierda y derecha, independientemente del chasis de la máquina, y por lo tanto, seguir cualquier pequeña fluctuación en la posición del riel. Durante el funcionamiento, la máquina utiliza cilindros neumáticos para empujar ligeramente estos carros hacia el riel de referencia seleccionado, tanto vertical como horizontalmente.
Al utilizar este método, el operador de la torre posiciona los anclajes del punto A según las mediciones geométricas de la vía realizadas previamente. Una vez posicionado el punto A, se asume que tanto A como C están en la posición correcta, como si la máquina estuviera sobre la vía corregida. A continuación, la máquina utiliza la unidad de elevación para alinear el riel y el punto B con A y C.
Unidades de apisonamiento
Las unidades de compactación de la mayoría de las máquinas de compactación constan de:
- Un juego de púas, ya sean 8 o 16, por traviesa, divididas equitativamente entre la parte delantera y trasera de la misma.
- Varillas de montaje o "guía" que permiten que la unidad en su conjunto se mueva hacia arriba y hacia abajo en un movimiento lineal.
- Marco de soporte
- Apretando los brazos
- Los soportes de las púas pueden formar parte del brazo de presión o estar unidos a él mediante un pasador para permitir el giro, dependiendo del tipo de máquina apisonadora.
Para generar la vibración necesaria para la penetración y consolidación, existen dos métodos principales que se utilizan comúnmente:
- Utilizando un eje excéntrico accionado hidráulicamente, ya sea acoplado al extremo de los cilindros de compresión o actuando como punto de pivote para los brazos de compresión.
- Utilizando un cilindro de compresión especial y un conjunto de válvulas para hacer oscilar las púas.
Un método menos común, que se observa con mayor frecuencia en los cabezales de compactación de las excavadoras, consiste en utilizar un conjunto vibrador accionado por motor que se atornilla directamente al bastidor de soporte.
Máquinas especializadas
Máquinas de apisonamiento de acción continua
Una máquina apisonadora de acción continua (CAT) puede compactar entre uno y cuatro durmientes a la vez, con salidas generalmente previstas entre 320 m/h y 2600 m/h. [ 3 ]
Expreso de apisonamiento dinámico
La 'Tamping Express' es una máquina desarrollada por Plasser & Theurer , y en el Reino Unido y Europa se la conoce como 09-3X. Esta máquina consta de un satélite convencional tipo CAT con utillaje para tres traviesas en sucesión continua, junto con una unidad estabilizadora DTS completa suspendida del vehículo más trasero de la máquina. [ 4 ]
DGS / DTS (estabilización dinámica de la vía)
Las operaciones de compactación y limpieza reducen la resistencia de la vía al movimiento lateral. Esta resistencia se recupera gradualmente con el paso de los trenes, pero puede requerir la imposición de una restricción de velocidad durante dicho proceso. Esta consolidación se puede lograr de forma más rápida y controlada mediante un equipo mecanizado conocido como estabilizador dinámico de vía (DTS).
Normalmente, un sistema DTS solo se utilizará después de que un tramo de vía haya sido compactado y alineado.
El sistema DGS cuenta con una unidad vibratoria que mantiene la vía en posición y aplica una vibración horizontal y una carga vertical para simular el paso de los trenes. Los parámetros de la vía (o niveles transversales ), antes y después de la estabilización, pueden visualizarse a través de los bogies delanteros y traseros.
La estabilización dinámica de la vía presenta las siguientes ventajas, lo que se traduce en una mayor seguridad:
- Aumenta la resistencia de la vía al movimiento lateral.
- Crea una capa homogénea de balasto.
- Permite una relajación más temprana de las restricciones de velocidad.
- Elimina los asentamientos diferenciales iniciales no uniformes causados por el tráfico ferroviario.
- Mantiene la geometría correcta de la vía durante un período más prolongado que el que se podía lograr utilizando únicamente máquinas apisonadoras.
- Frecuencia de vibración: 30–35 Hz
- Velocidad de trabajo: 1–2 km/h
- Presión vertical aplicada: 9,8 megapascales (100 kgf/ cm² )
La estabilización lograda por una sola pasada de un DGS es igual a la lograda por 100.000 toneladas de tráfico, y permite relajar una restricción de velocidad de 20 km/h a 40 km/h.
La estabilización dinámica suele evitarse en puentes o alrededor de estructuras elevadas, ya que existe riesgo de daños en los cimientos.
Compactación y trazado de vías
Los procedimientos de compactación y la máquina de compactación adecuados dependen en parte del trazado de la vía.
En una vía llana todo es bastante sencillo y se puede utilizar cualquier marca y modelo de máquina. [ 5 ]
Pero en túneles y puentes sin balasto que compactar, se necesitan medidas especiales para la transición de la vía con balasto a la vía sin balasto. Un ejemplo serían los desvíos del túnel de Glenbrook, que requieren una máquina compactadora más compleja con pinzas adicionales y ajustables para adaptarse a los rieles adicionales y al espaciado variable de las traviesas . Lo mismo ocurre en vías de ancho mixto, como entre Perth y Northam .
Idealmente, los desvíos y los cruces en diamante deberían estar a cierta distancia entre sí para que cada componente pueda compactarse sin tener que compactar inmediatamente los demás. Sin embargo, la mayoría de los componentes de la vía están muy cerca unos de otros, por lo que es necesario compactarlos en grupo en varias etapas pequeñas.
Los centros de vía determinan si un extremo de un cruce, que consta de dos desvíos, puede ser compactado de uno en uno, mientras el tráfico ferroviario continúa circulando por la otra vía.
fabricantes
- MATISA Matériel Industriel SA (Suiza)
- Plasser & Theurer [ 2 ] [ 6 ] / Plasser americano [ 7 ]
- Banbury Amey [ 8 ]
- Balfour Beatty [ 9 ]
- CHZ podbijecka
- Harsco [ 2 ] [ 10 ]
- Tamper (empresa) - adquirida por Harsco en 1992 [ 11 ]
Galería de imágenes
Máquina apisonadora polaca.
Máquina apisonadora francesa.
Máquina apisonadora checa de vía estrecha .
Máquina apisonadora Amey en el Reino Unido.
Máquina apisonadora Amey en el Reino Unido.
Máquina apisonadora Balfour Beatty y Carillion en el Reino Unido.
Un dispositivo de manipulación de vías múltiples visto en la estación de Sagamiko en Sagamihara, Kanagawa, Japón.
Estabilizador dinámico de vía Plasser & Theurer DGS 62 N, seguido de un regulador SSP 300 y, a continuación, un compactador de acción continua Plasser 09-16 CAT, en Blueskin Bay , Nueva Zelanda.
Véase también
Referencias
- ↑ Lichtberger, Bernhard (27 de octubre de 2023). Manual completo de mantenimiento de vías férreas, volumen 1. Tredition. ISBN 978-3384047564.
- 1 2 3 4 5 6 7 Solomon, Brian (2001). Equipos de mantenimiento ferroviario . Osceola, Wis.: MBI Pub. Co. págs. 79–81 . ISBN 0-7603-0975-2OCLC 46976669
- ↑ "09-4X Dynamic Tamping Express" . PlasserAmerican.com . Plasser & Theurer . 2010. Archivado del original el 23 de agosto de 2013. Consultado el 16 de enero de 2015 .
- ↑ "09-3X Dynamic Tamping Express" . PlasserAmerican.com . Plasser & Theurer . 2010. Archivado del original el 27 de diciembre de 2012. Consultado el 16 de enero de 2015 .
- ↑ Plasser
- ↑ "Plasser & Theurer: Máquinas - Estabilización y consolidación: Descripción general" . www.plassertheurer.com . Consultado el 28 de julio de 2021 .
- ↑ "Plasser American - Máquinas y Sistemas" . www.plasseramerican.com . Consultado el 21 de febrero de 2022 .
- ↑ "Rail" . www.amey.co.uk. Consultado el 28 de julio de 2021 .
- ↑ "Planta ferroviaria" . Balfour Beatty plc . Consultado el 28 de julio de 2021 .
- ↑ "Equipos para el revestimiento de vías férreas | Harsco Rail" . www.harscorail.com . Consultado el 28 de julio de 2021 .
- ↑ "Historia | Harsco Rail" . www.harscorail.com . Consultado el 28 de julio de 2021 .
Lecturas adicionales
- Máquinas sobre raíles trabajando en líneas electrificadas de CA de 25 kV (PDF) . BRB (Residuary) Limited . 1986. págs. 23–46 , 53–56 , 81–82 , 89–90 .
{{cite book}}:|work=ignorado ( ayuda ) - Cox, Steve (27 de agosto - 9 de septiembre de 1997). "Manteniendo las líneas rectas". Rail . N.° 312. EMAP Apex Publications. págs. 30-34 . ISSN 0953-4563 . OCLC 49953699 .
- Seminario sobre durabilidad del mantenimiento de la geometría de las vías férreas de Plasser y Theurer, Atenas, 11 de octubre de 2011, Ing. Rudolf Becker
- "Compendio de vías" DW Media group GmbH I Eurailpress
Enlaces externos
- Grabación de audio de una máquina apisonadora. Archivada el 6 de octubre de 2011 en Wayback Machine.
- Fotografías de estabilizadores dinámicos de vía en el Reino Unido
- Fotos de manipulaciones en el Reino Unido
- http://s7australia.com/system7-products/rail-tamping/
- Equipos de mantenimiento de vías